Локальная вычислительная сеть

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по дисциплине «Сети ЭВМ и телекоммуникации»



Введение

На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров и более 80% из них объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах и домах, до глобальных сетей типа Internet. Тема локальных сетей, на мой взгляд, сейчас особенно актуальна, так как в век информационных технологий, во всем мире ценится мобильность, скорость и удобство, позволяющие с наименьшей тратой времени передавать большие объёмы информации на дальние расстояния. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, E-Mail писем и прочего) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного обмена информацией между компьютерами. Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике.

В данном курсовом проекте будет рассмотрена локальная вычислительная сеть, объединяющая в себе 2 подсети, находящиеся в разных зданиях, схематически показана модель построения этой сети, а также будет произведён подсчёт финансовых расходов на реализацию этого проекта.



1. Постановка задачи и описание объекта проектирования

Задачей данного курсового проекта является создание ЛВС, объединяющей в себе компьютеры двух зданий, расположенных недалеко друг от друга (рис.1):

Рис. 1 - Общий план расположения зданий

Требуется связать локальной сетью, компьютеры расположенные на первом этаже здания №1 и компьютеры, установленные на втором этаже здания №2. Связь внутри зданий осуществить на основе стандарта IEEE 802.3 (Ethernet), а объединение подсетей зданий должно быть реализовано с помощью оптоволоконной линии связи. Серверная комната находится в комнате №103 здания №1. Требуется установить следующие сервера:

Mail-сервер;

WEB-сервер;

DHCP-сервер;

FTP-сервер;

Количество компьютеров в зданиях и номера комнат, в которых они расположены представлены в таблице 1:



Таблица 1 - Размещение компьютеров сети

№ Здания	Номер комнаты	Количество компьютеров
1	101	15
	103	2
	104	4
	107	1
	227	12
	234	4
	237	6
	246	2
	248	3
2	217	1
	222	12
	240	1
	242	1
	244	1
	312	12
	326	12

2. Описание предлагаемых проектных решений

Локальная вычислительная сеть (далее ЛВС) - это сеть, объединяющая два или более компьютеров, с целью совместного использования их ресурсов: принтеров, файлов, папок, дисков и т.д. Благодаря вычислительным сетям мы получили возможность одновременного использования программ и баз данных, несколькими пользователями. Существует множество разновидностей компьютерных сетей, таких как: ARCnet, Token Ring, FDDI и других, однако, лидером в настоящее время является сеть стандарта IEEE 802.3 (Ethernet) и её разновидности. Тридцатилетняя история компьютерных сетей Ethernet продемонстрировала теснейшую связь между развитием сетевых решений и эволюцией кабельных систем.

Впервые название Ethernet было предложено в 1973 г. Б. Меткалфом, работавшим в исследовательском центре компании Xerox. Когда в 1976 г. Xerox приступила к переделке разработанного сетевого решения в сеть производительностью 20 Мбит/с, она была переименована в Xerox Wire. В 1979 г. компании Digital, Intel и Xerox, решив создать стандартный протокол со скоростью передачи 10 Мбит/с, вернулись к названию Ethernet. Затем американский Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) предпринял стандартизацию сетевых приложений, завершившуюся в 1983 г. принятием знаменитого стандарта IEEE 802.3 на Ethernet. Базовые принципы построения сетей Ethernet определяются стандартом IEEE 802.3, а, именно спецификациями 10Base2 для поддержки Ethernet по тонкому коаксиальному кабелю и 10Base5 -- но толстому коаксиальному кабелю. В 1990 г. была принята спецификация 10BaseT -- для Ethernet по витым парам. Последняя появилась в связи с тем, что многие здания имели кабельную проводку с витыми парами для цифровой телефонной связи. На этом первый этап стандартизации завершился.

