Построение локальной вычислительной сети. Как построить лвс - локальную сеть малого предприятия Базовая модель OSI содержит семь отдельных уровней

Крупные компании имеют в обороте большой объем данных разного характера:

• текстовые файлы;
• графические;
• изображения;
• таблицы;
• схемы.

Для руководства важно, чтобы вся информация имела удобный формат, легко конвертировалась и передавалась на любом носителе в нужные руки. Но бумажные документы давно начали сменяться оцифрованными, так как компьютер может содержать множество данных, с которыми намного удобнее работать с помощью автоматизации процессов. Также этому способствует перемещение сведений, отчетов и договоров партнерам или проверяющим компаниям без длительных переездов.

Так появилась необходимость повсеместного снабжения отделов фирм электронно-вычислительными устройствами. Вместе с этим встал вопрос о соединении этих приборов в единый комплекс для защиты, сохранности и удобства перемещения файлов.

В этой статье мы расскажем, как облегчить проектирование локальной вычислительной (компьютерной) сети на предприятии.

Что такое ЛВС, ее функции

Это связующее подключение ряда компьютеров в одно замкнутое пространство. Часто такой метод используется в крупных компаниях, на производстве. Также можно самостоятельно создать небольшую связь из 2 – 3 приборов даже в домашних условиях. Чем больше включений в структуру, тем она становится сложнее.

Виды составления сетей

Бывает два типа подключения, они различаются по сложности и наличию руководящего, центрального звена:

• Равноправные.
• Многоуровневые.

Равнозначные, они же одноранговые, характеризуются схожестью по техническим характеристикам. На них идет одинаковое распределение функций – каждый пользователь может получить доступ во все общие документы, совершить одинаковые операции. Такая схема легка в управлении, для ее создания не требуется множественных усилий. Минусом является ее ограниченность – не более 10 членов может вступить в этот круг, в ином случае нарушается общая эффективность работы, скорость.

Серверное проектирование локальной сети компании более трудоемкое, однако, у такой системы выше уровень защиты информации, а также есть четкое распределение обязанностей внутри паутины. Самый лучший по техническим характеристикам (мощный, надежный, с большей оперативной памятью) компьютер назначается сервером. Это центр всей ЛВС, здесь хранятся все данные, с этой же точки можно открывать или прекращать доступ к документам другим пользователям.

Функции компьютерных сетей

Основные свойства, которые нужно учесть при составлении проекта:

• Возможность подключения дополнительных устройств. Первоначально в сетке может находиться несколько машин, с расширением фирмы может понадобится дополнительное включение. При расчете мощности на это стоит обратить внимание, иначе понадобится делать перепланировку и докупать новые расходные материалы повышенной прочности.
• Адаптация под разные технологии. Необходимо обеспечить гибкость системы и ее приспособленность к разным сетевым кабелям и разным ПО.
• Наличие резервных линий. Во-первых, это относится к точкам выхода рядовых компьютеров. При сбое должна быть возможность подключить другой шнур. Во-вторых, нужно обеспечить бесперебойность работы сервера при многоуровневом подключении. Это можно сделать, обеспечив автоматический переход на второй концентратор.
• Надежность. Оснащение бесперебойниками, резервами автономной энергии, чтобы минимизировать возможность перебоя связи.
• Защита от посторонних влияний и взлома. Хранящиеся данных можно защищать не просто паролем, а целой связкой приспособлений: концентратор, коммутатор, маршрутизатор и сервер удаленного доступа.
• Автоматизированное и ручное управление. Важно установить программу, которая будет анализировать состояние сетки в каждый момент времени и оповещать о неисправностях для быстрого их устранения. Пример такого софта – RMON. При этом можно использовать и личный мониторинг через интернет-серверы.

Составление технических требований для проектирования и расчета локальной сети (ЛВС) на предприятии

Из свойств выходят условия, которые нужно учитывать при составлении проекта. Весь процесс конструирования начинается с составления технического задания (ТЗ). Оно содержит:

• Нормы по безопасности сведений.
• Обеспечение всем подключенным компьютерам доступа к информации.
• Параметры по производительности: время реакции от запроса пользователя до открытия нужной страницы, пропускная способность, то есть объем данных в работе и задержка передачи.
• Условия надежности, то есть готовность длительной, даже постоянной работы без перебоев.
• Замену комплектующий – расширение сетки, дополнительные включения или монтаж аппаратуры другой мощности.
• Поддержку разных видов трафика: текст, графика, мультимедийный контент.
• Обеспечение централизованного и дистанционного управления.
• Интеграцию различных систем и программных пакетов.

Когда ТЗ составлено с соблюдением потребностей пользователей, выбирается вид включенности всех точек в одну сеть.

Основные топологии ЛВС

Это способы физического соединения устройств. Самые частотные представлены тремя фигурами:

• шина;
• кольцо;
• звезда.

Шинная (линейная)

При сборке используется один ведущей кабель, от него уже отходят провода к пользовательским компьютерам. Основной шнур напрямую подключен к серверу,который хранит информацию. В нем же происходит отбор и фильтрация данных, предоставление или ограничение доступов.

Преимущества:

• Отключение или проблемы с одним элементом не нарушают действия остальной сетки.
• Проектирование локальной сети организации довольно простое.
• Относительно низкая стоимость монтажа и расходных материалов.

Недостатки:

• Сбой или повреждение несущего кабеля прекращает работу всей системы.
• Небольшой участок может быть подключен таким образом.
• Быстродействие может от этого страдать, тем более если связь проходит между более чем 10 устройствами.

«Кольцо» (кольцевая)

Все пользовательские компьютеры соединены последовательно – от одного прибора к другому. Так часто делают в случае одноранговых ЛВС. В целом эта технология применяется все реже.

Преимущества:

• Нет расходов на концентратор, маршрутизатор и прочее сетевое оборудование.
• Передавать информацию могут сразу несколько пользователей.

Недостатки:

• Скорость передачи во всей сетке зависит от мощности самого медленного процессора.
• При неполадках в кабеле или при отсутствии подключения любого элемента прекращается общая работа.
• Настраивать такую систему достаточно сложно.
• При подключении дополнительного рабочего места необходимо прерывать общую деятельность.

