Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский государственный технический университет

Кафедра САПР

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

По дисциплине:

"Компьютерные сети"

На тему:

"Информационная система для школы"

Караганда 2009

Задание

1. Специализация и назначение системы

Информационная система представляет собой локальную вычислительную сеть (ЛВС) для школы. Основное ее назначение – связь компьютеров школы между собой в локальную сеть с последующим доступом в Интернет.

Локальная сеть будет создана для совместного использования периферийного оборудования, информационных ресурсов и устройств хранения информации. Доступ в Интернет необходим для связи школы с другими организациями (например, ГорУО), а также для доступа школьников и учителей к информационным ресурсам сети Интернет.

2. Исходные данные

Необходимо создать локальную вычислительную сеть для школы с доступом в Интернет. Данная система должна обеспечивать функционирование оборудования локальной вычислительной сети и телефонной сети школы. Необходимо обеспечить высокую пропускную способность, значительно превышающую потребности школы на сегодняшний день.

ЛВС должна быть установлена в 3-этажном здании школы, отдельные этажи, которого имеют идентичную планировку. На втором этаже находятся два компьютерных класса, в которых находятся 12 компьютеров, а также имеется учительская, в которой расположены 3 компьютера. На первом этаже расположены: кабинет директора, в котором 2 компьютера – у директора и секретаря; кабинет бухгалтерии, где находится 1 компьютер; кабинет завхоза с 1-м компьютером и библиотека с 1-м компьютером. Высота этажа между перекрытиями составляет 3,5 метра, общая толщина междуэтажных перекрытий равна 50 см. В здании имеется 3 лестницы с 1 по 3 этажи.

Локальная сети должна иметь возможности для расширения, например, для открытия нового компьютерного класса.

Распределение компьютеров между этажами:

Первый этаж:

Директор – 1 компьютер;

Секретарь – 1 компьютер;

Отдел бухгалтерии – 2 компьютера;

Завхоз – 1 компьютер;

Библиотека – 1 компьютер.

Второй этаж:

Компьютерный класс – 12 компьютеров;

Компьютерный класс – 12 компьютеров;

Учительская – 3 компьютера.

3. Задачи разработки

Основные задачи данной практической работы:

– провести технико-экономическое обоснование;

– разработать возможные варианты конфигурации сети;

– спроектировать архитектуру сети;

– произвести расчет длины кабеля и стоимости данной разработки.

– оформить пояснительную записку согласно стандартам.

4. Требования, предъявляемые к комплексу технических средств

При организации и эксплуатации сети необходимо учитывать следующие требования:

– высокая производительность;

– надежность и безопасность;

– возможность расширения;

– помехозащищенность;

– совместимость.

Проектируемая локальная сеть (ЛВС) должна отвечать самым современным требованиям к сетям учебных заведений, обеспечивать надежное централизованное хранение и защиту данных, передавать данные с высокой скоростью и связываться с другими учебными заведениями. Кроме того, дальнейшее расширение сети не должно быть связано с высокими затратами. При дальнейшем приобретении школой ПЭВМ сеть должна позволить простое расширение. Также необходимо максимально использовать имеющееся программное и аппаратное обеспечение и ранее проложенные коммуникации.

Введение

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.

Сеть – это совокупность объектов, образуемых устройствами передачи и обработки данных. Международная организация по стандартизации определила вычислительную сеть как последовательную бит-ориентированную передачу информации между связанными друг с другом независимыми устройствами.

Локальная сеть (ЛВС) представляет собой коммуникационную систему, позволяющую совместно использовать ресурсы компьютеров, подключенных к сети, таких как принтеры, плоттеры, диски, модемы, приводы CD-ROM и другие периферийные устройства. Локальная сеть обычно ограничена территориально одним или несколькими близко расположенными зданиями.

В состав сети в общем случае включается следующие элементы:

− сетевые ЭВМ (оснащенные сетевым адаптером);

− каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, цифровые, волоконно-оптические, радиоканалы и др.);

− различного рода преобразователи сигналов;

− сетевое оборудование.

Под информационной системой следует понимать объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информация. В состав информационной системы входят: ЭВМ, программы, пользователи и другие

составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных.

Целью данной практической работы является получение навыков по проектированию локальной вычислительной сети на примере школы.

Задачей практической работы является проектирование локальной сети для школы с удаленным участком и с доступом в Интернет.

Актуальной данная разработка является потому, что все современные школы нуждаются в доступе к Интернету. При этом процесс создания локальной вычислительной сети должен быть максимально экономичным, что также является одной из задач нашей работы. Поэтому необходимо провести тщательный анализ и сделать необходимые расчеты перед непосредственным созданием сети.