Капитальная (на толстом коаксиале) сеть Ethernet со скоростью передачи 10 Мбит/с имеет топологию шины и требует применения специального, так называемого «желтого» кабеля. Она содержит трансиверы (приемопередатчики), устанавливаемые на самом кабеле с помощью «вампиров» -- врезаемых в кабель съемников, к которым и крепятся трансиверы. Последние подсоединяются к рабочим станциям (компьютерам) отдельным кабелем доступа со специальными разъемами. Сегмент (участок) такой сети Ethernet имеет протяженность до 500 м и включает до 100 устройств.

Сеть Ethernet па базе тонкого коаксиального кабеля более мобильна и удобна в строительстве и эксплуатации. При той же скорости передачи в 10 Мбит/с она базируется на более легких кабелях и разъемах. Рабочие станции имеют встроенные в адаптеры (сетевые платы) трансиверы, а весь монтаж очень прост -- соединения производят прямо на задней стенке компьютера. Длина сегмента может достигать 185 м, при этом можно подключить до 30 устройств. На практике нормальная работа сети возможна при длинах сегментов 300 и более метров. Последовательно можно соединить до трех сегментов, а между ними еще включить две соединительные линии. Участки сети Ethernet на тонком кабеле могут подключаться к сети на толстом кабеле для формирования сети большого размера.

В отличие от описанных выше сетей на толстом и тонком коаксиальных кабелях, сеть Ethernet на витых парах имеет топологию «звезда». Компьютеры подсоединяют к концентратору/коммутатору с помощью сегментов из витых пар, длина которых не должна превышать 100 м. Такая конфигурация упрощает подключение новых рабочих станции и делает их более независимыми друг от друга. Следует помнить, что между двумя компьютерами в сети Ethernet должно быть не более пяти кабельных сегментов, включая соединительные линии между концентраторами.

В описанных выше сетях Ethernet применяется всего два вида кабельной продукции: коаксиальные кабели («желтого» и тонкого, тина RG-58C/U) и симметричные кабели с витыми парами (к концу первого этапа стандартизации разработана Категория 3). Это вызывает по крайней мере недоумение, так как в каталогах ведущих кабельных компаний имеется много других кабелей для локальных сетей, но они в наиболее массовых сетях практически не употребляются.

В сетях Ethernet на коаксиальных кабелях используются коаксиальные соединители: для сетей на толстом кабеле -- соединители типа N (7/3 мм) на тонком кабеле -- BNC (байонетного типа). Кроме того, в них применяются Т-коннекторы (тройники) и терминаторы (оконечные нагрузки), тоже коаксиального исполнения. Довольно быстро в широкую практику вошел монтаж с помощью обжимных соединителей. Кабели между собой сочленяют с помощью соединителя «гнездо -- гнездо» (barrel), но применять такие переходники следует как можно реже. Лучше всего между рабочими станциями включать цельные, неразрезанные отрезки кабеля.

Применяемый в сетях Ethernet на витых нарах соединитель типа RJ45 заделывают на кабель из витых пар, монтируют на сетевые платы, встраивают в корпуса аппаратуры и в стенные розетки. В соединителе имеется восемь контактов, к которым и присоединяют восемь проводов от четырех пар. В таблице 2 приведены ограничения, налагаемые на сеть Ethernet в целом и на отдельные ее фрагменты.

Таблица 2 - Возможности различных схем реализации Еthernet

Тип кабеля	Толстый (10base5)	Тонкий (10base2)	Скрученная пара (10baseT)
Максимальная длина сети (м)	2500	900	-
Максимальная длина кабельного сегмента (м)	500	185	100
Максимальное число подключений к сегменту	100	30	1
Минимальное расстояние между точками подключения (м)	2.5	0.5	-
Максимальное удаление узлов	5 сегментов и 4 повторителя	5 сегментов и 4 повторителя	5 сегментов и 4 повторителя

Изучив все возможные варианты, мы приходим к выводу, что наилучшей по стоимости, работоспособности и реализации будет сеть, состоящая из 2 подсетей, которые, в свою очередь, будут поделены на сегменты в зависимости от принадлежности компьютеров к различным отделам. Таким образом, в здании №1 мы выделяем 4 отдела и серверную комнату 204:

