Расчёт локальной вычислительной сети производственного помещения

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г. Салавате

(Филиал ФГБОУ ВПО УГНТУ в г. Салавате)

Расчёт локальной вычислительной сети производственного помещения

Пояснительная записка

к курсовому проекту

по дисциплине «Вычислительные машины и сети»

ЭАПП-220700.62-2.01.01 ПЗ

Студент гр. БАТзс-12-21 А.В. Белобородов

Руководитель И.С. Миронова

Салават

2014



Реферат

Курсовая работа: 28 листов, 3 рисунка, 2 таблицы, 10 использованных источников.

Локальная вычислительная сеть, топология «Звезда», Ethernet, коммутатор, 10BASE-T, 10BASE-FB

Объектом курсовой работы является локальная вычислительная сеть для производственного помещения.

В процессе исследования выполнено проектирование локальной вычислительной сети, выбор элементов сети, рассчитана стоимость проекта.

Цель работы - создать работоспособную и экономически выгодную локальную вычислительную сеть.

В результате исследования рекомендована к использованию локальная сеть на основе кабеля 10Base-T, 10Base-FB и коммутатора D-Link DES-1016A.

Практическая значимость результатов работы состоит в возможности внедрения рассчитанной локальной вычислительной сети для данного производственного помещения.



Содержание

Введение

1. Теоретическая часть

2. Практическая часть

2.1 Выбор типа и топологии сети

2.2 Спецификация физической среды

2.3 Выбор кабеля

2.4 Расчёт корректности среды

2.5 Компоновочный вариант сети

3. Экономический расчёт

Заключение

Список использованных источников



Введение

Современные технологии позволяет быстро и с большой вероятностью надежности спроектировать и проложить локальную сеть, основанную на любой топологии. Наиболее распространенной на сегодняшний день является топология "звезда" на технологии Ethernet, которая отвечает всем современным требованиям к локальной сети и довольно удобна в эксплуатации. Даже используя одну определенную топологию сети, зачастую приходится использовать некоторые новые технологии построения сетей в целях экономии средств, либо из-за других неудобств. Например, наибольшее развитие получила технология беспроводной сети стандарта 802.11b, так называемая Wi-Fi. Беспроводная сеть очень удобна, когда нет возможности проложить кабель либо клиенты сети часто меняют свое местоположение в помещении, например, когда используется ноутбук.

За последние несколько лет, развитие информационных технологий достигло такого уровня, что уже трудно себе представить, как можно работать или учиться без качественного и недорогого выхода в Интернет. Кроме того, с каждым днем Интернет становится все более доступным финансово и технически, и вот уже выгода и удобство использования Всемирной паутины полностью окупают затраты на ее подключение.

Локальная сеть - это не только современный ритм жизни, но и важный элемент работы, учебы и отдыха.



1. Теоретическая часть

Существует два типа локальных сетей: одноранговые и сети с выделенным сервером.

Одноранговые не предусматривают выделение специальных компьютеров, организующих работу сети. Каждый пользователь, подключаясь к сети, выделяет в нее какие-либо ресурсы (дисковое пространство, принтеры) и подключается к ресурсам, предоставляемым в сеть другими пользователями. Такие сети просты в установке, налаживании, они существенно дешевле сетей с выделенным сервером.

