Выработка и реализация сетевой политики, настройка телекоммуникационного оборудования локальной вычислительной сети образовательного учреждения на СОС Ubuntu Server

Размещено на http://www.allbest.ru/

35

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Ярославский филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Московский государственный университет путей сообщения»

Дисциплина: Организация администрирования компьютерных сетей

Тема: «Выработка и реализация сетевой политики, настройка телекоммуникационного оборудования локальной вычислительной сети образовательного учреждения на СОС Ubuntu Server»

Студент

ЯРКС-313 (14-КС-9)

Ярославский филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

В этой курсовой работе предстоит: выработать и реализовать сетевую политику, настроить телекоммуникационное оборудование локальной вычислительной сети образовательного учреждения. Выбрать архитектуру сети, рассчитать кабель для этой сети, подобрать оборудование и программное обеспечение. Работы по созданию ЛВС начались еще в 60-х годах с попытки внести новую технологию в телефонную связь. Эти работы не имели серьезных результатов вследствие дороговизны и низкой надежности электроники. В начале 70-х годов в исследовательском центре компании "Xerox", лабораториях при Кембриджском университете и ряде других организаций было предложено использовать единую цифровую сеть для связи мини-ЭВМ. Использовалась шинная и кольцевая магистрали, данные передавались пакетами со скоростью более 2 Мбит/с.В конце 70-х годов появились первые коммерческие реализации ЛВС: компания "Prime" представила ЛВС "RingNet", компания "Datapoint" - ЛВС "Attached Resourse Computer" (ARC) с высокоскоростным коаксиальным кабелем. В 1980 году в институте инженеров по электротехнике и электронике IEEE (Institute of Eleсtrical and Eleсtronic Engeneers) организован комитет "802" по стандартизации ЛВС. В дальнейшем темпы развития ускорились, и на сегодняшний день имеется большое количество коммерческих реализаций ЛВС. Локальная вычислительная сеть Local Area Network, LAN -- компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий. Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км. Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным. Существует множество способов классификации сетей. Основным критерием классификации принято считать способ администрирования. То есть в зависимости от того, как организована сеть и как она управляется, её можно отнести к локальной, распределённой, городской или глобальной сети. Управляет сетью или её сегментом сетевой администратор. В случае сложных сетей их права и обязанности строго распределены, ведётся документация и журналирование действий команды администраторов. Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники , оптические проводники и через радиоканал. Проводные, оптические связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные -- через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь связь с другими локальными сетями через шлюзы, а также быть частью глобальной вычислительной сети или иметь подключение к ней. Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Следует отметить, что ранее использовались протоколы Frame Relay, Token ring, которые на сегодняшний день встречаются всё реже, их можно увидеть лишь в специализированных лабораториях, учебных заведениях и службах.

1. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ АРХИТЕКТУРЫ СЕТИ

Клиент-сервер -- сетевая архитектура, в которой устройства являются либо клиентами, либо серверами. Клиентом является запрашивающая машина обычно ПК, но так же в качестве клиента могут выступать такие устройства как: сетевой принтер или прочие устройства, сервером -- машина, которая отвечает на запрос. Оба термина могут применяться как к физическим устройствам, так и к программному обеспечению. Сеть с выделенным сервером -- это локальная вычислительная сеть LAN, в которой сетевые устройства централизованы и управляются одним или несколькими серверами. Индивидуальные рабочие станции или клиенты такие, как ПК должны обращаться к ресурсам сети через сервер. Локальная сеть образовательного учреждения не предполагает наличия сложной иерархической структуры. Как правило, для управления сетью достаточно одного сервера. Конфигурация сервера может содержать следующие сервисы, такие как :

- Файл сервер

- Автоматическое конфигурирование рабочих станций DHCP

- Сервер имен DNS

- Локальный почтовый сервер

- Сервер печати

- Сервер кеширования Web данных из интернет Proxy server

- Сервер баз данных SQL

Сеть фактически состоит из одной рабочей группы. При количестве рабочих мест менее 10 в нашем случае 13 и в случае, если бы совместный доступ к Интернет не требовался , можно бы было обойтись без сервера только одноранговой сетью одноранговая сеть. Это бы позволило уменьшить затраты, но, вместе с тем, существенно снизит возможности сети и информационную безопасность.

