Проектирование и монтаж компьютерной сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Введение

Темой дипломного проекта является "Проектирование и монтаж компьютерной сети в 6 корпусе ГБОУ СПО (ССУЗ) КГСТ". Актуальность темы обусловлена тем, что в настоящее время локально-вычислительная сеть служит для предоставления пользователю сетевых сервисов, к кабельной системе подключается активное сетевое оборудование - коммутаторы, маршрутизаторы и т.д. По новым законам обязательным является наличие компьютерной сети в образовательных учреждениях. Наличие сети даст следующие преимущества:

разделение ресурсов, которое позволяет экономно использовать дорогостоящее оборудование, например, лазерные принтеры, со всех присоединенных рабочих станций;

разделение данных, которое предоставляет возможность доступа и управления базами данных и элементами файловой системы с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации. При этом обеспечивается возможность администрирования доступа пользователей соответственно уровню их компетенции;

разделение программного обеспечения, которое предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств;

разделение ресурсов процессора, при котором возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть.

Целью дипломного проекта является изучение принципов проектирования и монтажа сети на основе витой пары, а также разработка и реализация конкретного проекта на практике. Исходя из этих целей можно выделить следующие задачи:

создание плана разработки сети;

проектирование и монтаж сети;

подсчёт стоимости оборудования;

установка и настройка оборудования.

При разработке дипломного проекта будут использоваться следующие методы:

прогнозирование неполадок сети;

сравнительный анализ сетевого оборудования;

наблюдение за работой сетевых специалистов на практике;

практическая работа по проектированию прокладке и настройке локальной вычислительной сети;

анализ специальной и технической литературы.

Таким образом в дипломном проекте будет разработан проект сети в 6 корпусе ГБОУ СПО (ССУЗ) КГСТ, рассчитать стоимость ее прокладки а также этот проект реализован на практике.



1. Общая часть

1.1 Понятие локальной вычислительной сети и ее преимущества

Локальные вычислительные сети - это сети, предназначенные для обработки, хранения и передачи данных, и представляет из себя кабельную систему объекта (здания) или группы объектов (зданий). На сегодняшний день трудно представить работу современного офиса без локальной вычислительной сети (ЛВС, LAN - Local Area Network), без информационно-вычислительной сети сейчас не обходиться ни одно предприятие. Назначение локальной информационно-вычислительной сети - обеспечить доступ к разделяемым или сетевым (общим) ресурсам (компьютеров, серверов, факсов, сканеров, принтеров и т. п.), данным и программам. Локально-вычислительные сети находят широкое применение, как часть информационной системы той или иной фирмы. Локально-вычислительная сеть есть в каждом офисе, на промышленных предприятиях, в зданиях различного назначения, банках.

Правильно построенная локально вычислительная сеть, отвечающая современным стандартам безопасности, позволяет получать доступ к необходимой информации, обеспечивает защиту от несанкционированного доступа к данным, обеспечивая стабильное информационное взаимодействие. Локальная вычислительная сеть обеспечивает следующие преимущества.

Преимущества использования локальной вычислительной сети:

распределение данных (Data Sharing). Данные в ЛВС хранятся на сервере и могут быть доступны для чтения и записи на рабочих станциях пользователей;

совместное использование элементов сети, доступ к локальным сетевым устройствам (принтеры, сканеры, факсы и другие внешние устройства);

возможность быстрого доступа к необходимой информации;

распределение программ (Software Sharing). Все пользователи локально вычислительной сети могут совместно иметь доступ к программам поддерживающим сетевой режим;

надежное хранение и резервирование данных;

защита информации;

использование ресурсов современных технологий (доступ в Интернет, системы электронного документооборота и проч.)

Локально-вычислительные сети должны соответствовать следующим требованиям:

локальная вычислительная сеть должна быть эффективной (сочетание минимальных затрат на её построение и эксплуатацию при высоком качестве работы;

длительный срок эксплуатации, оправдывающий капиталовложения;

модульность и масштабируемости, возможность изменения конфигурации и наращивания без замены всей существующей сети;

используют стандартные компоненты и материалы;

открытость сети, возможность подключать дополнительное оборудование при необходимости, не меняя технические и программные параметры сети.

гибкость сети, при неисправностях того или иного компьютера или прочего оборудования, сеть продолжает функционировать.

1.2 Основные виды сетевых топологий

вычислительный компьютерный сеть сервер

Существует множество способов соединения компьютеров.

Топология сети - геометрическая форма и физическое расположение компьютеров по отношению к друг другу. Топология сети позволяет сравнивать и классифицировать различные сети. Различают три основных вида топологии:

звезда;

кольцо;

шина.

Термин «топология», или «топология сети», характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. Топология -- это стандартный термин, который используется профессионалами при описании основной компоновки сети. Если поймете, как используются различные топологии, то сумеете понять, какими возможностями обладают различные типы сетей. Чтобы совместно использовать ресурсы или выполнять другие сетевые задачи, компьютеры должны быть подключены друг к другу. Для этой цели в большинстве сетей применяется кабель. Однако просто подключить компьютер к кабелю, соединяющему другие компьютеры, не достаточно. Различные типы кабелей в сочетании с различными сетевыми платами, сетевыми операционными системами и другими компонентами требуют и различного взаимного расположения компьютеров. Каждая топология сети налагает ряд условий. Например, она может диктовать не только тип кабеля, но и способ его прокладки. Топология может также определять способ взаимодействия компьютеров в сети. Различным видам топологий соответствуют различные методы взаимодействия, и эти методы оказывают большое влияние на сеть.

