Разработка программы автоматизации и проектирования сети

Проектирование как первый этап построения локальной вычислительной сети (ЛВС) на предприятии. Построение и расчет компьютерных сетей с помощью программы - новый и быстрый подход к проектированию ЛВС. Варианты выбора оборудования, оптимизация затрат.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 07.07.2015
Размер файла 1,5 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

  • Введение
  • 1. Аналитическая часть
  • 1.1 Развитие компьютерных сетей
  • 1.2 Понятие локальной вычислительной сети (ЛВС)
  • 1.3 Классификация ЛВС
  • 1.4 Типы сетей
  • 1.4.1 Одноранговые сети
  • 1.4.2 Сети на основе сервера
  • 1.5 Архитектура и топологии сетей
  • 1.5.1 Шина
  • 1.5.2 Звезда
  • 1.5.3 Кольцо
  • 1.6 Беспроводные сети
  • 1.7 Хронология развития стандартов структурированных кабельных систем (СКС)
  • 1.8 Виды кабелей
  • 1.8.1 Коаксиальный кабель
  • 1.8.2 Витая пара
  • 1.8.3 Волоконно-оптический кабель
  • 1.9 Горизонтальная кабельная система
  • 2. Проектная часть
  • 2.1 Интегрированная среда разработки IDE Delphi
  • 2.2 Объекты и компоненты
  • 2.3 Структура модуля
  • 2.4 Процедуры и функции
  • 2.5 Типы данных
  • 2.6 Описание пользовательского интерфейса
  • 2.7 Структура пакета проекта
  • 2.8 Описание программных модулей
  • 2.8.1 Описание модуля Unit1
  • 2.8.2 Описание модуля Unit2
  • 2.8.3 Описание модуля Unit3
  • 2.8.4 Описание модуля Unit4
  • 3. Охрана труда и техника безопасности
  • 3.1 Источники опасности
  • 3.2 Требования безопасности при эксплуатации лазерных изделий
  • 3.3 Электробезопасность
  • 3.4 Освещение
  • 3.5 Организация рабочего места и режима работы
  • Заключение
  • Список использованных источников

Введение

Проектирование ЛВС - первый этап построения локальной вычислительной сети на предприятии. Проектирование ЛВС - это серьезная подготовительная работа, включающая в себя изучение потребности в ЛВС, определение задач и функций, которые она должна выполнять, выбор топологии сети, пропускной способности, среды и протоколов передачи данных. Одной из важных операций выполнения проекта ЛВС является предпроектное обследование, в которое входит:

составление плана помещений;

определение размеров помещений;

наличие кабель-каналов, фальшполов, фальшпотолков;

исследование материала стен, расположение дверных и оконных проемов;

предварительное расположение рабочих мест.

Тщательное предпроектное обследование позволяет получить исходные данные, необходимые для проектирования ЛВС. Полученные данные анализируются, и составляется технический проект ЛВС. Технический проект ЛВС, включает в себя описание проекта, топологию сети, несколько вариантов спецификации оборудования, необходимого для работы сети, перечень необходимых работ по монтажу, визуальную модель, правила эксплуатации, а также возможные варианты модернизации.

Проектирование и монтаж ЛВС обязательно должно учитывать некоторые факторы: наиболее важные задачи для сети, пропускную способность сети, характер и способ передачи информационных потоков, количество рабочих мест и их возможное расширение. Эти и ряд других показателей влияют на определение конфигурации, построение и способы монтажа ЛВС.

Документом, отражающим результат работ по проектированию ЛВС, является технический проект, оформленный в соответствии с действующими на территории РК нормами и правилами.

Построение и монтаж ЛВС, как правило, осуществляются на основании проекта, утвержденного сторонами (заказчик и исполнитель).

Работоспособность сети в целом зависит от того, насколько качественно были выполнены проектирование и монтаж ЛВС на всех этапах проработки.

Комплекс работ по построению и прокладке ЛВС включает в себя следующие работы:

Монтаж кабельных трасс и кабельных каналов;

Монтаж шкафов, стоек и кроссового оборудования в них;

Монтаж ЛВС - прокладка кабелей ЛВС, монтаж оконечных розеток и патч-панелей.

Проектирование - основа любой инженерной системы. Правильно спроектированная система прослужит долгое время, в то время как изначально неправильно выполненный проект приведет к ошибкам при инсталляции. При эксплуатации, если и не будет серьезных отклонений в работе, то, как минимум, существует вероятность в доработке системы, что так или иначе связано с финансовыми затратами [9].

Для обеспечения стабильного функционирования сеть должна обладать надёжностью кабельных соединений, правильной топологией, грамотным выбором мест расположения оборудования. При этом важно обеспечить низкий бюджет проекта, чтобы сохранить доступность подключения.

Сложность проектирования ЛВС состоит в том, что у пользователя, не работающего в области проектирования ЛВС, может отсутствовать представление о топологиях сетей, недостаточно знаний об используемом оборудовании (коммутаторам, концентраторам, сетевым адаптерам и другим устройствам) или по характеристикам кабелей. Данный программный продукт поможет этому пользователю в проектировании ЛВС.

Целью данного дипломного проекта является "Разработка программы автоматизации и проектирования сети". Построение и расчёт компьютерных сетей с помощью программы - это новый и быстрый подход к проектированию ЛВС. Приложение написано на языке Object Pascal в среде программирования Borland Delphi.