«Звезда»

Это параллельное включение устройств в сеть к общему источнику – серверу. Как цент чаще всего применяется хаб или концентратор. Все данные передаются через него. Таким способом может осуществляться работа не только компьютеров, но и принтеров, факсов и прочего оборудования. На современных предприятиях это самый частотный применяемый метод организации деятельности.

Преимущества:

• Легко выполнить подключение еще одного места.
• Производительность не зависит от быстродействия отдельных элементов, поэтому остается на стабильном высоком уровне.
• Просто найти поломку.

Недостатки:

• Неисправность центрального прибора прекращает деятельность всех пользователей.
• Количество подключений обусловлено числом портов серверного устройства.
• На сетку расходуется много кабеля.
• Дороговизна оборудования.

Этапы программного проектирования ЛВС

Это многоступенчатый процесс, который требует компетентного участия многих специалистов, так как следует предварительно рассчитать необходимую пропускную способность кабелей, учесть конфигурацию помещений, установить и настроить технику.

Планирование помещений организации

Следует расположить кабинеты работников и начальства в соответствии с выбранной топологией. Если для вас подходит форма звезды, то стоит поместить основную технику в ту комнату, что является основной и располагается в центре. Это же может быть офис руководства. В случае шинного распределения, сервис может находиться в самом удаленном по коридору помещении.

Построение схемы локальной сети

Чертеж можно сделать в специализированных программах автоматизированного проектирования. Идеально подходят продукты компании «ЗВСОФТ» – в них содержатся все базовые элементы, которые потребуются при построении.

Сетка должна учитывать:

• максимальное напряжение;
• последовательность вхождений;
• возможные перебои;
• экономичность установки;
• удобная подача электроэнергии.

Характеристики ЛВС необходимо подбирать в соответствии с планом помещений организации и используемым оборудованием.

Параметры компьютеров и сетевых устройств

При выборе и покупке элементов сетки важно учитывать следующие факторы:

• Совместимость с разными программами и новыми технологиями.
• Скорость передачи данных и быстродействие аппаратов.
• Количество и качество кабелей зависит от выбранной топологии.
• Метод управления обменов в сети.
• Защищенность от помех и сбоев обмоткой проводов.
• Стоимость и мощность сетевых адаптеров, трансиверов, репитеров, концентраторов, коммутаторов.

Принципы проектирования ЛВС с помощью компьютерных программ

При составлении проекта важно учесть большое количество нюансов. В этом поможет программное обеспечение от ZWSOFT. Компания занимается разработкой и продажей многофункциональных софтов для автоматизации работы инженеров-проектировщиков. Базовый САПР – является аналогом популярного, но дорогого пакта от Autodesk – AutoCAD, но превосходит его по легкости и удобству лицензирования, а также по более лояльной ценовой политике.

Преимущества программы:

• Интуитивно понятный, удобный интерфейс в черном цвете.
• Широкий выбор инструментов.
• Работа в двухмерном и трехмерном пространстве.
• 3D-визуализация.
• Интеграция с файлами большинства популярных расширений.
• Организация элементов ЛВС в виде блоков.
• Подсчет длин кабельных линий.
• Наглядное расположение элементов и узлов.
• Одновременная работа с графикой и текстовыми данными.
• Возможность установки дополнительных приложений.

Для ZWCAD – модуль, который расширяет функции базового САПРа в сфере проектирования мультимедийных схем. Все чертежи выполняются с автоматизированным расчетом кабелей локальной вычислительной сети и их маркировкой.

Преимущества:

• автоматизация подбора коммутационных систем;
• широкая библиотека элементов;
• параллельное заполнение кабельного журнала;
• автоматическое создание спецификаций;
• добавление оборудования в библиотеку;
• одновременная работа нескольких пользователей с базой данных;
• схематичные отметки расположения устройств и предметов мебели.

Поможет сделать проект в объемном виде, создать его в 3D. Интеллектуальные инструменты позволяют быстро проложить трассы ЛВС до точек подключения, наглядно представить места прохождения кабелей, организовать пересечения линий, выполнить разрезы подключаемого оборудования и технологической мебели (в том числе в динамическом режиме). С помощью редактора компонентов можно создать библиотеку как шкафов, коммутационных аппаратов, кабелей, зажимов и проч., а также присвоить им характеристики, на основе которых в дальнейшем можно составить спецификации и калькуляции. Таким образом, функции этого софта помогут завершить генплан помещений организации с трассировкой всех линий ЛВС.

Создавайте проект локальной вычислительной сети в своем предприятии вместе с программами от «ЗВСОФТ».

В иерархических локальных сетях имеется один или несколько специальных компьютеров – серверов, на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями.

Сервер в иерархических сетях – это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические сети иногда называются сетями с выделенным сервером. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости, с высокоскоростной сетевой картой (100 Мбит/с и более). Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются станциями или клиентами.

ЛВС классифицируются по назначению:

Сети терминального обслуживания. В них включается ЭВМ и периферийное оборудование, используемое в монопольном режиме компьютером, к которому оно подключается, или быть общесетевым ресурсом.

Сети, на базе которых построены системы управления производством и учрежденческой деятельности. Они объединяются группой стандартов МАР/ТОР. В МАР описываются стандарты, используемые в промышленности. ТОР описывают стандарты для сетей, применяемых в офисных сетях.

Сети, которые объединяют системы автоматизации, проектирования. Рабочие станции таких сетей обычно базируются на достаточно мощных персональных ЭВМ, например фирмы Sun Microsystems.

Сети, на базе которых построены распределенные вычислительные системы.

Все ЛВС работают в одном стандарте принятом для компьютерных сетей - в стандарте Open Systems Interconnection (OSI).

Базовая модель osi (Open System Interconnection)

Для того чтобы взаимодействовать, люди используют общий язык. Если они не могут разговаривать друг с другом непосредственно, они применяют соответствующие вспомогательные средства для передачи сообще­ний.

Показанные выше стадии необходимы, когда сообщение передается от отправителя к получателю.

Для того чтобы привести в движение процесс передачи данных, использовали машины с одинаковым кодированием данных и связанные одна с другой. Для единого представления данных в линиях связи, по которым передается информация, сформи­рована Международная организация по стандартизации (англ. ISO - International Standards Organization).

ISO предназначена для разработки модели международного комму­никационного протокола, в рамках которой можно разрабатывать международные стандарты. Для наглядного по­яснения расчленим ее на семь уровней.

