Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ »

ОЦЕНКА ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

доц., к.т.н. В.П.Калюжный

должность, уч. степень, звание

КУРСОВАЯ РАБОТА

ОБЪЕДИНЕННАЯ ЛОКАЛЬНАЯ СЕТЬ

по курсу: ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

СТУДЕНТ ГР. 5138 Насонова Я. А.

Санкт-Петербург

2013

Список используемых сокращений

ОС - операционная система;

OSI (Open System Interconnection) -- Взаимодействие Открытых Систем;

MSAU (Multi-Station Access Unit) - многостанционное устройство доступа;

ATM (Asynchronous Transfer Mode) - Асинхронный Режим Передачи;

ARCnet (Attached Resource Computer Network) - компьютерная сеть соединенных ресурсов;

AR (Access Rate) - (общая) скорость доступа (для канала);

CIR (Commited Interface Rate) - гарантированная скорость передачи (данных по каналу);

IBM (International Business Machines ) - транснациональная корпорация, один из крупнейших в мире производителей и поставщиков аппаратного и программного обеспечения, а также ИТ-сервисов и консалтинговых услуг;

TP-PMD - (Twisted-Pair Physical Media Dependent standard) предназначено для реализации перехода с оптических магистральных линий на витую пару в горизонталях;

FDDI (Fiber Distributed Data Interface) - оптоволоконный интерфейс распределенных данных;

AM (Active Monitor) - активный монитор;

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) - Множественный доступ с контролем несущей/ Обнаружение Коллизий;

UTP (Unshielded Twisted Pair) - Неэкранированная Витая пара;

PPP (Point-to-Point Protocol) - протокол «точка-точка»;

IP-межсетевой протокол;

NIC (Network Interface Card) - адаптер сетевого интерфейса;

ARP (Address Resolution Protocol) - адресный протокол;

LAN (Local Area Network) - локальные вычислительные сети;

TCP (Transmission Control Protocol) - протокол управления передачей;

BNC-коннектор (Bayonet Neill Concelman) - служит для подключения тонкого коаксиального кабеля;

ATX (Advanced Technology Extended) - форм-фактор (стандарт, задающий габаритные размеры технического изделия) персональных настольных компьютеров;

USB (Universal Serial Bus) - последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике;

MAC (Media Access Control) - подуровень канального уровня модели OSI;

VPN (Virtual Private Network ) - виртуальная частная сеть, обобщённое название технологий, позволяющих обеспечить одно или несколько сетевых соединений (логическую сеть) поверх другой сети (например, Интернет);

WAN (Wide Area Network) - компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров;

PCI (Peripheral component interconnect) - шина ввода/вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера;

SNMP (Simple Network Management Protocol) - протокол управления сетями связина основе архитектуры UDP;

SSH (Secure SHell) - сетевой протокол сеансового уровня, позволяющий производить удалённое управление операционной системой;

Telnet (TErminaL NETwork) - сетевой протокол для реализации текстового интерфейса по сети;

NCP (Network Control Protocol) - протокол управления сетью;

LCP (Link Control Protocol) - протокол управления соединением;

API (application programming interface) - Интерфейс программирования приложений;

Техническое задание

Количество сетей:	1
Количество подсетей:	3
Количество узлов (хостов) в каждой из подсетей:	8	6	12

В каждой подсети, узлы объединяются с помощью коммутаторов.

Скорость внутри подсети 100 Мбит/cек.

Максимальное расстояние между узлами подсети не более 30 метров.

Подсети подключаются к интернету на основе протокола РРР с помощью маршрутизатора.

Привести настройку одного из внутренних интерфейсов.

Введение

Вхождение России в мировое информационное пространство влечет за собой широчайшее использование новейших информационных технологий, и в первую очередь, компьютерных сетей. При этом резко возрастают и качественно видоизменяются возможности пользователя как в деле оказания услуг своим клиентам, так и при решении собственных организационно-экономических задач.

Компьютерная сеть - объединение нескольких ЭВМ для совместного решения информационных, вычислительных, учебных и других задач. Уместно отметить, что современные компьютерные сети являются системой, возможности и характеристики которой в целом существенно превышают соответствующие показатели простой суммы составляющих элементов сети персональных компьютеров при отсутствии взаимодействия между ними.

Достоинства компьютерных сетей обусловили их широкое распространение в информационных системах кредитно-финансовой сферы, органов государственного управления и местного самоуправления, предприятий и организаций.

Компьютерные сети и сетевые технологии обработки информации стали основой для построения современных информационных систем. Компьютер ныне следует рассматривать не как отдельное устройство обработки, а как «окно» в компьютерные сети, средство коммуникаций с сетевыми ресурсами и другими пользователями сетей.

За последние годы глобальная сеть Интернет превратилась в явление мирового масштаба. Сеть, которая до недавнего времени использовалась ограниченным кругом ученых, государственных служащих и работников образовательных учреждений в их профессиональной деятельности, стала доступной для больших и малых корпораций и даже для индивидуальных пользователей.

Локальная компьютерная сеть - это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи, обеспечивающая пользователям сети потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех компьютеров. С другой стороны, проще говоря, компьютерная сеть - это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.

Основное назначение компьютерных сетей - совместное использование ресурсов и осуществление интерактивной связи как внутри одной фирмы, так и за ее пределами. Ресурсы (resources) - это данные, приложения и периферийные устройства, такие, как внешний дисковод, принтер, мышь, модем или джойстик.

Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью - иметь возможность для совместного использования данных. Персональный компьютер - прекрасный инструмент для создания документа, подготовки таблиц, графических данных и других видов информации, но при этом нет возможности быстро поделиться своей информацией с другими.

