Содержание:
Задание……………………………………………………………………………………………2

Введение………………………………………………………………………………………….3

1.     
Построение сетевой модели и определение вероятности доведения  сообщений от источника к приемнику……………………………………………………………………4

             1.1 Постановка задачи исследования и исходные данные.………………………………4

            1.2  Графовая модель ВС и пути доведения информации…..………………………….....4

             1.3 Вероятность доведения сообщения от узла 1 до узла 6………..…………………......5

             1.4 Графики P_д=(f)Pj…..…………………………………………………………………….8

             1.5 Минимальная сеть, достаточная для передачи всех потоков….…………………….9

             1.6 Вычисление максимальной пропускной способности сети…..………………….....12

2.   Проектирование локальной вычислительной сети…………………………………..13

      2.1. Постановка задачи исследования и исходные данные………………………………13

      2.2. Разбиение сети предприятия на логические подсети………………………………..14

      2.3. Построение топологии сети……………………………………………………………...

      2.4. Расчёт параметров PDV и PVVсети……………………………………………………..

      2.5. Спецификации физической среды первого сегмента…………………………………..

      2.6. Расчёт экономических затрат на построение и монтаж ЛВС………………………….

      2.7. Календарный план………………………………………………………………………..

Заключение………………………………………………………………………………………...

Используемая литература………………………………………………………………………....






Введение

Сеть обеспечивает обмен информацией и ее совместное использование (разделение). Компьютерные сети делят на:

·        локальные (ЛВС, Local Area Network, LAN), представляющие собой группу близко расположенных компьютеров, связанный между собой;

·        распределенные (глобальные, Wide Area Networks, WAN).

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

Локальные вычислительные сети (ЛВС) позволяют объединять компьютеры, расположенные в ограниченном пространстве. Для локальных сетей прокладывается специализированная кабельная система, положение возможных точек подключения абонентов ограничено этой кабельной системой. Локальные сети – LAN (Local-Area Network) – являются элементами более крупномасштабных образований, таких как CAN (Campus-Area Network – кампусная сеть, объединяющая локальные сети близко расположенных зданий), MAN (Metropolitan-Area Network – сеть городского масштаба), WAN (Wide-Area Network – широкомасштабная сеть), GAN (Global-Area Network – глобальная сеть). Наконец, «сетью сетей» называют глобальную сеть Интернет.

Любая сеть, будь то локальная вычислительная сеть ВУЗа или крупного предприятия, виртуальная частная сеть или глобальная сеть всей страны, должна соответствовать стандартам, принятых для проектирования и построения сетей.

Компьютерная сеть (Network) – это группа точек, узлов или станций, соединенных между собой коммуникационными каналами и набор оборудования, обеспечивающего соединение станций и передачу между ними информации.

В данном курсовом проекте проводится расчёт локальной компьютерной сети в соответствии с зданием с использованием технологий Ethernet 10Base-F и Ethernet 10Base-Т, номер базовой сети 130.224.0.0 .






1      
Построение сетевой модели и определение вероятности доведения сообщений от источника к приёмнику
1.1 Постановка задачи исследования и исходные данные
Нагрузка между узлами связи в сети:

Нагрузка между узлами в сети
1-2	1-3	1-5	1-6	2-3	2-4	2-6	2-7	3-4	3-6	3-7	5-7	6-7
10	6	8	12	14	16	8	6	4	16	12	8	6

Найти и выписать все пути доведения информации от узла сети (УС) 1 до УС 7.
Определить вероятность Рд доведения сообщения от УС1 до УС7 при условии, что Pj=0.9 для всех УС и Pj=0.8 для всех каналов связи (КС).
Определение значения Рд для следующих вариантов:

           

Pj=1 для всех КС и Pj=0.9;0.8;0.7;…;0.1 для всех УС одновременно.

            Pj=1 для всех УС и Pj=0.9;0.8;0.7;…;0.1 для всех КС одновременно.
Построить графики Рд=(f)Pj для КС и УС. Сделать выводы о влиянии надёжности каналов связи аппаратуры УС на показатель структурной устойчивости системы.