Пример сети с выделенным сервером на базе СОС Ubuntu Server. Распределение ресурсов, таких как : совместный доступ к данным, общие принтеры, другие совместно используемые периферийные устройства, организуется путем предоставления локальных ресурсов и периферийных устройств в общее пользование, хотя не исключено и использование сетевых устройств, главным образом принтеров. Сервер, помимо основной задачи, - хранения данных, может являться также и сервером приложений. Например обеспечивать совместный доступ к базе данных, подключения к Интернет и т.д. Как правило сеть не требует постоянного администрирования. Для поддержания сети в рабочем состоянии достаточно еженедельного проведения профилактических работ.

1.1 Масштабируемость

Масштабируемость -- в электронике и информатике означает способность системы, сети или процесса справляться с увеличением рабочей нагрузки при добавлении ресурсов. Масштабируемость -- важный аспект электронных систем, систем баз данных, маршрутизаторов, если для них требуется возможность работать под большой нагрузкой. Система называется масштабируемой, если она способна увеличивать производительность пропорционально дополнительным ресурсам. Масштабируемость можно оценить через отношение прироста производительности системы к приросту используемых ресурсов. Чем ближе это отношение к единице, тем лучше. Требования к масштабируемости (общие планы на развитие, план финансирования в следующем периоде - таблица, рост потребностей в будущем - таблица). Данное заведение планирует увеличить кол-во кабинетов оснащенных вычислительной техникой на 1 - 2 компьютеров в каждом кабинете в течение 1 года.
Учебное заведение планирует расширить пропускную способность интернет канала до 10 мбит в течение 2-х лет. Учебное заведение планирует открыть 1 свои филиал (5 компьютеров) в том же городе в течении 2-х лет с аналогичной организационной структурой. Данное заведение планирует создать 1 дополнительных структурных подразделений (8 компьютеров).

1.2 Услуги Интернет

1.3 Выбор провайдера

Сравнить доступность интернет-услуг, предоставляемых вашими региональными провайдерами.

1.4 ЛВС. Проектирование

Определить места расположения активного и пассивного оборудования, рекомендации по расположению классов, кроссировку кабельной сети.

При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором. Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к центральному, главному, компьютеру.

Рисунок 1 - Сеть с топологией «звезда"

В сетях с топологией «звезда» подключение кабеля и управление конфигурацией сети централизованы. Но есть и недостаток: так как все компьютеры подключены к центральной точке, для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля. К тому же, если центральный компонент выйдет из строя, нарушится работа всей сети.

А если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные компьютеры в сети это не повлияет.

1.5 Расположение компьютеров в здании

Рисунок 2 - Расположение компьютеров в здании

Таблица 9 - Обозначения физической схемы

2. ОПИСАНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

На схеме одноэтажное здание. Компьютеры расположены вдоль стены. На этаже расположено 14 компьютеров. Компьютер системного администратора соединен с интернет модемом при помощи витой пары, которая вложена в кабель-канал прикреплённая к стене. Затем компьютер соединяется с первым коммутатором с помощью витой пары. Все компьютеры соединяются с помощью витой пары с коммутатором. Коммутатор соединён со вторым коммутатором с помощью витой пары. Все витые пары вложены в кабель канал. 

На этаже один компьютер в приемной также расположен вдоль стены. Компьютер соединен с коммутатором с помощью витой пары, которая проходит через потолок. И также кабель вложен в кабель-канал.

3. ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА

На схеме расположено 14 ПК, 3 коммутатора, 1 маршрутизатор и 14 IP - телефонов. К первому коммутатору подключены ПК и IP-телефоны директора (VLAN2) и главного бухгалтера(VLAN 3). Ко второму коммутатору подключены ПК и IP-телефоны персонала (VLAN4) данной компании ( 6 штатных менеджеров, бухгалтер, кассир, секретарь, а также входит ПК, расположенный в конференц-зале). К третьему коммутатору подключенs ПК и IP-телефоны системного администратора (VLAN11) и охранника (VLAN5) . Коммутаторы соединены между собой .

К первому коммутатору также подключен роутер, через который каждый сотрудник имеет доступ в сеть Internet и Wi-Fi модуль для беспроводного соединения клиентов и сотрудников.

4. ОБЗОР СЕТЕВЫХ КАБЕЛЕЙ

Для локальных сетей существует три принципиальные схемы соединения: с помощью витой пары, коаксиального или волоконно-оптического кабеля. Для передачи информации так же могут использоваться спутники, лазеры, микроволновое излучение и т.п., но подобное оборудованиеe выходит за область рассмотрения этого курсового проекта.