1. Выбор конфигурации оборудования

1.1 Выбор топологии

При проектировании будет применяться топология «звезда». Иерархическая звезда состоит из главного коммутатора, к которому подсоединены коммутаторы этажей. К ним подсоединяются рабочие станции.

Топология «звезда» имеет ряд преимуществ:

– недорогой кабель и быстрая установка.

– легкое объединение рабочих групп.

– простое расширение сети.

Преимуществом такой топологии является также возможность простого исключения неисправного узла. Звездообразная топология обеспечивает защиту от разрыва кабеля. Если кабель рабочей станции будет поврежден, это не приведет к выходу из строя всего сегмента сети. Она позволяет также легко диагностировать проблемы подключения, так как каждая рабочая станция имеет свой собственный кабельный сегмент, подключенный к коммутатору. Для диагностики достаточно найти разрыв кабеля, который ведет к неработающей станции. Остальная часть сети продолжает нормально работать.

1.2 Выбор архитектуры

Для школы выбрана клиент-серверная архитектура. При этом я руководствовалась следующими причинами:

– количество пользователей превышает десяти;

– требуется централизованное управление ресурсами или резервное копирование;

– необходим специализированный сервер;

– нужен доступ к глобальной сети;

– требуется разделять ресурсы на уровне пользователей.

– обеспечивает централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование.

Архитектура клиент – сервер – это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов. Данная архитектура определяет два типа компонентов: серверы и клиенты.

Сервер – это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис – это процесс обслуживания клиентов. Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, предоставившему это задание.

Процесс, который вызывает сервисную функцию с помощью определенных операций, называется клиентом. Им может быть программа или пользователь.

Клиенты – это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя.

Сети клиент – серверной архитектуры имеют следующие преимущества:

− обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;

− позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;

− обеспечивают эффективный доступ к сетевым ресурсам;

− предоставляют доступ ко всем сетевым ресурсам, на основе учетной записи пользователя.

1.3 Выбор программного обеспечения

В качестве операционной системы сервера выбрана Windows Server 2003 Standart. Эта операционная система является самой распространенной и имеет ряд преимуществ.

Microsoft Windows Server 2003 – самая мощная ОС для ПК. В ней реализованы совершенно новые средства управления системой и администрирования, впервые появившиеся в Windows 2000.

Windows Server 2003 обладает преимуществами в следующих областях:

• Надежность. Windows Server 2003 – самая быстрая, самая надежная и наиболее защищенная из всех серверных ОС Windows, когда-либо выпущенных Microsoft. Windows Server 2003 предоставляет интегрированную инфраструктуру, помогающую гарантировать безопасность вашей информации. Надежность, готовность и масштабируемость этой ОС позволяют вам реализовать сетевую инфраструктуру, соответствующую потребностям ваших пользователей.

• Продуктивность. Windows Server 2003 предоставляет инструменты для развертывания, управления и использования сетевой инфраструктуры предприятия. Они позволяют спроектировать и развернуть сеть, соответствующую требованиям вашей организации. ОС предоставляет средства реализации административной политики, автоматизации задач и упрощения процесса модернизации, которые помогут вам в администрировании сети. Кроме того, средства ОС помогают снизить расходы на сопровождение, позволяя пользователям выполнять большее число задач самостоятельно.

• Взаимодействие. Windows Server 2003 поможет организовать инфраструктуру прикладных задач, обеспечив лучшее взаимодействие между сотрудниками, партнерами, системами и клиентами. Для этого ОС предоставляет интегрированные Web-сервер и сервер медийных потоков, которые позволяют легко, быстро и безопасно создавать динамичные Web-сайты для интрасети и Интернета. ОС также включает интегрированный сервер приложений, обеспечивающий легкость разработки, развертывания и управления Web-сервисами XML.

• Экономическая выгода. Windows Server 2003 в сочетании с продуктами и услугами, предоставляемыми партнерами Microsoft в области аппаратных и программных средств, обеспечивает повышение эффективности вложений в инфраструктуру. Для оптимизации конфигурации серверов новая ОС поможет консолидировать их с возможностями нового оборудования, программ и методологий.

1.4 Выбор оборудования

При выполнении данной практической работы необходимо приобрести следующее оборудование:

• сервер;

• модем;

• 2 коммутатора c 24-мя портами для второго этажа и 2 коммутатора 8-ми портовых для первого этажа и для объединения двух этажей;

• сетевые карты для рабочих станций;

• кабель, розетки, коннекторы и кабель-каналы.

Тип сети кабельный, так это наиболее дешевый и приемлемый вид среды передачи данных и наиболее часто использующийся в компьютерных сетях.