В настоящее время локальные вычислительные (ЛВС) получили очень широкое распространение. Это вызвано несколькими причинами:

· объединение компьютеров в сеть позволяет значительно экономить денежные средства за счет уменьшения затрат на содержание компьютеров (достаточно иметь определенное дисковое пространство на файл-сервере (главном компьютере сети) с установленными на нем программными продуктами, используемыми несколькими рабочими станциями);

· локальные сети позволяют использовать почтовый ящик для передачи сообщений на другие компьютеры, что позволяет в наиболее короткий срок передавать документы с одного компьютера на другой;

В данной курсовой работе будет выбрана одна из технологий построения локальных сетей (Ethernet, FDDI и т.п.), организована и построена локальная вычислительная сеть. Будет учтено задание для выбора технических средств, а так же будет приведен пример логического расчета сети.

Раздел 1. Выбор технологии построения локальной сети

Сетевая технология -- это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения вычислительной сети. Эпитет «достаточный» подчеркивает то обстоятельство, что этот набор представляет собой минимальный набор средств, с помощью которых можно построить работоспособную сеть. Возможно, эту сеть можно улучшить, например, за счет выделения в ней подсетей, что сразу потребует кроме протоколов стандарта Ethernet применения протокола IP, а также специальных коммуникационных устройств -- маршрутизаторов. Улучшенная сеть будет, скорее всего, более надежной и быстродействующей, но за счет надстроек над средствами технологии Ethernet, которая составила базис сети.

Сетевая технология или архитектура определяет топологию и метод доступа к среде передачи данных, кабельную систему или среду передачи данных, формат сетевых кадров тип кодирования сигналов, скорость передачи в локальной сети. В современных локальных вычислительных сетях широкое распространение получили такие технологии или сетевые архитектуры, как: Ethernet,, ArcNet, ATM.

Проанализируем две наиболее популярные и прогрессивные современные технологии, их достоинства и недостатки и выберем наиболее подходящую технологию построения локальной сети.

1.1 Сетевые технологии локальных сетей IEEE802.3/Ethernet

В настоящее время эта сетевая технология наиболее популярна в мире. Популярность обеспечивается простыми, надежными и недорогими технологиями. В классической локальной сети Ethernet применяется стандартный коаксиальный кабель двух видов (толстый и тонкий).

Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде -- на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE группы 802.3. Ethernet стал самой распространённой технологией ЛВС в середине 1990-х годов, вытеснив такие устаревшие технологии, как Arcnet и Token ring.

Однако все большее распространение получила версия Ethernet, использующая в качестве среды передачи витые пары, так как монтаж и обслуживание их гораздо проще. В локальных сетях Ethernet применяются топологии типа “шина” и типа “пассивная звезда”, а метод доступа CSMA/CD.

В данной курсовой работе был выбран стандарт IEEE802.3 модификации:

10BASE-F (оптоволоконный кабель) - позволяет создавать сеть по звездной топологии. Расстояние от концентратора до конечного узла до 2000м.

В развитие сетевой технологии Ethernet созданы высокоскоростные варианты: IEEE802.3u/Fast Ethernet и IEEE802.3z/Gigabit Ethernet. Основная топология, которая используется в локальных сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, пассивная звезда.

Сетевая технология Fast Ethernet обеспечивает скорость передачи 100 Мбит/с и имеет три модификации:

100BASE-T4 - используется неэкранированная витая пара (счетверенная витая пара). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м;

100BASE-TX - используются две витые пары (неэкранированная и экранированная). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м;

100BASE-FX - используется оптоволоконный кабель (два волокна в кабеле). Расстояние от концентратора до конечного узла до 2000м; .

Сетевая технология локальных сетей Gigabit Ethernet - обеспечивает скорость передачи 1000 Мбит/с. Существуют следующие модификации стандарта:

1000BASE-SX - применяется оптоволоконный кабель с длиной волны светового сигнала 850 нм.

1000BASE-LX - используется оптоволоконный кабель с длиной волны светового сигнала 1300 нм.

1000BASE-CX - используется экранированная витая пара.

1000BASE-T - применяется счетверенная неэкранированная витая пара.

Локальные сети Fast Ethernet и Gigabit Ethernet совместимы с локальными сетями, выполненными по технологии (стандарту) Ethernet, поэтому легко и просто соединять сегменты Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet в единую вычислительную сеть.

Достоинства Ethernet:

· Дешевизна.

· Большой опыт использования.

· Продолжающиеся нововведения.

· Богатство выбора оборудования. Многие изготовители предлагают аппаратуру построения сетей, базирующуюся на Ethernet.

Недостатки Ethernet:

· Возможность столкновений сообщений (коллизии, помехи).

· В случае большой загрузки сети время передачи сообщений непредсказуемо.

1.2 Сетевые технологии локальных сетей Asynchronous Transfer Mode (ATM)

Технология асинхронной передачи данных предназначена для устранения проблем в сети, связанных с возникновением больших задержек с сети. Продукты ATM обеспечивают поддержку передачи данных на скоростях от 25 Мбит/с по неэкранированной и экранированной витым парам, 155 Мбит/с по среде UTP и ВОЛС, до 4,8 Гбит/с на линиях ВОЛС.

В отличие от традиционных сетевых технологий Ethernet, технология ATM не имеет физических или архитектурных ограничений. Современные продукты ATM обеспечивают поддержку передачи данных на скоростях от 25 Мбит/с по неэкранированной витой паре (UTP) и экранированной витой паре (STP), 155 Мбит/с по среде UTP и оптоволокну, и от 622 Мбит/с до 4,8 Гбит/с по оптоволокну.

Быстрая аппаратная коммутация, позволяет оперативно маршрутизировать потоки данных в сети еще на уровне проектирование СКС. Кроме того, технология ATM предполагает использование единого способа передачи данных по сети, что позволяет применять данную технологию при построении сетей различного типа.

Единовременная передача по сети данных различного типа: голоса, видео и традиционных данных.

Гибкая полоса пропускания, позволяющая использовать технологию АТМ для подключения наиболее требовательных к ширине полосы пропускания приложений: мультимедиа и средств видеокоммуникаций.[6]

Достоинства ATM:

· Обеспечение параллельной передачи.

· Высокая скорость передачи данных.

· Передача данных, видео и голоса с гарантированно заданным качеством.