Сети с выделенным сервером предлагают централизованный доступ к серверу, приложениям, устройствам одного компьютера-сервера. Поскольку в этом случае ресурсы сконцентрированы на сервере, сети клиент-сервер более эффективны и тенденции развития показывают все большее стремление к переходу с одноранговых сетей на сети типа клиент-сервер.Одноранговые сети преимущественно распространены в домашних сетях или небольших офисах. В самом простом случае для организации такой сети нужно всего лишь пара компьютеров, снабженных сетевыми платами, и коаксиальный кабель.Когда сеть создана физически (компьютеры связаны с помощью коаксиального кабеля), нужно настроить сеть программно. Для этого необходимо, чтобы на компьютерах были установлены сетевые операционные системы (Microsoft Windows NT, XP, Vista, 7, 8) или сетевые системы с поддержкой сетевых функций (Windows 2003 server, Windows 2008 server, Windows for Workgroups). Компьютеры в одноранговой сети объединяются в рабочие группы. Каждая рабочая группа имеет свой идентификатор -- имя рабочей группы.Даже, несмотря на то, что компьютеры входят в один сегмент сети (физически подключены к одному кабелю), компьютеры. А и В не будут «видеть» компьютер С, а компьютер С не будет видеть компьютеры А и В. Если выполнить команду поиска компьютера в Windows XP (Пуск - Поиск - Найти компьютер), компьютер «увидит» компьютеры А и В, но будет сообщено, что они находятся в другой рабочей группе -- WG1.Единственное ограничение доступа, которое возможно в одноранговой сети это использование пароля для доступа к какому-нибудь ресурсу. Для того чтобы получить доступ к этому ресурсу, например, принтеру, нужно знать пароль. Это называется управлением доступом на уровне ресурсов. В сети клиент сервер используется другой способ управления доступом -- на уровне пользователей. В этом случае можно разрешить доступ к ресурсу только определенным пользователям. Одноранговая ЛВС предоставляет возможность такой организации работы компьютерной сети, при которой каждая рабочая станция одновременно может быть и сервером. Преимущество одноранговых сетей заключается в том, что разделяемыми ресурсами могут являться ресурсы всех компьютеров в сети и нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе, любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним. Затраты на организацию одноранговых вычислительных сетей относительно небольшие. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность их использования резко уменьшается. Пороговое значение числа рабочих станций, по оценкам фирмы Novell, составляет 25. Поэтому одноранговые ЛВС используются только для небольших рабочих групп.



Рисунок 1 - Пример одноранговой сети

Основной недостаток работы одноранговой сети заключается в значительном увеличении времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей. Следовательно, в одноранговых сетях каждый компьютер работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме. Существует еще несколько важных проблем, возникающих в процессе работы одноранговых сетей: возможность потери сетевых данных при перезагрузке рабочей станции и сложность организации резервного копирования. В одноранговой сети все компьютеры равны. Нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (dedicated) сервера. Обычно каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер. Нет отдельного компьютера, ответственного за всю сеть. Пользователи сами решают, какие данные и ресурсы на своем компьютере сделать доступными по сети. Одноранговые сети чаще всего объединяют не более 10 компьютеров. Отсюда их другое название - рабочая группа (workgroup).Одноранговые сети относительно просты и дешевы, так как нет необходимости в использовании мощного сервера. Требования к производительности и защищенности сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем те же требования к программному обеспечению выделенных серверов.В операционные системы семейства MS Windows поддержка одноранговых сетей встроена, поэтому для организации одноранговой, сети дополнительного программного обеспечения не требуется.Основной принцип администрирования - пользователи сами выступают в роли администраторов и обеспечивают защиту информации и предоставляют сетевой доступ к ресурсам компьютеров. Общие ресурсы могут находиться на всех компьютерах, а не только на центральном сервере. Централизованное управление защитой в одноранговой сети не предусматривается.Поскольку в одноранговой сети каждый компьютер работает и как клиент, и как сервер, пользователи должны обладать достаточным уровнем знаний, чтобы успешно выполнять обязанности не только пользователя, но и администратора своего компьютера.Клиент-серверные локальные сети применяются в тех случаях, когда в сеть должно быть объединено много пользователей и возможностей одноранговой сети может не хватить. Тогда в сеть включается специализированный компьютер - сервер. Сервером называется абонент сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует ресурсы других абонентов, то есть служит только сети. Выделенный сервер - это сервер, занимающийся только сетевыми задачами. Невыделенный сервер может заниматься помимо обслуживания сети и другими задачами. Специфический тип сервера - это сетевой принтер.

Рисунок 2 - Пример сети с выделенным сервером

Серверы специально оптимизированы для быстрой обработки сетевых запросов на разделяемые ресурсы и для управления защитой файлов и каталогов. При больших размерах сети мощности одного сервера может оказаться недостаточно, и тогда в сеть включают несколько серверов. Серверы могут выполнять и некоторые другие задачи: сетевая печать, выход в глобальную сеть, связь с другой локальной сетью, обслуживание электронной почты и т.д. Количество пользователей сети на основе сервера может достигать нескольких тысяч. Одноранговой сетью такого размера просто невозможно было бы управлять. Кроме того, в сети на основе серверов можно легко менять количество подключаемых компьютеров, такие сети называются масштабируемыми.

На сервере устанавливается специальная сетевая операционная система, рассчитанная на работу сервера. Эта сетевая ОС оптимизирована для эффективного выполнения специфических операций по организации сетевого обмена. На рабочих станциях (клиентах) может устанавливаться любая совместимая операционная система, поддерживающая сеть.

