Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ
• 1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
• 1.1 Задание курсовой работы
• 2 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СЕТИ
• 3 ПРИНЦИПЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ IP-АДРЕСОВ
• 4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОТОКОВ ТРАФИКА В СЕТИ
• 5 РАСЧЕТ УДВОЕННОЙ ЗАДЕРЖКИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СИГНАЛА (PDV)
• 6 ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА
• 6.1 Описание среды моделирования компьютерной сети
• 6.2 Описание структурных элементов сети
• 6.3 Витая пара
• 6.4 Протокол SNMP
• 6.5 IRDA
• ВЫВОДЫ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Компьютерная сеть -- система связи двух или более компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). 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.

Основные требования, предъявляемые к современным компьютерным сетям:

- Простота эксплуатации и доступа пользователя к сети;

- Открытость - возможность подключения разнотипных ЭВМ;

- Развиваемость - возможность наращивания ресурсов сети и абонентов;

- Автономность - работа пользователя на своей ЭВМ не должна ограничиваться тем, что ЭВМ включена в сеть;

- Интегральность - возможность обработки и передачи информации различного вида: символьной, графической и другой;

- Защищенность - возможность пресечения несанкционированного доступа к сети;

- Небольшое время ответа обеспечивает эффективную работу пользователя в диалоговом режиме в соответствии с назначением сети;

- Непрерывность работы - возможность отключения и подключения компонентов сети без прерывания ее работы;

- Помехоустойчивость - способность достоверно передавать информацию в условиях помех;

- Высокая надежность и приемлемая стоимость услуг сети.

Часть этих требований заложена в международных или национальных стандартах, другие служат предметом межфирменных соглашений и дополнений.

Сети по территориальному признаку разделяются на:

- локальные вычислительные сети (ЛВС) или Local Area Network (LAN);

- распределенные компьютерные сети, глобальные или Wide Area Network (WAN).

В данной курсовой работе разрабатывается компьютерная сеть. В соответствии с техническим заданием, определяются приемлемые параметры компьютерной сети, необходимые для ее правильного функционирования: осуществляется распределение ip-адресов для каждого из узлов сети, расчет физических параметров сети, настройка серверов, планирование пространства имен, соединение отдельных частей сети с помощью маршрутизаторов. Для проверки правильности функционирования проводится моделирование потоков трафика в сети, а также расчет удвоенной задержки распространения сигнала (PDV). Производится анализ трудоспособности сети с заданными параметрами.

В настоящее время в деятельности почти каждого предприятия важную роль играет разработка компьютерной сети, т.к. с ее помощью осуществляется связь как между работниками внутри офиса (предприятия, здания), так и в рамках межрайонного, междугороднего или даже международного сообщения. Эффективное управление предприятием невозможно без непрерывного отслеживания информационных потоков, без оперативной координации деятельности всех подразделений и сотрудников.

Посредством установки серверов в сети предоставляется возможность хранения необходимой информации и передачи ее по сети. Данная работа актуальна, т.к. разработанная в ней сеть может быть реализована физически и применяться в работе определенного предприятия.

1 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

Различают два понятия сети: коммуникационная сеть и информационная сеть.

Коммуникационная сеть предназначена для передачи данных, также она выполняет задачи, связанные с преобразованием данных. Коммуникационные сети различаются по типу используемых физических средств соединения.

Информационная сеть предназначена для хранения информации и состоит из информационных систем. На базе коммуникационной сети может быть построена группа информационных сетей.

Под информационной системой следует понимать систему, которая является поставщиком или потребителем информации.

Компьютерная сеть состоит из информационных систем и каналов связи.

Под информационной системой следует понимать объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информации. В состав информационной системы входят: компьютеры, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных. В дальнейшем информационная система, предназначенная для решения задач пользователя, будет называться - рабочая станция (client). Рабочая станция в сети отличается от обычного персонального компьютера (ПК) наличием сетевой карты (сетевого адаптера), канала для передачи данных и сетевого программного обеспечения.

Под каналом связи следует понимать путь, или средство, по которому передаются сигналы. Средство передачи сигналов называют абонентским, или физическим каналом.

В сети все рабочие станции физически соединены между собой каналами связи по определенной структуре, которая называется топологией. Топология - это описание физических соединений в сети, указывает какие рабочие станции могут связываться между собой. Тип топологии определяет производительность, работоспособность и надежность эксплуатации рабочих станций, а также время обращения к файловому серверу. В зависимости от топологии сети используется тот или иной метод доступа.

Современные сети можно классифицировать по различным признакам: по удаленности компьютеров, топологии, назначению, перечню услуг, принципами управления (централизованные и децентрализованные), методами коммутации, методами доступа видами среды передачи, скоростями передачи данных.