Витая пара в настоящее время является самой распространённой средой передачи и представляет собой пару свитых проводов. Кабель, составленный из нескольких витых пар, как правило, покрыт жёсткой пластиковой оболочкой, предохраняющей его от воздействия внешней среды и механических повреждений.

Рисунок 5 - Кабель из витых пар

В нормальных условиях витая пара поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с. Однако ряд факторов может существенно снизить скорость передачи данных, в частности, потеря данных, перекрёстное соединение и влияние электромагнитного излучения.

Для уменьшения влияния электрических и магнитных полей применяется экранирование. Но после экранирования витой пары в значительной степени увеличивается затухание сигнала. Под затуханием сигнала подразумевается его ослабление при передаче из одной точки сети в другую. Экранирование изменяет сопротивление, индуктивность и ёмкость таким образом, что линия становится склонной к потере данных.

Кабель пятой категории является самой распространённой средой передачи для Ethernet. Кабель поддерживает скорость передачи данных до 100Мбит/с и используется в сетях с архитектурой 100base-T и 10base-T. Кабель тактируется частотой 100 МГц.

Устройство волоконно-оптического кабеля

Коаксиальный и волоконно-оптический кабель устроены почти одинаково. Сердечник последнего состоит из сплетения тонких стеклянных волокон и заключён в пластиковую оболочку, отражающую свет обратно к сердечнику. Плакирование покрыто концентрическим защитным слоем пластика. На рис.7 показано устройство волоконно-оптического кабеля.

Рисунок 6 - Волоконно-оптический кабель

Все данные в компьютере представляются с помощью нулей и единиц. Все стандартные кабели передают бинарные данные с помощью электрических импульсов. И только волоконно-оптический кабель, используя тот же принцип, передаёт данные с помощью световых импульсов. Источник света посылает данные по волоконно-оптическому «каналу», а принимающая сторона должна преобразовать полученные данные в необходимый формат.

Одномодовый и многомодовый кабель

В относительно тонком волоконно-оптическом канале свет будет распространяться вдоль продольной оси канала. В учебниках физики этот эффект упоминается в следующей формулировке - «импульсы света распространяются в осевом (аксиальном) направлении». Именно это и происходит в одномодовом кабеле.

Однако преимущества этого типа передачи ограничены. С целью устранения подобных ограничений стали выпускать подобный кабель. Но тут возникла другая проблема - лучи света имеют свойство входить в канал под различными углами волны проходят различное расстояние и прибывают к получателю в разное время. Этот эффект, получил название модальной дисперсии, по этому кабелю подается интернет до здания и для согласования оптоволокна и витой пары применяют медиаконвертер.

Рисунок 7 - Принцип работы волоконно-оптического кабеля.

Оболочка Плакирование

Рисунок 8 - Свет распространяется по одномодовому пути

Рисунок 9 -Лучи подвержены модальной дисперсии

Чем больше количество мод света в канале, тем уже полоса пропускания. В дополнение к тому, что различные импульсы достигают получателя практически одновременно, усиление дисперсии приводит к наложению импульсов и введению получателя в «заблуждение». В результате снижается общая пропускная способность. Одномодовый кабель передаёт только одну моду световых импульсов. Скорость передачи данных при этом достигает десятков гигабит в секунду. Одномодовый кабель в состоянии поддерживать несколько гигабитных каналов одновременно, используя для этого световые волны разной длины. Следовательно, пропускная способность многомодового волоконно-оптического кабеля ниже, чем у одномодового.

Простейший способ уменьшения дисперсии - нивелирование волоконно-оптического кабеля. В результате лучи света синхронизируются таким образом, что дисперсия на стороне приёмника уменьшается. Дисперсия также может быть уменьшена путем ограничения количества длин световых волн. Оба метода позволяют в некоторой степени уменьшить дисперсию, но не в состоянии привести скорость передачи данных в соответствие с одномодовым волоконно-оптическим кабелем.

В США широко используется многомодовый волоконно-оптический кабель 62.5/125. Обозначение «62.5» соответствует диаметру сердечника, а обозначение «125» - диаметру плакирования (все величины приведены в микронах). Из одномодовых распространены кабели с маркировкой 5-10/125. Ширина полосы пропускания обычно приводится в МГц/км. Хорошей моделью взаимоотношений полосы пропускания и дальности передачи служит резиновый жгут - с увеличением расстояния полоса пропускания сужается (и наоборот). В случае передачи данных на расстояние 100 метров полоса частот многомодового кабеля составляет 1600 Мгц при длине волны 850 нм. Аналогичная характеристика одномодового кабеля составляет приблизительно 888 ГГц.