Использование инструментов оптимизации позволяет добиться существенного снижения затрат при создании сети. В программе, представленной в проекте, предусмотрена возможность корректировки введенных данных в режиме диалога. Рассмотрев несколько вариантов оборудования, можно оптимизировать затраты, на создание локальной сети.

Предлагаемая программа имеет ряд преимуществ: удобный интерфейс, высокую скорость обработки данных, с помощью данного программного продукта можно визуально спроектировать сеть и подсчитать количество оборудования, при этом оценить затраты на проектируемую сеть.

Выполненная работа позволяет сократить объем ручной работы при расчете сети.

Пояснительная расчетная записка содержит: страниц 76, рисунков 15, таблиц 3, источников 37.

1. Аналитическая часть

1.1 Развитие компьютерных сетей

Первоначально компьютерные сети были небольшими и объединяли до десяти компьютеров и один принтер. Технология ограничивала размеры сети, в том числе количество компьютеров в сети и её физическую длину. Например, в начале 1980-х годов наиболее популярный тип сетей состоял не более, чем из 30 компьютеров, а длина её кабеля не превышала 600 футов (185 метров). Такие сети легко располагались в пределах одного этажа здания или небольшой организации. Для маленьких фирм подобная конструкция подходит и сегодня. Эти сети называются локальными вычислительными сетями (ЛВС или LAN).

Самые первые типы локальных сетей не могли соответствовать потребностям крупных предприятий, офисы которых расположены обычно в различных местах. Но как только преимущества компьютерных сетей стали неоспоримы и сетевые программные продукты стали заполнять рынок, перед корпорациями - для сохранения конкурентоспособности - встала задача расширения сетей. Так на основе локальных сетей возникли более крупные системы.

Сегодня, когда географические рамки компьютерных сетей раздвигаются, чтобы соединить пользователей из разных городов и государств, ЛВС превращаются в глобальную вычислительную сеть (ГВС или WAN), а количество компьютеров в сети уже может варьироваться от десятка до нескольких тысяч.

В настоящее время большинство организаций хранит и совместно использует в сетевой среде огромные объемы жизненно важных данных. Вот почему сети сейчас так же необходимы, как ещё совсем недавно были необходимы пишущие машинки и картотеки.

локальная вычислительная сеть проектирование

На практике можно использовать компьютерные программы для разработке новых ЛВС. Программ автоматизации и проектирования сетей в настоящее время не большое количество, почти каждая такая программа не может полностью справиться со всеми задачами в проектировании ЛВС [7].

1.2 Понятие локальной вычислительной сети (ЛВС)

Под ЛВС понимают совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих мест (рабочих станций) к единому каналу передачи данных. Благодаря вычислительным сетям, возможно, получить одновременного использования программ и баз данных несколькими пользователями. Понятие локальная вычислительная сеть - ЛВС (англ. LAN - Local Агеа Network) относится к географически ограниченным (территориально или производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем связанны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций. Благодаря такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой ЛВС. В производственной практике ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему. Рассмотрим преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети.

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;

локальные сети, при наличии специального программного обеспечения (ПО), служат для организации совместного использования файлов (к примеру, бухгалтеры на нескольких машинах могут обрабатывать проводки одной и той же бухгалтерской книги).

Кроме всего прочего, в некоторых сферах деятельности просто невозможно обойтись без ЛВС. К таким сферам относятся: банковское дело, складские операции крупных компаний, электронные архивы библиотек и др. В этих сферах каждая отдельно взятая рабочая станция в принципе не может хранить всей информации (в основном, по причине слишком большого ее объема). Сеть позволяет "избранным" (зарегистрированным на файл-сервере) пользователям получать доступ к той информации, к которой их допускает оператор сети.

Объединение компьютеров в сети позволило значительно повысить производительность труда. Компьютеры используются как для производственных (или офисных) нужд, так и для обучения.

Сложные сети могут включать в себя все разбросанные по миру компьютеры крупной компании. Все что вам нужно для совместного использования принтера это простой коммутационный блок, но чтобы организовать эффективную совместную работу с файлами и выполнять сетевые прикладные программы, потребуется плата сетевого интерфейса (NIC) и кабель для соединения систем. Хотя часто используется соединение через параллельный или последовательный порт, такие недорогие сетевые системы не обеспечивают той скорости и целостности, которая необходима для надежной высокопроизводительной сетевой операционной системы, поддерживающей множество пользователей и ресурсов.

После подключения нужно установить сетевую операционную систему. Существует два базовых типа сетевых операционных систем: с непосредственным подключением (подключением "один в один") и с выделенным сервером. При первом варианте операционная система позволяет пользователям совместно использовать ресурсы своих компьютеров. Примеры таких систем - это Microsoft Windows for Workgroup и Novell NetWare Lite. Подобная схема позволяет вам использовать принтер или каталог диска своего компьютера совместно с другими пользователями, которые также могут получить к ним доступ, а вы можете обращаться к принтеру и каталогу другого компьютера. Это подразумевает, что все вычислительные системы в сети имеют одинаковый статус и ни одна из них не подчинена другой. Примером другой схемы - операционной системы с выделенным сервером - является Novell NetWare. В этом случае один или более компьютеров выделяются в качестве файловых серверов и ни для чего другого не используются. Пользователи получают доступ к совместно используемым каталогам и ресурсам на этих выделенных серверах, но не к каталогам и ресурсам друг - друга. Такую схему улучшает защиту данных и не ухудшает производительности отдельных компьютеров.