Международных организация по стандартизации (ISO) разработала базовую модель взаимодействия открытых систем (англ. Open Systems In­terconnection (OSI)). Эта модель явля­ется международным стандартом для передачи данных.

Модель содержит семь отдельных уровней:

Уровень 1 : физический - битовые протоколы передачи информации;

Уровень 2 : канальный - формирование кадров, управление доступом к среде;

Уровень 3 : сетевой - маршрутизация, управление потоками данных;

Уровень 4 : транспортный - обеспечение взаимодействия удаленных процес­сов;

Уровень 5 : сеансовый - поддержка диалога между удаленными про­цессами;

Уровень 6 : представлении данных - интерпретация передаваемых данных;

Уровень 7 : прикладной - пользовательское управление данными.

Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится кон­кретная роль в том числе и транспортной среде. Благодаря этому общая задача передачи дан­ных расчленяется на отдельные легко обозримые задачи. Необходимые соглашения для связи одного уровня с выше- и нижерасположенными называют про­токолом.

Так как пользователи нуждаются в эффективном управлении, система вычис­лительной сети представляется как комплексное строение, которое координирует взаимодействие задач пользователей.

С учетом вышеизложенного можно вывести следующую уровневую модель с админи­стративными функциями, выполняющимися в пользова­тельском прикладном уровне.

Отдельные уровни базовой модели проходят в направлении вниз от источника данных (от уровня 7 к уровню 1) и в направлении вверх от прием­ника данных (от уровня 1 к уровню 7). Пользовательские данные переда­ются в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень.

На приемной стороне поступающие данные анализируются и, по мере надоб­ности, передаются далее в вышерасположенный уровень, пока ин­формация не будет передана в пользо­вательский прикладной уровень.

Уровень 1. Физический.

На физическом уровне определяются электрические, механические, функ­циональные и процедурные параметры для физической связи в системах. Физическая связь и неразрывная с ней экс­плуатационная готовность явля­ются основной функцией 1-го уровня. Стандарты физического уровня вклю­чают рекомендации V.24 МККТТ (CCITT), EIA RS232 и Х.21. Стандарт ISDN (Integrated Services Digital Network) в будущем сыграет определяющую роль для функций передачи данных. В качестве среды передачи данных исполь­зуют трехжильный медный провод (экранированная витая пара), коакси­аль­ный кабель, оптоволоконный проводник и радиорелейную линию.

Уровень 2. Канальный.

Канальный уровень формирует из данных, передаваемых 1-м уров­нем, так на­зываемые "кадры" последовательности кадров. На этом уровне осуществляются управление доступом к передающей среде, используемой несколькими ЭВМ, синхро­низация, обнаружение и исправле­ние ошибок.

Уровень 3. Сетевой.

Сетевой уровень устанавливает связь в вычислительной сети между двумя абонентами. Соединение происходит благодаря функциям маршрути­зации, которые требуют наличия сете­вого адреса в пакете. Сетевой уровень должен также обеспечи­вать обработку ошибок, мультип­лексирование, управление потоками данных. Самый известный стандарт, относящийся к этому уровню, - рекомендация Х.25 МККТТ (для сетей общего пользования с коммутацией пакетов).

Уровень 4. Транспортный.

Транспортный уровень поддерживает непрерывную передачу данных между двумя взаимодействующими друг с другом пользовательскими про­цессами. Качество транспорти­ровки, безошибочность передачи, независи­мость вычислительных сетей, сервис транспорти­ровки из конца в конец, ми­нимизация затрат и адресация связи га­рантируют непрерывную и безоши­бочную передачу данных.

Уровень 5. Сеансовый.

Сеансовый уровень координирует прием, передачу и выдачу одного сеанса связи. Для координации необходимы контроль рабочих параметров, управление потоками данных промежуточных накопителей и диалоговый контроль, гарантирующий передачу, имеющихся в распоряжении данных. Кроме того, сеансовый уровень содержит дополнительно функции управле­ния паролями, подсчета платы за пользование ресурсами сети, управления диалогом, синхрони­зации и отмены связи в сеансе передачи после сбоя вследствие ошибок в нижерасположенных уровнях.

Уровень 6. Представления данных.

Уровень представления данных предназначен для интерпретации данных; а также под­готовки данных для пользовательского прикладного уровня. На этом уровне происходит преоб­разование данных из кадров, ис­пользуемых для передачи данных в экранный формат или фор­мат для пе­чатающих устройств оконечной системы.

Уровень 7. Прикладной.

В прикладном уровне необходимо предоставить в распоряжение пользовате­лей уже пе­реработанную информацию. С этим может спра­виться системное и пользовательское приклад­ное программное обеспече­ние.

Для передачи информации по коммуникационным линиям данные преобразу­ются в це­почку следующих друг за другом битов (двоичное коди­рование с помощью двух состояний:"0" и "1").

Передаваемые алфавитно-цифровые знаки представляются с помо­щью бито­вых комби­наций. Битовые комбинации располагают в определен­ной кодовой таблице, содержащей 4-, 5-, 6-, 7- или 8-битовые коды.

Количество представленных знаков в ходе зависит от количества би­тов, ис­пользуемых в коде: код из четырех битов может представить макси­мум 16 значений, 5-битовый код - 32 зна­чения, 6-битовый код - 64 значения, 7-битовый - 128 значений и 8-битовый код - 256 алфавитно-цифровых зна­ков.

При передаче информации между одинаковыми вычислительными системами и разли­чающимися типами компьютеров применяют следующие коды:

На международном уровне передача символьной информации осуще­ствляется с помо­щью 7-битового кодирования, позволяющего закодировать заглавные и строч­ные буквы англий­ского алфавита, а также некоторые спец­символы.

Национальные и специальные знаки с помощью 7-битово кода пред­ставить нельзя. Для представления национальных знаков применяют наи­более употребимый 8-битовый код.

Для правильной и, следовательно, полной и безошибочной передачи данных необхо­димо придерживаться согласованных и установленных пра­вил. Все они огово­рены в протоколе передачи данных.

Протокол передачи данных требует следующей информации:

Синхронизация

Под синхронизацией понимают механизм распознавания начала блока данных и его конца.

Инициализация

Под инициализацией понимают установление соединения между взаимодейст­вующими партнерами.

Блокирование

Под блокированием понимают разбиение передаваемой информации на блоки данных строго определенной максимальной длины (включая опо­знава­тельные знаки начала блока и его конца).