Компьютерные сети является вариантом сотрудничества людей и компьютеров, обеспечивающего ускорение доставки и обработки информации. Объединять компьютеры в сети начали более 30 лет назад. Когда возможности компьютеров выросли и ПК стали доступны каждому, развитие сетей значительно ускорилось.

Соединенные в сеть компьютеры обмениваются информацией и совместно используют периферийное оборудование и устройства хранения информации.

1.1 Задание курсовой работы

В курсовой работе необходимо разработать структурную схему компьютерной сети согласно варианту №8 на базе технологии канального уровня Ethernet, содержащую 3 подсети, 53 компьютера, сервера NTP и DNS. В качестве коммутационного оборудования между сегментами сети будут использованы концентраторы, а в качестве физической среды - витая пара. В сети будут применены алгоритмы статической адресации и динамической маршрутизации.

Нужно выполнить такие задачи:

- Разработать структурную схему компьютерной сети офиса, согласно варианту, в среде моделирования КС;

- Установить ip-адреса сетевых интерфейсов;

- Настроить сервера;

- Осуществить планирование пространства имен, а также соединение отдельных частей сети с помощью маршрутизаторов;

- Показать результаты моделирования потоков трафика в компьютерной сети;

- Произвести наглядный расчет удвоенной задержки распространения сигнала (PDV);

- Сделать соответствующие выводы относительно правильности работы спроектированной сети.

Для разработки компьютерной сети офиса была выбрана среда моделирования Cisco Packet Tracer 5.3.3.

Далее выполняется моделирование потоков трафика. Для этого отправляются комплексные пакеты от клиента к серверам по заданным протоколам (согласно варианту - DNS, NTP) и определяются соответствующие маршруты движения пакетов, а также их содержание после каждого хопа (перехода).

При расчете удвоенной задержки распространения сигнала в компьютерной сети (PDV) производятся следующие действия:

- определяются все сегменты КС, тип коммутационного оборудования, длинна кабелей;

- определяется суммарная удвоенная задержка (в битовых интервалах), которая вносится кабелем между двумя наиболее отдаленными компьютерами;

- определяется максимальная задержка, которая вносится сетевыми адаптерами двух наиболее отдаленных друг от друга компьютеров;

- определяется суммарная задержка, которая вносится коммутационным оборудованием, соединяющим два наиболее отдаленных компьютера;

- суммируются результаты расчетов удвоенных задержек.

При этом учитывается наличие/отсутствие доменов коллизий в сети и в соответствии с полученными результатами определяется ее трудоспособность. Результатом будет являться удвоенная задержка распространения сигнала (PDV) в КС.

2 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СЕТИ

В данной главе подробно описаны этапы разработки структурной схемы компьютерной сети, обосновывается выбор и описание отдельных структурных частей, а также производится планирование топологии сети.

По варианту задания на курсовую работу необходимо создать компьютерную сеть, в которую входит 53 компьютера, разбитых на 3 подсети. В качестве технологии канального уровня необходимо использовать Ethernet, коммутационное оборудование должно представлять собой концентраторы, физическая среда - витая пара. Назначение IP-адресов должно быть статическим, а маршрутизация - динамической. Также должен быть сервер, который выполняет функции DNS и NTP.

В качестве хостов будем использовать компьютеры, в программе моделирования Packet Tracer - PC-PT. В каждом компьютере необходимо заменить плату Fast Ethernet на необходимую по условию - Ethernet. Перед заменой нужно отключить устройство и только потом заменять на плату PT-HOST-NM-1CE, после этого включаем устройство. Процесс замены показано на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Замена платы на PC-PT

В качестве концентраторов, которые будут соединять между собой компьютеры каждой из подсетей, выберем HUB-PT. Нужно заменить разъемы коммутаторов на Ethernet, получив таким образом 10 свободных портов на каждом хабе, как показано на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Замена платы на HUB-PT

Для соединения между собой подсетей будем использовать маршрутизаторы 2621ХМ. В маршрутизаторах необходимо установить дополнительную плату NM-4E, которая содержит порты Ethernet, как показано на рисунке 2.3.

Для работы в качестве сервера будем использовать элемент Server-PT. Он будет использован для роли DNS и NTP. Все остальные службы, предоставляемые данным устройством, можно сразу отключить.

Начнем строить структурную схему сети. Девять компьютеров подключаются к хабу, который подключается к еще одному хабу по иерархической модели. В одной из подсетей 26, в другой - 27 компьютеров, а также по 4 хаба соответственно. В большей подсети располагается сервер. Для работоспособности каждой из подсетей необходимо провести настройку сервера и назначить IP компьютерам.

