Проектирование компьютерных сетей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Попробуем представить себе мир примерно тридцать пять - сорок лет назад. Мир без общедоступных компьютерных сетей. Мир, в котором каждый компьютер должен был иметь собственное хранилище данных и собственный принтер. Мир, в котором не было электронной почты и систем обмена мгновенными сообщениями (например, ICQ). Как ни странно это звучит сейчас, но до появления компьютерных сетей все это было именно так.

Компьютеры - важная часть сегодняшнего мира, а компьютерные сети серьезно облегчают нашу жизнь, ускоряя работу и делая отдых более интересным.

1. Основы построения компьютерных сетей

1.1 Определение, назначение, классификация компьютерных сетей

Практически сразу после появления ЭВМ возник вопрос о налаживании взаимодействия компьютеров друг с другом, чтобы более эффективно обрабатывать информацию, использовать программные и аппаратные ресурсы. Появились и первые сети, в то время объединявшие только большие ЭВМ в крупных компьютерных центрах. Однако настоящий «сетевой бум» начался после появления персональных компьютеров, быстро ставших доступными широкому кругу пользователей - сначала на работе, а затем и дома. Компьютеры стали объединять в локальные сети, а локальные сети - соединять друг с другом, подключать к региональным и глобальным сетям. В результате за последние пятнадцать-двадцать лет сотни миллионов компьютеров в мире были объединены в сети, и более миллиарда пользователей получили возможность взаимодействовать друг с другом[1]. Сеть (Network) - группа компьютеров и / или других устройств, каким-либо способом соединенных для обмена информацией и совместного использования ресурсов.

Представьте, что у вас есть несколько отдельных, не связанных в сеть компьютеров. Чтобы в такой автономной среде работать с одними и теми же данными, нужно с одного компьютера скопировать файлы на какой-либо носитель (например, на дискету), после чего перенести эти файлы на другие компьютеры. А для быстрой распечатки документов придется снабдить каждый из компьютеров отдельным принтером. Одновременная же совместная работа нескольких пользователей с одним и тем же документом в такой ситуации просто исключается.

Теперь соединим компьютеры в сеть и настроим общий доступ к требуемым ресурсам. Оказывается, что дискеты больше нам не нужны, да и принтер потребуется только один. И выгодно, и удобно! Введем определение компьютерной сети.

Компьютерная сеть - совокупность взаимосвязанных компьютеров и внешних устройств, подключенных к единому каналу передачи данных, каналу связи.

Возможно множество различных способов классификации компьютерных сетей. Здесь мы рассмотрим только основные из них.

Все компьютерные сети делятся на три большие категории, на каждую из которых есть соответствующие ограничения в монтаже и содержании таких сетей.

· LAN (Local Area Network) - локальная вычислительная сеть, самый распространенный тип вычислительных сетей, встречается в жилых домах, в конторах, в игротеках в офисах мелких и крупных компаний и т.д. Отличается от всех последующих простотой создания и администрирования, то есть мелкому офису при небольшом торговом центре не обязательно нанимать на работу системного администратора чтобы он следил за локальной сеткой и в случае неисправности начинал ее исправлять, это лишнее. Тем более что если куплено хорошее оборудование, то сеть будет работать устойчиво. Существует так же одна небольшая подгруппа LAN - HAN (Home Area Network), домашняя вычислительная сеть. Так изредка называют домашние компьютерные сети. Данный термин применим к сетям, созданным между домашними компьютерами. LAN по определению больше походит как обобщающий термин: компьютерные сети офисов и домов. Принципиально между LAN и HAN нет совершенно никакой разницы.

· MAN (Metropolitan Area Network) - это городская вычислительная сеть. Состоит из провайдеров - поставщиков сети и обычных пользователей - клиентов, которые используют какую-либо линию связи для соединения с остальными членами сети. Такие сети, на данный момент, у нас встречаются довольно редко. За рубежом создание таких сетей уже давно и плодотворно практикуется.

· WAN (Wide Area Network) - это глобальная (мировая, региональная) вычислительная сеть, соединяющая провайдеров из разных городов мира в одну единую вычислительную сеть, или все LANы и MANы соединены в единое целое. Иными словами, WAN - это по сути тот же Интернет.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) - небольшая группа компьютеров, связанных друг с другом и расположенных обычно в пределах одного здания или организации.

Региональная сеть - сеть, соединяющая множество локальных сетей в рамках одного района, города или региона.

Глобальная сеть - сеть, объединяющая компьютеры разных городов, регионов и государств.

Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многоуровневые иерархии, которые предоставляют мощные средства для обработки огромных массивов данных и доступ к практически неограниченным информационным ресурсам.

Локальные вычислительные сети (ЛВС) могут входить в качестве компонентов в состав региональной сети; региональные сети - объединяться в составе глобальной сети; наконец, глобальные сети могут образовывать еще более крупные структуры. Самым большим объединением компьютерных сетей в масштабах планеты Земля на сегодня является «сеть сетей» - Интернет.

Интересным примером связи локальных и глобальных сетей является виртуальная частная сеть (Virtual Private Network, VPN). Так называется сеть организации, получающаяся в результате объединения двух или нескольких территориально разделенных ЛВС с помощью общедоступных каналов глобальных сетей, например, через Интернет.

По типу среды передачи сети делятся на проводные и беспроводные.

По скорости передачи информации сети можно разделить на низко-, средне- и высокоскоростные.

Распределения ролей между компьютерами сети бывают одноранговые и клиент-серверные.

Сервер - специально выделенный высокопроизводительный компьютер, оснащенный соответствующим программным обеспечением, централизованно управляющий работой сети и / или предоставляющий другим компьютерам сети свои ресурсы (файлы данных, накопители, принтер и т.д.).

Клиентский компьютер (клиент, рабочая станция) - компьютер рядового пользователя сети, получающий доступ к ресурсам сервера (серверов).

Выделяют следующие основные направления использования компьютерных сетей [1, 4]:

- Совместный доступ к аппаратным и программным ресурсам. Компьютеры в сети могут при наличии специальных правил доступа использовать диски или только определенные папки и файлы других машин, а также программное обеспечение, установленное на других компьютерах. Это приводит к экономии ресурсов, поскольку нет необходимости к каждому индивидуальному компьютеру подключать принтер или тиражировать объемный программный продукт на все машины.

- Совместный доступ к информации общего характера. В сети можно выделить специальный компьютер, на котором будут храниться данные, предназначенные для всех пользователей сети. Такой компьютер обеспечивает хранение и архивирование данных, а также доступ и передачу их на другие машины.

- Предоставление коммуникационных услуг. Наличие компьютерной сети предполагает организацию эффективного обмена информацией между ее пользователями. Здесь можно выделить передачу файлов, передачу сообщений посредством электронной почты, а также передачу звуковой и видео информации в реальном режиме времени.

- Распределенная обработка данных. Компьютерную сеть можно использовать для обработки данных на отдельных компьютерах, связанных между собой и представляющих распределенную систему. [6]

1.2 Техническое обеспечение компьютерных сетей

Для объединения компьютеров в сеть требуется вставить в каждый подключаемый у сети компьютер сетевой контроллер, который позволяет компьютеру получать информацию из локальной сети и передавать данные в сеть. Далее, соединить компьютеры между собой кабелями, по которым будет происходить обмен данными, а также с другими, подключенными к сети устройствами (принтерами, сканерами и т.д.). В некоторых типах сетей кабели соединяют компьютеры непосредственно, в других соединение кабелей осуществляется через специальные устройства - концентраторы (или хабы), коммутаторы и др. В небольших сетях, обычно, компьютеры сети соединяются кабелями с концентратором, который и передает сигналы от одних подключенных к нему компьютеров к другим.

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель и оптоволоконные линии.

В настоящее время широкое распространение получает беспроводная связь, где для связи компьютеров используются не компьютерные кабели, а радиомодемы, обычная электрическая сеть и цифровая сотовая связь.

Рассмотрим подробнее перечисленные выше виды технического обеспечения компьютерных сетей.

· Кабели. Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое «витой парой» (англ. twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной [1]. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и беспроблемная установка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащищен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передаче информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (англ. repeater - повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией тира «шина» или «дерево» коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (англ. thick) или желтый кабель (англ. yellow cable). Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Средняя скорость передачи данных 10 Мбит/с. Максимально доступное расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель (RG-58) или, как его часто называют, тонкий (англ. thin) Ethernet. Это 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в 10 Мбит/с. При соединении сегментов Cheapernet-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к компьютеру с помощью тройниковых соединителей (Т-connectors). Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а минимум 0.5 м, общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате как для гальванической развязки между адаптерами, мак и для усиления внешнего сигнала. (см. Приложение 1)

· Адаптеры. Вне зависимости от используемого кабеля для каждой рабочей станции необходимо иметь сетевой адаптер. Сетевой адаптер - это плата, которая вставляется в материнскую плату компьютера. Она имеет два разъема для подключения к сетевому кабелю.