Отдел 1 - включает в себя компьютеры, находящиеся в комнатах 101 - 15 компьютеров;

Отдел 2 - включает в себя компьютеры, находящиеся в комнатах 103, 104 и 107 - 7 компьютеров;

Отдел 3 - включает в себя компьютеры, находящиеся в комнатах 227 - 12 компьютеров;

Отдел 4 - включает в себя компьютеры, находящиеся в комнатах 234, 237, 246 и 248 - 15 компьютеров;

Компьютеры каждого из отделов подсоединены к коммутатору соответствующего отдела. Коммутаторы отделов соединены между собой главным коммутатором подсети.

Здание №2 имеет 4 отдела, включающие в себя компьютеры, 1й находится в комнатах 217 и 222 - 13 компьютеров; 240, 242 и 244 - 3 компьютера; 312 - 12 компьютеров; 326 - 12 компьютеров.

Таким образом, структурная схема сети будет иметь вид, изображённый на рисунке №2.

3. Расчёт мощности источника бесперебойного питания

Для стабильной работы нашей локальной сети требуется источник бесперебойного питания, который сможет обеспечить работоспособность системы в течении 15 минут после отключения электроэнергии.

Как перевести ток (А) или активную мощность (Вт) в полную мощность (ВА). Мощность нагрузки измеряется в ВА (полная мощность)

Если однофазная нагрузка потребляет ток 10А, то ее полная мощность P= 10А * 220В = 2200 ВА

Если трехфазная нагрузка потребляет ток 10А, то ее полная мощность P=10А*3*220В=6600 ВА

Для компьютерной нагрузки Вт переводятся в ВА с коэффициентом 0,7: 100 ВА = 70 Вт

89 компьютеров = 89 х 300 ВА = 26.7 кВА

4 сервера = 4 х 700 ВА = 2.8 кВА

10 коммутаторов = 10 x 200 ВА = 2 кВА

Итого: 26.7+2.8+2 = 31.5 кВА. С учетом рекомендованного запаса 20% и возможности роста нагрузки в будущем, нужен ИБП 45 кВА

Нам подходит ИБП UPS APC Smart-3000VA (SUA3000I).

Для нашей сети, ИБП которой должен поддерживать работоспособность сети в течении 30 минут после прекращения подачи электроэнергии, подходит UPS APC Smart-3000VA (SUA3000I).

Условные обозначения

Рис. 2 - Структурная схема сети



Рис. 3 - Схема соединительных линий узлов сети первого этажа здания №1



Рис. 4 - Схема соединительных линий узлов сети второго этажа здания №1



Рис. 5 - Схема соединительных линий узлов сети второго этажа здания №2



Рис. 6 - Схема соединительных линий узлов сети третьего этажа здания №2

Отдел 1

Рис. 7

Отдел 2

Рис. 8

Отдел 3

Рис. 9

Отдел 4

Рис. 10



Отдел 5

Рис. 11

Отдел 6

Рис. 12



Отдел 7

Рис. 13

Отдел 8

Рис. 14

Рис. 15

4. Динамическая адресация

В данной работе необходимо создать DHCP-сервер. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) - это сервис или протокол, работающий на клиентских машинах и на сервере, с целью автоматизации централизованного управления распределением IP-адресов рабочим станциям. Служба DHCP гарантирует защиту от дублирования IP-адресов. На сервере DHCP имеется база IP-адресов, которые сервер может назначить рабочим станциям. На рабочих же станциях запущена служба DHCP-клиент, которая ищет в сети DHCP-сервер и получает от него IP-адрес для рабочей станции. После получения этот IP-адрес на сервере помечается как занятый и ни одна рабочая станция его не сможет получить повторно.