После соединения компьютеров в 2 подсети, нам необходимо соединить их в одну сеть - локальную сеть офиса. К роутеру подключаем главные хабы подсетей, для подключения используем разъем Ethernet.

Рисунок 2.2 - Замена платы на маршрутизаторе 2621ХМ

3 ПРИНЦИПЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ IP-АДРЕСОВ

В сомпьютерной сети будет использаватся статистическое задание ip - адресов и маршрутизация будет динамическая.

Наша система содержит в себе 3 подсети.

1. 192.168.10.0/26;

2. 192.168.10.64/26;

3. 192.168.10.128/26;

Следующий шаг настройка маршрутизатора R1:

- interface Ethernet1/0

- ip address 192.168.10.2 255.255.255.192

- no shutdown

- interface Ethernet1/1

- ip address 192.168.10.129 255.255.255.192

- no shutdown

Список интерфейсов роутера R1 показано на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Список интерфейсов роутера R1

Следующий шаг настройка маршрутизатора R1:

- interface Ethernet1/0

- ip address 192.168.10.1 255.255.255.192

- no shutdown

- interface Ethernet1/1

- ip address 192.168.10.65 255.255.255.192

- no shutdown

Список интерфейсов роутера R2 показано на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 - Список интерфейсов роутера R2

Настроим динамическую маршрутизацию OSPF:

- Router 1:

network 192.168.10.0 0.0.0.63 area 0

network 192.168.10.128 0.0.0.63 area 0

- Router 2:

network 192.168.10.0 0.0.0.63 area 0

network 192.168.10.64 0.0.0.63 area 0

Для настройки сервера для работы в качестве DNS и NTP-сервера необходимо перейти в соответствующие разделы и включить данные службы. Настройка DNS показана на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Настройки DNS

Для работы сетевых устройств и компьютеров - каждому из задействованных портов должен быть назначен уникальный IP-адрес. Так, как у нас DNS сервер расположен в большей подсети, то DNS адреса будут использоваться только в этой подсети - 192.168.10.128/26. Параметры интерфейсов показаны в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Параметры интерфейсов

Устр.	Интерфейс	IP-адрес	Маска	Default Gateway	DNS
R1	Eth 1/0	192.168.10.2	255.255.255.192	***	***
	Eth 1/1	192.168.10.129	255.255.255.192	***	***
R2	Eth 1/0	192.168.10.1	255.255.255.192	***	***
	Eth 1/1	192.168.10.65	255.255.255.192	***	***
DNS	NIC	192.168.10.190	255.255.255.192	192.168.10.129	***
PC1	NIC	192.168.10.66	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC2	NIC	192.168.10.67	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC3	NIC	192.168.10.68	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC4	NIC	192.168.10.69	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC5	NIC	192.168.10.70	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC6	NIC	192.168.10.71	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC7	NIC	192.168.10.72	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC8	NIC	192.168.10.73	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC9	NIC	192.168.10.74	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC10	NIC	192.168.10.75	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC11	NIC	192.168.10.76	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC12	NIC	192.168.10.77	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC13	NIC	192.168.10.78	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC14	NIC	192.168.10.79	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC15	NIC	192.168.10.80	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC16	NIC	192.168.10.81	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC17	NIC	192.168.10.82	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC18	NIC	192.168.10.83	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC19	NIC	192.168.10.84	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC20	NIC	192.168.10.85	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC21	NIC	192.168.10.86	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC22	NIC	192.168.10.87	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC23	NIC	192.168.10.88	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC24	NIC	192.168.10.89	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC25	NIC	192.168.10.90	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC26	NIC	192.168.10.91	255.255.255.192	192.168.10.65	***
PC27	NIC	192.168.10.138	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC28	NIC	192.168.10.137	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC29	NIC	192.168.10.136	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC30	NIC	192.168.10.135	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC31	NIC	192.168.10.134	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC32	NIC	192.168.10.133	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC33	NIC	192.168.10.132	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC34	NIC	192.168.10.131	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC35	NIC	192.168.10.130	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC36	NIC	192.168.10.147	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC37	NIC	192.168.10.146	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC38	NIC	192.168.10.145	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC39	NIC	192.168.10.144	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC40	NIC	192.168.10.143	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC41	NIC	192.168.10.142	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC42	NIC	192.168.10.141	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC43	NIC	192.168.10.140	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC44	NIC	192.168.10.139	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC45	NIC	192.168.10.154	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC46	NIC	192.168.10.156	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC47	NIC	192.168.10.155	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC48	NIC	192.168.10.151	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC49	NIC	192.168.10.153	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC50	NIC	192.168.10.152	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC51	NIC	192.168.10.150	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC52	NIC	192.168.10.149	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190
PC53	NIC	192.168.10.148	255.255.255.192	192.168.10.129	192.168.10.190