Современные сетевые адаптеры рассчитаны на архитектуру Micro Channel, которая используется в сериях компьютеров Pentium. Существуют различные виды сетевых адаптеров - ActNet, Ethernet, TokenRing, различающиеся производительностью (скоростью передачи данных) и соответственно стоимостью. Для сети с числом компьютеров до 50 обычно используются недорогие адаптеры класса Ethernet стандарта NE2000. [3]

Перед тем как вставить сетевой адаптер в материнскую плату компьютера, необходимо с помощью переключателей (расположенных на плате адаптера) задать правильные значения для портов ввода / вывода, канала прерывания, базовый адрес ПЗУ дистанционной загрузки бездисковой станции.

· Репитер. Если длина сети превышает максимальную длину сегмента сети, необходимо разбить сеть на несколько (до пяти) сегментов, соединив их через репитер [1].

Конструктивно репитер может быть выполнен либо в виде отдельной конструкции со своим блоком питания, либо в виде платы, вставляемой в слот расширения материнской платы компьютера.

Репитер в виде отдельной конструкции стоит дороже, но он может быть использован для соединения сегментов Ethernet, выполненных как на тонком, так и на толстом кабеле, так как он имеет и коаксиальные разъемы, и разъемы для подключения трансиверного кабеля. С помощью этого репитера можно даже соединить в единую сеть сегменты, выполненные и на тонком, и на толстом кабеле.

Репитер в виде платы имеет только коаксиальные разъемы и поэтому может соединять только сегменты на тонком коаксиальном кабеле. Однако он стоит дешевле, и не требует отдельной розетки для подключения электропитания.

Один из недостатков встраиваемого в рабочую станцию репитера заключается в том, чтобы для обеспечения круглосуточной работы сети станция с репитером также должна работать круглосуточно. При выключении питания связь между сегментами сети будет нарушена.

Функции репитера заключаются в физическом разделении сегментов сети и обеспечении восстановления пакетов, передаваемых из одного сегмента сети в другой.

Репитер повышает надежность сети, так как отказ одного сегмента (например, обрыв кабеля) не сказывается на работе других сегментов. Однако через поврежденный сегмент данные проходить не могут.

· Серверы. Для обеспечения функционирования локальной сети часто выделяется специальный компьютер - сервер, или несколько таких компьютеров [3]. На дисках серверов располагаются совместно используемые программы, базы данных и т.д. Остальные компьютеры локальной сети часто называются рабочими станциями. В сетях, состоящих более чем из 20-25 компьютеров, наличие сервера обязательно - иначе, как правило, производительность сети будет неудовлетворительной. Сервер необходим и при интенсивной совместной работе, с какой-либо базой данных.

Иногда серверам назначается определенная специализация (хранение данных, программы, обеспечение модемной и факсимильной связи, вывод на печать и т.д.). Серверы, как правило, не используются в качестве рабочих мест пользователей. Серверы, обеспечивающие работу с ценными данными, часто размещаются в изолированном помещении, доступ в которое имеют только специально уполномоченные люди.

· Модемы и факс - модемы. Для всех пользователей, желающих использовать глобальные электронные сети тира InterNet, работать с электронной почтой, посылать и получать факсы с помощью компьютера и т.д., необходим модем или факс-модем [4]. Модем - это устройство для обмена информацией с другими компьютерами через телефонные сети. Факс-модем - устройство, сочетающее возможности модема и средства для обмена факсимильными изображениями с другими факс-модемами и обычными телефаксными аппаратами. Большинство современных модемов являются факс-модемами. Некоторые модемы обладают голосовыми возможностями и могут, например, использоваться в качестве автоответчика.

Модемы бывают внутренними (в виде электронной платы, подключаемой к шине ISA компьютера), внешними - в виде отдельного устройства, и в виде РС-карты для подключения к портативному компьютеру. Модемы отличаются друг от друга максимальной скоростью передачи данных и поддерживаемыми протоколами связи. Большинство современных модемов работает со скоростью 14400-33600 Б/с и поддерживает средства исправления ошибок и сжатия данных (стандарты V.42 и V.42bis). Для устойчивой работы на отечественных телефонных линиях импортные модемы должны быть соответствующим образом адаптированы.