Шинная топология. При построении сети по шинной схеме каждый компьютер присоединяется к общему кабелю, на концах которого устанавливаются терминаторы.

Сигнал проходит по сети через все компьютеры, отражаясь от конечных терминаторов, смотреть рисунок 1.



Рисунок 1 - Топология шина

Шина проводит сигнал из одного конца сети к другому, при этом каждая рабочая станция проверяет адрес послания, и, если он совпадает с адресом рабочей станции, она его принимает. Если же адрес не совпадает, сигнал уходит по линии дальше. Если одна из подключённых машин не работает, это не сказывается на работе сети в целом, однако если соединения любой из подключенных машин м нарушается из-за повреждения контакта в разъёме или обрыва кабеля, неисправности терминатора, то весь сегмент сети (участок кабеля между двумя терминаторами) теряет целостность, что приводит к нарушению функционирования всей сети.

Достоинства:

Отказ любой из рабочих станций не влияет на работу всей сети;

простота и гибкость соединений;

недорогой кабель и разъемы;

необходимо небольшое количество кабеля;

прокладка кабеля не вызывает особых сложностей.

Недостатки:

Разрыв кабеля, или другие неполадки в соединении может исключить нормальную работу всей сети;

ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;

трудно обнаружить дефекты соединений;

невысокая производительность;

при большом объеме передаваемых данных главный кабель может не справляться с потоком информации, что приводит к задержкам.

Топология кольцо. Эта топология представляет собой последовательное соединение компьютеров, когда последний соединён с первым. Сигнал проходит по кольцу от компьютера к компьютеру в одном направлении. Каждый компьютер работает как повторитель, усиливая сигнал и передавая его дальше. Поскольку сигнал проходит через каждый компьютер, сбой одного из них приводит к нарушению работы всей сети, смотреть рисунок 2.

Рисунок 3 - Топология кольцо

Топология «Звезда» - схема соединения, при которой каждый компьютер подсоединяется к сети при помощи отдельного соединительного кабеля. Один конец кабеля соединяется с гнездом сетевого адаптера, другой подсоединяется к центральному устройству, называемому концентратором (hub),смотреть рисунок 3.

Рисунок 3 - Топология звезда



Устанавливать сеть топологии «Звезда» легко и недорого. Число узлов, которые можно подключить к концентратору, определяется возможным количеством портов самого концентратора, однако имеются ограничения по числу узлов (максимум 1024). Рабочая группа, созданная по данной схеме может функционировать независимо или может быть связана с другими рабочими группами.

Достоинства:

Подключение новых рабочих станций не вызывает особых затруднений;

возможность мониторинга сети и централизованного управления сетью;

при использовании централизованного управления сетью локализация дефектов соединений максимально упрощается;

хорошая расширяемость и модернизация.

Недостатки:

отказ концентратора приводит к отключению от сети всех рабочих станций, подключенных к ней;

достаточно высокая стоимость реализации, т.к. требуется большое количество кабеля.

1.3 Классификация локальных вычислительных сетей

В настоящее время вопросам классификации локальных вычислительных сетей уделяется серьезное внимание. Это связано с тем, что современные вычислительные сети могут охватывать значительные территории, применяться для решения задач различной сложности и назначения, использовать различные среды и протоколы передачи данных. Таким образом, при проектировании локальной вычислительной сети, перед заказчиком и исполнителем встает вопрос об однозначности применяемой терминологии.

Признаков, по которым осуществляется классификация локально вычислительной сети, достаточно много. Ниже приводятся некоторые из них.

По расстоянию между узлами (охвату географической территории) различают местные (ограниченные зданием или группой зданий), территориальные или региональные (действующие в пределах ограниченной территории но охватывающие значительное географическое пространство - город, область, страну) и глобальные (связывающие узлы, находящиеся в различных регионах и точках мира)

Классификация локально-вычислительной сети по способу управления подразделяет их на сети с выделенными серверами, одноранговые сети (все узлы сети равноправны) и терминальные (сети использующие т. н. сетецентрическую концепцию построения, при которой оборудование конечного пользователя предоставляет только функции ввода-вывода, а все запросы на обработку и получение информации выполняет сетевое ядро).

Классификация локальной вычислительной сети по топологии. Этот признак определяет способы соединения узлов сети и обмена информацией между ними. Различают широковещательные, последовательностные и смешанные топологии. К широковещательным топологиям относят архитектуру «шина» или «магистраль» (все узлы присоединяются к магистральному кабельному сегменту, данные передаваемые одной станцией доступны для всех); «звезда» - каждая рабочая станция связана с центральным узлом отдельным каналом, центральный узел осуществляет трансляцию данных одного узла к остальным.

К последовательностным топологиям относят архитектуру «кольцо» - каждый узел «слышит» только данные от двух соседних узлов. При необходимости осуществляет их дальнейшую трансляцию.

По используемой физической среде. В настоящее время в этом способе классификации выделяют проводные кабельные сети, оптоволоконные кабельные сети и беспроводные сети.

По методу доступа. Различают случайные и детерминированные методы доступа рабочих станций к среде передачи данных. Наиболее известными из них являются метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection CSMA/CD), который регламентируется стандартом IEEE 802.3 (Ethernet) и метод передачи маркера - стандарт IEEE 802.5 (Token Ring).