Для взаимодействия с внешними сетями данная сеть может быть подключена к сети Интернет. Для этого можно, например, подключить один из роутеров к витой паре провайдера. Для доступа к сети Интернет будет необходимо внести в таблицы маршрутизации роутеров изменения, предусматривающие возможность передачи пакетов в сеть Интернет. А также изменить соответствующие настройки на компьютерах (в нашем случае, нужно будет также внести изменения в настройки серверов).

4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОТОКОВ ТРАФИКА В СЕТИ

Моделирование трафика -- это создание стохастической модели потоков трафика в сети, к примеру это может быть сотовая или компьютерная сеть.

Методы моделирования сетевого трафика, концептуально можно разделить на два класса - аналитические и имитационные. Аналитическое моделирование подразумевает формальное описание моделируемых объектов и процессов в виде совокупности математических уравнений и выражений. Данные модели удобны для проведения теоретических исследований и формальных манипуляций, однако, в большинстве случаев построение адекватной аналитической модели для многих видов сетевого трафика является практически невыполнимой задачей. В том случае, если моделирование ставит перед собой задачу вычисления рабочих характеристик моделируемой системы, наиболее предпочтительным является использование имитационных моделей. Имитационные модели представляют собой набор алгоритмов (обычно реализуемых с помощью программного обеспечения), которые шаг за шагом воспроизводят события, происходящие в реальной системе. Суть имитационного моделирования трафика заключается в создании алгоритма (метода), который позволил бы генерировать последовательности величин схожие с последовательностями значений интенсивности трафика, наблюдаемыми в исследуемой сети передачи данных[1].

На сегодняшний день можно выделить четыре класса моделей, применяемых для моделирования трафика в сети:

- использующие классические модели потоков, применяемые в теории массового обслуживания;

- основанные на так называемых модулированных случайных процессах;

- учитывающие статистическое самоподобие некоторых видов трафика (фрактальные модели);

- строящие имитационные последовательности по образцу трафика.

Проведем моделирование потоков трафика от ПК номер 1 к серверу. PDU с рабочей станции до прохода через HUB1 представлено на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - PDU с рабочей станции до прохода через HUB1

PDU между HUB1 и HUB3 представлено на рисунке 4.2.

Хабы никак не меняют свойства пакета, а делают широковещательный запрос с MAC- адресом приемника. На рабочих станциях данные пакеты отбрасываются, хаб пересылает его дальше, а на роутере пакет обрабатывается.

PDU перед прохождением роутера R2 представлено на рисунке 4.3.



Рисунок 4.2 - PDU между HUB1 и HUB3

Рисунок 4.3 - PDU перед прохождением роутера R2

PDU после прохождения роутера R2 и перед прохождением роутера R1 представлено на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 - PDU после прохождения роутера R2

Как видно, после прохождения роутера MAC-адрес назначения становится MAC-адресом источника, а в поле DEST MAC подставляется адрес, соответствующий физическому адресу роутера R1.

PDU после прохождения через роутер R1 представлено на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 - PDU после прохождения через роутер R1

PDU между HUB6 и сервером Server-PT представлено на рисунке 4.6.

Рисунок 4.6 - PDU между HUB6 и сервером Server-PT

Проверка связи с помощью команды ping и tracert между рабочей станции PC1 одной подсети и сервером Server-PT представлено на рисунке 4.7.

Рисунок 4.7 - Проверка связи между рабочей станцией и сервером.

Проверка связи с помощью команды ping между PC44 и PC35 по DNS имени PC представлено на рисунке 4.8.

Рисунок 4.8 - Проверка связи между рабочей станцией по DNS имени PC.

5 РАСЧЕТ УДВОЕННОЙ ЗАДЕРЖКИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СИГНАЛА (PDV)

Protocol Data Unit (PDU) - протокольная единица обмена, модуль данных протокола (в OSI представляет собой объект данных, которыми обмениваются "машины протокола" (сущности уровня) в пределах данного уровня; содержит как управляющую информацию (PCI), так и пользовательские данные).