· Оборудование для беспроводной связи. Радиомодемы, выпускаемые сегодня многими фирмами, соединяют между собой компьютеры в помещеньях, где по какой-то причине нельзя прокладывать кабели и сверлить стены [5]. Радиомодемы обычно позволяют связывать компьютеры и периферию, удалённые всего лишь на несколько десятков или сотен метров, хотя, разумеется, есть и более мощные модели радиомодемов, работающие и на больших расстояниях. Провода и кабели в таких системах практически полностью отсутствуют, так как сигнал передаётся и принимается через небольшую антенну радиомодема. Благодаря этому система оказывается весьма портативной и простой в процессе построения сети, а главное - экономит немало труда при установке сети. Однако следует помнить, что радиоволны могут создавать нежелательные помехи, а, кроме того, радио сигнал может быть легко перехвачен и принят посторонними лицами, для которых ваша конфиденциальная информация вовсе не предназначается.

Есть и другая возможность бескабельной связи между компьютерами и периферийным оборудованием. Фирма Carrier Current Technology нашла интересное решение: она выпускает оборудование, позволяющее связывать между собой компьютеры и передавать данные по проводам обычной электрической сети, а не создавать специальную сеть связи. Однако такая связь через электросеть возможна только в случае, если компьютеры находятся сравнительно недалеко друг от друга в одном здании и питаются от одной и той же сети [5].

Разумеется, беспроводная связь не может конкурировать с локальными сетями. Работа в реальном масштабе времени через такие устройства сегодня невозможна из-за низкой скорости обмена, сравнительно невысокой надёжности и сложности контроля ошибок.

Гораздо важнее и перспективнее другая разработка, которую сегодня широко внедряют многие американские и европейские фирмы - это цифровая сотовая связь для портативных компьютеров [5].

Компьютеры класса notebook могут уже сегодня комплектоваться не только с крошечными факс-модемами, но и устройствами цифровой радиосвязи, аналогичными сотовым телефонам. Это позволяет подключаться к коммерческим компьютерным сетям или превращать компьютер в телефакс.

Системы цифровой сотовой связи чрезвычайно эффективны, так как позволяют без подключения к телефонной сети, без помех и почти мгновенно связываться с абонентами, находящимися даже за рубежом, практически из любого места, например, из самолёта или чужого офиса. Кроме того, сотовая связь предоставляет клиентам разнообразные дополнительные услуги, непривычные для абонентов обычной телефонной сети. Например, сообщение может быть депонировано и передано в установленное время не по одному, а одновременно по нескольким указанным номерам.

Телефонная сеть нового поколения получила название ISDN (Integrated Service Digital Network). Она реализуется обычно на оптических линиях или спутниковых каналах. Это цифровая сеть с интегрированными услугами заменит старую телефонную сеть и будет доступна для использования не только телефонам, но и персональным компьютерам через модемы, радиомодемы и сотовую связь.

1.3 Программное обеспечение компьютерных сетей

Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной моделью. В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ. Второй слой - это коммуникационное оборудование. Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства. Кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы из вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным обеспечением как по влиянию на характеристики сети, так и по стоимости.

Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети.

Самым верхним слоем являются различные сетевые приложения, такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др.

Сетевое приложение представляет собой распределенную программу, т.е. программу, которая состоит из нескольких взаимодействующих частей, каждая из которых выполняется на отдельном компьютере сети.

Программа сервер - специальная программа, предназначенная для обслуживания запросов на доступ к ресурсам данного компьютера от других компьютеров сети. Модуль сервера постоянно находится в режиме ожидания запросов, поступающих по сети.

Программа - клиент - специальная программа, предназначенная для составления и посылки запросов на доступ к удаленным ресурсам, а также получения и отображения информации на компьютере пользователя.

Сетевая служба - пара модулей «клиент - сервер», обеспечивающих совместный доступ пользователей к определенному типу ресурсов. Обычно сетевая операционная система поддерживает несколько видов сетевых служб для своих пользователей - файловую службу, службу печати, службу электронной почты, службу удаленного доступа и т.п. (Примеры сетевых служб - WWW, FTP, UseNet).

Термины «клиент» и «сервер» используются не только для обозначения программных модулей, но и компьютеров, подключенных к сети. Если компьютер предоставляет свои ресурсы другим компьютерам сети, то он называется сервером, а если он их потребляет - клиентом. Иногда один и тот же компьютер может одновременно играть роли и сервера, и клиента.