Чтобы понять важность сетевой операционной системы, полезно сравнить ее с системой централизованной обработки на мини - или большой ЭВМ. В сети каждый компьютер имеет доступ к программам и файлам центрального сервера, но выполняет эти программы в собственной памяти. Мини-ЭВМ или большая ЭВМ (мэйнфрейм) имеют централизованную обработку. В этом случае ЭВМ обрабатывает задания от подключенных к ней терминалов. Поскольку эти терминалы не имеют процессора и памяти, и часто называют неинтеллектуальными терминалами. Файловый сервер не перегружает обработкой заданий от индивидуальных рабочих станций и может оптимизировать файловые и сетевые средства, такие как запись и считывание файлов, управление, отслеживание доступа пользователей, совместное использование печати и защита.

Системы распределенной обработки часто называют системами "клиент-сервер", поскольку они используют на одном конце полную вычислительную мощность клиента, а на другом - сервера. Клиент работает в режиме рабочей станции. Сервер работает в режиме сетевого сервера и обеспечивает функции управления данными и многопользовательским режимом.

С появлением сетей миникомпьютеры и мэйнфреймы не стали устаревшими. Они просто играют другую роль. Эти большие системы также могут подключаться к сети, а пользователь может обращаться к ним и к их специальным средствам, как к периферийным устройствам. Показанная сеть - это пример сети предприятия, поскольку объединяет все его компьютерные ресурсы, включая системы Apple Macintosh, системы с OS/2, машины с операционной системой Unix и другие рабочие станции.

Современная эпоха характеризуется стремительным процессом информатизации общества. Это сильней всего проявляется в росте пропускной способности и гибкости информационных сетей. Полоса пропускания в расчете на одного пользователя стремительно увеличивается благодаря нескольким факторам. Во-первых, растет популярность приложений World Wide Web и количество электронных банков информации, которые становятся достоянием каждого человека. Падение цен на компьютеры приводит к росту числа домашних ПК, каждый из которых потенциально превращается в устройство, способное подключиться к сети Internet. Во-вторых, новые сетевые приложения становятся более требовательными в отношении полосы пропускания - входят в практику приложения Internet, ориентированные на мультимедиа и видеоконференцсвязь, когда одновременно открывается очень большое количество сессий передачи данных. Как результат, наблюдается резкий рост в потреблении ресурсов Internet - по оценкам средний объем потока информации в расчете на одного пользователя в мире увеличивается в 8 раз каждый год.

Противодействовать растущим объемам передаваемой информации на уровне сетевых магистралей можно только привлекая оптическое волокно. И поставщики средств связи при построении современных информационных сетей используют волоконно-оптические кабельные системы наиболее часто. Это касается как построения протяженных телекоммуникационных магистралей, так и локальных вычислительных сетей. Оптическое волокно в настоящее время считается самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Волоконная оптика, став главной рабочей лошадкой процесса информатизации общества, обеспечила себе гарантированное развитие в настоящем и будущем. Сегодня волоконная оптика находит применение практически во всех задачах, связанных с передачей информации. Стало допустимым подключение рабочих станций к информационной сети с использованием волоконно-оптического миникабеля. Однако, если на уровне настольного ПК волоконно-оптический интерфейс только начинает единоборство с проводным, то при построении магистральных сетей давно стало фактом безусловное господство оптического волокна. Коммерческие аспекты оптического волокна также говорят в его пользу - оптическое волокно изготавливается из кварца, то есть на основе песка, запасы которого очень велики. Стремительно входят в нашу жизнь волоконно-оптические интерфейсы в локальных и региональных сетях Ethernet, Fast Ethernet, FDDI, Gigabit Ethernet, ATM. Настоящий дипломный проект ставит своей целью показать возможности современного оборудования для построения сетей в области волоконно-оптических технологий, раскрыть технологические особенности планирования, построения и эксплуатации волоконно-оптических сетей.

Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, Е - Маil писем и прочего) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм производителей работающих под разным программным обеспечением.

Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике. Поэтому необходимо разработать принципиальное решение вопроса по организации ИВС (информационно-вычислительной сети) на базе уже существующего компьютерного парка и программного комплекса, отвечающего современным научно-техническим требованиям, с учетом возрастающих потребностей и возможностью дальнейшего постепенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений [8].

1.3 Классификация ЛВС

Вычислительные сети классифицируются по ряду признаков:

в зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают вычислительные сети:

территориальные - охватывающие значительное географическое пространство;

среди территориальных сетей можно выделить сети региональные и глобальные, имеющие соответственно региональные или глобальные масштабы. Сети WAN обычно обеспечивают глобальную связь (обычно в масштабе страны) по телефонным линиям и через спутники. Большие корпорации с региональными и международными отделениями используют эти средства связи для создания объединенных сетей. Такие виды связи работают значительно медленнее, чем в локальных сетях, но и объем трафика здесь обычно ниже. В типичной сети LAN передается 10 Мб/сек, а в типичном соединении WAN - 1 Мб/сек. Сейчас появляются новые национальные и глобальные оптические сетевые коммуникации, обеспечивающие большую пропускную способность;