сеть сервер питание еthernet

Рис. 16 - Логическая схема сети, использующей DHCP-сервер

Логическая схема сети на базе DHCP-сервера показана на рис. 16.

IP-адреса назначаются сервером по порядку из пула адресов (списка доступных адресов). Тот компьютер, который первым подключился к серверу, получит IP-адрес 10.1.3.151, второй компьютер получит IP-адрес 10.1.3.152 и т.д. IP-адрес закрепляется за клиентской машиной на определённый срок, установленный сервером. Таким образом, если компьютер comp1 не появится в сети в течение n суток, то IP-адрес 10.1.3.151 будет помечен как свободный. Так же на DHCP-сервере указывается диапазон назначаемых IP-адресов и диапазон исключаемых. В приведенном на рис.6.1 примере IP-адреса начинаются с 10.1.3.151 и заканчиваются 10.1.3.165, исключений нет. Под серверы выделяем адресное пространство с маской 255.255.254.0. например это будет 192.168.0.1 -DHCP сервер, 192.168.0.2 -Web сервер, 192.168.0.3 -Mail сервер, 192.168.0.5 -FTP сервер, 192.168.0.6 -192.168.0.10 -зарезервировано администраторами.

Отдел, находящийся во втором здании, имеет статическую адресацию и имеет адреса: 192.168.1.1-192.168.1.12 при маске 255.255.254.0. Адреса между остальными компьютерами распределены динамически и им выделяются адреса: 192.168.0.11 -192.168.0.254, при маске 255.255.255.0 и шлюзе-192.168.0.1

5. Смета разработки проекта сети

ОТДЕЛ 1:

Кабель «витая пара»	44м.
Коннекторы RJ-45	45шт.
Розетки	15шт.



ОТДЕЛ 2:

Кабель «витая пара»	32м.
Коннекторы RJ-45	21шт.
Розетки	7шт.

ОТДЕЛ 3:

Кабель «витая пара»	36м.
Коннекторы RJ-45	36шт.
Розетки	12шт.

ОТДЕЛ 4:

Кабель «витая пара»	222м.
Коннекторы RJ-45	45шт.
Розетки	15шт.

ОТДЕЛ 5:

Кабель «витая пара»	100м
Коннекторы RJ-45	39шт.
Розетки	13шт.

ОТДЕЛ 6:

Кабель «витая пара»	40м
Коннекторы RJ-45	9шт.
Розетки	3шт.



ОТДЕЛ 7:

Кабель «витая пара»	36м
Коннекторы RJ-45	36шт.
Розетки	12шт.

ОТДЕЛ 8:

Кабель «витая пара»	36м
Коннекторы RJ-45	36шт.
Розетки	12шт.

Длина кабеля от коммутатора отдела 1 до гл. коммутатора1 - 20м.

Длина кабеля от коммутатора отдела 2 до гл. коммутатора1 - 20м.

Длина кабеля от коммутатора отдела 3 до гл. коммутатора1 - 50м.

Длина кабеля от коммутатора отдела 4 до гл. коммутатора1 - 75м.

Длина кабеля от коммутатора отдела5 до гл. коммутатора2 - 40м.

Длина кабеля от коммутатора отдела 6 до гл. коммутатора2 - 82м.

Длина кабеля от коммутатора отдела 7 до гл. коммутатора2 - 20м.

Длина кабеля от коммутатора отдела 8 до гл. коммутатора 2- 20м.

Длина кабеля от гл. коммутатора1 до медиаконвертера - 2м.

Длина кабеля от гл.коммутатора 2 до медиаконвертера - 5м.

Длина кабеля от FTP-сервера до медиаконвертера - 13м.

Длина кабеля от DHCP-сервера до медиаконвертера - 12м.

Длина кабеля от Mail-сервера до медиаконвертера - 11м.

Длина кабеля от WEB-сервера до медиаконвертера - 14м.

Короб на кабели 1 этажа здания 1 - 40 м.