Компьютерные сети также бывают двух типов - одноранговые и сети на основе сервера.

Одноранговая сеть больше подходит тем людям, которые не имеют возможности организовать крупную сеть, но желают проверить, как все-таки она работает и какую пользу приносит. Что касается сети на основе сервера, то она обычно используется для контроля всех рабочих мест.

На самом деле эти два типа компьютерных сетей практически не отличаются основами функционирования, а это дает возможность достаточно легко и быстро осуществлять переходы от одноранговой сети к сети на основе сервера.

Одноранговая сеть. Создание одноранговой сети - это достаточно простой процесс, и основной характеристикой такой сети является то, что все компьютеры, находящиеся в ней, функционируют самостоятельно.

Одноранговая сеть фактически представляет собой несколько компьютеров, которые соединены между собой посредством одного из распространенных типов связи. Именно по причине отсутствия сервера в данном типе сети, она считается более простой и доступной. Но также следует заметить, что в одноранговой сети компьютеры должны быть максимально мощными, так как им придется самостоятельно справляться не только с основной работой, но и с различными неполадками.

В такой сети нет компьютера, который играет роль сервера, а потому любой из рабочих компьютеров может быть таковым. За ним обычно следит сам пользователь, и в этом кроется главный недостаток одноранговой сети: пользователь должен не только осуществлять работу на компьютере, но и выполнять функции администратора. Также он должен отвечать за устранение неполадок в работе компьютера, обеспечивать максимальную защиту компьютера от вирусных атак.

Одноранговая сеть поддерживает любую операционную систему, поэтому это может быть и Windows 95, к примеру.

Обычно одноранговая сеть строится для объединения небольшого количества компьютеров (до 10) посредством кабеля и в тех случаях, когда нет необходимости в строгой защите данных. И все же один некомпетентный пользователь сети может поставить под угрозу не только ее работоспособность, но и существование.

1.4 Типы серверов в компьютерной сети

Сеть на основе сервера (рисунок 4), или, как ее еще часто называют, сеть типа "клиент - сервер", - наиболее востребованный тип сети, основными показателями которой являются высокие скорость передачи данных и уровень безопасности. Под словом "сервер" следует понимать выделенный компьютер, на котором установлена система управления пользователями и ресурсами сети. Данный компьютер должен отвечать только за обслуживание сети, и никакие другие задачи выполнять на нем не следует. Этот сервер называется контроллер домена. Он является наиболее важным объектом сети, поскольку от него зависит работоспособность всей сети. Именно поэтому данный сервер обязательно подключают к системе бесперебойного питания. Кроме того, в сети, как правило, присутствует дублирующей сервер, который называется вторичный контроллер домена.



Рисунок 4 - Пример сети с управляющим сервером

Кроме контроллера домена в сети могут использоваться и другие серверы разного назначения, к числу которых относятся следующие.

Файл-сервер. Данный сервер представляет собой хранилище файлов разного типа. На нем, как правило, хранятся файлы пользователей, общие файловые ресурсы, аудио и видео-файлы и многое другое. Главное требование к файловому серверу - надежная дисковая подсистема, которая может обеспечивать безопасное хранение файлов и доступ к ним в любое время суток. Часто на данном сервере устанавливается архивирующая система, например стример, с помощью которого осуществляется плановое создание архивных данных. Это обеспечивает гарантированное восстановление данных пользователей в случае непредвиденных сбоев оборудования.

Сервер базы данных. Серверы подобного типа наиболее востребованы, поскольку позволяют обеспечить доступ к единой базе данных. В качестве таковой могут выступать базы данных бухгалтерского и другого типа учета, юридическо-правовые базы данных и т. д. В качестве сервера базы данных используются мощные компьютеры с большим объемом оперативной памяти и RAID-массивом из быстрых жестких дисков. Очень важным является факт организации архивирования данных, поскольку от целостности базы данных и доступа к ней зависит работа всего предприятия.

Сервер приложений. Сервер приложений используется в качестве промежуточного звена между сервером базы данных и клиентским компьютером. Это позволяет организовать так называемую трехзвенную (или трехуровневую) архитектуру, с помощью которой выполнение программ, требующих обмен с базой данных, происходит максимально быстро и эффективно. Кроме того, за счет такой организации повышается безопасность доступа к данным и увеличивается управляемость процессом, поскольку легче контролировать работу одного компьютера, нежели сотни.

Принт-сервер. Специальный сервер, позволяющий сделать процесс печати более контролируемым и быстрым. Используется в сетях, которым необходим доступ к общему принтеру. Сервер подобного рода обеспечивает управление очередью печати и доступ к принтеру для клиентов любого типа: при проводном или беспроводном соединении, для переносного устройства или мобильного телефона.

Интернет-шлюз. Данный сервер позволяет предоставить пользователям локальной сети доступ в Интернет, а также организовать доступ к ресурсам по протоколам FTP и HTTP. Поскольку данный сервер является "окном" во внешнюю сеть, к нему предъявляются определенные требования, среди которых основными являются требования к безопасности локальных данных и защита от доступа к ним извне. Именно поэтому на таком сервере устанавливают различные сетевые фильтры и брандмауэры, позволяющие эффективно фильтровать входящий и исходящий трафик, что делает использование Интернета более безопасным.