В больших иерархических локальных сетях в качестве сетевых ОС используются UNIX и LINUX, которые являются более надежными. Для локальных сетей среднего масштаба наиболее популярной сетевой ОС является Windows 2003 Server.

В зависимости от способов использования сервера в иерархических сетях различают серверы следующих типов:

- файловый сервер. В этом случае на сервере находятся совместно обрабатываемые файлы или (и) совместно используемые программы;

- сервер баз данных. На сервере размещается сетевая база данных; 

- принт-сервер. К компьютеру подключается достаточно производительный принтер, на котором может быть распечатана информация сразу с нескольких рабочих станций;

- почтовый сервер. На сервере хранится информация, отправляемая и получаемая как по локальной сети.

Клиентом называется абонент сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает, то есть сеть его обслуживает. Компьютер-клиент также часто называют рабочей станцией. В принципе каждый компьютер может быть одновременно как клиентом, так и сервером. Под сервером и клиентом часто понимают также не сами компьютеры, а работающие на них программные приложения. В этом случае то приложение, которое только отдает ресурс в сеть, является сервером, а то приложение, которое только пользуется сетевыми ресурсами, является клиентом.

Достоинством сети на основе сервера часто называют надежность. Это верно, но только с одной оговоркой: если сервер действительно очень надежен. В противном случае любой отказ сервера приводит к полному параличу сети в отличие от ситуации с одноранговой сетью, где отказ одного из компьютеров не приводит к отказу всей сети.

Бесспорное достоинство сети на основе сервера - высокая скорость обмена, так как сервер всегда оснащается быстрым процессором (или даже несколькими процессорами), оперативной памятью большого объема и быстрыми жесткими дисками. Так как все ресурсы сети собраны в одном месте, возможно применение гораздо более мощных средств управления доступом, защиты данных, протоколирования обмена, чем в одноранговых сетях.

Для обеспечения надежной работы сети при авариях электропитания применяется

бесперебойное электропитание сервера. В данном случае это гораздо проще, чем при одноранговой сети, где желательно оснащать источниками бесперебойного питания все компьютеры сети.

К недостаткам сети на основе сервера относятся ее громоздкость в случае небольшого количества компьютеров, зависимость всех компьютеров-клиентов от сервера, более высокая стоимость сети вследствие использования дорогого сервера.

Для администрирования сети (то есть управления распределением ресурсов, контроля прав доступа, защиты данных, файловой системы, резервирования файлов и т.д.) в случае сети на основе сервера необходимо выделять специального человека, имеющего соответствующую квалификацию. Централизованное администрирование облегчает обслуживание сети и позволяет оперативно решать все вопросы. Особенно это важно для надежной защиты данных от несанкционированного доступа. В случае же одноранговой сети

можно обойтись и без специалиста-администратора, правда, при этом все пользователи сети должны иметь хоть какое-то представление об администрировании.

Одноранговая сеть подходит по следующим причинам:

- Количество пользователей не превышает 25 человек;

- Просты в инсталляции;

- Не требуют дополнительных расходов на серверы и необходимое ПО;

- Не требуют специальной должности администратора сети;

- При работе не вынуждают полагаться на функционирование других компьютеров;

Т.к эти условия выполняются то выбор одноранговой сети будет правильным (чем сети на основе сервера).



2. Практическая часть

2.1 Выбор топологии сети

Под топологией (конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи.

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, возможные и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети.

Существует три основных топологии сети:

- шина (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи и информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам;

- звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи;

- кольцо (ring), при которой каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута в ?кольцо?.

Для решения данной задачи лучше всего использовать топологию «звезда», т.к. она соответствует требованиям поставленной задачи.

Рисунок 3 - Сеть с топологией “Звезда”

локальная вычислительная сеть топология

Топология Звезда предполагает наличие центрального узла коммутации, с которым соединяются компьютеры сети посредством отдельных линий связи (рисунок 3). Данные между компьютерами передаются через центральный узел, обеспечивающий их маршрутизацию в сети. Данная топология обеспечивает простоту расширения и управления сетью, однако ее работоспособность полностью определяется состоянием центрального узла коммутации. Топология Звезда является более гибкой архитектурой позволяющей, строить как простые, так и сложные сегментированные, разветвленные сети. Скорость работы такой сети существенно выше, кроме того, имеется возможность построения сегментов с разной скоростью передачи данных в зависимости от ее технического оснащения и организации. При повреждении линии связи конкретного луча от сети отключаются только компьютеры, связанные с этим лучом.