При выборе кабеля должны учитываться следующие требования:

– пропускная способность сети;

– возможность расширения сети в будущем;

– продолжительность жизни сети;

– категория кабеля (для витой пары);

– максимальная длина кабельной линии;

– условия прокладки кабеля (особенности кабельных трасс, климатические условия);

– защищенность передаваемых данных;

– электромагнитная совместимость;

– выбор типа экрана (для экранированной витой пары) и его заземление;

– противопожарная безопасность;

– стоимость кабеля.

Для выбора кабельной системы проанализируем, какие расстояния между рабочими станциями и сервером.

Максимальное расстояние между станциями не превышает 90 м, что дает нам право использовать тип кабеля «витая пара категории 5е». Неэкранированная (UTP) будет использоваться на этажах, а экранированная (FTP) между этажами.

UTP-кабели обладают следующими преимуществами:

– кабель достаточно гибкий, что упростит прокладку кабеля по стенам здания;

– меньшая стоимость;

– меньшая трудоемкость монтажа и эксплуатации;

– отсутствие повышенных требований к внутреннему заземляющему контуру здания;

– лучшие массогабаритные показатели;

– меньший радиус изгиба.

– обеспечивает большую скорость передачи данных (до 100 Мбит/с);

Основными преимуществами экранированных конструкций являются потенциально лучшая защита от внешних электромагнитных наводок, повышенная механическая прочность в случаях применения оплеточных экранов и более эффективная защита от несанкционированного доступа к передаваемой информации. Высокая теплопроводность экранов обеспечивает эффективный отвод тепла, которое возникает в проводниках в процессе передачи информации из-за протекания электрического тока. На основании этого некоторые производители гарантируют для производимых ими экранированных конструкций меньшее затухание по сравнению с неэкранированными.

Прокладку кабелей горизонтальной подсистемы на этажах планируется осуществлять в кабель-каналах.

Основная цель кабель канала – прокладка силовой и информационной проводки. Благодаря кабель-каналам, проводка может чувствовать себя хорошо защищенной от механического воздействия или от вредного влияния внешней среды. Современные кабель каналы обеспечивают высокий уровень защиты от повреждений, огня, химических воздействий и кислот. Таким образом, используя при монтаже структурированных кабельных систем кабель-каналы, можно значительно повысить безопасность проводки. Учитывая то, что повреждение проводки наносит вред всей кабельной системе, можно сказать, что их использование является особенно необходимым.

Все оборудование будет приобретаться в компании «Белый ветер». Выбор фирмы-производителя обусловлен оптимальным соотношением цена / качество. При этом нужно обязательно учитывать совместимость покупаемого оборудования.

Перед выбором севера нам необходимо произвести расчет максимальной пропускной способности сети. При этом нужно учитывать, какой объем информации будет передаваться при работе всех компьютеров.

Также нужно учесть, данные какого типа будут передаваться, а также какой должна быть скорость чтения жесткого диска.

На сервере будут храниться следующие данные:

– базы данных (для бухгалтеров, для учителей данные об учениках и др.) – около 10 Гб;

– различные текстовые файлы, предназначенные для учителей (учебные планы, методические пособия и др.) – 5-6 Гб;

– программное обеспечение (программы различного обучающего характера, бухгалтерский учет, электронные учебники, переводчики и другие) – 20–25 Гб;

– различные файлы мультимедиа (видеофайлы, видеоуроки, презентации, звуковые файлы) – 40–50 Гб;

– графические файлы – 10–15 Гб.

Таким образом, объем памяти жесткого диска у сервера примерно должен составлять около 140 Гб, если учитывать, что еще объем информации может увеличиться.

Теперь смотрим пропускную способность сети:

– для работы с базами данных и текстовыми файлами – примерно 1 Мбит/с;

– для работы с различными программами – примерно 10 Мбит/с;

– для работы с файлами мультимедиа – примерно 25–30 Мбит/с;

– для работы с графикой – примерно 20 Мбит/с;

– так как будет доступ к сети Интернет, то также нужно учесть дополнительную работу с сетевыми ресурсами (игры, работа с почтой и др.) – 30 Мбит/с;

Так как в школе предусмотрен доступ к сети Интернет, то тип выбираемого сервера – proxy-сервер.

Если подсчитать общую пропускную способность сети, то она будет в пределах 100 Мбит/с, поэтому в работе будет использоваться сетевая технология Fast Ethernet.

При выборе сервера также нужно учитывать следующие требования:

1. Надежность

2. Быстродействие

3. Управляемость

4. Расширяемость

Сравнив характеристики серверов, представленных в прайс-листе выбранной компании, в данной практической работе был выбран сервер HP 470064–709 ML150G5, Intel Xeon QC E5405–2.0GHz, 2Gb, 2x72Gb HP SAS, DVD-RW

Технические характеристики:

Процессор: 1 x Intel Xeon QC E5405

– socket 771

– 2.0 ГГц

– системная шина: 1066 МГц

Чипсет: Intel® 5100

кэш память:

– уровень 1 • 128 кБ

– уровень 2 • 6 МБ

Материнская плата:

• Intel 5100

• 266 МГц

Оперативная память: PC5300 DDR2 SDRAM

• 2 ГБ

• 6 x 240-конт. DIMM (4 не занято)

• 667 МГц

• полностью буферизованн., регистровая

Контроллер устройств хранения: RAID контроллер

• встроен.