Для того, чтобы сеть Ethernet, состоящая из сегментов различной физической природы, работала корректно, необходимо, чтобы выполнялись три основных условия:

- Количество станций в сети не превышает 1024;

- Удвоенная задержка распространения сигнала (Path Delay Value, PDV) между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не превышает 575 битовых интервалов;

- Сокращение межкадрового расстояния (Interpacket Gap Shrinkage) при прохождении последовательности кадров через все повторители не более, чем на 49 битовых интервалов (напомним, что при отправке кадров станция обеспечивает начальное межкадровое расстояние в 96 битовых интервалов).

Соблюдение этих требований обеспечивает корректность работы сети даже в случаях, когда нарушаются простые правила конфигурирования, определяющие максимальное количество повторителей и максимальную длину сегментов каждого типа.

При расчете удвоенной задержки распространения сигнала в компьютерной сети (PDV) производятся следующие действия:

- определяются все сегменты компьютерной сети, тип коммутационного оборудования, длинна кабелей;

- определяется суммарная удвоенная задержка (в битовых интервалах), которая вносится кабелем между двумя наиболее отдаленными компьютерами;

- определяется максимальная задержка, которая вносится сетевыми адаптерами двух наиболее отдаленных друг от друга компьютеров;

- определяется суммарная задержка, которая вносится коммутационным оборудованием, соединяющим два наиболее отдаленных компьютера;

- суммируются результаты расчетов удвоенных задержек.

При этом учитывается наличие/отсутствие доменов коллизий в сети и в соответствии с полученными результатами определяется ее трудоспособность.

Удвоенная задержка, которая вносится кабелем представлена в таблице 5.1:

Таблица 5.1 - Удвоенная задержка, которая вносится кабелем [2].

Тип кабеля	Удвоенная задержка в битовых интервалах
	На 1 м	На максимальной длине
UTP 5	1.112	111.2 (100 м)
STP	1.112	111.2 (100 м)
Оптический	1.0	412 (412 м)

Максимальная задержка, вносимая кабелем, приведена в таблице 5.2:

Таблица 5.2 - Максимальная задержка, которая вносится сетевыми адаптерами

Тип сетевых адаптеров	Максимальная задержка в битовых интервалах
Два адаптера TX/FX	100
Два адаптера Т4	138

Задержка, вносимая коммутационным оборудованием, приведена в таблице 5.3:

Таблица 5.3 - Задержка, которая вносится коммутационным оборудованием [2]

Коммутационное оборудование	Максимальная задержка при двойном обороте в битовых интервалах
Концентратор класса 1	140
Концентратор класса 2	92
Коммутатор	0 (не создает домен коллизий)
Маршрутизатор	0 (не создает домен коллизий)

Самым дальним расстоянием является расстояние между двумя любыми компьютерами, которые принадлежат разным подсетям. Возьмем компьютеры PC1 и PC35

Маршрутизаторы не создают домен коллизий, поэтому компонентами ее вносящими являются соединительные кабели, сетевые адаптеры и концентраторы класса 2.

Общая длина от PC 1 к HUB1 составляет 100 метров.

PDV=100*1,112+100=211.2 bt 211.2 bt < 575 bt

Полученный результат подтверждает, что сеть рабочая.

6 ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

6.1 Описание среды моделирования компьютерной сети

В данной курсовой роботе компьютерная сеть была разработана в Cisco Packet Tracer.

Packet Tracer -- симулятор сети передачи данных, выпускаемый фирмой Cisco Systems. Позволяет делать работоспособные модели сети, настраивать (командами Cisco IOS) маршрутизаторы и коммутаторы, взаимодействовать между несколькими пользователями (через облако). Включает в себя серии маршрутизаторов Cisco 1800, 2600, 2800 и коммутаторов 2950, 2960, 3650. Кроме того есть серверы DHCP, HTTP, TFTP, FTP, рабочие станции, различные модули к компьютерам и маршрутизаторам, устройства WiFi, различные кабели[3].

Успешно позволяет создавать даже сложные макеты сетей, проверять на работоспособность топологии, помогает создавать сетевые модели, осуществлять визуализацию и анимацию передачи информации в сети. Как и любое моделирование, Packet Tracer опирается на упрощенные модели сетевых устройств и протоколов. Реальные компьютерные сети остаются эталоном для понимания поведения сети и развития навыков для их построения. Packet Tracer был создан, чтобы помочь решить проблему обеспечения доступа к сетевому оборудованию.

6.2 Описание структурных элементов сети

При разработке компьютерной сети использовались такие структурные элементы как: рабочие станции PC-PT, серверы, маршрутизаторы 2621XM, концентраторы.

Рабочая станция -- комплекс аппаратных и программных средств, предназначенных для решения определённого круга задач. Другое название абонента сети, клиента сети (в противоположность серверу) или специального компьютера, ориентированного на работу в сети[4].