На практике, как правило, реализуют комбинированные варианты построения локальной сети на основе топологии Звезда.

Для расширения числа подключаемых рабочих станций при создании сетей произвольной конфигурации широко используют специальные устройства -- концентраторы (hub), фактически выполняющие функцию многопортовых (со многими входами) повторителей. Задачей концентратора является сбор воедино подходящих к нему сетевых соединений и организация приема и передачи данных между адресатами. Выпускают концентраторы пассивные и активные с автономным питанием. Основными их параметрами являются: скорость передачи данных и количество портов. Различные модели устройств работают на скоростях 10 Мбит/с и 10/100 Мбит/с (в новейших моделях максимально возможная скорость достигает 1000 Мбит/с) и имеют 4, 5, 8, 12, 16, 24 и 32 портов.

В ЛВС для соединения устройств между собой обычно используют кабели нескольких видов, а в ряде случаев, радиоканал и инфракрасный канал. Среди различных типов кабелей наиболее часто применяют витую пару, реже коаксиальный и оптоволоконный кабель.

В простейшем случае витая пара (VTP) образуется двумя свитыми (скрученными) изолированными проводниками. Существует несколько категорий витой пары, отличающихся максимально возможной скоростью передачи и помехозащищенностью. Для повышения помехозащищенности используют экранированную витую пару (STR). В последние годы витая пара является наиболее широко используемым видом передающей среды. Этот тип кабеля обеспечивает высокую скорость передачи - до 100 Мбит/с, прост при монтаже, нетребователен при эксплуатации. Используется только в сетях с топологией Звезда. Недостатком является небольшая длина луча (до 100 м).

Коаксиальный кабель на срезе представляет собой совокупность изолированной центральной жилы (проводника) и окружающей ее защитной металлической оплетки, обеспечивающей высокую помехозащищенность от внешних электромагнитных полей. В сетях используют два вида коаксиального кабеля: толстый и тонкий. Толстый кабель характеризуется более высокими значениями эксплуатационных параметров. При построении новых сетей коаксиальный кабель практически не применяется из-за малых для современных сетей скоростей передачи данных.

Оптоволоконный кабель является наиболее современным техническим решением, обеспечивающим наибольший уровень помехозащищенности. По сравнению с электрическими кабелями он не излучает электромагнитных колебаний при передаче данных, что актуально для сетей с повышенными требованиями информационной безопасности, нечувствителен к внешним электромагнитным полям. Оптоволоконный кабель характеризуется высокой скоростью передачи (до 1000 Мбит/с) и большой длиной луча (до сотни км), однако, в то же время, он является наиболее дорогим решением по стоимости как оборудования, так и монтажа, а также требует сложных переходных (стыковочных) устройств для преобразования электрических сигналов в световые и обратно. В течение последних лет в ЛВС доминирующим решением является архитектура Ethernet. В качестве передающей среды в различных спецификациях могут использоваться витая пара, толстый и тонкий коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель.

В ряде случаев при невозможности или нецелесообразности прокладки кабелей используют радиосети, включающие в свой состав необходимое количество установленных на компьютерах радиотрансиверов (комплект приемник-передатчик), обменивающихся данными по радиоканалу. Обычно радиоканал организуют на расстояние до 5 км (известны решения с дальностью действия до 40 км и скоростью передачи до 11 Мбит/с). Для такой технологии характерна высокая стоимость, кроме того, для ее применения необходимо получать соответствующее разрешение в Государственной комиссии по радиочастотам.

В последние годы в связи с широким применением ЛВС типичной стала задача соединения ряда автономных сетей в единое целое с целью объединения ресурсов и организации единой транспортной сети. Подобная необходимость возникает практически всегда при организации корпоративных сетей.

Простейший вариант объединения нескольких сегментов сети с шинной топологией для увеличения ее общей протяженности реализуется с помощью приемопередатчиков (трансиверов) и повторителей (репитеров).

Приемопередатчик представляет собой устройство, предназначенное для приема пакетов от сетевых карт и последующей их передачи в шину.

Повторитель (устройство с автономным питанием) выполняет функцию усилителя мощности сигналов, передающих пакеты данных между сегментами определенной длины.

В случае объединения однотипных близкорасположенных сетей используют наиболее простое техническое решение - мост, предполагающий использование в обеих сетях одинаковых методов передачи данных. Объединяемые сети должны иметь одинаковые сетевые уровни модели OSI, однако при этом допускаются некоторые различия на физическом и канальном уровнях. Мост позволяет объединять и сети с различной топологией при использовании однотипных сетевых операционных систем. Различают локальные и удаленные мосты. В отличие от локальных удаленные мосты позволяют посредством внешних каналов и модемов связать территориально разнесенные сети.