Почтовый сервер. Практически каждое серьезное предприятие, применяющее для организации обмена данными сеть на основе сервера, для общения с внешним миром пользуется корпоративными электронными ящиками. Этот подход вполне оправдан, поскольку позволяет контролировать входящий и исходящий трафик, тем самым блокируя возможность утечки информации. Подобную систему обмена информацией позволяет реализовать почтовый сервер соответствующим программным обеспечением. На этот сервер дополнительно устанавливаются разнообразные антиспамовые фильтры, позволяющие бороться (насколько это возможно) со все возрастающим объемом рекламных писем, которые и называются спамом.

Кроме упомянутых выше, могут использоваться и другие типы серверов, что зависит только от потребностей сети. Подключение новых серверов не вызывает никаких трудностей, поскольку гибкость и возможности сети на основе сервера позволяют сделать это в любой момент.

С точки зрения системного администратора, сеть на основе сервера хотя и наиболее сложная в создании и обслуживании, но в то же время наиболее управляемая и контролируемая. Благодаря наличию главного компьютера управление учетными записями пользователей происходит очень легко и, самое главное, - эффективно. Благодаря политикам безопасности также упрощается контроль над самими компьютерами, что делает сеть более управляемой, а данные в ней более защищенными.

На сервер устанавливается серверная операционная система, которая, в отличие от обычной операционной системы, обладает некоторыми преимуществами, например поддержкой нескольких процессоров, большего объема оперативной памяти, инструментами администрирования сети и т. д. К таким операционным системам относятся Windows Server, например Microsoft Windows Server 2012.

1.5 Характеристика уровней модели OSI

Сетевая модель - это модель взаимодействия сетевых протоколов. А протоколы в свою очередь, это стандарты, которые определяют каким образом, будут обмениваться данными различные программы.

Пример: открывая любую страничку в интернете, сервер (где находится открываемая страничка) пересылает в браузер данные (гипертекстовый документ) по протоколу HTTP. Благодаря протоколу HTTP браузер, получая данные с сервера, знает, как их требуется обработать, и успешно обрабатывает их, показывая запрашиваемую страничку.

Если некоторые пользователи еще не в курсе что из себя представляет страничка в интернете, то объясню в двух словах: любой текст на веб-страничке заключен в специальные теги, которые указывают браузеру какой размер текста использовать, его цвет, расположение на странице (слева, справа или по центру). Это касается не только текста, но и картинок, форм, активных элементов и вообще всего контента, т.е. того, что есть на страничке. Браузер, обнаруживая теги, действует согласно их предписанию, и показывает обработанные данные, которые заключены в эти теги. Самостоятельно можете увидеть теги этой странички (и этот текст между тегами), для этого зайдите в меню браузера и выберите - просмотр исходного кода.

Прикладной уровень (Application layer). Прикладной уровень обеспечивает прикладным процессам средства доступа к области взаимодействия, является верхним (седьмым) уровнем и непосредственно примыкает к прикладным процессам.

В действительности прикладной уровень - это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например с помощью протокола электронной почты. Специальные элементы прикладного сервиса обеспечивают сервис для конкретных прикладных программ, таких как программы пересылки файлов и эмуляции терминалов. Если, например программе необходимо переслать файлы, то обязательно будет использован протокол передачи, доступа и управления файлами FTAM (File Transfer, Access, and Management). В модели OSI прикладная программа, которой нужно выполнить конкретную задачу (например, обновить базу данных на компьютере), посылает конкретные данные в виде Дейтаграммы на прикладной уровень. Одна из основных задач этого уровня - определить, как следует обрабатывать запрос прикладной программы, другими словами, какой вид должен принять данный запрос.

Уровень представления данных (Presentation layer). Функции данного уровня - представление данных, передаваемых между прикладными процессами, в нужной форме.

Этот уровень обеспечивает то, что информация, передаваемая прикладным уровнем, будет понятна прикладному уровню в другой системе. В случаях необходимости уровень представления в момент передачи информации выполняет преобразование форматов данных в некоторый общий формат представления, а в момент приема, соответственно, выполняет обратное преобразование. Таким образом, прикладные уровни могут преодолеть, например, синтаксические различия в представлении данных. Такая ситуация может возникнуть в локальной вычислительной сети с не однотипными компьютерами (IBM PC и Macintosh), которым необходимо обмениваться данными. Так, в полях баз данных информация должна быть представлена в виде букв и цифр, а зачастую и в виде графического изображения. Обрабатывать же эти данные нужно, например, как числа с плавающей запятой.

В основу общего представления данных положена единая для всех уровней модели система ASN.1. Эта система служит для описания структуры файлов, а также позволяет решить проблему шифрования данных. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которым секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных сервисов. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP. Этот уровень обеспечивает преобразование данных (кодирование, компрессия и т.п.) прикладного уровня в поток информации для транспортного уровня.

Сеансовый уровень (Session layer). Сеансовый уровень - это уровень, определяющий процедуру проведения сеансов между пользователями или прикладными процессами.

Сеансовый уровень обеспечивает управление диалогом для того, чтобы фиксировать, какая из сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, вместо того чтобы начинать все сначала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется.

Сеансовый уровень управляет передачей информации между прикладными процессами, координирует прием, передачу и выдачу одного сеанса связи. Кроме того, сеансовый уровень содержит дополнительно функции управления паролями, управления диалогом, синхронизации и отмены связи в сеансе передачи после сбоя вследствие ошибок в нижерасположенных уровнях. Функции этого уровня состоят в координации связи между двумя прикладными программами, работающими на разных рабочих станциях. Это происходит в виде хорошо структурированного диалога. В число этих функций входит создание сеанса, управление передачей и приемом пакетов сообщений во время сеанса и завершение сеанса.