Недостатки:

· Высокая стоимость оборудования. [7]

1.3 Мой выбор технологии для построение локальной сети

Для построения своей локальной сети я выберу модификацию 1000BASE-T, IEEE 802.3ab -- стандарт, использующий витую пару категорий 5e. В передаче данных участвуют 4 пары. Скорость передачи данных -- 250 Мбит/с по одной паре. Используется метод кодирования PAM5, частота основной гармоники 62,5 МГц. Расстояние до 100 метров.

Раздел 2. Выбор сетевых устройств

2.1 Активное сетевое оборудование

Активное сетевое оборудование - оборудование, которое способно обрабатывать или преобразовывать передаваемую по сети информацию. К такому оборудованию относятся сетевые карты, маршрутизаторы, принт-серверы.

2.1.1 Сетевые адаптеры

Сетевая плата, также известная как сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, NIC -- периферийное устройство, позволяющее компьютеру взаимодействовать с другими устройствами сети. В настоящее время, особенно в персональных компьютерах, сетевые платы довольно часто интегрированы в материнские платы для удобства и удешевления всего компьютера в целом. Это устройство решает задачи надежного обмена двоичными данными, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, по внешним линиям связи. Как и любой контроллер компьютера, сетевой адаптер работает под управлением драйвера операционной системы и распределение функций между сетевым адаптером и драйвером может изменяться от реализации к реализации.

Выпускаемые сегодня сетевые адаптеры можно отнести к четвертому поколению. В эти адаптеры обязательно входит ASIC, выполняющая функции MAC-уровня (англ. MAC-PHY), скорость развита до 1 Гбит/сек, а также есть большое количество высокоуровневых функций. В набор таких функций может входить поддержка агента удаленного мониторинга RMON, схема приоритезации кадров, функции дистанционного управления компьютером и т. п. В серверных вариантах адаптеров почти обязательно наличие мощного процессора, разгружающего центральный процессор. Примером сетевого адаптера четвертого поколения может служить адаптер компании 3Com Fast EtherLink XL 10/100. [8]

2.1.2 Cетевой концентратор

Сетевой концентратор или хаб -- устройство для объединения компьютеров в сеть Ethernet c применением кабельной инфраструктуры типа витая пара. В настоящее время вытеснены сетевыми коммутаторами.

Концентратор работает на первом (физическом) уровне сетевой модели OSI, ретранслируя входящий сигнал с одного из портов в сигнал на все остальные (подключённые) порты, реализуя, таким образом, свойственную Ethernet топологию общая шина, c разделением пропускной способности сети между всеми устройствами и работой в режиме полудуплекса. Коллизии (то есть попытка двух и более устройств начать передачу одновременно) обрабатываются аналогично сети Ethernet на других носителях -- устройства самостоятельно прекращают передачу и возобновляют попытку через случайный промежуток времени, говоря современным языком, концентратор объединяет устройства в одном домене коллизий.

Сетевой концентратор также обеспечивает бесперебойную работу сети при отключении устройства от одного из портов или повреждении кабеля, в отличие, например, от сети на коаксиальном кабеле, которая в таком случае прекращает работу целиком.

Единственное преимущество концентратора -- низкая стоимость -- было актуально лишь в первые годы развития сетей Ethernet. По мере совершенствования и удешевления электронных микропроцессорных компонентов данное преимущество концентратора полностью сошло на нет, так как их стоимость вычислительной части коммутаторов и маршрутизаторов составляет лишь малую долю на фоне стоимости разъёмов, разделительных трансформаторов, корпуса и блока питания, общих для концентратора и коммутатора.

Недостатки концентратора являются логическим продолжением недостатков топологии общая шина, а именно -- снижение пропускной способности сети по мере увеличения числа узлов. Кроме того, поскольку на канальном уровне узлы не изолированы друг от друга, все они будут работать со скоростью передачи данных самого худшего узла. Например, если в сети присутствуют узлы со скоростью 100 Мбит/с и всего один узел со скоростью 10 Мбит/с, то все узлы будут работать на скорости 10 Мбит/с, даже если узел 10 Мбит/с вообще не проявляет никакой информационной активности. Ещё одним недостатком является вещание сетевого трафика во все порты, что снижает уровень сетевой безопасности и даёт возможность подключения снифферов. [3]

2.1.3 Сетевой коммутатор

Сетевой коммутатор -- устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном (втором) уровне модели OSI. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы.

В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю (исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети и трафик для устройств, для которых не известен исходящий порт коммутатора). Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Свичи подразделяются на управляемые и неуправляемые (наиболее простые). Более сложные свичи позволяют управлять коммутацией на канальном (втором) и сетевом (третьем) уровне модели OSI. Обычно их именуют соответственно, например Layer 2 Switch или просто, сокращенно L2. Управление свичем может осуществляться посредством протокола Web-интерфейса, SNMP, RMON и т.п. [3]

2.1.4 Маршрутизатор

Маршрутизатор -- сетевое устройство, пересылающее пакеты данных между различными сегментами сети и принимающее решения на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором.

Маршрутизатор работает на более высоком «сетевом» уровне 3 сетевой модели OSI, нежели коммутатор и сетевой мост.

Маршрутизатор имеет один или несколько физических интерфейсов (портов) для подключения локальных сетей или удаленных соединений. Каждому физическому интерфейсу ставится в соответствие одна или несколько IP-(под)сетей, узлы которых имеют с ним непосредственную связь (на 1-2 уровне модели OSI). Маршрутизатор обеспечивает межсетевую передачу пакетов между узлами (хостами и другими маршрутизаторами) доступных ему подсетей.

Маршрутизатор выполняет сразу несколько функций: он может защитить локальную сеть от проникновения злоумышленников извне, ограничить доступ к определенным сайтам для пользователей, также он позволяет автоматически назначать IP-адреса в локальной сети. [3]

2.2 Пассивное сетевое оборудование

Пассивное сетевое оборудование - оборудование, служащее для простой передачи сигнала на физическом уровне. Это сетевые кабели, коннекторы и сетевые розетки, повторители и усилители сигнала.