Также необходимо найти минимальную сеть, достаточную для передачи всех потоков и вычислить максимальную пропускную способность сети.
1.2 Графовая модель ВС и пути доведения информации
На основании исходных данных строим графовую модель вычислительной сети:

№ 1..7 -  узлы связи.

№  8..20 – каналы связи.



Всевозможные варианты пути доведения информации от первого узла к седьмому:
Ia = I₁ I₈ I₂ I₁₂ I₃ I₁₇ I₆ I₂₀ I₇

Ib = I₁ I₈ I₂ I₁₂ I₃ I₁₈ I₇

Ic = I₁ I₈ I₂ I₁₄ I₆ I₂₀ I₇

Id = I₁ I₈ I₂ I₁₅ I₇

Ie = I₁ I₉ I₃ I₁₇ I₆ I₂₀ I₇

Iff = I₁ I₉ I₃ I₁₈ I₇

Ig = I₁ I₁₀ I₅ I₁₉ I₇

Ih = I₁ I₁₁ I₆ I₂₀ I₇
1.3 Вероятность доведения сообщения от узла 1 до узла 7
Для определения вероятности введём переменную случайного события

, т.е. любой j-ый элемент, по которому может пройти информация получит 1, иначе 0. A_j = P_j. Согласно исходным данным, P_j(У.С.)=0,9  P_j(К.С.)=0,8. Искомая вероятность вычисляется по формуле: . В свою очередь, I_yi = 1-(1-I_a)(1-I_b)(1-I_c)(1-I_d)(1-I_e)(1-I_ff)(1-I_g)(1-I_h), где I_i-возможные пути передачи информации от    1-го узла к 7-му, найденные в пп. 1.2.

Для вычисления данной вероятности реализуем следующий алгоритм на языке Pascal:






Рис. 1.1 – Алгоритм вычисления вероятности доведения сообщений

Листинг
программы
:
program veroyatnost;

uses crt;

var

N:longint;

k,j:integer;

Ia,Ib,Ic,Id,Ie,Iff,Ig,Ih:real;

Pus,Pks,S,P:real;

I:array [1..20] of real;

Iy:array [1..10000] of real;

begin

ClrScr;

randomize;

N:=10000;

S:=0;

Pus:=0.9;

Pks:=0.9;

for k:=1 to N do

    begin

    for j:=1 to 7 do

begin

            I[j]:=random;

            if I[j]>Pus then I[j]:=0

                else I[j]:=1;

            end;

    for j:=8 to 20 do

            begin

            I[j]:=random;

            if I[j]>Pks then I[j]:=0

                else I[j]:=1;

            end;

Ia:= I[1]*I[8]*I[2]*I[12]*I[3]*I[17]*I[6]*I[20]*I[7];

Ib:= I[1]*I[8]*I[2]*I[12]*I[3]*I[18]*I[7];

Ic:= I[1]*I[8]*I[2]*I[14]*I[6]*I[20]*I[7];

Id:= I[1]*I[8]*I[2]*I[15]*I[7];

Ie:= I[1]*I[9]*I[3]*I[17]*I[6]*I[20]*I[7];

Iff:=I[1]*I[9]*I[3]*I[18]*I[7];

Ig:= I[1]*I[10]*I[5]*I[19]*I[7];

Ih:= I[1]*I[11]*I[6]*I[20]*I[7];

Iy[k]:=1-(1-Ia)*(1-Ib)*(1-Ic)*(1-Id)*(1-Ie)*(1-Iff)*(1-Ig)*(1-Ih);

S:=S+Iy[k];

end;

P:=S/N;

write (‘P=’,P:5:3);

readln;

end.
В результате выполнения программы получили Рд=0,802
1.4  Графики P
_д
=(
f
)
Pj
Для построения графиков в программе устанавливаем Ркс=1 и изменяем Рус от 0,9 до 0,1, фиксируя соответствующие значения Рд. Аналогично устанавливаем Рус=1 и изменяем Ркс от 0,9 до 0,1.