Транспортный уровень (Transport Layer). Транспортный уровень предназначен для передачи пакетов через коммуникационную сеть. На транспортном уровне пакеты разбиваются на блоки.

На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Хотя некоторые приложения имеют собственные средства обработки ошибок, существуют и такие, которые предпочитают сразу иметь дело с надежным соединением. Работа транспортного уровня заключается в том, чтобы обеспечить приложениям или верхним уровням модели (прикладному и сеансовому) передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, а главное способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.

Транспортный уровень определяет адресацию физических устройств (систем, их частей) в сети. Этот уровень гарантирует доставку блоков информации адресатам и управляет этой доставкой. Его главной задачей является обеспечение эффективных, удобных и надежных форм передачи информации между системами. Когда в процессе обработки находится более одного пакета, транспортный уровень контролирует очередность прохождения пакетов. Если проходит дубликат принятого ранее сообщения, то данный уровень опознает это и игнорирует сообщение.

Сетевой уровень (Network Layer). Сетевой уровень обеспечивает прокладку каналов, соединяющих абонентские и административные системы через коммуникационную сеть, выбор маршрута наиболее быстрого и надежного пути.

Сетевой уровень устанавливает связь в вычислительной сети между двумя системами и обеспечивает прокладку виртуальных каналов между ними. Виртуальный или логический канал - это такое функционирование компонентов сети, которое создает взаимодействующим компонентам иллюзию прокладки между ними нужного тракта. Кроме этого, сетевой уровень сообщает транспортному уровню о появляющихся ошибках. Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packet). В них помещаются фрагменты данных. Сетевой уровень отвечает за их адресацию и доставку.

Прокладка наилучшего пути для передачи данных называется маршрутизацией, и ее решение является главной задачей сетевого уровня. Эта проблема осложняется тем, что самый короткий путь не всегда самый лучший. Часто критерием при выборе маршрута является время передачи данных по этому маршруту; оно зависит от пропускной способности каналов связи и интенсивности трафика, которая может изменяться с течением времени. Некоторые алгоритмы маршрутизации пытаются приспособиться к изменению нагрузки, в то время как другие принимают решения на основе средних показателей за длительное время. Выбор маршрута может осуществляться и по другим критериям, например, надежности передачи.

Протокол канального уровня обеспечивает доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией. Это очень жесткое ограничение, которое не позволяет строить сети с развитой структурой, например, сети, объединяющие несколько сетей предприятия в единую сеть, или высоконадежные сети, в которых существуют избыточные связи между узлами.

Таким образом, внутри сети доставка данных регулируется канальным уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень. При организации доставки пакетов на сетевом уровне используется понятие номер сети. В этом случае адрес получателя состоит из номера сети и номера компьютера в этой сети.

Сети соединяются между собой специальными устройствами, называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор - это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Для того чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач (hops) между сетями, каждый раз, выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, по которым проходит пакет.

Сетевой уровень отвечает за деление пользователей на группы и маршрутизацию пакетов на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса. Сетевой уровень обеспечивает также прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень.

Канальный уровень (Data Link). Единицей информации канального уровня являются кадры (frame). Кадры - это логически организованная структура, в которую можно помещать данные. Задача канального уровня - передавать кадры от сетевого уровня к физическому уровню.

На физическом уровне просто пересылаются биты. При этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок.

Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, помещая специальную последовательность бит, в начало и конец каждого кадра, чтобы отметить его, а также вычисляет контрольную сумму, суммируя все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.

Задача канального уровня - брать пакеты, поступающие с сетевого уровня и готовить их к передаче, укладывая в кадр соответствующего размера. Этот уровень обязан определить, где начинается и где заканчивается блок, а также обнаруживать ошибки передачи.

На этом же уровне определяются правила использования физического уровня узлами сети. Электрическое представление данных в локальной вычислительной сети (биты данных, методы кодирования данных и маркеры) распознаются на этом и только на этом уровне. Здесь обнаруживаются и исправляются (путем требований повторной передачи данных) ошибки.

Канальный уровень обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи пакетов. Спецификации IEEE 802.Х делят канальный уровень на два подуровня:

LLC (Logical Link Control) управление логическим каналом осуществляет логический контроль связи. Подуровень LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня и связан с передачей и приемом пользовательских сообщений.

MAC (Media Assess Control) контроль доступа к среде. Подуровень MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде (передача маркера или обнаружение коллизий или столкновений) и управляет доступом к каналу связи. Подуровень LLC находится выше подуровня МАC.

1.6 Особенности адресации в стеке TPC/IP

В стеке TCP/IP используются три типа адресов: локальные (называемые также аппаратными), IP-адреса и символьные доменные имена. В терминологии TCP/IP под локальный адресом понимается такой тип адреса, который используется средствами базовой технологии для доставки данных в пределах подсети, являющейся элементом составной интерсети. Если подсетью интерсети является локальная сеть, то локальный ад­рес-это МАС-адрес. МАС-адрес назначается сетевым адаптерам и сетевым интерфейсам маршрутизаторов. МАС-адреса назначаются производителями обо­рудования и являются уникальными. МАС-адрес имеет формат 6 байт. IP-адреса представляют собой основной тип адресов, на основании которых сетевой уровень передает пакеты между сетями. Эти адреса состоят из 4 байт. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Символьные доменные имена. Символьные имена в IP-сетях называются доменными и строятся по иерархическому признаку. Составляющие полного символьного имени в IP-сетях разделяются точкой и перечисляются в следующем порядке: сначала простое имя конечного узла, затем имя группы узлов, затем имя более крупной группы (поддомена) и так до имени домена самого высокого уровня.

IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел, пред­ставляющих значения каждого байта в десятичной форме и разделенных точками, например, 128.10.2.30. Адрес состоит из двух логических частей -- номера сети и номера узла в сети. Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая -- к номеру узла, определяется значениями первых бит адреса. Значения этих бит являются также признаками того, к какому классу относится тот или иной IP-адрес. Существует 5 классов IP адресов: A,B,C,D,E.

Маска -- это число, которое используется в паре с IP-адресом; двоичная запись маски содержит единицы в тех разрядах, которые должны в IP-адресе интерпрети­роваться как номер сети. Поскольку номер сети является цельной частью адреса, единицы в маске также должны представлять непрерывную последовательность. В масках количество единиц в последовательности, определяющей границу номера сети, не обязательно должно быть кратным 8, чтобы повторять деление адреса на байты. Механизм масок широко распространен в IP-маршрутизации, причем маски могут использоваться для самых разных целей. С их помощью администратор может структурировать свою сеть, не требуя от поставщика услуг дополнительных номеров сетей.

Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разреше­ния адреса (AddressResolutionProtocol, ARP). Протокол ARP работает различным образом в зависимости от того, какой протокол канального уровня работает в дан­ной сети. Необходимость в обращении к протоколу ARP возникает каждый раз, когда модуль IP передает пакет на уровень сетевых интерфейсов, например драйверу Ethernet. IP-адрес узла назначения известен модулю IP. Требуется на его основе найти МАС-адрес узла назначения. Работа протокола ARP начинается с просмотра так называемой ARP-таблицы. Каждая строка таблицы устанавливает соответствие между IP-адресом и МАС-адресом. Для каждой сети, подключенной к сетевому адаптеру компьютера или к порту маршрутизатора, строится отдельная ARP-таблица. Итак, после того как модуль IP обратился к модулю ARP с запросом на разрешение адреса, происходит поиск в ARP-таблице указанного в запросе IP-адреса. Если таковой адрес в ARP-таблице отсутствует, то исходящий IP-пакет, для которого нужно было определить локальный адрес, ставится в очередь. Далее протокол ARP формирует свой запрос (ARP-запрос), вкладывает его в кадр протокола канального уровня и рассылает запрос широковещательно. Все узлы локальной сети получают ARP-запрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным. В случае их совпадения узел формирует ARP-ответ, в котором указывает свой IP-адрес и свой локальный адрес, а затем отправляет его уже направленно, так как в ARP-запросе отправитель указывает свой локальный адрес.

Для эффективной организации именования компьютеров в больших сетях есте­ственным является применение иерархических составных имен. В стеке TCP/IP применяется доменная система имен, которая имеет иерархическую древовидную структуру, допускающую использование в имени произвольного количества составных частей. Иерархия доменных имен аналогична иерархии имен файлов, принятой во многих популярных файловых системах. Дерево имен начинается с корня, обозначаемого здесь точкой. Затем следует старшая символьная часть имени, вторая по старшинству символьная часть имени и т. д. Младшая часть имени соответствует конечному узлу сети. Совокупность имен, у которых несколько старших составных частей совпадают, образуют домен имен (domain). Если один домен входит в другой домен как его составная часть, то такой домен могут называть поддоменом (subdomain).

Соответствие между доменными именами и IP-адресами может устанавливаться как средствами локального хоста, так и средствами централизованной службы. DNS -- это централизованная служба, основанная на распределенной базе отображений «доменное имя -- IP-адрес». Служба DNS использует в своей работе протокол типа «клиент-сервер». В нем определены DNS-серверы и DNS-клиенты. DNS-серверы поддерживают распределенную базу отображений, а DNS-клиен-ты обращаются к серверам с запросами о разрешении доменного имени в IP-адрес.



2. Специальная часть

2.1 Общая характеристика и расположение оборудования в 6 корпусе КГСТ

Монтаж сети происходил в 6 корпусе КГСТ на 1 и 2 этажах. Корпус №6 находится по адресу улица Калинина, дом 22 в г. Коркино. В этом корпусе преподаются дисциплины для студентов 1 и 2 курсов, среди них математика, русский язык, литература, иностранный язык, физика, безопасность жизнедеятельности и другие.

В 6 корпусе 2 этажа, однако в процессе практики по заданию заведующего информационно-вычислительным центром Цыпляева М.В., сеть прокладывалась в 7 кабинетах.

Одним из первых кабинетов, в котором проектировалась сеть, был кабинет иностранного языка №61,закрепленный за преподавателями Гребенщиковой Л.Г. и Утробиной И.В.В этом кабинете компьютер располагался, как показано на рисунке 5.

Рисунок 5 - Схема кабинета №61

Также подключали кабинет№62 "Безопасность жизнедеятельности "закрепленный за преподавателем Зимой Г.Ф., в этом кабинете компьютер установлен, как показано на рисунке 6.