Существует три основных вида кабелей: Витая пара, коаксиальный кабель и волоконно-оптический кабель.

2.2.1 Витая пара

Витая пара (англ. twisted pair) -- вид кабеля связи, представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.

В настоящее время это наиболее распространённый сетевой проводник. Обеспечивает высокую скорость соединения - до 100 мегабит/с (Около 10-12 Мб/Сек) или до 200Мбит в режиме full-duplex. При использовании гигабитного оборудования достижимы скорости до 1000 Мбит. [9]

Существует неэкранированная (UTP) и экранированная (STP) витая пара, помимо обычной изоляции у второго типа витой пары существует защитный экран, по структуре и свойствам напоминающий фольгу. В зависимости от этого определяют разновидности данной технологии:

· Незащищенная витая пара (UTP -- Unshielded twisted pair) -- отсутствует защитный экран вокруг отдельной пары.

· Фольгированная витая пара (FTP -- Foiled twisted pair) -- также известна как F/UTP присутствует один общий внешний экран в виде фольги.

· Защищенная витая пара (STP -- Shielded twisted pair) -- присутствует защита в виде экрана для каждой пары и общий внешний экран в виде сетки.

· Фольгированная экранированная витая пара (S/FTP -- Screened Foiled twisted pair) -- внешний экран из медной оплетки и каждая пара в фольгированной оплетке.

· Незащищенная экранированная витая пара (SF/UTP -- Screened Foiled Unshielded twisted pair) -- двойной внешний экран из медной оплетки и фольги, каждая витая пара без защиты.

Достоинства витой пары:

· Кабель более тонкий, более гибкий и его проще устанавливать.

· Дешевизна и доступность.

· Легко ремонтируется и наращивается.

· В основанных на витой паре сетях можно использовать различные нестандартные проводники, позволяющие получить новые характеристики и свойства сети.

Недостатки витой пары:

· Сильное воздействие внешних электромагнитных наводок.

· Возможность утечки информации.

· Сильное затухание сигналов.

· При высокой частоте тока, электрический ток вытесняется из центра проводника, что приводит к уменьшению полезной площади проводника и дополнительному ослаблению сигнала. [10]

2.2.2 Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель, также известный как коаксиал (от англ. coaxial), -- электрический кабель, состоящий из расположенных соосно центрального проводника и экрана. Обычно служит для передачи высокочастотных сигналов.

Коаксиальный кабель состоит из:

· Оболочки (служит для изоляции и защиты от внешних воздействий) из светостабилизированного (то есть устойчивого к ультрафиолетовому излучению солнца) полиэтилена, поливинилхлорида, повива фторопластовой ленты или иного изоляционного материала;

· Внешнего проводника (экрана) в виде оплетки, фольги, покрытой слоем алюминия пленки и их комбинаций, а также гофрированной трубки, повива металлических лент и др. из меди, медного или алюминиевого сплава;

· Изоляции, выполненной в виде сплошного (полиэтилен, вспененный полиэтилен, сплошной фторопласт, фторопластовая лента и т. п.) или полувоздушного (кордельно-трубчатый повив, шайбы и др.) диэлектрического заполнения, обеспечивающей постоянство взаимного расположения (соосность) внутреннего и внешнего проводников;

· Внутреннего проводника в виде одиночного прямолинейного (как на рисунке) или свитого в спираль провода, многожильного провода, трубки, выполняемых из меди, медного сплава, алюминиевого сплава, омеднённой стали, омеднённого алюминия, посеребрённой меди и т. п.

Благодаря совпадению осей обоих проводников у идеального коаксиального кабеля оба компонента электромагнитного поля полностью сосредоточены в пространстве между проводниками (в диэлектрической изоляции) и не выходят за пределы кабеля, что исключает потери электромагнитной энергии на излучение и защищает кабель от внешних электромагнитных наводок. В реальных кабелях ограниченные выход излучения наружу и чувствительность к наводкам обусловлены отклонениями геометрии от идеальности.

Достоинства каксиального кабеля:

· Широкополосный кабель может использоваться для передачи речи, данных, радио, телевидения и видео.

· Кабель относительно просто устанавливать.

· Коаксиальные кабели имеют доступную цену по сравнению с другими типами кабелей.

· Высокочастотные приложения (до 4 ГГц на расстояниях до нескольких сотен метров).

· Широкая полоса пропускания.

· Стабильные характеристики для широких рабочих областей частот.

· Сравнительно малое затухание.

Недостатки коаксиального кабеля:

· Он легко повреждается и иногда с ним трудно работать, особенно в случае толстого коаксиального кабеля.

· С коаксиальным кабелем труднее работать, чем с кабелем на витой паре.

· Некоторые толстые коаксиальные кабели дороже устанавливать, особенно если их нужно проложить через существующие проводки для кабелей.

· Коннекторы могут быть дорогими.

· Коннекторы трудно устанавливать.

· Коаксиальный кабель предоставляет ограниченную по сравнению с оптоволокном полосу пропускания.

2.3 Мой выбор сетевых устройств

При реализации своей локальной сети я выберу следующее сетевое оборудование.

Активное сетевое оборудование:

· Сетевой адаптер: D-Link DGE-530T (стоимость 330 рублей)- мощный PCI-адаптер Gigabit Ethernet с медным портом 10/100/1000Mбит/с. Обладает высокой надежностью и низким энергопотреблением. Поддерживает функцию Wake-On-LAN, которая позволяет удаленно управлять питанием компьютеров.

· Коммутаторы: D-Link серии DGS. Оснащены Gigabit Ethernet, обеспечивающими подключение по существующему кабелю категории 5е на основе витой пары.

1. Для первой подсети будем использовать D-link DGS-1008D(стоимость 1140 рублей) Коммутатор снабжен 8 портами 10/100/1000Base-T.

2. Для второй подсети будем использовать D-link DGS-1008D(стоимость 1140 рублей) Коммутатор снабжен 8 портами 10/100/1000Base-T.