Количество испытаний: 10000

0,1	0,010	0,119
0,2	0,039	0,270
0,3	0,095	0,443
0,4	0,165	0,599
0,5	0,248	0,758
0,6	0,358	0,872
0,7	0,491	0,948
0,8	0,635	0,986
0,9	0,808	0,998
	Ркс=1	Рус=1

Количество испытаний: 1000

0,1	0,010	0,126
0,2	0,044	0,269
0,3	0,100	0,431
0,4	0,188	0,605
0,5	0,259	0,727
0,6	0,360	0,872
0,7	0,512	0,945
0,8	0,645	0,985
0,9	0,821	0,997
	Ркс=1	Рус=1

Количество испытаний: 10

0,1	0	0
0,2	0	0,2
0,3	0	0,4
0,4	0,1	0,7
0,5	0,2	0,7
0,6	0,4	1
0,7	0,6	0,9
0,8	0,6	1
0,9	0,8	1
	Ркс=1	Рус=1

Очевидно, что при увеличении количества испытаний (10→10000), дисперсия (отклонение от средней величины) будет уменьшаться, т.е. результат будет наиболее точным.




1.5  Минимальная сеть, достаточная для передачи всех потоков
Построим сеть в соответствии с наличием путей между УС и нагрузкой - плотностью потока информации между узлами.



Минимальная сеть означает, что суммарная пропускная способность всех ребер такой сети минимальная.

Берем самую минимальную нагрузку 4 и распределяем ее по всем каналам связи.





                              (1)                                                                               (2)


Затем из (2) выбираем минимальную нагрузку 2, в результате получим:

                                                               

    
(3)                                                                                                                                                 (4)
Из (4) снова выбираем минимальную нагрузку 2, в результате получим:


(5)                                                                                                                                                 (6)
Из (6) выбираем минимальную нагрузку 2, в результате получим:


(7)                                                                                                                                                 (8)



Из (8) выбираем минимальную нагрузку 2, в результате получим:


(9)                                                                                                                                                 (10)
Для деревьев (1),(3),(5),(7),(9) строим цикл с рёбрами равными равномерной нагрузке. Делим нагрузку для полученных деревьев напополам и сложим с (10).

Класс        Первые биты   Наименьший      Наибольший           Максимальное число

                                                            номер сети          номер сети              узлов в сети

Большие сети получают адреса класса А, средние - класса В, а маленькие класса С.

2.3  Построение топологии сети
Построим локальную сеть, пользуясь исходными данными.
            Первая подсеть имеет в своём составе 3 сегмента, длинной 100 метров, используемая среда 10BaseТ.

Вторая подсеть имеет  в своём составе 3 сегмента, длинной 2000 метров, используемая среда 10BaseТ.

            Третья подсеть имеет в своём составе 2 сегмента, длинной 100 метров, используемая среда 10BaseТ.

            Четвертая подсеть имеет в своём составе 3 сегмента, длинной 100 метров, используемая среда 10BaseТ.

            Пятая подсеть имеет в своём составе 2 сегмента, длинной 2000 метров, используемая среда 10BaseF.

Таблица маршрутизации

Адрес сети	Маска	Адрес следующего маршрутизатора	Адрес порта
130.0.0.0	255.0.0.0	130.0.0.1	130.0.0.1
0.0.0.0	0.0.0.0	130.244.0.254	130.244.0.254
130.244.0.0	255.255.224.0	130.244.0.1	130.244.0.1
130.244.32.0	255.255.224.0	130.244.32.1	130.244.32.1
130.244.64.0	255.255.224.0	130.244.64.1	130.244.64.1
130.244.96.0	255.255.224.0	130.244.96.1	130.244.96.1
130.244.124.0	255.255.224.0	130.244.124.1	130.244.124.1

Проверим правильность разбиения сети на подсети. При наложении IP-адрес узла назначения маски должен получиться адрес подсети. Следовательно, при наложении на адрес подсети маски должно произойти «сохранение» номера подсети. Наложение это побитовая логическая операция «и».
IP-адрес 130.244.0.0 маска 255.255.224.0
10000010.11110100.00000000.00000000