Рисунок 6 - Схема кабинета №62

Следующим кабинетом был кабинет №63 "Обществознание и История", закрепленный за преподавателем Нерух Н.В., в этом кабинете компьютер поставлен как показано на рисунке 7.

Рисунок 7 - Схема кабинета №63



Далее подключался кабинет №64 "Математика" закрепленный за преподавателем Афонюшкиной Т.Н. в этом кабинете компьютер расположен, как показано на рисунке 8.

Рисунок 8 - Схема кабинета №64

Затем подключался кабинет №65 "Русского языка" закрепленный за преподавателем Алиевой С.П в этом кабинете компьютер располагался как показано на рисунке 9.

Рисунок 9 - Схема кабинета №65

Затем подключался кабинет №66 "Информационные технологии" закрепленный за преподавателем Торошиной В.И. в этом кабинете компьютеррасположен как показано на схеме кабинета на рисунке 10.



Рисунок 10 - Схема кабинета №66

Следующим из кабинетом и последним был подключен кабинет №68 физика закрепленный за преподавателем Голдобиным В. А в этом кабинете компьютер был расположен как показано на рисунке 11.

Рисунок 11 - Схема кабинета №68



2.2 Технические и программные характеристики рабочих станций в 6 корпусе КГСТ

В кабинете №61 установлен компьютер марки DEPO с такими характеристиками:

тип процессора - Genuine Intel;

Частота процессора - 1.600 Мгц;

Размер оперативной памяти - 1022 Мб;

Видеопроцессор - NVIDIAGeForce 7300GS;

Размер видеопамяти - 512 MB;

ОC Microsoft Windows XP.

В кабинете №62 установлен компьютер марки DEPOс такими характеристиками:

Тип процессора - Genuine Intel;

Частота процессора - 1.600 Мгц;

Размер оперативной памяти - 1022 Мб;

Видеопроцессор - NVIDIAGeForce 7300GS;

Размер видеопамяти - 512 MB;

ОC Microsoft Windows XP.

В кабинете №63 установлен компьютер марки AcerVeriton N4630G с похожими характеристиками:

Двухъядерный процессор и 4 Гб;

оперативной памяти;

жестким диском.

В кабинете №64 устанавливался компьютер маркиAcer Десктоп Aspire Tc-605 с параметрами:

Процессор: Intel Core i5 4440;

четырехъядерный;

оперативная память:: DIMM, DDR3 1022 Мб;

графика: nVIDIA GeForce GTX 745 -- 512Мб.

В кабинете №65 устанавливался компьютер марки ASUS M70AD-RU007S заводскими параметрами:

Тип процессора - I5-4460;

частота процессора - 1600 Мгц;

размер оперативной памяти - 1 Гб;

видеопроцессор - GeForce GTX 745;

размер видеопамяти - 512 Мб.

В кабинете №66 устанавливался компьютер марки ASUS K30AD-RU007Sс характеристиками:

Тип процессора -PentiumG2020;

частота процессора - 1600 Мгц;

размер оперативной памяти - 512 Мб;

видеопроцессор - GeForce GT 720;

размер видеопамяти - 512 Мб;

объем жесткого диска - 512 Гб.

В кабинете №68 устанавливался компьютер марки Lenovo X510 Ft с характеристиками:

Операционная система: WindowsXp 64-bit;

процессор: Intel Core i7 4770K;

оперативная память: 512 МБ;

видеокарта: nVIDIA GeForce GTX 760 512 МБ;

объем HDD: 256 ГБ;

тип ODD: DVD-RW.

На всехкомпьютерах которые были поставлены преподавателям, для упрощенного пользования были установлены стандартные программы такие как: Kompasv 15, AutoCAD, Microsoftword 2010, MicrosoftExcel 2010 и другие.



2.3 Выбор пассивного оборудования

Понятие пассивного оборудования. Пассивное сетевое оборудование - это оборудование не нуждающееся в потребление электроэнергии и не вносящее изменений в сигнал на информационном уровне. Основная функция пассивного оборудования состоит в обеспечении передачи сигнала - это розетки, коннекторы, патч-панели, кабель, патч-корды, кабель-каналы, а также монтажные шкафы, стойки и телекоммуникационные шкафы.

Выбор кабеля. Существует несколько видов сетевых кабелей, основными из которых являются такие как:

витая пара.

коаксиальный кабель;

оптоволокно;

Далее рассмотрим их виды и строения.

Витая пара. Кабель Категории 5е - 4-ех - парный кабель. Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2-ух пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар. В СКС самым распространённым является кабель категории 5e. Иногда встречается двухпарный кабель категории 5e. Кабель обеспечивает скорость передач данных до 100 Мбит/с. Преимущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине.

Коаксиальный кабель. Предназначен для передачи цифрового аудио сигнала и обладает весьма выгодным соотношением качества и цены. Модель имеет фирменную овальную геометрию, которая обеспечивает равномерную передачу сигнала в широком диапазоне частот. Проводник кабеля выполнен из высококачественной бескислородной меди, при этом центральная жила представляет собой оплетку вокруг диэлектрического «сердечника». Такая конфигурация, в сочетании с овальной формой сечения гарантирует отсутствие скин-эффекта, то есть неравномерного распределения сигналов различных частот по площади его сечения. Этот эффект усиливается с ростом частоты сигнала, и поэтому особенно критичен для джиттера цифровых кабелей, передающих высокоскоростные потоки данных.