региональные сети иногда называют сетями MAN (Metropolitan Area Network), а общее англоязычное название для территориальных сетей - WAN (Wide Area Network). Средние (MAN) и глобальные (WAN) сети обычно связывают находящиеся на расстоянии сети и ресурсы. В сетях MAN обычно используется высокоскоростной оптоволоконный кабель, соединяющий сегменты LAN конкретной области: научного городка, технопарка или большого города. Кабель с высокой скоростью передачи или микроволновая связь (антенны которой монтируются на крышах зданий) соединяют обычно непосредственно серверы;

локальные (ЛВС) - охватывающие ограниченную территорию (обычно в пределах удаленности станций не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от друга, реже на 1.2 км). Локальные сети обозначают LAN (Local Area Network). Такие сети часто можно встретить в компаниях, состоящих из нескольких филиалов со своими собственными локальными сетями, которые и связываются вместе. Большие сети часто разбивают на более мелкие сегменты, чтобы улучшить производительность и управляемость. Для соединения двух или более LAN-подобных фрагментов используется маршрутизатор. Novell NetWare, например, предусматривает внутреннюю маршрутизацию. Это означает, что вы можете подключить сегмент Token Ring к сегменту Ethernet, установив просто на файловом сервере NetWare или выделенном маршрутизаторе плату сетевого интерфейса для каждого сегмента;

корпоративные (масштаба предприятия) - совокупность связанных между собой ЛВС, охватывающих территорию, на которой размещено одно предприятие или учреждение в одном или нескольких близко расположенных зданиях. Локальные и корпоративные вычислительные сети - основной вид вычислительных сетей, используемых в системах автоматизированного проектирования (САПР).

Особо выделяют единственную в своем роде глобальную сеть Internet (реализованная в ней информационная служба World Wide Web (WWW) переводится на русский язык как всемирная паутина). Это сеть со своей технологией. В Internet существует понятие интрасетей (Intranet) - корпоративных сетей в рамках Internet.

по топологии:

Сетевая топология - это геометрическая форма сети. В зависимости от топологии соединений узлов различают сети шинной (магистральной), кольцевой, звездной, иерархической, произвольной структуры [27].

1.4 Типы сетей

Все сети имеют некоторые общие компоненты, функции и характеристики. В их числе:

Серверы (server) - компьютеры, предоставляющие свои ресурсы сетевым пользователям;

Клиенты (client) - компьютеры, осуществляющие доступ к сетевым ресурсам, предоставляемым сервером;

Среда (media) - способ соединения компьютеров;

Совместно используемые данные;

Совместно используемые периферийные устройства;

Ресурсы - файлы, принтеры и другие элементы, используемые в сети.

Несмотря на определенные сходства, сети разделяются на два типа:

Одноранговые сети (peer-to-peer);

Сети на основе сервера (server based), представленных на рисунке 1.

Рисунок 1. Примеры двух типов сетей.

1.4.1 Одноранговые сети

В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (dedicated) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет определенного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными по сети.

В одноранговой сети требования к производительности и к уровню защиты для сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем в сетях с выделенным сервером. Выделенные серверы функционируют исключительно в качестве серверов, но не клиентов или рабочих станций (workstation).

В такие операционные системы, как Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows for Workgroups, Microsoft Windows '95, Microsoft Windows '98, Microsoft Windows ME, Microsoft Windows Professional, встроена поддержка одноранговых сетей. Поэтому, чтобы установить одноранговую сеть, дополнительного программного обеспечения не требуется.

Одноранговая сеть реализуется рядом стандартных решений:

Компьютеры расположены на рабочих столах пользователей,

Пользователи сами выступают в роли администраторов и обеспечивают защиту информации,

Для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабельная система.

Целесообразность применения:

Одноранговая сеть вполне подходит там, где:

Количество пользователей не превышает 10 человек,

Пользователи расположены компактно,

Вопросы защиты данных не критичны,

В обозримом будущем не ожидается значительного расширения фирмы и, конечно, сети.

Если эти условия выполняются, то, скорее всего, выбор одноранговой сети будет правильным (чем сети на основе сервера) [27].

1.4.2 Сети на основе сервера

Если к сети подключено более 10 пользователей, то одноранговая сеть, где компьютеры выступают в роли и клиентов и серверов, может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей использует выделенные серверы. Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции). Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Сети на основе сервера стали промышленным стандартом. На рисунке 2, представлена сеть на основе сервера, которая включает в себя: сервер, клиентов и периферийные устройства.

Рисунок 2. Сеть на основе сервера

Круг задач, которые должны выполнять серверы, многообразен и сложен. Чтобы приспособиться к возрастающим потребностям пользователей, серверы в больших сетях стали специализированными (specislized), представленных на рисунке 3. Например, в сети Windows NT существуют различные типы серверов: файл-серверы и принт-серверы.

Файл-серверы и принт-серверы управляют доступом пользователей соответственно к файлам и принтерам. Например, чтобы работать с текстовым процессором, Вы прежде всего должны запустить его на своем компьютере. Документ текстового процессора, хранящийся на файл-сервере, загружается в память Вашего компьютера, и, таким образом, Вы можете работать с этим документом на своем компьютере. Другими словами, файл-сервер предназначен для хранения файлов и данных.

На серверах приложений выполняются прикладные части клиент-серверных приложений, а также находятся данные, доступные клиентам. Например, чтобы упростить извлечение данных, серверы хранят большие объемы информации в структуризированном виде. Эти серверы отличаются от файл - и принт-серверов. В последних файл или данные целиком копируются на запрашивающий компьютер. А в сервере приложений на запрашивающий компьютер пересылаются только результаты запроса. Приложение-клиент на удаленном компьютере получает доступ к данным, хранимым на сервере приложений. Однако вместо всей базы данных на Ваш компьютер загружаются только результаты запроса. Например, Вы можете получить список работников, родившихся в ноябре.