Адресация

Адресация обеспечивает идентификацию различного используемого оборудо­вания дан­ных, которое обменивается друг с другом информацией во время взаимодей­ствия.

Обнаружение ошибок

Под обнаружением ошибок понимают установку битов четности и, следова­тельно, вы­числение контрольных битов.

Нумерация блоков

Текущая нумерация блоков позволяет установить ошибочно переда­ваемую или поте­рявшуюся информацию.

Управление потоком данных

Управление потоком данных служит для распределения и синхрони­зации ин­формаци­онных потоков. Так, например, если не хватает места в бу­фере устройства данных или данные не достаточно быстро обрабатыва­ются в периферийных устройст­вах (например, принтерах), со­общения и / или за­просы накапливаются.

Методы восстановления

После прерывания процесса передачи данных используют методы восстанов­ления, чтобы вернуться к определенному положению для повтор­ной передачи инфор­мации.

Разрешение доступа

Распределение, контроль и управление ограничениями доступа к данным вме­няются в обязанность пункта разрешения доступа (например, "только передача" или "только прием").

Сетевые устройства и средства коммуника­ций

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают сле­дующие показатели:

стоимость монтажа и обслуживания,

скорость передачи информации,

Ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополни­тельных усилителей-повторителей(репитеров)),

безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показате­лей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально воз­можным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращивае­мость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость/

Витая пара

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двух­жильное про­водное соединение часто называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет пе­редавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако явля­ется помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимущест­вами являются низкая цена и бес проблемная уста­новка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экраниро­ванную ви­тую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и при­ближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

Коаксиальный кабель

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применя­ется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Ко­аксиальный кабель используется для основ­ной и широкополосной передачи инфор­мации.

Широкополосный коаксиальный кабель

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко на­ращива­ется, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При пе­редачи информации в базисной полосе частот на рас­стояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель). Поэтому суммарное расстоя­ние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный кабель должен иметь на конце согласую­щий резистор (терминатор).

Еthernet-кабель

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротив­лением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или жел­тый кабель (yellow ca­ble). Он использует 15-контактное стандартное включе­ние. Вследствие помехоза­щищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Мак­симально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее рас­стояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, ис­пользует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Сheapernеt-кабель

Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheaper­net-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит / с.

При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются по­вторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и мини­мальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помо­щью широко используемых малогабаритных байо­нетных разъемов (СР-50). Дополни­тельное экранирование не требуется. Ка­бель присоединяется к ПК с помощью тройни­ковых соединителей (T-connectors).

Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей мо­жет состав­лять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet располо­жен на сетевой плате и как для гальваниче­ской развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала

Введение

Целью данного курсового проекта является построение локальной вычислительной сети. ЛВС - компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным.

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптоволоконные кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные - через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь шлюзы с другими локальными сетями, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней.

Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры. Реже используются преобразователи (конвертеры) среды, усилители сигнала (повторители разного рода) и специальные антенны.

В данной работе будет спроектирована ЛВС по технологии Ethernet, при этом горизонтальные и вертикальные кабели будут пятой категории UTP, с возможностью пропускать 100 Мбит/с.

1. Технические требования к ЛВС

1.1 Сетевая модель ООО «Мастер»

пользователь компьютерный сеть локальный

На начальном этапе развития сетей организация имела свои собственные стандарты для объединения компьютеров между собой. Эти стандарты описывали механизмы, необходимые для перемещения данных с одного компьютера на другой. Однако, эти ранние стандарты не были совместимы между собой.

В последующие годы Международная организация по стандартам (ISO - International Standards Organization) и Институт Инженеров по электротехнике и электронике (IEEE - Institute of Electrical and Electronic Engineers) разработали свои модели, которые стали общепризнанными промышленными стандартами для разработки компьютерных сетей. Обе модели описывают сетевые технологии в терминах функциональных уровней.

ISO разработала модель, которая была названа моделью взаимодействия Открытых Систем (OSI - Open System Interconnection). Эта модель используется для описания потока данных между приложением пользователя и физическим соединением с сетью.

Модель OSI разделяет коммуникационные функции на 7 уровней:

· Уровень приложений.

· Уровень представлений.

· Сеансовый уровень.

· Транспортный уровень.

· Сетевой уровень.

· Канальный уровень.

· Физический уровень.

Концепция модели - каждый уровень предоставляет сервис последующему, более высокому уровню. Это позволяет каждому уровню взаимодействовать с тем же уровнем на другом компьютере. Концепция семиуровневой модели изображена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Семиуровневая модель ISO OSI

Функциональное назначение уровней:

Физический уровень направляет неструктурированный поток битов данных через физическую среду передачи (кабель).

1. Физический уровень выполняет роль несущей для всех сигналов, передающих данные сгенерированные всеми более высокими уровнями. Этот уровень отвечает за аппаратное обеспечение. Физический уровень определяет физические, механические и электрические характеристики линий связи (тип кабеля, количество разъемов коннектора, назначение каждого разъёма и т.д.). Физический уровень описывает топологию сети и определяет метод передачи данных по кабелю (электрический, оптический).

2. Канальный уровень упаковывает неструктурированные биты данных с физического уровня в структурированные пакеты (фреймы данных).

3. Канальный уровень отвечает за обеспечение безошибочной передачи пакетов. Пакеты содержат исходный адрес и адрес назначения, что позволяет компьютеру извлекать данные, предназначены только ему.

4. Сетевой уровень отвечает за адресацию сообщений и преобразование логических адресов и имен в физические адреса канального уровня. Сетевой уровень определяет путь (маршрут) прохождения данных от передающего к принимающему компьютеру. Сетевой уровень переструктурирует пакеты данных (фреймы) канального уровня (разбивает большие на совокупность небольших или объединяет мелкие).

5. Транспортный уровень осуществляет контроль качества передачи и отвечает за распознание и коррекцию ошибок. Транспортный уровень

6. гарантирует доставку сообщений, создаваемых на уровне приложений.

7. Сеансовый уровень позволяет двум приложениям на разных компьютерах установить, использовать и завершить соединение, которое называется сеансом. Сеансовый уровень координирует связь между двумя прикладными программами, работающими на разных рабочих станциях. Сеансовый уровень обеспечивает синхронизацию задачи и реализует управление диалогом между взаимодействующими процессами (определяет, какая сторона передаёт, когда, как долго и т.д.).