11111111.11111111.11100000.00000000




10000010.11110100.00000000.00000000 = 130.244.0.0
IP-адрес 130.244.64.0 маска 255.255.224.0
10000010.11110100.01000000.00000000

11111111.11111111.11100000.00000000




10000010.11110100.01000000.00000000 = 130.244.64.0

2.4 Расчёт параметров
PDV
и
PVV
сети
            Для надёжного распознавания коллизий должно выполняться следующее соотношение: Tmin ≥ PDV, где Tmin – время передачи кадра минимальной длины, PDV – время, за которое сигнал коллизии успевает распространиться до самого дальнего узла сети. Так как в худшем случае сигнал должен пройти дважды между наиболее удалёнными друг от друга станциями сети, то это время называется временем двойного оборота (Path Delay Value, PDV).

            В стандарте Ethernet принято, что минимальная длина поля данных кадра составляет 46 байт (что вместе со служебными полями даёт минимальную длину кадра 64 байт, а вместе с преамбулой – 72 байт или 576 бит). В 10-мегабитном Ethernet время передачи кадра минимальной длины равно 575 битовых интервалов, следовательно, время двойного оборота должно быть меньше 57,5 мкс.

            Согласно заданию, каждая подсеть образует отдельный домен коллизий. Домен коллизий – это часть сети Ethernet, все узлы которой распознают коллизию независимо от того, в какой части этой сети коллизия возникла. Поэтому расчёт PDV произведём для каждой подсети. Расчёт производиться для самого длинного пути в посети.
Расчёт PDV
            Для упрощения расчетов обычно используются справочные данные 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.
Данные для расчета значения PDV

Тип сегмента	База левого сегмента, bt	База промежуточного сегмента, bt	База правого сегмента, bt	Задержка среды на 1 м, bt	Максимальная длина сегмента, м
10Base-5	11,8	46,5	169,5	0,0866	500
10Base-2	11,8	46,5	169,5	0,1026	185
10Base-T	15,3	42,0	165,0	0,113	100
10Base-FB	-	24,0	-	0,1	2000
10Base-FL	12,3	33,5	156,5	0,1	2000
FOIRL	7,8	29,0	152,0	0,1	1000
AUI (> 2 м)	0	0	0	0,1026	2+48

Рассчитаем PDV для первой подсети (10BaseT):

Левый сегмент 1: 15,3+11*0,113=16,543

Промежуточный сегмент 2: 42,0+11*0,113=43,243

Промежуточный сегмент 3: 42,0+11*0,113=43,243

Правый сегмент 4: 165,0+11*0,113=166,243

PDV=16,543+43,243+43,243+166,243=269,272 битовых интервала.
Рассчитаем PDV для второй подсети (10BaseT):

Левый сегмент 1: 15,3+22,2*0,113=17,8086

Промежуточный сегмент 2: 42,0+22,2*0,113=44,5086

Промежуточный сегмент 3: 42,0+22,2*0,113=44,5086

Правый сегмент 4: 165,0+22,2*0,113=167,5086

PDV=17,8086+44,5086+44,5086+167,5086=274,334 битовых интервала.




Рассчитаем PDV для третьей подсети (10BaseT):

Расчет совпадает с расчетом для первой подсети, следовательно, PDV=269,272 битовых интервала.
Рассчитаем PDV для четвертой подсети (10BaseT):


Расчет совпадает с расчетом для первой подсети, следовательно, PDV=269,272 битовых интервала.
Рассчитаем PDV для пятой подсети (10BaseF):

Левый сегмент 1: 12,3+222,2*0,1=34,52

Промежуточный сегмент 2: 33,5+222,2*0,1=55,72

Промежуточный сегмент 3: 33,5+222,2*0,1=55,72

Правый сегмент 4: 156,5+222,2*0,1=178,72

PDV=34,52+55,72+55,72+178,72=324,68 битовых интервала.
Расчёт PVV.
            Чтобы признать конфигурацию сети корректной, нужно рассчитать также уменьшение межкадрового интервала повторителями, то есть величину PVV.