Почтовые серверы управляют передачей электронных сообщений между пользователями сети.

Факс-серверы управляют потоком входящих и исходящих факсимильных сообщений через один или несколько факс-модемов.

Коммуникационные серверы управляют потоком данных и почтовых сообщений между этой сетью и другими сетями, мэйнфремами или удаленными пользователями через модем и телефонную линию.

Служба каталогов предназначена для поиска, хранения и защиты информации в сети. Windows NT Server объединяет компьютеры в логические группы - домены (domain), - система защиты которых наделяет пользователей различными правами доступа к любому сетевому ресурсу.

В расширенной сети использование серверов разных типов приобретает особую актуальность. Необходимо поэтому учитывать все возможные нюансы, которые могут проявиться при разрастании сети, с тем, чтобы изменение роли определенного сервера в дальнейшем не сказалось на работе всей сети [10].

Рисунок 3. Специализированные серверы

1.5 Архитектура и топологии сетей

Архитектура сети определяется ее топологией и методом подключения кабеля, а также используемым протоколом коммуникаций. Протоколы представляют собой правила, управляющие передачей пакетов информации от одной рабочей станции к другой. При выборе кабельной схемы подключения наиболее важным, принимаемым во внимание вопросом является цена, однако учитывать нужно также целостность и пропускную способность. Пропускная способность зависит от типа сети и определяет фактическую скорость передачи данных при загрузке сети, проверке на ошибки и выполнении других управляющих функций.

Когда плата сетевого интерфейса получает доступ к кабелю, она начинает посылать пакеты информации (которые называют иногда также кадрами или ячейками) другим узлам. Каждая рабочая станция локальной сети (LAN) должна использовать один и тот же метод доступа. Линейные кабельные системы, такие как Ethernet, при проверке возможности передачи обычно используют метод считывания несущей (Carrier Sense). Ethernet - это недетерминированный метод доступа к сети. Сеть постоянно доступна для каждого узла. Когда узел имеет готовую для передачи информацию, он определяет, что никто другой сеть не использует, а затем посылает пакет. На техническом жаргоне это обозначается сокращением CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect), что означает просто готовность получения данных из сети (готовность к приему) в любое время (множественный доступ) и возможностью обнаружения конфликтов.

Конфликт возникает, когда два узла одновременно посылают информацию и оба электрических сигнала воспринимаются. Когда обнаруживается конфликт, перед повторной передачей обе станции ожидают, случайный интервал времени. Пользователь не знает об успешной передаче пакета; это происходит случайным образом, а схема повторной передачи настолько совершенна, что заметных задержек удается избежать, однако в общем случае эти конфликты и повторные передачи при сильном сетевом трафике (обмене) могут ухудшить производительность.

В кольцевых сетях (например, Token Ring) обычно используется метод передачи лексемы: станция передает данные только в том случае, когда получает лексему, которую можно рассматривать как допуск на передачу по сети. Это предотвращает одновременное использование кабеля двумя машинами.

Термин "топология", или "топология сети", характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. Топология - это стандартный термин, который используется профессионалами при описании основной компоновки сети.

Все сети строятся на основе трёх базовых топологий:

шина (bus);

звезда (star);

кольцо (ring).

Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля, топология называется шиной. В том случае, когда компьютеры подключены к сегментам кабеля, исходящим из одной точки, или концентратора, топология называется звездой. Если кабель, к которому подключены к компьютеры, замкнут в кольцо, такая топология носит название кольца.

Кроме термина "топология", для описания физической компоновки употребляют также следующие:

физическое расположение;

компоновка;

диаграмма;

карта.

Топология сети обуславливает её характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет на:

состав необходимого сетевого оборудования;

характеристики сетевого оборудования;

возможности расширения сети;

способ управления сетью.

Чтобы совместно использовать ресурсы или выполнять другие сетевые задачи, компьютеры должны быть подключены друг к другу. Для этой цели в большинстве случаев используется кабель (реже - беспроводные сети - инфракрасное оборудование Input/Output).

Однако, просто подключить компьютер к кабелю, соединяющему другие компьютеры, недостаточно. Различные типы кабелей в сочетании с различными сетевыми платами, сетевыми операционными системами и другими компонентами требуют и различного взаиморасположения компьютеров.

Каждая топология сети налагает ряд условий. Например, она может диктовать не только тип кабеля но и способ его прокладки [27].

1.5.1 Шина

На рисунке 4 изображена топология "шина", её часто называют "линейной шиной" (linear bus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.

Рисунок 4. Простая сеть с топологией "шина"

В сети с топологией "шина" компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов.

Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам в сети; однако информацию принимает только тот, адрес которого соответствует адресу получателя, зашифрованному в этих сигналах. Причем в каждый момент времени, только один компьютер может вести передачу.

Так, как данные в сеть передаются только одним компьютером, её производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, тем медленнее сеть.

Шина - пассивная топология. Это значит, что компьютеры только "слушают" передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.

Данные, или электрические сигналы, распространяются по всей сети - от одного конца кабеля к другому. Если не предпринимать никаких действий, то сигналы, достигнув конца кабеля, будут отражаться и это не позволит другим компьютерам осуществлять передачу. Поэтому, после того, как данные достигнут адресата, электрические сигналы необходимо погасить. Для этого на каждом конце кабеля в сети с топологией "шина", изображённой на рисунке 5, устанавливают терминаторы (terminators) для поглощения электрических сигналов.