Основные характеристики волоконно-оптического кабеля:

Абсолютный иммунитет к электромагнитным излучениям.

Возможна передача данных на расстояние до 10 км.

В лабораторных условиях реально достичь скорости передачи до 4 Гбит/с.

В качестве источника света может использоваться светоизлучающий диод или лазер.

5. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА КАБЕЛЯ И КАБЕЛЬ-КАНАЛА

На каждом рабочем месте устанавливается внешняя компьютерная розетка. Всего устанавливается 28 розеток. К каждой розетке прокладывается кабель «неэкранированная витая пара» (UTP). Соединение горизонтальной проводки с портами активного сетевого оборудования осуществляется коммутационными шнурами длиной один метр. Для подключения рабочих станций к розеткам используются коммутационные шнуры длиной 1 метр. Количество данных шнуров равно 14. Прокладка кабеля выполняется по периметру помещения в кабель-каналах. Кабель прокладывается на высоте не менее 0,5 м от пола. Общая длина кабеля будет равна сумме длин кабеля от каждой розетки до шкафа. Всего нам понадобиться 120м кабеля.

Рисунок 10 - Расчет кабеля

Из серверной протягиваем кабель вдоль стены, сверлим отверстие и подключаем к лотку. Из 104 кабинета протягиваем кабель от ПК системного администратора и подключаем его к лотку. Кабинет 103 содержит также 2 ПК : 1, 2. ПК1 - головной, поэтому соединяем его с ПК2 и протягиваем кабель вдоль стены к лотку. Кабинет 105 содержит 5 ПК : 1, 2, 3, 4, 5. ПК1 - головной, следовательно протягиваем от него кабель к лотку и соединяем все 5 ПК между собой. Через кабинет 101 от лотка вдоль стены протягиваем кабель, сверлим отверстие на улицу и подключаем видеокамеру, здесь же , от ПК охранника вдоль стены протягиваем еще один кабель к лотку. Возле главного входа устанавливаем видеокамеру , ведем кабель над главным входом к лотку. В кабинете 108 сверлим отверстие на улицу , подключаем видеокамеру, смотрящую на главный вход и ведем от нее кабель также над главным входом (в помещении) к лотку.

Так же из кабинета 108 протягиваем вдоль стены кабель от ПК к лотку. В кабинете 108 устанавливаем видеокамеру и также протягиваем кабель к лотку.

Таблица 11 - Расчет кабеля

6. ПЕРЕЧЕНЬ АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ

Корпус Minitower INWIN EMR002 < Black> Micro ATX 350W (24+4пин)

Оперативная память Crucial < CT25664BA160B> DDR-III DIMM 4Gb < PC3- 12800>

Жесткий диск HDD 500 Gb SATA 6Gb / s Seagate Barracuda 7200.12 < ST500DM002> 3.5" 7200rpm 16Mb

CD-ROM DVD RAM & DVD±R / RW & CDRW Samsung SH-224BB < Black> SATA (OEM)

Картридер Sema < SFD-321F / TS41UB Black> 3.5" Internal USB2.0 CF / MD / xD / MMC / SD / MS( / Pro / Duo)Card Reader / Writer+1portUSB2.0

Сетевая плата D-Link DGE-528T 100/1000 Mb/s Fast Ethernet PCI Adapter:

Профессиональная уличная цветная камера видеонаблюдения PROvision PV-IR600D1 оснащена фиксированным объективом, мощной ИК-подсветкой, высококачественной матрицей.

Камера видеонаблюдения для помещения Alert APD-420H1 (Fix-3,6) 420 ТВЛ; CMOS PixelPlus PC1030; 3,6мм; 0,5 люкс; BNC; DC 12V 0,3А; -10...+50 °С.

Медиаконвертер (транспондер) 8-канальный STM, ATM, Gigabit Ethernet 1U без SFP трансиверов, напряжение питания 36..72В и 220В, управление по SNMP и Web.

Интеллект D8 (2FS15) / D8 (FX4) - система видеонаблюдения 8 каналов 4 к/с на канал 

Wi-Fi роутер.