3. Для третьей подсети мы также будем использовать D-Link DGS-1016D(стоимость 3120 рублей)

Коммутатор снабжен 16 портами 10/100/1000Base-T.

Выбор этих моделей коммутаторов объясняется тем,что они просты в настройке и эксплуатации, а также эти модели обладают хорошим соотношением цены и качества. Что не мало важно, они поддерживают технологию Green Eth$ernet, которая позволяет более экономично распределять электроэнергию..

· Маршрутизатор: D-Link DSR-1000(стоимость 7550 рублей) с поддержкой VPN, 2 портами WAN + 4 портами LAN 10/100/1000Base-TX. Он поддерживает Gigabit Ethernet и WiFi/3G, а также выполняют функции межсетевого экрана. Устройство оборудовано консольным разъемом RJ-45. Управление маршрутизатором можно осуществлять через веб-интерфейс, командную строку, а также протоколы SNMP, SSH, Telnet.

Пассивное оборудование:

Кабель: Витая пара UTP категории 5е, многожильный (для соединения кабелей UTP с оборудованием используются вилки и розетки RJ-45). [15]

Кабель 305 м.(стоимость 4962 рубля)

Розетка RJ-45 (стоимость 150 рублей)

Вилка RJ-45(20 шт. в упаковке) (стоимость 30 рублей)

Раздел 3. Выбор сетевой операционной системы

Операционная система -- комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны -- предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных ОС общего назначения. [3]

Рассмотрим основные операционные системы, их недостатки и достоинства и выберем подходящую ОС.

3.1 Microsoft Windows

Microsoft Windows -- семейство проприетарных операционных систем корпорации Microsoft, ориентированных на применение графического интерфейса при управлении. Изначально были всего лишь графическими надстройками для MS-DOS.

Достоинства Microsoft Windows:

· Удобство и поддержка устройств.

После установки в Windows драйвера, обеспечивающего поддержку данного устройства (то есть настраивающего Windows на особенности данного устройства) все Windows-программы могут работать с этим устройством. Программы (драйверы) для поддержки наиболее распространенных устройств входят в Windows, а для остальных устройств поставляются вместе с этими устройствами или контролёрами.

· Единый пользовательский интерфейс

Windows представляет программистам все необходимые средства для создания пользовательского интерфейса, поэтому программисты пользуются ими, а не изобретают аналогичные собственные средства. Вследствие этого пользовательский интерфейс Windows-программ в значительной степени унифицирован, и пользователям не требуется изучать для каждой программы новые принципы организации взаимодействия с этой программой.

· Поддержка масштабируемых шрифтов

В таких приложениях, как редактирование документов, издательское и рекламное дело, создание таблиц или презентаций и т.д., необходимо использование большого количества шрифтов - текстовых, заголовочных, декоративных, пиктографических и других, причем символы этих шрифтов могут потребоваться в самых различных размерах. Масштабируемые шрифты (в отличие от растровых) содержат не растровые (поточечные) изображения символов некоторого фиксированного размера, а описание контуров символов, позволяющие строить символы любого нужного размера.

· Поддержка мультимедиа

Одним из усовершенствований Windows явилась поддержка мультимедиа. При подключении соответствующих устройств Windows может воспринимать звуки от микрофона, компакт-диска или MIDI - синтезатора, изображения от цифровой видеокамеры или с компакт-диска, выводить звуки и движущиеся изображения. Это открывает большие возможности для обучающих, игровых и других программ, позволяя делать общение с компьютером более лёгким и приятным даже для непрофессионалов.

· Многозадачность.

Windows обеспечивает возможность одновременного выполнения нескольких программ и переключения с одной программы на другую.

· Средства обмена данными

Средства обмена данными между Windows-программами существенно помогают работе пользователей и облегчают им решение сложных задач, требующих использование более чем одной программы.

· Совместимость с DOS-программами.

в среде Windows не вынуждает отказываться от использования DOS программ. Более того, для запуска DOS программ, как правило, нет необходимости выходить из Windows. Однако следует заметить, что DOS программы под управлением Windows выполняются медленнее.

· Возможности для разработчиков.

Все перечисленные ниже особенности Windows удобны и для разработчиков программ. Например, имеющиеся в Windows стандартные средства для создания пользовательского интерфейса делает ненужным изобретения собственных средств. Поддержка устройств (принтеров, мониторов и т.д.) в Windows снимает его заботу с разработчиков программ.

Недостатки Windows:

· Главный недостаток Windows состоит в том, что описанные преимущества Windows достигаются за счет значительного увеличения нагрузки на аппаратные средства компьютера. Графический интерфейс, поддержка масштабируемых шрифтов, поддержка многозадачности и т.д. требуют большой мощности процессора, значительной оперативной памяти и дискового пространства. При этом часто программы с приблизительно одинаковыми возможностями для DOS и для Windows отличаются по требованиям к компьютерным ресурсам в несколько раз. Так, Microsoft Word для DOS может работать на компьютере без жёсткого диска и требует всего 512 килобайт ОЗУ.

Использование Windows нецелесообразно в следующих случаях:

- Для приложений, в которых графический интерфейс и многозадачные возможности Windows не нужны: например, на рабочих местах операторов в банках, торговых работников и т.д.

- Для приложений, в которых необходимо обеспечить особо высокое быстродействие обработки.

- Для задач, удовлетворительное решение которых обеспечивается имеющимися программами, работающими в среде DOS, UNIX и т.д.