предоставляемый интерфейс: Serial ATA 1.0

• 4 канала

Жесткие диски 2*72 ГБ • внутр. • Serial ATA 1.0 • 7200 об./мин.

Оптическое устройство хранения: DVD-ROM

• размер: 5.25» x 1.6»

• способ установки: внутр.

• способ подачи: лоток

• интерфейс: ATAPI

Сеть: • сетевой адаптер

• встроен.

• PCI

1 – портовый

тип сети:

– Ethernet • (10 Мбит/сек.)

– Fast Ethernet • (100 Мбит/сек.)

– Gigabit Ethernet • (1000 Мбит/сек.)

Интерфейсы: 1 x последовательный RS-232 • DB-9M (задняя панель)

1 x мышь • 6-штырьковый мини DIN (задняя панель)

1 x VGA • HD-15F (задняя панель)

1 x клавиатура • 6-штырьковый мини DIN (задняя панель)

4 x USB 2.0 • Тип A (задняя панель)

2 x USB 2.0 • Тип A (внутр.)

2 x USB 2.0 • Тип A (передняя панель)

1 x Ethernet 10/100/1000BaseT • RJ-45 (задняя панель)

1 x управление • RJ-45 (задняя панель)

Этот сервер отвечает всем требованиям, предъявляемым к серверам, поддерживает нужную нам технологию (Fast Ethernet), объем памяти жесткого диска нас удовлетворяет, объем оперативной памяти тоже достаточен.

Необходимо также приобрести сетевые карты. Самое главное выбрать такую сетевую карту, которая была бы аппаратно совместима с сервером и коммутаторами. Поэтому в данной работе было решено приобрести все сетевое оборудование, кроме сервера, производителя D-link. При этом будет гарантия совместимости этого оборудования, при этом сервер фирмы HP и оборудование производителя D-link также являются совместимыми.

При выборе сетевой карты должны учитываться следующие параметры:

− скорость передачи;

− объем буфера для пакета;

− тип шины;

− быстродействие шины;

− совместимость с различными микропроцессорами;

− использованием прямого доступа к памяти (DMA);

− конструкция разъема.

Была выбрана сетевая карта D-Link DGE-530T 10/100/1000Mbits PCI.

Технические характеристики:

Стандарты

• IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet

• IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet

• IEEE 802.3ab 1000BASE-T Gigabit Ethernet

Топология

• Звезда

Протокол

• CSMA/CD

Скорость передачи данных

Ethernet:

10 Мбит/с (полудуплекс);

20 Мбит/с (полный дуплекс);

Fast Ethernet:

100 Мбит/с s (полудуплекс);

200 Мбит/с (полный дуплекс);

Gigabit Ethernet: 2000 Мбит/с (полный дуплекс)

Сетевые кабели

10BASE-T:

• UTP Cat. 3, 4, 5 (100 м макс.);

• EIA/TIA-586 100-Ом STP (100 м макс.);

100BASE-TX, 1000BASE-T:

UTP Cat. 5 (100 м макс.);

EIA/TIA-568 100 – Ом STP (100 м макс.);

DGE-530T – PCI адаптер Gigabit Ethernet с медным портом 10/100/1000 Mбит/с для серверов или настольных компьютеров. С помощью этого адаптера, вычислительная система, функционирующая на скоростях 10Мбит/с и 100Мбит/с может быть модернизирована до Gigabit Ethernet, что позволит исключить узкие места в сети и повысить производительность.

Для обеспечения доступа в Интернет, будет использоваться технология ADSL, которая позволит получить скорость потока данных в пределах от 1,5 до 8 Мбит/с. Технология ADSL позволяет телекоммуникационным компаниям предоставлять частный защищенный канал для обеспечения обмена информацией между пользователем и провайдером. Кроме того, ADSL эффективна с экономической точки зрения хотя бы потому, что не требует прокладки специальных кабелей, а использует уже существующие двухпроводные медные телефонные линии. Выбранный модем D-Link DSL-2520U, ADSL/ADSL2/2+, Ethernet 10/100, USB 5500. Он отвечает всем современным требованиям к сетевому оборудованию, является аппаратно совместимым с сервером, поддерживает нужную сетевую технологию и нужную нам скорость передачи данных.