Рисунок 5. Терминатор на конце кабеля в сети с топологией "шина"

1.5.2 Звезда

При топологии "звезда" все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (hub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным, пример приведён на рисунке 6. Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к главному компьютеру.

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

А если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать и получать сигналы. На остальные компьютеры в сети это не повлияет [27].

Рисунок 6. Простая сеть с топологией звезда

1.5.3 Кольцо

При топологии "кольцо", представленной на рисунке 7, компьютеры подключают к кабелю, замкнутому в кольцо. Поэтому у кабеля просто не может быть свободного конца, к которому надо подключить терминатор. Сигналы здесь передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии "шина", здесь каждый компьютер выступает в роли репитера, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.

Один из принципов передачи данных в кольцевой сети носит название передачи маркера. Суть его такова. Маркер последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, который "хочет" передать данные. Передающий компьютер изменяет маркер, помещает электронный адрес в данные и посылает их по кольцу.

Рисунок 7. Простая сеть с топологией "кольцо" и передача маркера

В данной топологии сети компьютер захватывает данные и передает их по кольцу. В настоящее время часто используются топологии, которые комбинируют компоновку сети по принципу шины, звезды и кольца, такие сети называются сложными (с топологией "звезда-кольцо" или "звезда-шина" и т.д.).

1.6 Беспроводные сети

Беспроводная среда постепенно входит в нашу жизнь. Как только технология окончательно сформируется, производители предложат широкий выбор продукции по приемлемым ценам, что приведет к росту спроса на нее, и к увеличению объема продаж. В свою очередь, это вызовет дальнейшее совершенствование и развитие беспроводной среды.

Словосочетание "беспроводная среда" может ввести в заблуждение, поскольку означает полное отсутствие проводов в сети. В действительности же обычно беспроводные компоненты взаимодействуют с сетью, в которой - как среда передачи - используется кабель. Такая сеть со смешанными компонентами называется гибридной.

В зависимости от технологии беспроводные сети можно разделить на три типа:

- локальные вычислительные сети;

- расширенные локальные вычислительные сети;

- мобильные сети (переносные компьютеры).

Способы передачи:

- инфракрасное излучение;

- лазер;

- радиопередача в узком спектре (одночастотная передача);

- радиопередача в рассеянном спектре.

Рисунок 8. Беспроводной компьютер подключается к точке доступа

Кроме этих способов передачи и получения данных можно использовать мобильные сети, пакетное радиосоединение, сотовые сети и микроволновые системы передачи данных [23].

1.7 Хронология развития стандартов структурированных кабельных систем (СКС)

До 1984 года здания проектировались практически без учета тех телекоммуникационных сервисов, которые должны были впоследствии функционировать в них. Появлявшиеся приложения передачи данных требовали применения специфических типов кабельных продуктов. Система IBM S/3X работала на твинаксиальных кабелях 100 0м, a Ethernet - на коаксиальных 50 0м. В то время как местные телефонные компании имели возможность монтировать свои кабельные системы для приложений передачи речи на стадии строительства здания, специалисты по установке систем передачи данных получали доступ на объект уже после того, как он был заселен. Инфраструктура подвергалась переделкам, зачастую за счет больших дополнительных затрат, и к неудовольствию конечного пользователя. В этот период речевые кабельные системы имели минимальную структуру. Типичная система в коммерческом здании строилась на основе неэкранированной витой пары, НВП (Unshielded Twisted Pair, UTP) с рабочими характеристиками, пригодными только для передачи речи, и имела конфигурацию "звезда". Количество пар, приходящих в ключевые точки варьировалось от 1 до 25.

Максимальные расстояния передачи сигналов и количество кроссовых коммутационных узлов определялись поставщиком сервиса или изготовителем активного оборудования.

Ранние типы кабельных систем, применявшихся для передачи данных в 60-е годы, основывались, как правило, на передаче несбалансированного сигнала по кабелю "витая пара" между хост-компьютерами и терминалами. Такой тип кабельной системы годился только для низкоскоростных коммуникаций, и, по мере того, как скорости передачи росли, ограничения, связанные с технологией передачи несбалансированного сигнала по кабелям "витая пара", стали слишком очевидными.

В середине 70-х годов компания IBM начала производство мэйнфреймов, которые использовали коаксиальный кабель с сопротивлением 93 0м. Создание несколькими годами позже устройства, часто называемого "балун" (BALUN - BALanced/UNbalanced), позволило использовать активное оборудование с коаксиальными интерфейсами в кабельных системах на основе витой пары.

Адаптер типа "балун" осуществляет конвертацию несбалансированного сигнала, передаваемого по коаксиальной среде, в сбалансированный сигнал, который может распространяться по кабелям "витая пара".

После возникновения технологии Ethernet вначале 80-х годов, коаксиальный кабель с сопротивлением 50 0м начал заполнять коммерческие здания. По мере расширения популярности Ethernet, ведущие производители, такие как Cabletron и Bay Networks (бывшая Synoptics), начали предлагать сетевые интерфейсные карты с модульными разъемами вместо коаксиальных коннекторов.

Эта высокоскоростная технология (10BASE-T) требовала применения первоклассного кабеля "витая пара", оптимизированного для передачи данных, который позднее был классифицирован как UTP категории 3.