Имеет свои негативные стороны и программирование под Windows. Дело в том, что Windows в принудительном порядке заставляет программистов использовать средства программного интерфейса Windows (API) - это более 600 функций. Кроме того, программист должен для этого свободно владеть весьма сложными концептуальными понятиями объектно-ориентированного программирования, оперировать с объектами, сообщениями, разделяемыми ресурсами и т.д. [13]

3.2 Novell Netware

NetWare -- сетевая операционная система и набор сетевых протоколов, которые используются в этой системе для взаимодействия с компьютерами-клиентами, подключёнными к сети. Операционная система NetWare создана компанией Novell. NetWare является закрытой операционной системой, использующей кооперативную многозадачность для выполнения различных служб на компьютерах с архитектурой Intel x86. В основе сетевых протоколов системы лежит стек протоколов XNS. В настоящее время NetWare поддерживает протоколы TCP/IP и IPX/SPX. NetWare является одним из семейств XNS-систем. К таким системам, например, относятся Banyan VINES и Ungerman-Bass Net/One. В отличие от этих продуктов и XNS, система NetWare заняла существенную долю рынка в начале 1990-х и выдержала конкуренцию с Microsoft Windows NT, после выпуска которой прекратили своё существование другие конкурирующие с ней системы.

В основу NetWare была положена очень простая идея: один или несколько выделенных серверов подключаются к сети и предоставляют для совместного использования своё дисковое пространство в виде «томов». На компьютерах-клиентах с операционной системой MS-DOS запускается несколько специальных резидентных программ, которые позволяют «назначать» буквы дисков на тома. Пользователям необходимо зарегистрироваться в сети, чтобы получить доступ к томам и иметь возможность назначать буквы дисков. Доступ к сетевым ресурсам определяется именем регистрации.

Пользователи могут также подключаться к совместно используемым принтерам на выделенном сервере и выполнять печать на сетевых принтерах так же, как и на локальных.

Несмотря на то, что в ранних версиях NetWare все модули системы считались ненадёжными (любой неправильно работающий модуль мог нарушить работу всей системы), она была очень стабильной системой. Нередки случаи, когда серверы NetWare работают без вмешательства человека годами.

Достоинства Netware:

· Служба справочника NetWare (NDS) стала мощным средством управления большими корпоративными сетями.

· Система безопасности включает функцию ограничения объема данных пользователя на томе сервера.

· Производительность NetWare при операциях с файлами и службами сетевой печати по-прежнему выше, чем у ее конкурентов, особенно в случае крупных разнородных сетей.

· По сравнению с другими сетевыми ОС, NetWare поддерживает большее число операционных сред клиентов, включая DOS, Windows, OS/2, Macintosh и UNIX.

· Система имеет больше возможностей для резервного копирования и хранения данных, больше управляющих утилит и сетевых приложений, чем любая другая операционная система.

· Еще одно преимущество NetWare заключается в том, что для ее обслуживания легче найти квалифицированный обслуживающий персонал.

· Продукт NetWare/IP обеспечивает полную интеграцию сетей NetWare в среду протокола TCP/IP. Он позволяет пользователям сетей, работающих по протоколу TCP/IP, использовать сети NetWare и приложения для них.

Недостатки Netware:

· Низкая производительность сети. Это объясняется небольшой мощностью рабочих станций.

· Имеют ограниченные возможности по обеспечению связи удаленных сегментов сети.

· Отсутствуют развитые средства управления сетью.

· Не обеспечивают режим работы СУБД «клиент-сервер». [3]

3.3 OS/2

OS/2 -- операционная система фирмы IBM. Операционная система OS/2 начиналась как совместная разработка IBM и Microsoft (хотя большую часть работы должна была выполнить Microsoft). Изначально она была задумана как замена DOS. Уже тогда было ясно, что DOS с ее ограничениями по памяти и по возможностям файловой системы не может воспользоваться вычислительной мощностью появляющихся компьютеров. OS/2 была хорошо продуманной системой. Она должна была поддерживать вытесняющую многозадачность, виртуальную память, графический пользовательский интерфейс, виртуальную машину для выполнения DOS-приложений. Фактически она выходила за пределы простой многозадачности с ее концепцией, названной многонитевостью.

Достаточно трудно выделить какие-то общие достоинства систем семейства OS/2, т.к. каждая версия имеет свои плюсы и минусы, которые могут отсутствовать в последующих модернизациях. Однако общими для всех версий можно считать следующие:

· возможность работать в режиме разделения времени;

· мощная поддержка средств Internet и работа в сетях (особенно для сетевых версий);

· стабильная работа ядра системы, а значит надёжность.

Основным и самым большим недостатком OS/2 является очень маленькое количество софта и приложений, написанных для данной операционной системы. На сегодняшний день драйвера для данной системы отсутствуют на официальном сайте IBM. Кроме этого, ни одна из версий OS/2 не поставляется с первичными кодами, т.е. IBM, несмотря на многочисленные просьбы пользователей, лишает их возможности самостоятельно развивать систему, как это сделано в случае с Linux.

Относительным недостатком системы можно назвать достаточно трудный и запутанный процесс инсталляции ОС на компьютер. Хотя, для опытных пользователей это вряд ли будет проблемой.

В остальном же OS/2 является стабильной системой, которая уверенно занимает свою (хоть и небольшую) нишу на рынке операционных систем. [13]

3.4 Unix-подобные ОС

Unix-подобные системы рассмотрим на примере ОС Linux.

Linux -- общее название Unix-подобных операционных систем на основе одноимённого ядра и собранных для него библиотек и системных программ, разработанных в рамках проекта GNU.

Linux работает на множестве архитектур процессора таких как Intel x86, x86-64, PowerPC, ARM, Alpha AXP, Sun SPARC, Motorola 68000, Hitachi SuperH, IBM S/390, MIPS, HP PA-RISC, AXIS CRIS, Renesas M32R, Atmel AVR32, Renesas H8/300, NEC V850, Tensilica Xtensa и многих других.

В отличие от большинства других операционных систем, Linux не имеет единой «официальной» комплектации. Вместо этого Linux поставляется в большом количестве так называемых дистрибутивов, в которых ядро Linux соединяется с утилитами GNU и другими прикладными программами (например, X.org), делающими её полноценной многофункциональной операционной средой.

Достоинства Linux:

· Доступность

· Линукс - бесплатная операционная система, которая не требует покупки лицензии.

· Безопасность

· Бесплатность Linux делает нецелесообразным создание вирусов для этой ОС.