Общие характеристики:

Интерфейсы устройства:

• ADSL-порт с разъемом RJ-11;

• Порт 10/100BASE-TX Ethernet LAN с разъемом RJ-45;

• Порт USB1.1;

• Кнопка сброса к заводским настройкам (Reset);

Стандарты ADSL:

Full-rate ANSI T1.413 Issue 2;

ITU-T G.992.1 (G.dmt) Annex A;

ITU-T G.992.2 (G.lite) Annex A;

ITU-T G.994.1 (G.hs);

Стандарты ADSL2:

ITU-T G.992.3 (G.dmt.bis) Annex A/L/M;

ITU-T G.992.4 (G.lite.bis) Annex A;

Annex M compatible: до 2Мбит/с скорость восходящего потока;

Стандарты ADSL2 –:

ITU-T G.992.5 Annex A/M;

Протоколы ATM/PPP;

Сетевые протоколы:

Ethernet to ADSL Self-Learning Transparent Bridging;

Internet Control Message Protocol (ICMP) RFC 792;

Статическая IP-маршрутизация:

Routing Information Protocol (RIP, RIPv2) RFC 1058, RFC 1723;

Трансляция сетевых адресов (NAT) RFC 1631;

Виртуальный сервер, перенаправление портов;

NAT ALGs (опционально): MSN/AOL/Yahoo Messenger, FTP, SNMP, CUSEEME, Real Audio, MIRC, SIP, ICQ, игры;

DHCP-сервер / клиент/relay RFC 2131;

DNS Relay, DDNS;

IGMP proxy v. 2;

Simple Network Time Protocol (SNTP);

Межсетевой экран:

Межсетевой экран NAT;

Фильтрация на основе MAC-адресов;

Фильтрация пакетов IP/ ICMP / TCP / UDP;

Фильтрация содержимого URL (фильтрация по ключевому слову);

Настройка / Управление:

Web-интерфейс управления

Обновление программного обеспечения / конфигурационного файла через Web-интерфейс/TFTP

TFTP-сервер / клиент

Code Lock для предотвращения ненадлежащего обновления программного обеспечения через UI, TFTP, TR-069

Настройка через Telnet/SSH (опционально)

Локальный доступ через консоль (опционально)

UPnP IGD 1.0 (опционально)

Выбор вручную ADSL/ADSL2/ADSL2- и auto fallback

Резервирование и восстановление конфигурационного файла

В качестве сетевого оборудования будет использован коммутатор. Он может быть использован для непосредственного подключения компьютеров, так как обладает малой стоимостью подключения на порт. Это предотвращает возможность образования «узких мест», так как каждый компьютер имеет выделенную полосу пропускания сети.

Необходимо приобрести 2 коммутатора c 24-мя портами для второго этажа, 1 коммутатор 8-ти портовый для соединения коммутаторов с этажей; 1 коммутатор 8-ми портовый для первого этажа. При этом для второго этажа предусматривается возможность расширения сети. Виды коммутаторов приведены в таблице 2.1.

Главное, коммутаторы должны быть совместимы аппаратно с сетевыми адаптерами и сервером, также должна поддерживаться нужная нам сетевая технология (FastEthernet) скорость передачи данных.

Коммутатор Switch 8 port 10/100 Mb D-Link DES-1008D является неуправляемым коммутатором, снабжен 8 портами 10/100 Мбит/с, позволяющими небольшой рабочей группе гибко подключаться к сетям Ethernet и Fast Ethernet, а также интегрировать их. Предназначен для повышения производительности работы малой группы пользователей, обеспечивая при этом высокий уровень гибкости.

Общие характеристики:

Стандарты:

• IEEE 802.3 10Base-T Ethernet

• IEEE 802.3u 100Base-TX Fast Ethernet

Протокол

• CSMA/CD

Скорость передачи

• Ethernet:

• 10 Mбит/с (полудуплекс); 20 Мбит/с (полный дуплекс);

• Fast Ethernet:

100 Мбит/с (полудуплекс); 200 Мбит/с (полный дуплекс)

Топология

• Звезда

Сетевые кабели

• 10BASE-T:

• UTP категории 3, 4, 5 (100 м);

EIA/TIA-568 STP (100 м)

• 100BASE-TX:

• UTP категории 5 (100 м);

EIA/TIA-5681 STP (100 м)

Количество портов

• 8 портов 10/100 Мбит/с;

Таблица MAC адресов

• 1K записей на устройство (версии G1, G2, H1)

Буфер памяти

• 64K на устройство (версии G1, G2, H1)

Скорость передачи / фильтрации пакетов

• 10BASE-T: 14,880 pps на порт (полудуплекс)

• 100BASE-TX: 148,800 pps на порт (полудуплекс)

Коммутатор Switch 24 ports D-Link DES-1024D, 10/100Base-TX, Ethernet Switch является неуправляемым коммутатором, снабжен 24 портами 10/100 Мбит/с. Использует сетевую технологию Ethernet. Имея 24 порта plug-and-play, коммутатор является идеальным выбором для сетей малых рабочих групп для увеличения производительности между рабочими станциями и серверами. Порты могут быть подключены к серверам в режиме полного дуплекса, либо к концентратору в режиме полудуплекса.