            Для расчета PVV воспользуемся значениями максимальных величин уменьшения межкадрового интервала при прохождении повторителей различных физических сред, рекомендованными IEEE.
Сокращение межкадрового интервала повторителями

Тип сегмента	Передающий сегмент, bt	Промежуточный сегмент, bt
10Base-5 или 10Base-2	16	11
10Base-FB	-	2
10Base-FL	10,5	8
10Base-T	10,5	8

В соответствии с этими данными рассчитаем значение PVV для подсетей.
Первая, вторая, третья, четвертая подсеть.

Левый сегмент 1: 16.

Промежуточный сегмент 2: 11.

Промежуточный сегмент 3: 11.

PVV=38 – это меньше предельного значения в 49 битовых интервалов.
Пятая подсеть.

Левый сегмент №1: 10,5.

Промежуточный сегмент №2: 8.

Промежуточный сегмент №3: 8.

PVV=26,5 – это меньше предельного значения в 49 битовых интервалов.
Все полученные подсети соответствуют стандартам Ethernet по всем параметрам, связанным с длинами сегментов, количеством повторителей, временем двойного оборота и уменьшением межкадрового интервала повторителями.





2.5 Спецификация физической среды
            Основными характеристиками линии связи является амплитудно-частотная характеристика, полоса пропускания и пропускная способность. Выбор способа представления дискретной информации в виде сигналов, подаваемых на лини. Связи, называется физическим или линейным кодированием. От выбранного способа кодирования зависит спектр сигналов и, соответственно, пропускная способность линии.

            Код B8ZS исправляет последовательности, состоящие из 8 нулей. Для этого, он после первых трех нулей вместо оставшихся пяти нулей вставляет пять цифр: V-1^*-0-V-1^*. V здесь обозначает сигнал единицы, запрещенной для данного такта полярности, то есть сигнал, не изменяющий полярность предыдущей единицы, 1^* - сигнал единицы корректной полярности, а знак звездочки отмечает тот факт, что в исходном коде в этом такте была не единица, а ноль. В результате на 8 тактах приемник наблюдает 2 искажения - очень маловероятно, что это случилось из-за шума на линии или других сбоев передачи. Поэтому приемник считает такие нарушения кодировкой 8 последовательных нулей и после приема заменяет их на исходные 8 нулей. Код B8ZS построен так, что его постоянная составляющая равна нулю при любых последовательностях двоичных цифр.

Исходный код: «сайгатуллин» в таблице ASCI :

(с) 10001000001 (а) 10000110000 (й) 10000111001 (г) 10000110011 (а) 10000110000 (т) 10001000010 (у) 10001000011 (л) 10000111011 (л) 10000111011 (и) 10000111000 (н) 10000111101.

В двоичном коде: 

Так как в данном сочетании нет подряд восьми нулей, то этот код B8ZS будет полностью совпадать с кодом AMI.

Изображение сигнала в коде B8ZS:

Поскольку в локальной сети используется 100BaseF длительность импульса .

Период следования импульса .

Ширина спектра .

Скважность .

Частота следования сигнала .
Связь между полосой пропускания линии и ее максимально возможной пропускной способностью, вне зависимости от принятого способа физического кодирования, установил Найквист:

С = 2F log₂ M, где М - количество различимых состояний информационного параметра.

У нас сигнал имеет 5 различимых состояния, следовательно  пропускная способность равна удвоенному значению ширины полосы пропускания линии связи, то есть



Для расчета максимального количества кадров минимальной длины, проходящих по сегменту Ethernet, выберем кадр Кадр 802.3/LLC.

Таким образом, длина минимального кадра составляет 67 байт, что составляет 536 бит. На его передачу затрачивается 5,36 мкс. Прибавив межкадровый интервал в 9,6 мкс, получаем, что период следования кадров минимальной длины составляет 14,96 мкс. Отсюда максимально возможная пропускная способность сегмента Ethernet составляет 66845 кадр/с. Проанализировав полученное время следования минимального пакета, получаем, что в первой, третьей и четвертой подсети выполняется условие T_min > PDV, PDV=7,516мкс, T_min=14,96 мкс. Во второй сети PDV=7,657мкс, в пятой подсети PDV=9,062мкс. Это условие обеспечивает надежное распознавание коллизий. Что является условием качественной работы сети.