· У Linux имеется обширная языковая поддержка (более чем 40 языков), словари и тезаурусы для 70 языков и диалектов, а также для языков с направлением письма справа налево.

· Все офисные программы сделаны по аналогии с Microsoft Office (например, Word - Writer, Calc - Excel, Impress - Power Point и т.д.). Мало того, можно работать с программами Мicrosoft Оffice, не переводя их в формат Linux.

· Это гибкая ОС. Пользователь может выбрать тот дистрибутив Linux, который больше подходит для решения его задач, а затем ещё и оптимизировать систему «под себя». Для большинства настроек сейчас уже не требуется лезть в консоль или править конфигурационные файлы, все делается через графический интерфейс.

Недостатки Linux:

· Требовательность

Предоставляя пользователю большие возможности в плане управления системой, Linux и требует от пользователя чуть больше. Там, где пользователю Windows достаточно кликнуть «ОК» пользователю Linux возможно придётся выбрать одну из возможных опций и только после этого кликнуть «ОК». Подобная требовательность облегчается обилием информации, рассчитанной на пользователей разного уровня подготовленности. На самом деле, требовательность Linux кажется недостатком только для начинающих. Те, кто пользуются Linux не первый день, причисляют её к достоинствам.

· Несовместимость с некоторыми устройствами

Работоспособность устройств вашего компьютера, таких как wifi, графическая карта и др., поддерживается специальными программами - драйверами, которые берут на себя роль посредников между операционной системой и устройством. Когда производители выпускают на рынок новое устройство, они разрабатывают и драйверы этих устройств для разных операционных систем. Или же предоставляют сторонним программистам документацию на это устройство, чтобы те смогли написать драйвер к нему. Обычно, первыми появляются драйверы для наиболее популярной на данный момент операционной системы Windows, а драйверы для Linux зачастую «запаздывают». Поэтому, если в состав вашего компьютера входят устройства, первые образцы которых появились на рынке в последние пару месяцев, то Linux может их ещё не поддерживать. [14]

3.5 Мой выбор сетевой операционной системы

В моей сети наиболее подходящей ОС будет Unix-подобная опреационная система Linux. Эта ОС стабильна и надежна в работе, а также не требовательна к возможностям компьютера. Также она распространятеся бесплатно и не требует лицензии, что делает ее очень экномичной.

Я выбрала Ubuntu версии 13.04 (Raring Ringtail), так как это самая последняя версия ОС. Версия ядра: 3.5. Окончание срока поддержки: 2014 год.

Раздел 4. Логический расчет объединения сети

4.1 Выбор маски подсети

локальный сеть маршрутизатор операционный

Использованием маски подсети дает возможность организовать в одной сети несколько подсетей. Это означает также, что можно решить противоположную задачу - создать объединенную IP-сеть, т.е. решить задачу сетевой итерации.[2]

Маска -- это число, применяемое в паре с IP-адресом, причем двоичная запись маски содержит непрерывную последовательность единиц в тех разрядах, которые должны в IP-адресе интерпретироваться как номер сети.

Обработка входящего пакета с использованием маски происходит следующим образом. Вначале из входящего пакета извлекается IP-адрес получателя и восстанавливается маска внутренней подсети. Затем путем логического умножения получается номер сети, причем IP-адрес узла получателя удаляется, а номер сети получателя остается. После этого находится номер сети получателя, и затем сравнивается с исходящим интерфейсом, кадр передается в сеть. [2]

Для класса С стандартная маска имеет следующее значение: 255.255.255.0 (11111111.11111111.11111111.00000000).

Для нашего класса сети С существует следующий вариант разбивки сети:

Количество битов	Маска	Количество подсетей	Количество хостов
2	255.255.255.192	2	62
3	255.255.255.224	6	30
4	255.255.255.240	14	14
5	255.255.255.248	30	6
6	255.255.255.252	62	2

Разные маски в разных подсетях в одной сети выбирать нельзя, поскольку в этом случае пространство IP адресов будет перекрываться. [2]

Для нашей локальной сети подойдет маска подсети с № 255.255.255.224. Т.к. количество подсетей равно 3, а общее количество хостов 33.

4.2 Определение номеров подсетей

Для определения адресного пространства используется диапазон IP-адресов: 192.168.50.0 - 192.168.50.255. Но комбинации 11111111 и 00000000, т.е. 255 и 0 использовать нельзя, поскольку первое в Ethernet означает широковещательный запрос, а второе обозначает номер сети.

Предположим, что задана IP-сеть класса С с № 192.168.50.0. Существует возможность забрать из младшего октета IP-адреса несколько битов на нужды организации подсети данной сети. Пусть это будут три бита. Обозначим их на рис.2 a,b,c. Оставшиеся пять битов пойдут на IP-адреса в каждой из подсети, которые должны образоваться после такого выбора.

Определим номера подсетей сети с № 192.168.50.0. 3 бита, выделенные на подсети, могут образовать 8 двоичных битов, как это показано на Рис.3, причем из этого числа следует исключить числа 000 и 111, т.к. они не могут использоваться. Остается 6 чисел, обозначенные 001, 010, 011, 100, 101, 110, которые образуют 6 подсетей с номерами:

00100000 | 192.168.50.32

01000000 | 192.168.50.64

01100000 | 192.168.50.96

10000000 | 192.168.50.128

10100000 | 192.168.50.160

11000000 | 192.168.50.192

Таким образом, номера подсетей в нашей сети будут следующие:

192.168.50.32 (001 00000)

192.168.50.64 (010 00000)

192.168.50.96 (011 00000) [2]

4.3 Расчет диапазонов IP-адресов для каждой подсети

Определим непересекающиеся пространства IP-адресов для подсетей. Пять битов, оставшиеся от байта могут образовать 32 двоичных комбинации, каждая из которых адресует узел подсети. Числа 00000 и 11111 использовать нельзя. Таким образом на каждую из подсетей остается 30 комбинации (32-2=30). IP-адреса для каждой подсети получаются путем присоединения у двоичному коду 001 всех допустимых тридцати комбинаций, выделенных под узлы. Таким образом определено адресное пространство для первой подсети с № :