8. Уровень представления служит для преобразования данных, полученных с уровня приложения в повсеместно распознаваемый промежуточный формат. Уровень представления можно назвать сетевым транслятором. Уровень представления позволяет объединять в единую сеть разнотипные компьютеры (IBM PC, Macintosh, DEC и т.д.), преобразуя их данные в единый формат. Уровень представления осуществляет управление защитой в сети, осуществляет шифрование данных (при необходимости). Обеспечивает сжатие данных с целью уменьшения количества бит данных, требующих передачи.

9. Уровень приложений (прикладной уровень) позволяет прикладным программам получать доступ к сетевому сервису. Уровень приложений непосредственно поддерживает пользовательские приложения (программное обеспечение для передачи файлов, доступа к базе данных, электронная почта). Модель стандарта взаимодействия Открытых Систем считается лучшей из известных моделей и наиболее часто используется для описания сетевых сред.

Локальная вычислительная сеть является основной частью корпоративной сети, обеспечивающей функционирование и взаимодействие различных распределенных приложений, которые могут входить в состав информационной системы (ИС). Современная ЛВС должна обладать следующими основными характеристиками:

· производительность, адекватная предъявляемым современными ИС требованиям;

· масштабируемость;

· отказоустойчивость;

· поддержка всех основных коммуникационных стандартов и протоколов;

· совместимость с оборудованием смежных подсистем;

· возможность изменения логической конфигурации ЛВС без изменения физической;

· управляемость.

При разработке архитектуры ЛВС используются современные методы, технологии и устройства, которые позволяют наилучшим образом достичь баланса между основными требованиями к ЛВС и возможностями сети. Требования к современному бизнесу и необходимость поддержки бизнес-приложений определяют ряд параметров, среди которых важнейшими являются:

· высокая доступность сети на уровне не ниже 99,99%;

· высокоскоростная коммутация пакетов;

· качество обслуживания пользователей и приложений;

· управление на основе правил;

· интеграция с сервисами каталогов.

В качестве основы построения ЛВС должна использоваться стратегия, позволяющая создавать и поддерживать сетевые комплексы любых масштабов, интегрировать вновь появляющиеся технологии и стандарты, максимальным образом сохраняя уже сделанные инвестиции и обеспечивая минимальный уровень затрат на поддержку сети.

2. Основные требования к сети

Одним из важнейших требований, предъявляемых к современной ЛВС, является обеспечение безопасности и защищенности процессов, происходящих в ЛВС, так как открытая для доступа извне сеть является уязвимой. Реализация в ЛВС системы управления, статистики и идентификации позволяет обеспечить контроль и повысить защищенность ЛВС.

Для управления сетью и возможностью предупреждать нежелательные ситуации в работе ЛВС в устройствах всей сети должны присутствовать системные средства мониторинга политики качества обслуживания и безопасности, планирования сети и сервисов, которые предоставляют возможности:

· сбора статистики для анализа производительности сети на всех уровнях;

· перенаправления трафика отдельных портов, групп портов и виртуальных портов на анализатор протоколов для детального анализа;

· мониторинга событий в реальном времени для расширения возможностей диагностики помимо внешних анализаторов.

· сбора и сохранения информации о существенных сетевых событиях, включая изменения конфигураций устройств, изменения топологии, программные и аппаратные ошибки

ЛВС должно существовать системное решение, позволяющее решать проблему комплексно, что подразумевает реализацию идентификации сетевых ресурсов и пользователей, защиту информации и ресурсов от несанкционированного доступа, динамический активный контроль над сетью.

ЛВС должна обеспечить всем отделам предприятия:

· возможность обработки текстов;

· доступ к сети Интернет;

· возможность использования электронной почты;

· работу с базами данных;

· доступ к общим принтерам;

· возможность передачи данных.

Стек протоколов TCP/IP изображен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Стек протоколов TCP/IP

Стек протоколов TCP/IP делится на 4 уровня: прикладной (application), транспортный (transport), межсетевой (internet) и уровень доступа к среде передачи (network access). Термины, применяемые для обозначения блока передаваемых данных, различны при использовании разных протоколов транспортного уровня - TCP и UDP, поэтому на рис. 2 изображено два стека.

Соотношение уровней стеков OSI и TCP/IP изображено на рисунке 3

Рисунок 3 - Соотношение уровней стеков OSI и TCP/IP

3. Выбор необходимого материала и оборудования

Спроектировать локальную вычислительную сеть организации по технологии Ethernet, располагающейся в двух зданиях (рис.).

Локальная вычислительная сеть организации

Проект должен удовлетворять следующим требованиям:

1. Каждый отдел предприятия должен иметь доступ к ресурсам всех остальных отделов;

2. Трафик, создаваемый сотрудниками одного отдела, не должен влиять на локальные сети других отделов, кроме случаев обращения к ресурсам локальных сетей других отделов;

3. Один файл - сервис может поддерживать не более 30 пользователей;

4. Файловые серверы не могут совместно использоваться несколькими отделами;

5. Все повторители, мосты и коммуникаторы должны располагаться в коммутационных шкафах (WS);

6. Расстояние между компьютерами на моноканале не должно быть менее одного метра;

7. Коммутационное оборудование и файл - серверы должны иметь защиту от пропадания сетевого напряжения;

8. Спроектированная сеть должна работать устойчиво. В случаи неустойчивости работы сети проект должен быть переработан;

9. Допускается использовать следующие комбинации кабелей: витая пара и оптоволокно;

10. Проект должен иметь минимальную стоимость;

11. Скорость передачи данных не должна быть ниже 10 Мбит/сек;

12. Тип используемой сетевой технологии - Ethernet;

13. В проекте можно использовать лишь оборудование из табл. 1.

Таблица 1 Перечень используемого оборудования

В фирме имееется 4 отдела. Из которых три располагаются в корпусе 1, а четвертый, в корпусе два, удаленном от первого на 300 метров. В каждом отделе установлен персональный компьютер (ПК) в количестве:

В отделе маркетинга - 7 шт.

В отделе АСУ - 10 шт.

В производственном отделе - 42 шт.

В проектном отделе - 30 шт.