1.4 Топология компьютерных сетей

Существует ряд принципов построения локальной вычислительной сети на основе выше рассмотренных компонентов. Такие принципы еще называют топологиями [2]. Термин «топология сети» относится к пути, по которому данные перемещаются по сети. Существуют три основных вида топологий: «звезда», «кольцо» и «общая шина» (см. Приложение 3).

Топология типа «звезда» - в ней вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети (файловый сервер). Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети. Файловый сервер реализует оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Данная топология является наиболее быстродействующей из всех, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая, по сравнению с достигаемой в других топологиях.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции к другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географическое расположение рабочих станций далеко от формы кольца.

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

Основная проблема при кольцевой топологии - каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно определяется расстоянием между двумя рабочими станциями.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены, вследствие чего, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

В локальной вычислительной сети с прямой передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке повышаются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point - точка подключения терминала), которые представляют собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.

В локальной вычислительной сети с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модели для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.

В таблице 2 рассмотрены основные характеристики трех наиболее типичных типологий вычислительных сетей.

2. Анализ компьютерной сети ОАО «Лузская снабженческо-сбытовая база»

2.1 Назначение, особенности компьютерной сети в ОАО «Лузская снабженческо-сбытовая база»

В самом начале ОАО «Лузская снабженческо-сбытовая база» закупило 110 штук 386-х персональных компьютеров (ПК), в 1996 г. и было принято решение по переходу на ПК по обработке данных. Из этой партии 11 шт. предоставлялись инженерным службам и 15 шт. на учет и выполнение плана продукции. Остальные были установлены в цеха на учет производимой продукции и затрат средств потребляемого сырья. ЛВС в то время на предприятии еще не существовало, информация передавалась с помощью гибких магнитных дисков (НГМД) в информационный центр. С этого же года на предприятии стала происходить автоматизация обработки информации: маркетинг, сбыт, математическое обеспечение. Рабочие станции были соединены между собой по модему и данные передавались по телефонной паре. После чего все компьютеры соединялись толстым коаксиальным кабелем. Затем перешли на тонкий коаксиальный кабель. Количество компьютеров оставалось таким же. В 1998 г. было принято решение по созданию единой ЛВС, и поставили сервер NETWARE 4.11. В качестве системной службы работала операционная система Windows2000. Через этот сервер осуществлялся выход в Internet и управление администрированием сети. После чего на базе ПК производился монтаж и план будущей ЛВС уже существующей в настоящее время. По 2004 г. производилась разработка и монтаж ЛВС. Были поставлены коммутируемые узлы (КУ) в каждом здании, где находились ПК, использовавшие технологию 100 Base FX, применялся оптоволоконный кабель для соединения КУ между собой, была использована топология построения «звезда». Рабочие станции соединяли по технологии Fast Ethernet. Имелся один сервер, обеспечивающий 2000 Mb/c к которому и были подключены все отделы ОАО «Лузской снабженческо-сбытовой базы», имеющие ПК.

Перспективы модернизации сети предприятия:

В настоящее время сеть предприятия продолжает развиваться. Добавляются новые компьютеры на рабочих местах, вследствие чего увеличивается количество обращений к серверам. Поэтому основным направлением модернизации сети является замена серверов на более современные.

2.2 Техническое обеспечение компьютерной сети в ОАО «Лузская снабженческо-сбытовая база»

На предприятии используются следующие типы серверов:

а) файловый сервер - предоставляет возможность централизованного хранения файлов, используемых группой пользователей.

Характеристика:

· процессор Intel 2*Xeon 2,6 ГГц, 533 FSB, 512 Kb L2 HT;

· SCSI контроллер PCI 133 МГц SRCU42X, 2*LAN 1000 BASE-T;

· оперативная память 2 Gb;

· жесткий диск RAID5 10*36 Gb 15000 rpm, возможность «горячей замены».

б) сервер служб и электронного документооборота (DNS, DHCP, GroupWise)

Характеристика:

· процессор Intel 2*Xeon 2,4 ГГц, 533 FSB, 512 Kb L2 HT;

· SRCU контроллер PCI 100 МГц SRCU42L, 2*LAN 1000 BASE-T;

· оперативная память 2 Gb;

· жесткий диск RAID5 4*36 Gb 15000 rpm, возможность «горячей замены».

в) сервер ERP системы - ERP система MAX+ для планирования ресурсов предприятия.

· Сервер ERP системы имеет следующие характеристики:

· процессор Intel 2*Xeon 3,0 ГГц, 533 FSB, 512 Kb L2 HT;

· SCSI контроллер PCIe 133 МГц SRCU42E, 2*LAN 1000 BASE-T;

· оперативная память 8 Gb DDR2 533 ECC;

· жесткий диск RAID5 10*72 Gb 15000 rpm, возможность «горячей замены».