Оптоволокно - это сетевой кабель, осуществляющий обмен данными на высокой скорости. Существует понятие ёмкости кабеля, которое определяет количество внутренних волокон. Как правило, внутри кабеля можно найти до 48 и даже больше волокон. Таким образом, этого будет полностью достаточно для большей части выполняемых задач.

Оптоволокно состоит из сердечника из кремния (стекла), отражающего покрытия, защитного лака и буфера. Отражающий слой, являющийся оболочкой, помогает удержать световой сигнал внутри. Для защиты непосредственно волокон используется буфер, который изготавливается из мягких материалов. А поверх наносится дополнительный слой жёсткого покрытия.

Размер сердечника одномодового волокна равен 9 мкм, а многоморового - 50 или 62,5 мкм. Внешний диаметр оболочки равен 125 мкм. Подобные спецификации обеспечивают скорость обмена данными в 1 - 10 Гбит, и даже до 400 Гигагбит в лабораторных условиях на новом оборудовании, вместо традиционных 100 Мбит. А это, как несложно догадаться, значительно увеличивает возможности по обмену данными.

Сердечник волокна состоит из кремния и традиционные схемы соединения волокон невозможны. Поэтому для сращивания двух участков оптического волокна используется сварка оптоволокна с помощью специального сварочного аппарата. При монтаже кабель разделывают на волокна, подготавливает их и сварочный аппарат с помощью роботизированных средств, соединяет волокна на микронном уровне и производит спайку электрической дугой, как показано на рисунке 12.



Рисунок 12 - Оптоволоконный кабель

В данном случае для прокладки локальной вычислительной сети был выбран кабель витая пара категории 5е. Так как его проще обжимать и прокладывать по сравнению с другими.

Выбор кабель канала. Кабель-канал предназначен для прокладывания открытой проводки. Изготавливается кабель канал из различных материалов пластика, стали или алюминия. Для открытой проводки используется пластиковый кабель канал. Самый популярный это - короб, прямоугольный в профиле, с защищающей кабель канал крышкой. Внутри канала для разграничения электро-кабелей на силовые и слаботочные используется перегородка. Монтаж электро-выключателей, электро-розеток и прочих электро-установочных изделий в конструкцию осуществляется несложной защелкой. Сборка и разведение кабельных каналов типа «короб» облегчается через применение деталей-аксессуаров (угол L-образный, угол Т-образный, заглушка, соединитель, угол внешний, угол внутренний), смотреть рисунок 13.



Рисунок 13 - Кабель канал

Был выбран кабель канал марки "Короб" ценой 220,00 и размерами 40х25.

Выбор сетевой розетки. Розетка - конечная точка, к которой подводится кабель-канал или скрытый за стеной кабель - это сетевая розетка. Розетка встраивается в стену и надежно фиксирует подключаемые к ней кабели. Стандартный разъем компьютерной розетки - под коннектор RJ 45 (8Р8С), телефонной - RJ 11 или RJ 12. Основная функция розетки - упорядочивать информационные кабели в помещении и обеспечивать надежное подключение патч-корда.

Компьютерная розетка VOTO одинарная белая на «липучке». Розетка простая в применении, позволяет быстро организовать подключение по Ethernet для ПК, ресивера, медиа плеера или любого другого устройства. Розетка подключается к витой паре категории 5е.

Для максимальной простоты установки, в розетке используется V-образный зажим, благодаря которому не нужно тратить время на зачистку и обжим кабеля. Для правильной распиновки проводов возле каждого зажима есть цветная пометка.

В комплекте идет саморез, с помощью которого можно надежно зафиксировать розетку, например, на деревянной или гипсокартонной поверхности. Под «Липучкой» подразумевается скотч двухсторонний пеноакриловый, который надежно зафиксирует розетку на гладкой поверхности и позволяет перенести розетку в случае необходимости, смотреть рисунок 14.

Рисунок 14 - Розетка сетевая

Для подключения компьютеров в локальную вычислительную сеть нам потребовались розетки марки VOTO с разъемом для конектора RJ-45.

2.4 Выбор активного оборудования

Активное оборудование, предназначенное для управления передачей данных в компьютерной сети определяется как активное. Активное сетевое оборудование использует специальные алгоритмы, позволяющие управлять потоком данных и выстраивать оптимальное прохождение данных от источника до получателя. Активное сетевое оборудование не только выполняет функцию каналов передачи данных, но и отвечает за распределение нагрузки.

Виды активного оборудования:

Маршрутизаторы - это преимущественно устройства корпоративного класса, способные динамически объединять различные сети, фильтровать, транслировать и шифровать данные, передаваемые по сети. Маршрутизаторы являются устройствами самого высокого уровня, которые используются интернет-провайдерами, и крупными организациями с целью объединения и контроля над группой сетей. Сегодня лидером на рынке такого рода устройств является компания Cisco. В арсенале компании Cisco имеется довольно широкий целевой диапазон оборудования от офисных решений до обеспечения работы сложных ИТ-систем, требующих непрерывности функционирования, гибкой поддержки подключений к глобальной сети, широких возможностей для совместной работы и защиты инвестиций. На сегодня маршрутизаторы Cisco с интеграцией сервисов второго поколения (ISR G2) являются вершиной эволюции сетевых устройств и создают новое рабочее пространство без границ за счет виртуализации сервисов, функций поддержки видео и превосходных эксплуатационных характеристик.