Общие характеристики:

• Поддержка полного / полудуплекса на каждом порту

• Контроль за трафиком для предотвращения потери данных на каждом порту

• Автоопределение сетевой конфигурации

• Компактный настольный размер

• IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet

• IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet

Протокол

• CSMA/CD

Скорость передачи данных

• Ethernet: 10Mbps (полудуплекс) или 20Mbps (полный дуплекс)

• Fast Ethernet: 100Mbps (полудуплекс) или 200Mbps (полный дуплекс)

Количество Портов

• 24 Порта 10/100Mbps

• Таблица MAC-адресов 8K на устройство

• Автоматическое Обновление таблицы MAC-адресов

Фильтрация пакетов / Скорость передачи (полудуплекс)

• 10BASE-T: 14,880 pps на порт

• 100BASE-TX: 148,810 pps на порт

Также необходимо будет приобрести определенное число розеток и коннекторов, которое будет рассчитано в теоретико-расчетной части. Виды розеток и коннекторов приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Используемое оборудование

Наименование оборудования	Цена, тг
Сервер HP 470064–709 ML150G5, Intel Xeon QC E5405–2.0GHz, 2Gb, 2x72Gb HP SAS, DVD-RW	199700
Microsoft Windows Server 2003 Standart, Russian Disk Kit MVL CD – сетевое программное обеспечение	5100
Модем D-Link DSL-2520U, ADSL/ADSL2/2+, Ethernet 10/100, USB	5500
Switch 8 port 10/100 Mb D-Link DES-1008D 8-Port N-Way Fast Ethernet Unmanaged Switch – коммутатор	3500
Switch 24 ports D-Link DES-1024D, 10/100Base-TX, Ethernet Switch – коммутатор	19700
Сетевая карта D-Link DGE-530T 10/100/1000Mbits PCI	2300
Кабель FTP 5e cat экранированный	60
Кабель UTP 5E Cat 305m, 2-пары, D135–2, SHIP	50
Разъем RJ-45 5-е кат	30
Розетка 1-port RJ-45 5 категории	500

1.5 Процесс назначения IP-адреса

Присваивается IP-адрес компьютеру либо вручную (статический адрес), либо компьютер получает его автоматически с сервера (динамический адрес). Статический адрес прописывается администратором сети в настройках протокола TCP/IP на каждом компьютере сети и жестко закрепляется за компьютером. В присвоении статических адресов компьютерам есть определенные неудобства:

• Администратор сети должен вести учет всех используемых адресов, чтобы исключить повторы

• При большом количестве компьютеров в локальной сети установка и настройка IP-адресов отнимают много времени

Наряду с перечисленными неудобствами у статических адресов есть одно немаловажное преимущество: постоянное соответствие IP-адреса определенному компьютеру. Это позволяет эффективно применять политику IP-безопасности и контролировать работу пользователей в сети. К примеру, можно запретить определенному компьютеру выходить в Интернет или определить с какого компьютера выходили в Интернет и т.п.

Если компьютеру не присвоен статический IP-адрес, то адрес назначается автоматически. Такой адрес называется динамическим адресом, т. к. при каждом подключении компьютера к локальной сети адрес может меняться. К достоинствам динамических адресов можно отнести:

• Централизованное управление базой IP-адресов

• Надежная настройка, исключающая вероятность дублирования IP-адресов

• Упрощение сетевого администрирования

Динамический IP-адрес назначается специальной серверной службой DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), входящей в состав Windows Server 2003. В параметрах службы DHCP администратором сети прописывается IP-диапазон, адреса из которого, будут выдаваться другим компьютерам. Серверная служба DHCP, которая распространяет (сдает в аренду) IP-адреса называется DHCP-сервер. Компьютер, получающий (арендующий) IP-адрес из сети, называется DHCP-клиент.

Так как в своей работе мы используем Windows Server 2003 Standart, который поддерживает эту службу, то можно не приобретать ip-адрес.

DHCP может поддерживать способ автоматического динамического распределения адресов, а также более простые способы ручного и автоматического статического назначения адресов. Протокол DHCP работает в соответствии с моделью клиент-сервер. Во время старта системы компьютер, являющийся DHCP-клиентом, посылает в сеть широковещательный запрос на получение IP-адреса. DHCP – cepвер откликается и посылает сообщение-ответ, содержащее IP-адрес. Предполагается, что DHCP-клиент и DHCP-сервер находятся в одной IP-сети.