Более сложным техническим решением является использование шлюза, представляющего собой устройство для организации обмена данными между сетями с различными протоколами взаимодействия. Непосредственное назначение шлюза заключается в согласовании протоколов, используемых в объединяемых сетях. Функции шлюза реализуются на всех уровнях модели OSI выше сетевого уровня. Именно шлюзы позволяют реализовать подключение ЛВС к глобальной сети.

В сетях со сложной конфигурацией или в объединенных сетях широко применяют маршрутизаторы (router), представляющие собой устройства для оптимизации управления передачей сообщений в сетях различного типа, использующих одинаковые операционные системы. Маршрутизатор определяет наиболее эффективный путь передачи сообщения (пакетов) конкретному абоненту сети, обеспечивая при этом балансировку загрузки сети (оптимизацию) с подключением к работе свободных каналов связи. Маршрутизатор пропускает в конкретную сеть только те сообщения, которые адресованы ее абонентам. Адрес конкретного абонента определяется его собственным адресом в рамках сети и адресом этой сети. Функции маршрутизатора реализуются на сетевом и транспортном уровнях модели OSI, при этом более высокие уровни объединяемых сетей должны быть одинаковы.

При построении сложных сетей для обеспечения необходимой интенсивности и оптимизации работы вместо концентратора используют более интеллектуальное устройство - коммутатор (switch). Его принципиальным отличием от концентратора является наличие внутренней логики и микропрограммы, которые более оптимально используют ресурсы сети (фактически реализуя функции маршрутизатора), разгружая ее и повышая общую производительность. Они обладают большей пропускной способностью и малым временем задержки, что обеспечивает в сетях поддержку интерактивного трафика между взаимодействующими рабочими станциями.

Различные виды коммутационного оборудования (мосты, маршрутизаторы и коммутаторы) по назначению и функциональным возможностям близки друг другу. Мосты обеспечивают сегментацию сети на нижнем (физическом) уровне, поэтому их "интеллектуальные" возможности малы. Маршрутизаторы, объединяя физические и логические сегменты сети в единое целое, выполняют при этом ряд "интеллектуальных" функций, но они вносят заметные задержки, что негативно сказывается на оперативности управления трафиком. Коммутаторы обеспечивают меньшее время задержки и наиболее эффективны в сетях с небольшим числом пользователей. Однако в сложных сетях с большим числом коммутационных устройств маршрутизаторы обеспечивают более эффективное управление трафиком, чем коммутаторы.

Конструктивно мосты, маршрутизаторы и шлюзы обычно выполняются в виде плат, устанавливаемых в компьютеры и управляемых с помощью специализированного программного обеспечения. В высокопроизводительных системах они могут быть выполнены в виде внешних устройств с автономным питанием.

Черновой вариант схематичного плана соединения устройств сети

По выбранным в предыдущих пунктах вариантах типа и топологии сети, построим предварительную блок-схему сети:

- тип сети: одноранговая

- топология: звезда.

2.2 Спецификация физической среды ETHERNET

В настоящее время наиболее популярными стандартами локальных сетей являются Ethernet, Token Ring, FDDI. Дадим им сравнительную характеристику.

Ethernet - это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Когда говорят Ethernet, то под этим обычно понимают любой из вариантов этой технологии. В более узком смысле Ethernet - это сетевой стандарт, основанный на экспериментальной сети Ethernet Network, которую фирма Xerox разработала и реализовала в 1975 году. В 1980 году фирмы DEC, Intel и Xerox совместно разработали и опубликовали стандарт Ethernet версии II для сети, построенной на основе коаксиального кабеля, который стал последней версией фирменного стандарта Ethernet. Поэтому фирменную версию стандарта Ethernet называют стандартом Ethernet DIX или Ethernet II. В 1995 году был принят стандарт Fast Ethernet, который во многом не является самостоятельным стандартом, о чем говорит и тот факт, что его описание просто является дополнительным разделом к основному стандарту 802.3. Для передачи двоичной информации по кабелю для всех вариантов физического уровня технологии Ethernet, обеспечивающих пропускную способность 10 Мбит/с, используется манчестерский код. Физические спецификации технологии Ethernet на сегодняшний день включают следующие среды передачи данных:

- 10Base5 - коаксиальный кабель диаметром 0,5 дюйма, называемый «толстым» коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента - 500 метров (без повторителей).