Кадры максимальной длины технологии Ethernet имеют поле длины 1518 байт, что составляет 12144 бит. Время передачи составляет 131,04 мкс. Максимально возможная пропускная способность сегмента Ethernet для кадров максимальной длины составляет 7631 кадр/с.

Теперь рассчитаем, какой максимальной полезной пропускной способностью в бит в секунду обладают сегменты Ethernet при использовании кадров разного размера.

Под полезной пропускной способностью протокола понимается скорость передачи пользовательских данных, которые переносятся полем данных кадра. Эта пропускная способность всегда меньше номинальной битовой скорости протокола Ethernet за счет нескольких факторов:

•  служебной информации кадра;

•  межкадровых интервалов (IPG);

•  ожидания доступа к среде.

Для кадров минимальной длины полезная пропускная способность равна:

С_п = 66845· 67 · 8 = 35,83 Мбит/с.

Это меньше предельной пропускной способности 100 Мбит/с, но следует учесть, что кадры минимальной длины используются в основном для передачи квитанций, так что к передаче собственно данных файлов эта скорость отношения не имеет.

Для кадров максимальной длины полезная пропускная способность равна:

С_п = 7631· 1518 · 8 = 92,67 Мбит/с,

что весьма близко к номинальной скорости протокола.

Рассчитаем загруженность сети при передачи кадров минимальной и максимальной длины.

Так как в первой подсети 49 компьютеров, то максимальная, 100 % загруженность сети по минимальному кадру составляет: 49·67·8=26264 бит. Реальная загруженность сети - 1496 бита. Что составляет 5,7 %.

Максимальная загруженность сети по максимальному кадру составляет 49·1518·8=595056 бит. Реальная - 13104 бит. Это составляет 2,2 %.

Для второй подсети: минимальный кадр – 41·67·8=21976 бит. Реальная загруженность сети - 1496 бита. Что составляет 6,81 %; максимальный кадр – 41·1518·8=497904 бит. Реальная - 13104 бит. Это составляет 2,63 %.

Для третьей подсети: минимальный кадр – 56·67·8=30016 бит. Реальная загруженность сети - 1496 бита. Что составляет 4,98 %; максимальный кадр – 56·1518·8=680064 бит. Реальная - 13104 бит. Это составляет 1,93 %.

Для четвертой подсети: минимальный кадр – 40·67·8=21440 бит. Реальная загруженность сети - 1496 бита. Что составляет 6,98 %; максимальный кадр – 40·1518·8=485760 бит. Реальная - 13104 бит. Это составляет 2,7 %.

Для пятой подсети: минимальный кадр – 39·67·8=20904 бит. Реальная загруженность сети - 1496 бита. Что составляет 7,16 %; максимальный кадр – 39·1518·8=473616 бит. Реальная - 13104 бит. Это составляет 2,77 %.

Загруженность подсети не превышает порога, определённого для Ethernet в 30%. В случае превышения этого порога полезная пропускная способность сети резко падает из-за роста интенсивности коллизий и увеличения времени ожидания доступа к среде.

Таким образом, созданная сеть является работоспособной с точки зрения предъявляемых требований.
Заключение
В настоящем курсовом проекте были проведены необходимые расчеты для   проектирования локальной вычислительной. Были выделены IP-адреса для 5 подсетей и 225 устройств в подсетях, произведён расчёт PDV и PVV для каждой подсети.  Так же был произведен подбор необходимого сетевого оборудования.
Список использованной литературы:
1.      Олифер В. Г. Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Учебник для ВУЗов. 2-е издание. Санкт – Петербург, Питер, 2004 год.-864с.

2.      Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник для вузов. 2-ое изд. – СПб.: Питер, 2005. – 703 с.: ил.