Рабочая станция как место работы специалиста представляет собой полноценный компьютер или компьютерный терминал (устройства ввода-вывода, отделённые и часто удалённые от управляющего компьютера), набор необходимого ПО, по необходимости дополняемые вспомогательным оборудованием: печатающее устройство, внешнее устройство хранения данных на магнитных и/или оптических носителях, сканер штрих-кода и пр.

Сервер - это модуль, программный компонент вычислительной системы, выполняющий сервисные (обслуживающие) функции по запросу клиента, предоставляя ему доступ к определённым ресурсам или услугам.

Маршрутизатор представляет собой программируемое вычислительное устройство, которое работает под управлением специализированной операционной системы, оптимизированной для выполнения операций построения таблиц маршрутизации и продвижения пакетов на их основе.

Маршрутизатор часто строится по мультипроцессорной схеме, причем используется симметричное мультипроцессирование, асимметричное мультипроцессирование и их сочетание.

Маршрутизаторы можно классифицировать различными способами. Их можно разделить на магистральные и пограничные (по положению относительно границ сети), на маршрутизаторы операторов связи и корпоративные маршрутизаторы (в зависимости от предприятия, владеющего сетью).

Технические данные маршрутизатора Router-PT указаны в таблице 6.1.

Таблица 6.1 -- Технические характеристики маршрутизатора Router-PT

Влажность Рабочий диапазон	10 - 85%
Высота	43,5мм
Глубина	470мм
Ширина	440мм
Слоты расширения	1
Процессор	1 х Intel
Оперативная память	4 Гб(установлено) / 8 Гб (макс.)
Производительность ESP пропускная способность	2.5 Гбит/с
Протоколы передачи данных Ethernet	Fast Ethernet, Gigabit Ethernet
Технология подключения	проводной
Тип корпуса	Desktop - модульный - 1U

Коммутатор, коммутирующий концентратор, переключатель (switching hub, switch) - концентратор, передающий на другие сегменты только те пакеты, которые адресованы им, с целью снижения нагрузки на сеть.

Технические данные HUB-PT указаны в таблице 6.2.

Таблица 6.2 -- Технические характеристики HUB-PT.

Количество портов	Скорость 100 Mbit
Высота	6.53 см
Глубина	28.40 см
Ширина	43.82 см
Рабочая влажность	Макс. относительная влажность 85%
Продолжение таблицы 6.2.
Потребляемая мощность	160 В
Напряжение питания	90-264 В переменного тока
Частота переменного тока	47-63 Гц

В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю, исключение составляет широковещательный трафик (на MAC-адрес FF:FF:FF:FF:FF:FF) всем узлам сети. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались[5].

6.3 Витая пара

При разработке компьютерной сети в данной курсовой роботе используем тип кабеля витую пару.

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.

Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитные помехи одинаково влияют на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников, а также взаимных наводок при передаче дифференциальных сигналов. Для снижения связи отдельных пар кабеля (периодического сближения проводников различных пар) в кабелях UTP категории 5 и выше провода пары свиваются с различным шагом. Витая пара -- один из компонентов современных структурированных кабельных систем. Используется в телекоммуникациях и в компьютерных сетях в качестве физической среды передачи сигнала во многих технологиях, таких как Ethernet, Arcnet и Token ring. В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости в монтаже, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей.

Витую пару категории 6 (между парами виден разделительный корд, у каждой пары свой шаг скрутки) представлено на рисунке 6.3.1.

Кабель подключается к сетевым устройствам при помощи разъёма 8P8C (который ошибочно называют RJ45).

В зависимости от наличия защиты -- электрически заземлённой медной оплётки или алюминиевой фольги вокруг скрученных пар, определяют разновидности данной технологии:

- неэкранированная витая пара;

- фольгированная витая пара;

- экранированная витая пара;

- фольгированная экранированная витая пара;

- незащищенная экранированная витая;

- защищенная экранированная витая пара.

Рисунок 6.3.1 - Витая пара

Экранирование обеспечивает лучшую защиту от электромагнитных наводок как внешних, так и внутренних и т. д. Экран по всей длине соединён с неизолированным дренажным проводом, который объединяет экран в случае разделения на секции при излишнем изгибе или растяжении кабеля.

В зависимости от структуры проводников -- кабель применяется одно- и многожильный. В первом случае каждый провод состоит из одной медной жилы и называется жила-монолит, а во втором -- из нескольких и называется жила-пучок.

Одножильный кабель не предполагает прямых контактов с подключаемой периферией. То есть, как правило, его применяют для прокладки в коробах, стенах и т. д. с последующим терминированием розетками. Связано это с тем, что медные жилы довольно толсты и при частых изгибах быстро ломаются. Однако для «врезания» в разъёмы панелей розеток такие жилы подходят как нельзя лучше.