Соединение ПК, внутри отделов, будет производиться с помощью коаксиального кабеля. Первой задачей является, размещение ПК в каждом отделе, т.е. ПК должны располагаться не в случайном порядке и не кучно, а на приемлемом друг от друга расстоянии. На рисунке 8 показаны схемы размещения ПК, с указанными расстояниями между ними.

Для оптимизации работы вся локальная сеть (ЛВС) разбивается на сегменты. Каждому отделу соответствует свой сегмент. Все сегменты будут подключены к головному коммутатору. Выбираем из таблицы 1 коммутатор на 8 оптических портах с разъемом BNC, который будет являться головным. Коммутатор защищен от падения сетевого напряжения источником бесперебойного питания на 800 ВА. Данный коммутатор автоматически определит скорость работы каждого сегмента и поддержит ее. Это позволит получить требуемую скорость передачи данных, не ниже 10 Мбит/сек. Головной коммутатор располагается в коммутационном шкафу WS3 производственного отдела.

Отдел маркетинга.

В отделе имеется 7 ПК и коммутационный шкаф WC1. Для устойчивой работы сети разбиваем отдел на 2 сегмента по 3 и 4 ПК. Расстояние между последним ПК в первом сегменте и головным коммутатором, для сегмента, что позволяет его использовать как единое целое, т.к. длина сегмента не будет превышать 185 метров.

В коммутационном шкафу WC1 расположен файл-сервер отдела (файл-сервер на основе процессора Pentium с предустановленной операционной системой), источник бесперебойного питания, и коммутатор на 8 портов с разъемами BNC. Все ПК и файл-сервер оснащены сетевыми адаптерами с разъемами BNC и соединены между собой тонким коаксиальным кабелем с помощью BNC Т-конекторов.

Связь компьютеров и файл-сервера

В свободный разъем последнего Т-коннектора вставляется «заглушка» - терминатор (рисунок). Для того, чтобы тонкий коаксиальный кабель не находился в натянутом состоянии, между компьютерами оставляем на каждом участке запас равный одному метру.

Терминатор

Отдел АСУ.

В отделе находятся 10 компьютеров и коммутационный шкаф WC2. В шкафу WC2 располагаются коммутатор, источник бесперебойного питания, который подключен к файл-серверу. Файл-сервер на основе процессора Pentium с предустановленной операционной системой находится непосредственно в отделе. Все ПК и файл-сервер оснащены сетевыми адаптерами с разъемами BNC. Персональные компьютеры и файл-сервер соединены между собой тонким коаксиальным кабелем с помощью BNC Т-коннекторов. В свободный разъем последнего Т-коннектора вставляется «заглушка» - терминатор. Сегмент LS2 для более устойчивой работы раздели на 2 сегмента по 5 ПК. Коммутатор подключен к головному коммутатору в шкафу WC3 в производственном отделе. Для того, чтобы тонкий коаксиальный кабель не находился в натянутом состоянии, между компьютерами оставляем на каждом участке запас равный одному метру. Длина сегмента LS2- а от последнего ПК до головного коммутатора и с учетом запаса кабеля между ПК, составляет, для сегмента LS2-б, что не превышает допустимых 185 метров.

Производственный отдел.

В отделе имеется 42 компьютеров и коммутационный шкаф WC3. В связи с большим числом компьютеров, целесообразно разделить их. Таким образом, мы получаем 7 сегментов LS3-а, LS3-б, LS3-в и т.д., в каждом из которых по 6 ПК. Сегменты объединены между собой 8-ми портовыми коммутаторами с разъемами BNC (3 шт.). Использование коммутатора позволяет без потерь в скорости обойти правило «5-4-3», кроме того, использование коммутатора дает большую защищенность от возникновения коллизий, чем следование вышеупомянутому правилу. В данном отделе будет использоваться два файл-сервера.

В коммутационном шкафу отдела WC3 будут располагаться источник бесперебойного питания, который подключен к файл-серверу; коммутаторы данного отдела, соединяющие отдельные сегменты; головной коммутатор всей сети.

Все ПК и файл-серверы оснащены сетевыми адаптерами с разъемами BNC и соединены между собой тонким коаксиальным кабелем с помощью BNC Т-коннекторов. Для того, чтобы тонкий коаксиальный кабель не находился в натянутом состоянии, между компьютерами оставляем на каждом участке запас равный одному метру. В свободный разъем последнего Т-конектора вставляется «заглушка» - терминатор.

Общая длина сегмента LS3-а от последнего ПК до коммутатора составляет. Общая длина сегмента LS3-б от последнего ПК до коммутатора составляет. Общая длина сегмента LS3-в от последнего ПК до коммутатора составляет. Общая длина сегмента LS3-г от последнего ПК до коммутатора составляет. Общая длина сегмента LS3-д от последнего ПК до коммутатора составляет. Общая длина сегмента LS3-е от последнего ПК до коммутатора составляет. Общая длина сегмента LS3-ж от последнего ПК до коммутатора составляет. Длина ни одного из сегментов не превышает допустимой в 185 м.

Проектный отдел

В отделе имеется 30 ПК и коммутационный шкаф WC4. Сегмент S4 для более устойчивой работы раздели на 5 сегментов. В коммутационном шкафу устанавливаем источник бесперебойного питания, защищающий файл-серверы от падения сетевого напряжения, коммутатор на 8 портов с разъемами BNC объединяющий сегменты. Все ПК и файл-серверы оснащены сетевыми адаптерами с разъемами BNC и соединены между собой тонким коаксиальным кабелем с помощью BNC Т-коннекторов. В свободный разъем последнего Т-коннектора вставляется «заглушка» - терминатор. Для того, чтобы тонкий коаксиальный кабель не находился в натянутом состоянии, между компьютерами оставляем на каждом участке запас равный одному метру. Длина сегмент LS4-а от последнего ПК до коммутационного шкафа WC4 составляет. Длина сегмента LS4-б от последнего ПК до коммутационного шкафа WC4 составляет. Длина сегмента LS4-в от последнего ПК до коммутационного шкафа WC4 составляет. Длина сегмента LS4-г от последнего ПК до коммутационного шкафа WC4 составляет. Длина сегмента LS4-д от последнего ПК до коммутационного шкафа WC4 составляет. Длина ни одного из сегментов не превышает допустимой в 185 м.