При динамическом распределении адресов DHCP-сервер выдает адрес клиенту на ограниченное время, называемое временем аренды (lease duration), что дает возможность впоследствии повторно использовать этот IP-адрес для назначения другому компьютеру. Основное преимущество DHCP – автоматизация рутинной работы администратора по конфигурированию стека TCP/IP на каждом компьютере. Иногда динамическое разделение адресов позволяет строить IP-сеть, количество узлов в которой превышает количество имеющихся в распоряжении администратора IP-адресов.

В ручной процедуре назначения статических адресов активное участие принимает администратор, который предоставляет DHCP – серверу информацию о соответствии IP-адресов физическим адресам или другим идентификаторам клиентов. DHCP-сервер, пользуясь этой информацией, всегда выдает определенному клиенту назначенный администратором адрес.

При автоматическом статическом способе DHCP-сервер присваивает IP-адрес из пула наличных IP-адресов без вмешательства оператора. Границы пула назначаемых адресов задает администратор при конфигурировании DHCP-сервера. Адрес дается клиенту из пула в постоянное пользование, то есть с неограниченным сроком аренды. Между идентификатором клиента и его IP-адресом по-прежнему, как и при ручном назначении, существует постоянное соответствие. Оно устанавливается в момент первого назначения DHCP-сервером IP-адреса клиенту. При всех последующих запросах сервер возвращает тот же самый IP-адрес.

DHCP обеспечивает надежный и простой способ конфигурации сети TCP/IP, гарантируя отсутствие дублирования адресов за счет централизованного управления их распределением. Администратор управляет процессом назначения адресов с помощью параметра «продолжительность аренды», которая определяет, как долго компьютер может использовать назначенный IP-адрес, перед тем как снова запросить его от DHCP-сервера в аренду.

2. Проектирование структурной схемы вычислительной сети

2.1 Логическая организация сети

Логическая структуризация сети – это процесс разбиения сети на сегменты с локализованным трафиком. Логическая структуризация сети в школе будет осуществляться с помощью коммутаторов.

Сеть будет разделена на два логических сегмента:

1. Те компьютеры, которые находятся в компьютерных классах, будут относиться к одной подсети и иметь одну рабочую группу «Klass».

2. Те компьютеры, которые будут на первом этаже и в учительской, будут относиться к другой подсети и иметь другую рабочую группу «Shkola».

Созданием рабочих групп занимается системный администратор.

Схема логической структуризации сети приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 2.1 – Логическая организация сети

2.2 Физическая организация сети

Под физической организацией сети понимается конфигурация связей, образованных отдельными частями кабеля.

На рисунках 3.2, 3.3 приведены планы второго и первого этажа школы, где наглядно можно увидеть, как будет построена сеть, где будут размещены компьютеры, коммутаторы, сервер и как они будут соединены.

Рисунок 2.2 – План первого этажа здания

Рисунок 2.3 – План второго этажа здания

3. Теоретико-расчетная часть

3.1 Расчет длины кабеля и кабель-канала

При расчете длины горизонтального кабеля учитываются следующие очевидные положения. Каждая телекоммуникационная розетка связывается с коммутационным оборудованием одним кабелем. В соответствии со стандартом ISO/IEC 11801 длина кабелей горизонтальной подсистемы не должна превышать 90 м. Кабели прокладываются по кабельным каналам. Принимаются во внимание также спуски, подъемы и повороты этих каналов.

Существует два метода вычисления количества кабеля для горизонтальной подсистемы:

– метод суммирования;

– эмпирический метод.

Метод суммирования заключается в подсчете длины трассы каждого горизонтального кабеля с последующим сложением этих длин. К полученному результату добавляется технологический запас величиной до 10%, а также запас для выполнения разделки в розетках. Достоинством рассматриваемого метода является высокая точность. Однако при отсутствии средств автоматизации и проектировании СКС с большим количеством портов такой подход оказывается чрезмерно трудоемким.

В своей работе я решила воспользоваться эмпирическим методом. Его сущность заключается в применении для подсчета общей длины горизонтального кабеля, затрачиваемого на реализацию конкретной кабельной системы, обобщенной эмпирической формулы.
На основании сделанных предположений общая длина L кабельных трасс принимается равной:

Средняя длина кабельных трасс, где L_min и L_max – соответственно длины кабельной трассы от точки размещения коммутатора до разъема самого близкого и самого далекого рабочего места.

Ks – коэффициент технологического запаса – 1.1 (10%);

X – запас для выполнения разделки кабеля. Со стороны рабочего места он принимается равным 30 см.

N – количество розеток на этаже.

Рассчитываем длину кабеля, требуемое для каждого этажа:

Для первого этажа:

L_min =9,2 м; L_max =67,5 м.