В свою очередь многожильный кабель плохо переносит «врезание» в разъёмы панелей розеток (тонкие жилы разрезаются), но замечательно ведет себя при изгибах и скручивании. Кроме того, многожильный провод обладает бомльшим затуханием сигнала. Поэтому многожильный кабель используют в основном для изготовления патчкордов (англ. patchcord), соединяющих периферию с розетками[6].

6.4 Протокол SNMP

SNMP (англ. Simple Network Management Protocol -- простой протокол сетевого управления) -- стандартный интернет-протокол для управления устройствами в IP-сетях на основе архитектур UDP/TCP. К поддерживающим SNMP устройствам относятся маршрутизаторы, коммутаторы, серверы, рабочие станции, принтеры, модемные стойки и другие. Протокол обычно используется в системах сетевого управления для контроля подключенных к сети устройств на предмет условий, которые требуют внимания администратора. SNMP определен Инженерным советом интернета (IETF) как компонент TCP/IP. Он состоит из набора стандартов для сетевого управления, включая протокол прикладного уровня, схему баз данных и набор объектов данных.

SNMP предоставляет данные для управления в виде переменных, описывающих конфигурацию управляемой системы. Эти переменные могут быть запрошены (а иногда и заданы) управляющими приложениями.

При использовании SNMP один или более административных компьютеров (где функционируют программные средства, называемые менеджерами) выполняют отслеживание или управление группой хостов или устройств в компьютерной сети. С каждой управляемой системой связана постоянно запущенная программа, называемая агент, которая через SNMP передаёт информацию менеджеру.

Агенты SNMP обрабатывают данные о конфигурации и функционировании управляемых систем и преобразуют их во внутренний формат, удобный для поддержания протокола SNMP. Протокол также разрешает активные задачи управления, например, изменение и применение новой конфигурации через удаленное изменение этих переменных. Доступные через SNMP переменные организованы в иерархии. Эти иерархии, как и другие метаданные (например, тип и описание переменной), описываются базами управляющей информации.

Управляемые протоколом SNMP сети состоят из трех ключевых компонентов:

- Управляемое устройство;

- Агент -- программное обеспечение, запускаемое на управляемом устройстве, либо на устройстве, подключенном к интерфейсу управления управляемого устройства;

- Система сетевого управления (Network Management System, NMS) -- программное обеспечение, взаимодействующее с менеджерами для поддержки комплексной структуры данных, отражающей состояние сети.

Управляемое устройство -- элемент сети (оборудование или программное средство), реализующий интерфейс управления (не обязательно SNMP), который разрешает однонаправленный (только для чтения) или двунаправленный доступ к конкретной информации об элементе. Управляющие устройства обмениваются этой информацией с менеджером. Управляемые устройства могут относиться к любому виду устройств: маршрутизаторы, серверы доступа, коммутаторы, мосты, концентраторы, IP-телефоны, IP-видеокамеры, компьютеры-хосты, принтеры и т.п.

Агентом называется программный модуль сетевого управления, располагающийся на управляемом устройстве, либо на устройстве, подключенном к интерфейсу управления управляемого устройства. Агент обладает локальным знанием управляющей информации и переводит эту информацию в специфичную для SNMP форму или из неё (медиация данных).

В состав Системы сетевого управления (NMS) входит приложение, отслеживающее и контролирующее управляемые устройства. NMS обеспечивают основную часть обработки данных, необходимых для сетевого управления. В любой управляемой сети может быть одна и более NMS.

SNMP работает на прикладном уровне TCP/IP (седьмой уровень модели OSI). Агент SNMP получает запросы по UDP-порту 161. Менеджер может посылать запросы с любого доступного порта источника на порт агента. Ответ агента будет отправлен назад на порт источника на менеджере. Менеджер получает уведомления (Traps и InformRequests) по порту 162. Агент может генерировать уведомления с любого доступного порта. При использовании TLS или DTLS запросы получаются по порту 10161, а ловушки отправляются на порт 10162.

SNMPv1 указывает пять основных протокольных единиц обмена (protocol data units - PDU). Еще две PDU, GetBulkRequest и InformRequest, были введены SNMPv2 и перенесены на SNMPv3[7].

6.5 IRDA

Infrared Data Association -- IrDA, ИК-порт, Инфракрасный порт -- группа стандартов, описывающая протоколы физического и логического уровня передачи данных с использованием инфракрасного диапазона световых волн в качестве среды передачи.

Является разновидностью оптической линии связи ближнего радиуса действия.