- 10Base-2 - коаксиальный кабель диаметром 0.25 дюйма, называемый «тонким» коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента - 185 метров (без повторителей).

- 10Base-T - кабель на основе неэкранированной витой пары (Unshielded Twisted Pair, UTP). Образует звездообразную топологию с концентратором. Расстояние между концентратором и конечным узлом - не более 100 м.

- 10Base-F - оптоволоконный кабель. Топология аналогична стандарту на витой паре. Имеется несколько вариантов этой спецификации - FOIRL, 10Base-FL, 10Base-FB. Число 10 означает битовую скорость передачи данных этих стандартов - 10 Мб/с, а слово Base - метод передачи на одной базовой частоте 10 МГц.

Сети стандарта Token Ring, также как и сети Ethernet, используют разделяемую среду передачи данных, которая состоит из обрезков кабеля, соединяющих все станции сети в кольцо. Кольцо рассматривается как общий разделяемый ресурс, и для доступа к нему используется не случайный алгоритм, как в сетях Ethernet, а детерминированный, основанный на передаче станциями права на использование кольца в определенном порядке. Право на использование кольца передается с помощью кадра специального формата, называемого маркером или токеном. Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями - 4 Мб/с и 16 Мб/с. Первая скорость определена в стандарте 802.5, а вторая является новым стандартом де-факто, появившимся в результате развития технологии Token Ring. Смешение станций, работающих на различных скоростях, в одном кольце не допускается. Сети Token Ring, работающие со скоростью 16 Мб/с, имеют и некоторые усовершенствования в алгоритме доступа по сравнению со стандартом 4 Мб/с.

Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя её основные идеи. Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Использование двух колец - это основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI, и узлы, которые хотят им воспользоваться, должны быть подключены к обоим кольцам. В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля первичного (Primary) кольца, поэтому этот режим назван режимом Thru - "сквозным" или "транзитным". Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется. В случае какого-либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным, образуя вновь единое кольцо. Этот режим работы сети называется Wrap, то есть "свертывание" или "сворачивание" колец. Операция свертывания производится силами концентраторов и/или сетевых адаптеров FDDI. Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются против часовой стрелки, а по вторичному - по часовой. Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключёнными к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями.

Fast Ethernet является эволюционным развитием классической технологии Ethernet. Она сохранила метод доступа CSMA/CD. Также она использует скорость обмена информацией, равную 100 Мб/с. Таким образом, технология Fast Ethernet обеспечивает преемственность и согласованность сетей 10Base-T и 100Base-T, что немаловажно. Отличия Fast Ethernet от Ethernet сосредоточены на физическом уровне. Более сложная структура физического уровня технологии Fast Ethernet вызвана тем, что в ней используется три варианта кабельных систем - оптоволокно, 2-х парная витая пара категории 5 и 4-х парная витая пара категории 3, причем по сравнению с вариантами физической реализации Ethernet (а их насчитывается шесть), здесь отличия каждого варианта от других глубже - меняется и количество проводников, и методы кодирования. А так как физические варианты Fast Ethernet создавались одновременно, а не эволюционно, как для сетей Ethernet, то имелась возможность детально определить те подуровни физического уровня, которые не изменяются от варианта к варианту, и остальные подуровни, специфические для каждого варианта. Основными достоинствами технологии Fast Ethernet являются:

- увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;

- сохранение метода случайного доступа Ethernet;

- сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных - витой пары и оптоволоконного кабеля.

Указанные свойства позволяют осуществлять переход от сетей 10Base-T к скоростным сетям, сохраняющим значительную преемственность с хорошо знакомой технологией: Fast Ethernet не требует коренного переобучения персонала и замены оборудования во всех узлах сети.

Официальный стандарт 100Base-T (802.3u) установил три различных спецификации для физического уровня (в терминах семиуровневой модели OSI) для поддержки следующих типов кабельных систем:

- 100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 5, или экранированной витой паре STP Type 1;

- 100Base-T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 3, 4 или 5;

- 100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля.

2.3 Выбор кабеля

При проектировании локальной сети на предприятии мне необходимо использовать сетевую технологию 10BaseТ. Это разработка технологии Ethernet по стандарту 802.3 со скоростью передачи данных 100 Мб/с для кабеля «неэкранированная витая пара». Для передачи данных используется 4 провода кабеля витой пары (две скрученные пары) категории-3 или категории-5. Максимальная длина сегмента 100 метров.