В середине 80-х годов компания IBM разработала технологию Token Ring, определив в качестве передающей среды двухпарный экранированный кабель "витая пара" (ЭВП) 150 0м (Shielded Twisted Pair, STP). Однако, по мере расширения применения витой пары в сетевых приложениях передачи данных, как альтернатива STP была введена в употребление UTP в качестве передающей среды для приложений Token Ring 4 и 16 Мбит/с.

В течение этого периода пользователи были поставлены перед выбором нескольких типов передающих сред, которые включали в себя UTP, STP, коаксиал, твинаксиал, двойной коаксиал и оптическое волокно. Коннекторы, использовавшиеся с вышеперечисленными кабелями - модульные разъемы, универсальные коннекторы передачи данных (UDC), BNC, твинакс, DB9, DB15, DB25 и разнообразные оптические коннекторы. При приобретении конечным пользователем оборудования у нового производителя или при установке новой системы старая система обычно полностью была обречена на замену. Вместо извлечения ненужных теперь кабелей из телекоммуникационных трасс, они часто оставлялись на своем месте, и новая кабельная система прокладывалась поверх старой. Зачастую старые кабельные трассы становились настолько захламленными, что приходилось создавать новые.

Для удовлетворения растущего спроса на телекоммуникационные кабельные системы, которые могли поддерживать различные приложения, производители создавали кабельные системы, которые поддерживали речевые приложения и специфические приложения передачи данных. Несмотря на появление таких тенденций, конечные пользователи все еще были вынуждены делать выбор среди множества кабельных систем от различных производителей. В некоторых случаях была возможна совместимость, в других ее не было. Отсутствие однородности и универсальности вынудило промышленность к разработке стандартов, которые бы гарантировали совместимость между продукцией различных производителей. Для удовлетворения этого требования в 1985 году

Ассоциация электронной промышленности (ЕIА) и Ассоциация телекоммуникационной промышленности (ТIА) организовали работу технических комитетов для разработки однородного семейства стандартов телекоммуникационных кабельных систем. Эти комитеты работали более 6-ти лет в направлении разработки первых упорядоченных стандартов телекоммуникационного монтажа, телекоммуникационных трасс и помещений. Разработанные стандарты получили распространение во многих странах и были выработаны дополнительные спецификации к разделам по администрированию, системам заземления, а также универсальные категории кабельных продуктов и соответствующих коннекторов для среды UTP/STP 100 0м. Работа над стандартами кабельных систем была продолжена новым изданием стандарта ANSI/TIA/EIA-568-A и находящимся в настоящее время на стадии публикации стандартом ANSI/TIA/EIA-568-B, а также выпуском международного стандарта универсальной кабельной системы ISO/IEC 11801 и европейского стандарта универсальной кабельной системы CENELEC EN 50173.

До 1991 года законодателями в телекоммуникационных кабельных системах были компании-производители компьютерной техники. Конечные пользователи зачастую оказывались в неприятном положении из-за противоречивших друг другу требований отдельных производителей по рабочим характеристикам систем и были вынуждены платить большие суммы за монтаж, настройку и эксплуатацию частных систем.

Промышленность средств телекоммуникаций признавала необходимость создания экономичной, эффективной кабельной системы, которая могла бы поддерживать наиболее возможно широкий спектр приложений и оборудования. ЕIА, ТIА и представительный консорциум ведущих телекоммуникационных компаний начали совместную работу по созданию стандарта на телекоммуникационные кабельные системы коммерческих зданий ANSI/EIA/TIA-568-1991 (Commercial Building Telecommunications Cabling Standard).

Дополнительные нормативные документы, описывающие требования и правила по проектированию и монтажу телекоммуникационных кабельных трасс и помещений, администрированию систем, спецификации кабельных компонентов и коммутационного оборудования, были выпущены вслед за ним. Стандарт ANSI/EIA/TIA-568-1991 был пересмотрен в 1995 году и в настоящее время носит название ANSI/TIA/EIA-568-A.

Целью указанных стандартов является описание структурированного монтажа - телекоммуникационной кабельной системы, которая может виртуально поддерживать любые приложения передачи речи, изображения и данных по желанию конечного пользователя.

В настоящее время по мере того, как все большее количество пользователей переходят к применению открытых систем, выпускаемое активное оборудование проектируется на основе положения, что кабельная часть информационной инфраструктуры соответствует требованиям стандартов, то есть является гарантированно надежной и способной обеспечивать определенные рабочие характеристики. К различным рискам, являющимися следствием нестандартных кабельных систем, можно отнести следующие сетевые рабочие характеристики:

повышенная стоимость внесения изменений в систему;

неспособность системы поддерживать новые технологии.

По мере распространения принципов структурированного монтажа стоимость устанавливаемого сетевого оборудования падала, а эффективность передачи данных росла с экспоненциальной зависимостью. Телекоммуникационная инфраструктура переросла в доступный инструмент бизнеса с широкими возможностями.

Структурированная кабельная система (СКС) является основополагающей базой на протяжении всего времени существования информационной сети. Это основа, от которой зависит функционирование всех деловых приложений. Правильно спроектированная, смонтированная кабельная система снижает расходы любой организации на всех фазах своей жизни.

По данным статистики несовершенные кабельные системы являются причиной до 70% всех простоев информационной сети. Монтируя СКС, созданную в соответствии с положениями стандартов, можно эффективно устранять значительную долю времени простоев.