Соединение отделов между собой

Корпус 2 удален от корпуса 1 на 300 метров. Корпуса соединены между собой трубопроводом. Для того чтобы связать сегмент WC4 с головным коммутатором, прокладываем в трубопроводе двужильный оптоволоконный кабель (табл. 1). Длина кабеля составляет 320 метров. С каждой стороны оставляем запас 10 метров, два из которых требуются для разделки кабеля, остальные восемь укладываются в шкафу кольцами в связи с технологическими требованиями. Для того чтобы перейти от одной среды передачи данных к другой, выбираем из таблицы 1 двухпортовый мост с комбинацией портов «коаксиальный кабель - оптоволоконный кабель», который устанавливается в шкафу WC4, и «оптоволоконный кабель - коаксиальный кабель», который устанавливается в шкафу WC3. Оба моста защищены от падения напряжения источником бесперебойного питания. Мост «оптоволоконный кабель - коаксиальный кабель» в шкафу WC3 в свою очередь подключается с помощью тонкого коаксиального кабеля непосредственно к головному коммутатору.

Таким образом, получили сеть, соединяющую два здания, имеющую минимальную стоимость, но при этом в ней отсутствует широковещательный трафик и скорость передачи данных достигает не менее 10 Мбит/с. На рисунках 8 и 9 показаны соответственно схема размещения персональных компьютеров, входящих в состав локальной вычислительной сети и схема подключения персональных компьютеров со схемой кабельных прокладок и длин кабельных сегментов.

WS1: Файл - сервер отдела

Коммутатор отдела маркетинга на 8 портов с разъемами BNC.

WS2: Файл - сервер отдела

Источник бесперебойного питания;

Коммутатор отдела АСУ на 8 портов с разъемами BNC.

WS3: 2 источника бесперебойного питания;

2 файл - сервера отдела;

2 коммутатора на 8 портов с разъемами BNC;

Головной коммутатор на 8 портов с разъемами BNC;

Двухпоротовый мост «коаксиальный кабель - оптоволокно».

WS4: Файл - сервер отдела

Источник бесперебойного питания;

Коммутатор проектного отдела на 8 портов с разъемами BNC;

Мост «коаксиальный кабель - оптоволоконный кабель»

На рисунке 12 показана схема размещения оборудования в кабельных шкафах и линии коммутации данного оборудования.

Для того чтобы сеть работала устойчиво, то есть не происходило искажений передаваемой информации или ее пропадание, необходимо выполнения следующих условий:

1. Длина сегмента не должна превышать допустимую величину:

тонкий коаксиал - 185 м;

оптика - 2000 м (имеем максимум 320 м).

2. Общая длина сети не должна превышать 2,5 км.

3. Количество компьютеров в сети не должно превышать 90 шт. (имеем 89 компьютеров + 5 файл-серверов отделов).

4. Один файл-сервер может поддерживать не более 30 пользователей (имеем максимум 30 пользователей).

5. Файл-серверы не могут совместно использоваться несколькими отделами.

6. Все повторители, мосты и коммутаторы должны распологаться в коммутационных шкафах.

7. Должно выполняться правило «5-4-3» (выполняется).

Не имеется ни одного превышения требуемых параметров. Следовательно, нет необходимости выполнять проверку устойчивости с использованием PDV (время двойного интервала - не должно превышать 575 битовых интервалов) и PVV (уменьшение межкадрового интервала не должно превышать 49 битовых интервалов). Соблюдение этих требований обеспечивает устойчивую работу сети даже в тех случаях, когда нарушаются вышеизложенные условия. Данная проверка будет выполнена для полной уверенности работоспособности сети.

Для упрощения расчетов используются справочные данные организации IEEE, содержащие данные задержек распространения сигнала в повторителях, приемопередатчиках и различных физических средах.

Таблица 4 Данные для расчета PDV

Для расчета на устойчивость рисуют участок с наиболее удаленными станциями.

Левый сегмент - сегмент, откуда начинается прохождение сигнала.

Правый сегмент - сегмент, куда приходит сигнал.

Промежуточный сегмент - сегмент между левым и правым сегментами.

Расчет должен проводиться дважды, при распространении сигнала в обе стороны, т.к. результат может быть разный в случае несимметричной сети. Если хотя бы в одном случае по PDV не выполняется, сеть будет терять кадры из-за пропуска коллизий.

Расчет будем производить для двух самых удаленных друг от друга компьютеров из отдела маркетинга и из проектного отдела. Схематическое изображение показано на рисунке 13.

Произведем расчет устойчивости сети с использованием PDV и PVV

4. Экономический расчет проекта

Практическое использование моделей ЛВС во многих случаях предполагает наличие информации о реальных характеристиках вычислительного процесса. Такая информация может быть получена эмпирическими методами, на основе которых в настоящее время создаются средства для исследования аппаратно-программных компонентов ЛВС. Необходимая информация собирается с помощью специальных средств,

которые обеспечивают измерение параметров, характеризующих динамику функционирования ЛВС в режимах опытной и нормальной эксплуатации. К таким средствам относятся сетевые анализаторы, анализаторы протоколов и т.п..Создание средств для измерений параметров функционирования ЛВС, в том числе и операционных систем ЛВС, относится к числу новых задач в вычислительной технике. Экспериментальные методы позволяют создать основу количественной оценки эффективности ВС для достижения следующих практических целей: анализа имеющихся ЛВС, выбора наилучшей и синтеза новой ЛВС. Оценка характеристик аппаратно-программных средств связана с проведением экспериментов и измерений, которые с практической точки зрения могут рассматриваться как процесс получения полезной информации. Данные измерений представляются в виде, пригодном для последующего анализа. Это осуществляется с помощью специальных средств обработки, создание которых связано с разработкой анализаторов. Эта взаимосвязь касается, например, выбора единых форматов данных, удобных не только для измерений, но и для обработки их результатов. В общем случае этап измерений предшествует этапу обработки, и средства обработки должны быть рассчитаны на эффективное применение к большим массивам информации, поскольку для измерений на ЛВС характерны, как правило, большие объемы и высокая плотность регистрируемых данных. На завершающем этапе экспериментальных исследований проводится анализ результатов измерений, который состоит в получении содержательных выводов об исследуемой ЛВС. Важным условием для формирования таких выводов является удачное представление результатов измерений. Эффективность экспериментальных методов в значительной степени зависит от качества планирования экспериментов и правильности выбора типа нагрузки. Эксперимент состоит из набора тестов, выполняемых в процессе исследований, а тест, в свою очередь, состоит из ряда сеансов или «прогонов». Термин «сеанс» чаще применяется для измерений, а «прогон», как правило, - для имитационного моделирования. В течение сеанса или прогона накапливается информация о поведении системы и, возможно, рабочей нагрузке. Поскольку рабочая нагрузка меняется, число наблюдений, которое требуется получить для каждой интересующей пользователя величины, должно быть таким, чтобы распределения для этих величин и их моменты могли быть оценены с требуемой точностью. Таким образом, продолжительность сеанса зависит от необходимого числа наблюдений.