Основные достоинства витой пары:

1 возможность работы в дуплексном режиме;

2 низкая стоимость кабеля «витой пары»;

3 более высокая надёжность сетей при неисправности в кабеле;

4 минимально допустимый радиус изгиба меньше;

5 большая помехозащищенность из-за использования дифференциального сигнала;

6 возможность питания по кабелю маломощных узлов, например IP-телефонов (стандарт Power over Ethernet, POE);

7 отсутствие гальванической связи (прохождения тока) между узлами сети.

10BaseТ - обозначение технологии Ethernet по стандарту 802.3 со скоростью передачи данных 100 Мб/с для кабеля «неэкранированная витая пара». Проанализировав характеристики кабеля, я пришел к выводу, что рациональнее всего в данной ЛВС будем использовать кабель 5 категории (UTP 5), так как у него самые подходящие параметры, использование этой категории также позволит в будущем перейти к более быстродействующей технологии сети. Расстояние внутри рабочей группы не превышает 100 метров, это позволяет использовать витую пару без репитеров. В данном задании необходимо обеспечить расстояние между группами от 10 до 100 метров. Так как будем соединять коммутаторы между собой, то в дальнейшем расчет будет вестись по кабелю 10Base-FB.

Между этажами необходимо проложить кабель длиной 50 метров. Для обеспечения заданной длины воспользуемся оптоволоконным кабелем 10Base-FB.



2.4 Расчет корректность сети - величины PDV (Path Delay Value) и PVV и оценка их с предельно допустимыми в сети Ethernet

Расчет PDV. Для упрощения расчетов воспользуемся справочными данными IEEE, содержащие значения задержек распространения сигналов в повторителях, приемопередатчиках и различных физических средах. В таблице приведены данные, необходимые для расчета значения PDV для всех физических стандартов сетей Ethernet. Битовый интервал обозначен как bt.

В нашем случае имеем следующую таблицу:

Таблица 1

Тип сегмента Ethernet	Макс. Длина, м	Начальный сегмент	Промежуточный сегмент	Конечный сегмент	Задержка на метр длины
10Base-T	100	15,3	42,0	165,0	0,113
10Base-FB	200	-	24,0	-	0,1

Для нашей конфигурации путь наибольшей длины - это путь между компьютерами, присоединенными к первому и второму коммутаторам. Этот путь включает в себя пять сегментов: 10Base-T (два сегмента) и 10Base-FB (три сегмента).

Произведем расчет, считая начальным сегмент 1, а конечным - сегмент 12.

Левый сегмент 1: 15,3+100*0,113=26,6

Правый сегмент 6: 165,0+100*0,113=176,3

Промежуточный сегмент 2: 24+75*0,1=31,5

Промежуточный сегмент 5: 24+50*0,1=29

В результате суммарная задержка для всех пяти сегментов составит:

26,6+176,2+31,5+29 = 263,3 что меньше, чем предельно допустимая величина 575, то есть сеть работоспособна.

Произведем теперь расчет суммарной задержки для того же пути, но в обратном направлении. При этом начальным сегментом будет сегмент 6, а конечным - 1. Результат таким же, так как начальный и конечные сегменты совпадают.

Расчет PVV. Но расчета двойного времени прохождения, в соответствии со стандартом, не достаточно, чтобы сделать окончательный вывод о работоспособности сети. Необходимо рассчитать также уменьшение межкадрового интервала повторителями, то есть величину PVV.

Для расчета PVV также можно воспользоваться значениями максимальных величин уменьшения межкадрового интервала при прохождении повторителей различных физических сред, рекомендованными IEEE и приведенными в таблице.

Таблица 2

Тип сегмента	Начальный сегмент, bt	Промежуточный сегмент, bt
10Base-FB	-	2
10Base-T	10,5	8

Начальный сегмент 1: 10Base-T: 10,5

Промежуточный сегмент 2: 10Base-FB: 2

Промежуточный сегмент 5: 10Base-FB: 2

Промежуточный сегмент 6: 10Base-Т: 10,5

В результате суммарное сокращение межкадрового интервала составит:

10,5+2+2+10,5 = 25, что меньше предельной величины 49. Следовательно, данная конфигурация и по этому показателю будет показателю.

Вычисления для обратного направления, поэтому же пути дадут в данном случае тот же результат, так как тип кабеля для 1 и 6 сегмента одинаковы.