Была особо популярна в конце 1990-х начале 2000-х годов. В данное время практически вытеснена более современными способами связи, такими как WiFi и Bluetooth.

Основные причины отказа от IrDA были:

- Усложнение сборки корпусов устройств, в которых монтировалось ИК-прозрачное окно.

- Ограниченная дальность действия и требования прямой видимости пары приемник-передатчик.

- Относительно низкая скорость передачи данных первых реализаций стандарта. В последующих ревизиях стандарта этот недостаток исправили: скоростные возможности немного превышают, например, возможности самой распространенной, на сегодняшний момент, версии протокола Bluetooth (спецификация 4.0). Однако широкого распространения скоростные варианты IrDA получить уже не успели.

IrDA спецификации включают в себя:

- Спецификацию физического уровня IrPHY (с разновидностями SIR, MIR, FIR, VFIR, UFIR)

- Протокольные спецификации IrLAP, IrLMP, IrCOMM, Tiny TP, IrOBEX, IrLAN, IrSimple и IrFM (находится в разработке).

Аппаратная реализация, как правило, представляет собой пару из излучателя, в виде инфракрасного светодиода, и приемника, в виде фотодиода расположенных на каждой из сторон линии связи. Наличие и передатчика и приемника на каждой из сторон является необходимым для использования протоколов гарантированной доставки данных.

В ряде случаев, например при использовании в пультах дистанционного управления бытовой техникой, одна из сторон может быть оснащена только передатчиком а другая только приемником.

Иногда устройства оснащают несколькими приемниками, что позволяет одновременно поддерживать связь с несколькими устройствами. Использование при этом одного передатчика возможно благодаря тому, что протоколы логического уровня требуют лишь незначительного обратного трафика для обеспечения гарантированной доставки данных.

Наличие нескольких передатчиков встречается гораздо реже.

Большинство оптических сенсоров, используемых в фото и видео камерах, имеет диапазон чувствительности гораздо шире видимой части спектра. Благодаря этому работающий инфракрасный передатчик можно увидеть на экране или фотоснимке в виде яркого пятна[8].

ВЫВОДЫ

компьютерная сеть офис маршрутизатор

В данной курсовой работе была разработана компьютерная сеть офиса топологии «звезда» на основе технологии Ethernet. Сеть офиса состоит из 53 рабочих станций, объединенных в 3 подсети. В каждой подсети рабочие станции соединяются с концентраторами, а те, в свою очередь, с маршрутизатором. В одной из подсетей есть сервер, выполняющий функции DNS и NTP. Все соединения выполнены с помощью витой пары (UTP5). Распределение IP-адресов для каждого из узлов сети - статическое, маршрутизация - динамическая. В качестве коммутационного оборудования были выбраны хабы. В соответствии с техническим заданием, определены приемлемые параметры компьютерной сети, необходимые для ее правильного функционирования. Произведен расчет физических параметров сети, настройка серверов, планирование пространства имен. Для проверки правильности функционирования проводилось моделирование потоков трафика в сети, а также расчет удвоенной задержки распространения сигнала (PDV). Данная сеть соответствует требованиям (PDV=211.2 bt) и является работоспособной.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. : сб. науч. тр. / Добровольский Е.В., Н. О. - Вып. 1.- М. : Наука, 2005- 32 с.

2. Методичні вказівки до виконання курсової роботи з дисципліни "Комп'ютерні мережі" для студентів напряму підготовки 6.050102 "Комп'ютерна інженерія" / Укл. Г.Г. Киричек, О.Г.Маркін, С.Ю. Скрупський. - Запоріжжя: ЗНТУ, 2012. - 30 с.

3. Cisco Packet Tracer [Электронный ресурс]. - М.: Wikipedia. - Режим доступу: http://ru.wikipedia.org/wiki/Cisco_Packet_Tracer

4. Рабочая станция [Электронный ресурс]. - М.: Wikipedia. - Режим доступу: http://ru.wikipedia.org/wiki/Рабочая_станция

5. Хилл, Б. Полный справочник по Cisco = Cisco: The Complete Reference / Б. Хилл._М.: Вильямс, 1994. - 1088 с.

6. Витая пара [Электронный ресурс]. - М.: Wikipedia. - Режим доступу: http://ru.wikipedia.org/wiki/Витая_пара

7. SNMP [Электронный ресурс]. - М.: Wikipedia. - Режим доступу: http://ru.wikipedia.org/wiki/SNMP

8. IrDA [Электронный ресурс]. - М.: Wikipedia. - Режим доступу: http://uk.wikipedia.org/wiki/IrDA

Размещено на Allbest.ru