Короб на кабели 2 этажа здания 1 - 177 м.

Короб на кабели 2 этаж здания 2 - 127 м.

Короб на кабели 3 этаж здания 2 - 40 м.

Общее количество кабеля «витая пара» - 546 м.

Общее количество розеток - 99 шт.

Общее количество RJ-45 - 297шт.

Название	Кол-во	Ед.	Цена руб.	Сумма руб.
Активное оборудование
Серверная платформа MB Intel SE7320EP2DG Intel P-IV Xeon 3000 DP (2mb) MPGA (800Mhz) 1024Mb PC2-3200(400Mhz) ECC+Reg, Corsair 2х200,0 Gb HDD Seagate 7200 8Mb SATA 300 FD Drive 3.5" 1.44Mb DVD±RW Pioneer DVR-111 supermulti, black	4	шт.	36667	146668
Медиаконвертер D-Link DMC-300SC;	2	шт.	1180	2360
Коммутатор D-Link DES-1024D 24 портов 10/100Base-T	2	шт.	2568	5136
Коммутатор D-Link DES-1016D 16 портов 10/100Base-T	4	шт.	1187	4748
Коммутатор D-Link DES-1008D/PRO 8 портов 10/100Base-T	2	шт.	691	1382
ИБП UPS APC Smart-3000VA (SUA3000I)	1	шт.	313663	313663
Пассивное оборудование
Кабель "витая пара" UTP, cat. 5e, Alcatel NEXANS, (305м)	2	бух.	3565	7130
Кабель оптический подвесной многомод 50/125, 12 волокон	102	м	78	7956
Розетка 8P8C RJ-45 в корп.на стену (белая) (TJC-8P8C)	99	шт.	19	1881
Коннекторы 8P8C RJ-45	297	шт.	3	891
Коннекторы SC - Molex MM 3мм многомодовый	2	шт.	120	240
Програмное обеспечение
ASP Linux 11	1	диск	1000	1000
Прочее
HT- 568R для обжима коннекторов RJ-45, RJ-11/12, Hanlong	1	шт.	330	330
LAN тестер LT-100 для BNC, RJ-45/12/11/9/25 (to 305m)	1	шт.	624	624
Короб кабельный	284	метр	12	3406
Дюбель-винт	400	шт.	3	1200
ВСЕГО				496625

Для обеспечения работоспособности серверов мы выберем ОС ASP Linux 11. Данная ОС очень хорошо зарекомендовала себя во всем мире. Стандартный пакет содержит все пакеты необходимые для наших серверов (подобные Apache HTTP Server, Courier Mail Server), которые могут отлично взаимодействовать со всеми версиями OC Windows. ASP Linux 11 распространяется совершенно бесплатно.

Заключение

Современные сетевые технологии развиваются с невероятной скоростью и в ближайшее время скорость передачи данных по локальной сети возрастет минимум вдвое. Распространенный десятимегабитный Ethernet, долгое время занимающий главенствующие позиции, активно вытесняется более современными и существенно более быстрыми технологиями передачи данных.

По ходу выполнения курсового проекта мы ознакомились с основами проектирования локальных сетей стандарта Ethernet, используя различные типы оборудования и линий связи.

Список использованной литературы

1. Олифер В.Г. Олфер Н.А. Компьютерные сети: Учебник для ВУЗов. - СПб - «Питер»: 2010. - 958 с.

2. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов, 3-е изд./ В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. - СПб.: Питер, 2006. - 958с.

3. Михаил Гук Аппаратные средства локальных сетей и систем: Энциклопедия.- СПб - «Питер», 2009. - 572 с.

4. Максим Кульгин Технологии корпоративных сетей: Энциклопедия.- СПб - «Питер», 2011. - 698 с.

5. Семенов А.Б. Проектирование и расчет структурированных кабельных систем и их компонентов. - М.: ДМК Пресс; М.: Компания АйТи, 2008. - 416с.

Размещено на Allbest.ru