2.5 Окончательный компоновочный вариант сети

Чтобы сеть Ethernet, состоящая из сегментов различной физической природы, работала корректно, необходимо выполнение четырех основных условий:

количество станций в сети не более 1024;

максимальная длина каждого физического сегмента не более величины, опре-деленной в соответствующем стандарте физического уровня;

время двойного оборота сигнала PDV между двумя самыми удаленными друг от друга станциями сети не более 575 битовых интервала;

сокращение межкадрового интервала PVV, при прохождении последовательности кадров через все повторители должно быть не больше, чем 49 битовых интервала. Так как при отправке кадров конечные узлы обеспечивают начальное межкадровое расстояние в 96 битовых интервала, то после прохождения повторителя оно должно быть не меньше, чем 96 - 49 = 47 битовых интервала.

Соблюдение этих требований обеспечивает корректность работы сети даже в случаях, когда нарушаются простые правила конфигурирования, определяющие максимальное количество повторителей и общую длину сети в 2500 м.

Все рассчитанные, параметры спроектированной локальной сети удовлетворяют основным необходимым требования сети Ethernet. Для расчетов применялись максимальные из возможных значений параметров (длины и т.д.). Исходя из чего, можно утверждать, что рассчитанный проект локальной сети будут работоспособен и удовлетворяет поставленным требованиям проектирования.



3. Экономический расчет

	модель/тип	количество	Цена за ед. (в руб.)
Коммутатор	D-Link DES-1016A 16-port	2	1200
Коннектор	RJ-45 коннектор кат.5	50	8
Кабель ОВ	кабель FO SC-SC Duplex 62.5/125	100	19
Сетевая карта	COMPEX ReadyLink RE100TX Карта Fast E-net PCI 10/100 MBit/S	22	270
Кабель UTP	Кабель RJ-45 ETG UTP XD-002 Cat.5e 24 AWG 4pх2х(0,5mm CCA+PE0.9mm)305м бухта	2	1371
Скоба крепежная	(TC-K) Скоба с гвоздем для крепления кабеля	100	0,50
Обжимной инструмент	Инструмент HT- 500 +HT-308 для обжима коннекторов RJ-45, RJ-12/11 и зачистки витой пары, Hanlong	1	800
Итог	14232

Предлагаемая конфигурация локальной сети соответствует требованиям сети Ethernet. Она проходит по PVD и PVV. Применение современных типов кабелей и коммутаторов дает возможность в будущем проводить наращивание и модернизацию сети.



Заключение

Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью Ї 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, если не использовать компьютерные сети.

В результате выполнения курсового проекта я ознакомился с методами проектирования локальных сетей. Осуществил разработку сети, при этом учитывал возможность, количество компьютеров и необходимость прокладки сети на данном предприятии. Я научился выбирать архитектуру сети, исходя из её характеристик и преимуществ. Топология - «звезда», как самая распространённая и надёжная. Конечно же, выбранный кабель не является лучшим, но он недорогой и прост в обращении. При выборе оборудования я ориентировался на его характеристики.

В процессе работы я приобрел практические навыки по разработке и проектированию сети.



Список использованных источников

1 В.Г. Олифер, Н.А. Олифер «Компьютерные сети», учебник, 668 стр., С.-П., изд. «Питер», 2007.

2 Д. Челлис и др., «Основы построения сетей», Учебное руководство для специалистов MCSE, 323 стр., Москва, изд. «Лори», 2009.

3 Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. «Локальные сети: архитектура, алгоритмы, проектирование»: изд. «ЭКОМ», М, 2009.

4 А.П. Пятибратов и др., «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»: учебник, Москва: «Финансы и статистика», 2005.

5 Кульгин М. Технологии корпоративных сетей: Энциклопедия - СПб.: Издательство «Питер», 2007.

6 Кульгин М. Практика построения компьютерных сетей. Для профессионалов - СПб.: Питер, 2008.

7 Косарев В.П. Компьютерные системы и сети: Учеб. пособие / Под ред. В.П. Косарева и Л.В. Еремина - М.: Финансы и статистика, 2005.

8 Фролов А.В. Локальные сети персональных компьютеров/ Фролов А.В., Фролов Г.В. - М.: Диалог-МИФИ, 2009.

9 Ги К. Введение в локально-вычислительные сети Пер. с англ. Под ред. Б.С. Иругова - М.: Радио и связь, 2004.

10 Закер К. Компьютерные Сети, Модернизация, Поиск Неисправностей - М.: Перспектива, 2005.

Размещено на Allbest.ru