Несмотря на то, что кабельная система, как правило, существует дольше большинства других сетевых компонентов, ее стоимость составляет небольшую часть общих инвестиций в информационную сеть. Таким образом, использование структурированной кабельной систем является весьма убедительным способом инвестирования в производительность любой организации или компании.

Кабельная система является компонентом сети с самым продолжительным временем жизни, дольше которого существует только каркас здания. Кабельная система, созданная на основе стандартов, гарантирует долговременное функционирование сети и поддержку многочисленных приложений, обеспечивая отдачу от инвестиций на всем протяжении ее существования [28].

1.8 Виды кабелей

Кабель UTP горизонтальной подсистемы - для применения используется одножильный 4-парный кабель с диаметром проводника 0.51 мм (24 AWG) [допускается также применение одножильного кабеля с диаметром проводника 0.64 мм (22 AWG)]. Общий экран (ScTP) является дополнительным элементом. Должна быть обеспечена маркировка рабочих характеристик для обозначения соответствующей категории характеристик. Эти метки не должны заменять собой метки класса безопасности.

Цветовое кодирование:

белый/голубой - голубой;

белый/оранжевый - оранжевый;

белый/зеленый - зеленый;

белый/коричневый - коричневый.

Цветные маркировочные полоски являются дополнительным элементом для кабелей со скруткой пар менее 38 мм (1.5 дюйма).

К гибридным и жгутованным кабелям, содержащим несколько элементов и представляющих собой признаваемые типы медных кабелей горизонтальной системы, предъявляются дополнительные требования по потерям NEXT между кабельными элементами. Эти требования призваны обеспечить как минимум 3 дБ дополнительной изоляции переходных помех модели суммарной мощности между приложениями, которые могут работать на соседних группах элементов. Все подробные спецификации отдельных кабельных элементов, используемых в гибридном узле, по-прежнему остаются неизменными.

Кабель UTP магистральной системы - на кабеле должна присутствовать маркировка соответствующей категории рабочих характеристик. Эта маркировка не должна заменять собой метки класса безопасности. Приложения с несовместимыми уровнями сигнала должны объединяться в отдельные группы пар. Указания по использованию кабелей для передачи сигналов под общей оболочкой приведены в Приложении D к стандарту '568-A. Требования к рабочим характеристикам передачи эквивалентны требованиям для кабелей горизонтальной системы за исключением того, что потери NEXT определяются на основе модели суммарной мощности, а не на основе модели "худшего случая пара-пара", что позволяет передавать несколько возмущающих сигналов (одного типа) под одной оболочкой. Примечание: "Tip"-проводники имеют цвет изоляции, соответствующий цвету группы пар. "Ring"-проводники имеют цвет изоляции, соответствующий цвету пары. Кабели UTP магистральной системы состоят из одножильных кабелей с диаметром проводника 0.51 мм (24 AWG), содержащих более 4 пар (обычно используется число пар, кратное 25). Общий экран считается дополнительным элементом.

Обычные конфигурации розеток - приняты две схемы разводки. Они почти идентичны за исключением того, что пары 2 и 3 в них меняются местами. T568A - предпочтительная схема, поскольку она совместима с 1 - или 2-парными системами USOC. Для технологии Integrated Services Digital Network (ISDN) и высокоскоростных приложений передачи данных может быть использована любая из схем. Категории передающих характеристик 3, 4, 5, 5e и 6 определены только для этих типов группировки пар.

Схема USOC применима к 1-, 2-, 3 - или 4-парным системам. Пара 1 задействует центральные проводники, пара 2 задействует следующие два контактных вывода и т.д. Основное преимущество этой схемы состоит в том, что 6-позиционная вилка, сконфигурированная для 1, 2 или 3 пар, может быть введена в 8-позиционный разъем и при этом поддерживается непрерывность пар. Однако, считаем необходимым предупредить, что контакты 1 и 8 на разъеме могут быть повреждены при такой практике. Недостатком схемы являются плохие характеристики передачи, что связано с этим типом последовательности пар. Ни одна из этих схем не соответствует положениям стандартов кабельных систем.

Для схемы 10BASE-T определен 8-позиционный разъем, но используются только две пары. Это пары 2 и 3 схем T568A и T568B.

Схема Token Ring использует или 8-, или 6-позиционный разъем.8-позиционный формат совместим со схемами разводки T568A, T568B и USOC, а 6-позиционный - с 1 - или 2-парной схемой USOC [25].

Технология ANSI X3T9.5 TP-PMD использует две внешние пары 8-позиционного разъема. Эти позиции обозначаются как пара 3 и пара 4 схемы T568A. Такая схема разводки также используется и для приложений ATM.

1.8.1 Коаксиальный кабель

Дешевая сеть, скорость не более 10 мегабит/сек, можно подключить около 2-10 компьютеров. Расширяемость не требуется (Однако допускается). (Официально длина сегмента 180м, однако в настоящее время все сетевые карты на базе стандартного RG58 могут работать на расстоянии до 225 метров. А сетевые платы фирмы 3-com могут поглотить расстояние до 350-400 метров.) Если мы вышли за пределы допустимого т. е в 180 метров. То мы можем использовать такое устройство как REPEATER - повторитель. Он не усиливает сигнал, а просто его повторяет. По этой причине намного дешевле использовать роутер как один из компьютеров.Т. е использовать две сетевые карты в одном компьютере.


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.