Рабочие станции - это любые компьютеры, которые через локальную сеть обращаются к ресурсам, хранящимся на сервере. В основном все рабочие станции предприятия имеют конфигурацию:

· процессор Intel Pentium III 1,3 ГГц;

· оперативная память 256 Mb;

· LAN 10/100 Mb/s;

· жесткий диск IDE 40Gb.

На некоторых рабочих станциях имеется устройство чтения компакт-дисков, звуковая карта и колонки, принтеры HP 1200.

Сетевые адаптеры предназначены для приема и передачи данных в сети. В основном на компьютерах отдела используются сетевые карты D-Link 530TX 10/100 Mbit/s.

Модем - функциональное устройство, обеспечивающее модуляцию и демодуляцию сигналов; устройство, преобразующее цифровые сигналы в аналоговую форму и обратно для передачи их по линиям связи аналогового типа. Характеристика внешнего ADSL модема:

· прием со скоростью 8 Мб/с и передача до 1 Мб/с;

· разъем RJ-11 для подключения к линии;

· Ethernet интерфейс 10/100 Мб/с с авто определением кабеля;

· работа в режимах моста и маршрутизатора, маршрутизация при помощи политики поддержки нескольких адресов;

· соответствие стандартам G.PMT (G.992.1);

· управление качеством обслуживания (UBR/CBR/VBR);

· настройка через WEB-интерфейс или Telnet;

· администрирование и SNMP;

· системные требования;

· ПК с интерфейсом Ethernet 10/100 Mb/s;

· Дисковод компакт дисков или DVD дисков;

· Телефонная линия с услугой ADSL доступа от интернет провайдера.

Не менее важным в проектировании локальной сети является и выбор кабельной подсистемы, так как надежная ЛВС предусматривает надежные соединения. Другими словами все соединения в сети должны быть выполнены качественно, недопустимы ненадежные контакты и другие физические повреждения. Этому уделяется такое важное внимание, потому что найти в неисправной сети обрыв или повреждение соединения до сих пор является очень трудоемкой задачей.

Использование структурированной кабельной системы вместо хаотически проложенных кабелей дает предприятию много преимуществ:

· универсальность;

· увеличение срока службы;

· уменьшение стоимости добавления новых пользователей и изменения их мест размещения;

· возможность легкого расширения сети;

· обеспечение более эффективного обслуживания;

· надежность.

Горизонтальная подсистема характеризуется большим количеством ответвлений кабеля, так как его нужно провести к каждой пользовательской розетке. Поэтому к кабелю, используемому в горизонтальной проводке, предъявляются повышенные требования к удобству выполнения ответвлений, а так же удобству его прокладки в помещениях.

Все активное коммутационное оборудование расположено в специальных шкафах, выполненных из прозрачного пластика, что позволяет наглядно увидеть все оборудование. Используются коммутационные панели, конверторы, коммутаторы, концентраторы и др. В отделах провода крепятся на стенах при помощи специальных коробов или на потолке под подвесными потолками. Все организовано просто, удобно и аккуратно. Для соединения оптического кабеля с активным оборудованием применяются специальные разъемы.

2.3 Программное обеспечение и администрирование компьютерной сети в ОАО «Лузская снабженческо-сбытовая база»

Большое разнообразие типов компьютеров, используемых в вычислительных сетях, влечет за собой разнообразие операционных систем: для рабочих станций, для серверов сетей уровня отдела и серверов уровня предприятия в целом. К ним могут предъявляться различные требования по производительности и функциональным возможностям, желательно, чтобы они обладали свойством совместимости, которое позволило бы обеспечить совместную работу различных ОС.

Сетевая операционная система масштаба предприятия, прежде всего, должна обладать основными свойствами любых корпоративных продуктов, в том числе:

§ масштабируемость;

§ совместимостью с другими продуктами.

На большинстве серверов установлена операционная система корпорации Microsoft - Windows 2000 Server. Данный выбор обусловлен тем, что большинство программных продуктов, используемых на предприятии, разработано для платформы Windows, поэтому данная ОС становится оптимальным выбором для достаточно большой сети предприятия. Ее основными преимуществами являются: полная совместимость с рабочими станциями и их программным обеспечением, т.к. большинство рабочих станций работает под операционной системой семейства Windows, более гибкая политика безопасности по сравнению с другими серверными системами (по отношению к операционным системам семейства Windows).