001 00000

001 00001

001 10001

001 00011

001 11101

001 11110

001 11111

IP- адреса для первой подсети: 192.168.50.33 - 192.168.50.62 - 30 IP-адресов

IP- адреса для второй подсети: 192.168.50.65 - 192.168.50.94 - 30 IP-адресов

IP- адреса для третьей подсети: 192.168.50.97 - 192.168.50.126 - 30 IP-адресов

Т.к. в первой подсети 9, во второй - 7, а в третьей - 13 хостов, то IP-адреса компьютеров будут такие:

· Для первой подсети с номером 192.168.50.32, в которой 6 хостов: 192.168.50.33 - 192.168.50.41;

· Для второй подсети с номером 192.168.50.64, в которой 13 хостов: 192.168.50.65 - 192.168.50.71;

· Для третьей подсети с номером 192.168.50.96, в которой 9 хостов: 192.168.50.97 - 192.168.50.109;

Интеллектуальный коммутатор настраивается как сетевое устройство, имеющее IP-адрес и маску, при этом не имеет значения, через какой из своих портов он подключен к управляющему устройству. В нашей сети 3 коммутатора, поэтому:

· Для первого коммутатора IP-адрес: 192.168.50.3

· Для второго коммутатора IP-адрес: 192.168.50.4

· Для третьего коммутатора IP-адрес: 192.168.50.5

4.4 Определение широковещательного запроса

Для передачи пакетов всем пользователям подсети используется широковещательный запрос (broadcast). Широковещательный запрос для каждой из подсети получается дополнением пяти младших разрядов единицами.

00011111(2) = 31(10)

подсеть № 192.168.50.32:

192.168.50.(32+31) > 192.168.123.63

подсеть № 192.168.50.64:

192.168.50.(64+31) > 192.168.123.95

подсеть № 192.168.50.96:

192.168.50.(96+31) > 192.168.123.127

4.5 Практическая реализация сетевых настроек

Для реализации сетевых настроек в UNIX-подобных ОС используется:

ifconfig- конфигурация интерфейса.

Если ifconfig используется без параметров, система покажет настройки всех интерфейсов.

Формат команды ifconfig:

ifconfig_N_IP_mask_broadcast;

route (указываетмаршруты, занося их в IP-таблицу маршрутизации)

Эта таблица является основой всех IP-маршрутизации. Если route указать без параметров, то система покажет таблицу IP-маршрутов.

Маска подсети выполняет две функции:

-позволяет разбивать сети на подсети;

-определять номер данной сети.

Широковещательный адрес (broadcast) указывает на то, каким узлам данной сети происходит широковещательный запрос. Наличие числа 255 в последнем октете указывает на то, что широковещательный запрос предназначен всем в данной сети, если даже она разбита на две (или более) подсети.

// Для интерфейсой хостов сети 192.168.50.0 ifconfig_eth0_192.168.50.33_netmask_255.255.255.224_broadcast_192.168.50.255 ifconfig_eth0_192.168.50.44_netmask_255.255.255.224_broadcast_192.168.50.255 ifconfig _eth0_192.168.50.65_netmask_255.255.255.224_broadcast_192.168.50.255 ifconfig_eth0_192.168.50.7_netmask_255.255.255.224_broadcast_192.168.50.255 ifconfig_eth0_192.168.50.97_netmask_255.255.255.224_broadcast_192.168.50.255 ifconfig_eth0_192.168.50.107_netmask_255.255.255.224_broadcast_192.168.50.255

//После того, как интерфейс перенастроен ввод команды ifconfig без параметра и утверждаемся, что настройки введены.

Перейдем к настройке шлюза:

У шлюза есть одно PPP-соединение с внешним миром, через внешний интерфейс, и одно IP-соединение, через внутренний интерфейс 192.168.50.0

Для маршрутизации сети 192.168.50.0 проводятся следующие настройки:

root#route_add_net_192.168.50.33_netmask255.255.255.225_eth0

root#route_add_net_192.168.50.65_netmask255.255.255.225_eth1

root#route_add_net_192.168.50.97_netmask255.255.255.225_eth2

root#route_add_net_192.168.50.1_netmask255.255.255.0_eth3

root#route_add_default_ppp0

Последняя команда указывает на то, что все пакеты, назначение которых маршрутизатору неизвестно, будут перенаправлены на маршрутизатор провайдера, который и будет знать, куда отправлять эти пакеты дальше.

Раздел 5. Практическая реализация сетевых настроек

Для организации простых сетей, использующих статистическую маршрутизацию, достаточно возможностей протокола IP.

В Unix-подобных ОС используются 2 команды:

Ifconfig - конфигурация интерфейса. Если ifconfig введём вез параметров, система покажет настройки всех интерфейсов. Формат команды ifconfig: ifconfi_N-интерфейса_IP-адрес_маска подсети_широковещательный запрос.

Route - указывает маршруты, занося их в IP-таблицу маршрутов. Эта таблица является основой всей IP-маршрутизации. Если route ввести без параметров, то система покажет таблицу IP-маршрутов.

Широковещательный адрес broadcast указывает на то, каким узлам данной сети происходит широковещательный запрос. Наличие числа 255 в последнем октете указывает на то, что широковещательный запрос предназначен всем в данной сети, если даже она разбита на две подсети.

Для проверки правильности введения настроек вводится команда ifconfig без параметров.

Настройка происходит удаленно с помощью протокола Telnet.

login:student1

password 123456789

$ su root

$ password:

# // приглашение непривилегированного пользователя

# ifconfig //появление уже введенных настроек

#ifconfig_eth0_10.33.8.140_netmask_255.255.255.0_broadcast_10.33.8.255 // изменение настроек

# ifconfig // появление новых настроек

# route // появление IP-таблицы маршрутов

# arp //появление ARP-таблицы

Первая подсеть с № 192.168.50.32.

ifconfig eth0 192.168.50.33 netmask 255.255.255.224 broadcast 192.168.50.255