L_cp = (9,2+67,5)/ 2= 38,35 м.

L = (1,1*38,35+0,3)*8 = 339,88 м.

Для второго этажа:

L_min =4,5 м; L_max =74,5 м.

L_cp = (4,5+74,5)/ 2= 39,5 м.

L = (1,1*39,5+0,3)*29 = 1268,75 м.

Для соединения коммутаторов с общим коммутатором:

L_к = 1,3 м;

Для соединения коммутатора с сервером и сервера с модемом:

L_c = 3 м

Общая длина кабеля для здания составляет:

L= 339,88 +1268,75+1,3+3 = 1612,93 м

Исходя из эмпирического метода расчетов, я пришла к следующим результатам: длина максимального сегмента кабеля 74,5 метров, минимального – 4,5.

Примерная длина требуемого кабеля 1630 метров.

А также длина кабеля для соединения первого и второго этажа потребуется экранированной витой пары:

L_1-2 = 8,7 м;

Глядя на эти цифры, делаем вывод, что для реализации проекта потребуется витой пары UTP 1630 метров и FTP – 10 метров. Кабель учитывается с небольшим запасом, который потребуется при прокладке кабеля и в процессе эксплуатации.

Также нам потребуется пластиковый настенный короб (кабель-канал) 75х20 мм (на расстоянии 40 см от пола). Длина пластикового короба горизонтальной разводки рассчитывается как сумма длин коридоров.

Итого для горизонтальной подсистемы необходимо:

– кабель UTP – 1630 м

– кабель FTP – 10 м.

– короб пластиковый 75х20 мм. – 130 м.

3.2 Расчет стоимости разработки

Для расчета стоимости разработки необходимо учесть стоимость всего оборудования для прокладки сети. Стоимость и количество приобретаемого оборудования приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Используемое оборудование

Наименование оборудования	Цена, тг	Кол-во	Общая стоим-ть, тг
Сервер HP 470064–709 ML150G5, Intel Xeon QC E5405–2.0GHz, 2Gb, 2x72Gb HP SAS, DVD-RW	199700	1 шт	199700
Microsoft Windows Server 2003 Standart, Russian Disk Kit MVL CD – сетевое программное обеспечение	5100	1 шт	5100
Модем D-Link DSL-2520U, ADSL/ADSL2/2+, Ethernet 10/100, USB	5500	1 шт	5500
Switch 8 port 10/100 Mb D-Link DES-1008D 8-Port N-Way Fast Ethernet Unmanaged Switch – коммутатор	3500	2 шт	7000
Switch 24 ports D-Link DES-1024D, 10/100Base-TX, Ethernet Switch – коммутатор	19700	2 шт	39400
Сетевая карта D-Link DGE-530T 10/100/1000Mbits PCI	2300	32 шт	73600
Кабель FTP 5e cat экранированный	60	10 м	600
Кабель UTP 5E Cat	50	1630 м	81500
Разъем RJ-45 5-е кат	30	130 шт	3900
Розетка 1-port RJ-45 5 категории	500	37 шт	18500
Итого			429850

Заключение

В ходе выполнения данной практической работы была спроектирована локальная вычислительная сеть для школы. В процессе проектирования были учтены все требования, предъявляемые при постановке задачи. Все оборудование выбиралось наиболее максимально доступное и недорогое. Разработанная сеть пока находится в виде проекта, но возможно ее практическое внедрение. При этом система будет исправно выполнять все функции локальной вычислительной сети: связь компьютеров школы для обмена информацией, совместного использования сетевого оборудования, информационных ресурсов и устройств хранения информации, а также осуществлять доступ к глобальной сети Интернет.

В результате были решены задачи, поставленные в начале работы. Был проведено технико-экономическое обоснование данной разработки, разработаны возможные варианты конфигурации сети, спроектирована архитектура сети, произведен расчет длины кабеля и стоимости данной разработки, оформлена пояснительная записка согласно всем требованиям стандартизации и нормоконтроля.

Список источников

1. Олифер В.Г. Компьютерные сети: принципы, технологии, протоколы. 2000 г. – Сп.б.: Питер

2. Гук М. Аппаратные средства IBM PC – 2002 г.

3. Бэрри Нанс. Компьютерные сети пер. с англ. – М.: БИНОМ, 1996.

4. Глоссарий сетевых терминов http://www.bilim.com/koi8/library/glossary/

5. Руководство по сетям Ethernet для начинающих – http://www.citforum.ru/win/nets/ethernet/starter.shtml.

6. Пятибратов А.П. и др. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник / А.П. Пятибратов, Л.П. Гудынко, А.А. Кириченко: Под ред. А.П. Пятибратова – М.: Финансы и статистика, 1998. – 400 с.