Начальная установка системы Windows 2000 Server почти не отличается от установки Windows 2000 Pro. Отличие заключается только в двух вещах: запрашивается количество лицензий на подключения, а также выбора компонентов для установки, среди которых особо можно сказать о службе терминалов.

После начальной установки сервера операционная система представляет собой систему, подобную Windows 2000 Professional, и отличается от нее лишь немного большим количеством настроек и системой безопасности.

Для приобретения полных возможностей для администрирования сети и подключения, рабочих к серверу необходимо установить контроллер домена. Появится диалоговое окно, где можно выбрать тип устанавливаемого домена. Для установки независимого сервера нужно выбрать первые параметры.

После выполнения всех операций, будет предложено перезагрузить компьютер.

После входа в систему будет значительно расширен набор настроек сервера. Интерфейс администрирования унифицирован через утилиту MMC - Microsoft Management Console (Консоль управления).

Групповая политика может быть назначена только подразделению и применяется для тех пользователей, которые помещены в организационное подразделение непосредственно или их подразделение имеет родительское и наследует политику от него. Чтобы создать элемент групповой политики нужно вызвать свойства подразделения и выбрать вкладку групповая политика.

Computer Management (Управление компьютером) - используется для общего управления системой.

Специализированная операционная система, оптимизированная для работы в качестве файлового сервера и принт-сервера. Ограниченные средства для использования в качестве сервера приложений: не имеет средств виртуальной памяти и вытесняющей многозадачности, а поддержка симметричного мультипроцессирования отсутствовала до самого недавнего времени. Имеет справочную службу NetWare Directory Services (NDS), поддерживающую централизованное управление, распределенную, полностью реплицируемую, автоматически синхронизируемую и обладающую отличной масштабируемостью.

2.4 Топология компьютерной сети в ОАО «Лузская снабженческо-сбытовая база»

компьютерный сеть оборудование беспроводной

На предприятии в 1998 г. для построения сети использовали шинную топологию, т.е. все компьютеры соединялись последовательно друг за другом, с помощью кабельной системы. В этом случае использовали технологию стандарта «Ethernet».

Ethernet - самый распространенный стандарт локальных вычислительных сетей. Под Ethernet обычно понимают любой из вариантов этой технологии: Ethernet, FastEthernet, Gigabit Ethernet.

В более узком смысле Ethernet - это сетевой стандарт, со скоростью передачи данных 10 Мбит/с.

Важным явлением в сетях Ethernet является коллизия - ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общей среде. Это является - следствие принятого случайного метода доступа.

Но со временем количество компьютеров увеличилось, и передача данных по шине стала невозможна из-за потери скорости. В этом случае на предприятии решили использовать топологию построения сети ЗВЕЗДА. В данном же случае имеется сервер, к которому непосредственно подключаются все компьютеры, участвующие в локальной вычислительной сети. Для построения сети была выбрана и применена технология «Fast Ethernet» и в настоящее время уже используется «Gigabit Ethernet».

Все отличия технологии Fast Ethernet и Ethernet сосредоточенны на физическом уровне. Более сложная структура физического уровня технологии вызвана тем, что в ней используется три варианта кабельных систем:

· волоконно-оптический многомодовый кабель, используется два волокна;

· витая пара категории 5, используется 2 пары;

· витая пара категории 3, используется 4 пары.

Коаксиальный кабель в число разрешенных сред передачи данных технологии Fast Ethernet не входит.

Gigabit Ethernet: скорость передачи в Gigabit Ethernet составляет 1000 Мбит/с. Разработчики сохранили большую степень преемственности с технологиями Ethernet и Fast Ethernet.

Одной из главных задач на предприятии ОАО «Лепсе» является защита информации.

К средствам защиты информации можно отнести:

· пароли, установленные на компьютеры;

· антивирусные программы;

· защита электропитания на серверах и некоторых рабочих станциях.

На предприятии создан 1-й отдел, который отвечает за архив секретной информации. Перед принятием нового сотрудника на работу или на практику (который непосредственно будет работать с компьютером и данными), человек в обязательном порядке должен быть ознакомлен с инструкцией по защите информации. Так же ему необходимо будет получить справку от первого отдела.