Сетевой WiFi адаптер(сетевая карта, сетевой адаптер, контроллер, net card, network card, network adapter) - это оборудование, которое используются для подключения к беспроводным сетям устройств, не имеющих встроенного WiFi-модуля -- стационарных компьютеров, телевизоров, игровых приставок и др.

Сетевая розетка. При прокладке сети в помещении на витой паре используются специальные розетки, к которым идет кабель от сетевого устройства.

6.3 Настройка компьютеров

Таблица 12 - Настройка компьютеров

7. НАСТРОЙКИ СЕТИ НА COC UBUNTU SERVER

7.1 Настройка DNS-сервера

Шаг первый: Установка DNS

На этом шаге в терминале прописываем команду

sudo apt-get install bind9

DNS-пакеты устанавливаются.

Шаг второй: Создание секретного ключа

На этом шаге создаём секретный ключ, который понадобиться для обновления DNS-записей в зоне нашей локальной сети. Прописываем команду :

dnssec-keygen -a HMAC-MD5 -b 128 -r /dev/urandom -n USER DHCP_UPDATER

Проверим, что у нас получилось командой

Получаем : Key: cYqlx8g/jLcIxXFDpqrxZw==

Шаг третий: Настройка сетевого соединения со статическим IP

На этом шаге вносим изменения в файл /etc/network/interfaces

auto lo

# address 192.168.0.12

# #hwaddress ether 00:25:d3:f0:c2:92

# netmask 255.255.255.0

# gateway 192.168.0.1

Адрес DNS сервера можно задать в файле /etc/network/interfaces , но вообще управление адресами DNS серверов в Ubuntu осуществляется через файл /etc/resolv.conf. Важно не забыть его поправить. Он должен иметь вид:

domain team.local

Перезапускаем службу networking

/etc/init.d/networking restart

Шаг четвертый : Настройка bind9

На этом шаге нам нужно отредактировать 2 файла: named.conf.options и named.conf.local

Правим named.conf.options :

forwarders {

Теперь редактируем named.conf.local (вводим сгенерированный ранее ключ) :

secret cYqlx8g/jLcIxXFDpqrxZw==;

Шаг пятый : Создание прямой и обратной зоны для сети.

В папке /var/lib/bind создаём файл для прямой зоны, назовём его forward.bind. Файл используется DNS-сервером для преобразования имени компьютеров локальной сети в ip-адрес.

$TTL 86400 ; 1 day

team.local. IN SOA ns1.team.local. admin.team.local. (

20110103 ; Serial

10800 ; Refresh

3600 ; Retry

604800 ; Expire

86400 ; Minimum TTL

IN NS ns1.team.local.

IN A 192.168.0.2

localhost IN A 127.0.0.1

ns1 IN A 192.168.0.2

gw IN A 192.168.0.1

Далее создаём файл для обратной зоны, reverse.bind. Файл используется DNS-сервером для преобразования ip-адреса компьютеров локальной сети в доменное имя. $TTL 86400 ; 1 day

20110104 ; Serial

10800 ; Refresh

3600 ; Retry

604800 ; Expire

3600 ) ; Minimum

IN NS ns1.team.local.

1 IN PTR gw.team.local.

2 IN PTR team.local.

2 IN PTR ns1.team.local.

/etc/init.d/bind9 restart

7.2 Настройка DHCP сервера

На этом шаге в терминале прописываем команду

sudo apt-get install dhcp3-server и начнётся установка сервера.

Шаг второй: Настройка сервера

На этом шаге прописываем команду :

sudo nano /etc/dhcp3/dhcpd.conf -открываются настройки конфигурации dhcp сервера. Имя сети, можно оставить как есть, но лучше закомментировать.

Если данный DHPC сервер будет единственным в сети, то директиву лучше раскоментировать.

subnet 192.168.0.0 netmask 255.255.255.0 { # подсеть и маска

range 192.168.0.5 192.168.0.254; # - указываем диапазон IP адресов, которые будут выдаваться клиентам

option domain-name-servers 192.168.0.2; # IP DNS-сервера

option domain-name "internal.example.org"; # - можно задать название своей сети

option routers 192.168.0.1;# - адрес шлюза или маршрутизатора через который мы выходим в Интернет.

option broadcast-address 192.168.0.255;# - широковещательный адрес который находится последним в диапазоне IP данной подсети

default-lease-time 600;# время аренды IP адреса в сек.

max-lease-time 7200; # максимальное время аренды IP адреса

}

7.3 Установка и настройка FTP - сервера и привязка к локальным пользователям