Информация, хранящаяся непосредственно на компьютерах защищена путем разграничения доступа для администраторов и гостей, для каждого из которых отдельный логин и пароль. Создаются группы пользователей с определенными правами и полномочиями (например: пользователь) доступа к сетевым ресурсам. То есть для работника с определенной должностью предоставляются определенные права доступа и объем информации, относящийся сугубо к его деятельности. Таким образом, чем больше прав - тем большим объемом информации располагает пользователь. Администратор может осуществлять все действия: вводить новые данные в базу данных, удалять записи из базы данных, осуществлять различные настройки систем и программ. А простые пользователи могут выполнять только определённые действия. Например, просмотр и поиск необходимой информации.

Защиту от вирусов можно обеспечить с помощью распространенных антивирусных программ, таких как Антивирус Касперского, Dr. Web и McAfee другие. В основном на предприятии используется McAfee.

3. Технико-экономическое обоснование компьютерной сети в ОАО «Лузская снабженческо-сбытовая база»

Основным фактором технико-экономического обоснования сети является показатель общие затраты на создание ЛВС. Показатель общие затраты состоит из следующих частей:

· затраты на разработку ЛВС;

· налоги, включаемые на затраты по созданию ЛВС;

· затраты на оборудование и материалы;

· затраты на маркетинговые исследования.

Общие затраты на создание ЛВС определяются по формуле (1):

Злвс=Зр+Нс+Зоб+Зми, где

Злвс - общие затраты на создание ЛВС;

Зр - затраты на разработку ЛВС;

Нс - налоги, включаемые на затраты по созданию ЛВС;

Зоб - затраты на оборудование и материалы (рассчитываются при проектировании ЛВС);

Зми - затраты на маркетинговые исследования.

Затраты на разработку ЛВС рассчитываются по формуле (2):

Зр=Зпд+Зм+Зпн+Зпр, где

Зпд - затраты на разработку проекта и документации;

Зм - затраты на монтаж и установку;

Зпн - затраты на пуско-наладочные работы;

Зпр - прочие затраты, связанные с созданием ЛВС (изучение задания, литературы, патентов, проведение экономических расчетов и др.);

Затраты на разработку проекта и документации определяются по формуле (3):

Зпд=ЗПпд+П+Врк+ЕСН+Нр (3)

ЗПпд=ЗПрук+ЗПинж (3.1)

П=0,2*ЗПпд (3.2)

Врк=0,15*(ЗПпд+П) (3.3)

ФОТпд=ЗПпд+П+Врк (3.4)

ЕСН=Сесн*ФОТпд (3.5)

Нр=1,5*(ЗПпд+П) (3.6)

ЗПпд - затраты на выплату заработной платы работникам, участвующим в разработке ЛВС;

П - премия работникам участвующих в разработке проекта и документации;

Врк - районный коэффициент для работников участвующих в разработке проекта и документации (15%);

ЕСН - общая ставка отчислений на социальные нужды (26%);

ФОТпд - фонд оплаты труда работников, участвующих в разработке проекта и документации (включает зарплату премию и выплаты по районному коэффициенту);

Нр - наладочные расходы организации, которая занимается созданием ЛВС. Их можно принять в размере 100-200% от.

Величину налогов рассчитывается по формуле (2):

Нс=0,1*ФОТоб

ФОТоб - общий фонд оплаты труда работников, участвующих в создании ЛВС;

Общая ставка налогов (помимо транспортного), включающие в затраты по созданию ЛВС, можно принять в размере 10%.

Нс=0,1*285106,8=28510,68 руб.

Общий фонд оплаты труда работников, участвующих в создании ЛВС, определяется по формуле (3):

- время участия специалиста определенной квалификации в создании ЛВС (данные берутся из таблицы 3);

- число специалистов определенной квалификации;

- месячный оклад работника в соответствии с его категорией или тарифным разрядом ЕТС бюджетной сферы;

- длительность смены (8 часов);

- среднее число рабочих дней в месяце (21 день);

- премия, предусмотренная для работников 20-25% от;

- выплаты по районному коэффициенту (г. Киров 15% от (+П)).

Прочие затраты на создание ЛВС составляют 15-20% от затрат, и рассчитываются по формуле (7):

Зр=Зпд+Зм+Зпн+Зпр (7)

Зпр=0,25*(Зпд+Зм+Зпн) (7.1)

Затраты на материалы и оборудование рассчитывается при проектировании ЛВС, и их цена берется из проекта ЛВС.

Заключение

Сегодня можно с уверенностью сказать, что компьютерные сети стали неотъемлемой частью нашей жизни, а область их применения охватывает буквально все сферы человеческой деятельности.

Размещено на Allbest.ru