Эксперимент длительностью в один сеанс достаточен для оценки, если нужно, рассмотреть только одну конфигурацию системы и один тип, рабочей нагрузки. Например, если измерения производятся для того, чтобы выяснить, обеспечивает ли данная ЛВС при заданной рабочей нагрузке (трафике) удовлетворительную производительность, т.е. отвечает ли она определенным требованиям. Эксперименты длительностью в несколько сеансов необходимы, если предстоит определить влияние определенных факторов на производительность системы или производится оптимизация системы последовательными итерациями.

5. Настройка сетевого оборудования и конечных пользователей

Настройка оборудования - наиболее сложный этап в инсталляции сети. Чем сложнее сеть, тем больше разнородного технически сложного оборудования в ней применяется, тем более глубокие знания и опыт требуется от инженера для настройки этого оборудования. Окончательная настройка и отладка оборудования под цели заказчика занимает иногда намного большее время, чем инсталляция. От оптимизации большого количества параметров каждого сетевого устройства зависит производительность будущей сети. А значит от этого зависит производительность работы персонала компании.

Настройка оборудования может включать, по желанию заказчика, в себя следующие этапы и работы:

1. настройка коммутаторов, маршрутизаторов и межсетевых экранов (Firewall). Настройка обычно включает в себя разделение сети на виртуальные локальные сети, разработку и настройку правил маршрутизации, обеспечения качества обслуживания, обеспечения безопасности, обеспечение шифрования критичных данных, организацию удаленного защищенного доступа к данным корпоративной сети. В список настраиваемого оборудования входят активные устройства сетевой среды, такие как мультиплексоры, коммутаторы, маршрутизаторы, межсетевые экраны, служебные сервера (DNS, DHCP, HTTP, MAIL), а также очень часто магистральные медные и оптические мультиплексоры.

2. в настоящее время с развитием беспроводных технологий ни одна корпоративная сеть передачи данных не обходится без WI-FI сети. Поэтому в настройку также попадают и беспроводные точки доступа. Организация удобной, масштабируемой, управляемой из единой точки сети требует знания современных технологий. Правильно настроенная сеть обеспечивает высокую надежность, централизованное управление, а также дополнительные сервисы, такие как авторизация, handover, и другие.

3. помимо сетевого оборудования требуют настройки и сетевые принтеры, многофункциональные печатающие устройства, копиры. В настоящее время они являются автономными сетевыми устройствами и наравне с компьютерной техникой требуют профессиональной настройки. Ввод настроек лучше поручить специалистам, т.к. непрофессиональное обращение с высокотехнологичной техникой может вывести ее из строя. Помимо этого, неавторизованные инсталляции не приветствуются производителями, и самостоятельно произведенная настройка и установка оборудования, без привлечения авторизованного сервис-центра, - риск потерять гарантию на дорогостоящее оборудование.

4. технологии передачи данных совершенствуются, и на сегодня в список оборудования, часто используемого корпоративными заказчиками, традиционно входят системы видеоконференцсвязи. Правильная настройка системы позволяет получать качественное изображение, экономить на полосе пропускания, полностью использовать весь функционал системы для конечного пользователя. В систему видеоконференцсвязи входят не только сервера видеоконференции, но и оконечные терминальные устройства - IP видеотелефоны, видеотерминалы, системы коллективной видеосвязи. Правильная настройка всего класса устройств, совместно с центральной системой, обеспечит реализацию качественной услуги и сервиса для пользователя.

Современный широкополосный беспроводной маршрутизатор представляет собой многофункциональное устройство, в котором объединены:

· маршрутизатор;

· коммутатор сети Fast Ethernet (10/100 Мбит/с);

· точка беспроводного доступа;

· брандмауэр;

· NAT-устройство.

Основная задача, возлагаемая на беспроводные маршрутизаторы - это объединение всех компьютеров домашней сети в единую локальную сеть с возможностью обмена данными между ними и организация высокоскоростного, безопасного подключения к Интернету всех домашних компьютеров.

Использование беспроводного маршрутизатора для подключения

В настоящее время наиболее популярными способами являются подключение к Интернету по телефонной линии с использованием ADSL-модема и по выделенной линии Ethernet. Исходя из этого, все беспроводные маршрутизаторы можно условно разделить на два типа:

· для подключения по выделенной Ethernet-линии;

· для подключения по телефонной линии.

В последнем случае в маршрутизатор встроен еще и ADSL-модем.

Согласно статистике, у провайдеров все более популярным становится способ подключения по выделенной Ethernet-линии. При этом предназначенные для этого маршрутизаторы могут использоваться и для подключения к Интернету по телефонной линии, но для этого придется дополнительно приобрести ADSL-модем.

В дальнейшем мы будем рассматривать только маршрутизаторы, предназначенные для подключения к Интернету по выделенной Ethernet-линии.

Итак, маршрутизаторы - это сетевые устройства, устанавливаемые на границе внутренней локальной домашней сети и Интернета, а следовательно, выполняющие роль сетевого шлюза. С конструктивной точки зрения маршрутизаторы должны иметь как минимум два порта, к одному из которых подключается локальная сеть (этот порт называется внутренним LAN-портом), а ко второму - внешняя сеть, то есть Интернет (данный порт называется внешним WAN-портом). В домашних маршрутизаторах предусмотрены один WAN - порт и четыре внутренних LAN-порта, которые объединяются в коммутатор (рис. 2). И WAN-, и LAN-порты имеют интерфейс 10/100Base-TX, и к ним можно подключать сетевой Ethernet-кабель.

LAN и WAN - порты маршрутизатора

Интегрированная в маршрутизатор точка беспроводного доступа позволяет организовать беспроводной сегмент сети, который для маршрутизатора относится к внутренней сети. В этом смысле компьютеры, подключаемые к маршрутизатору беспроводным способом, ничем не отличаются от тех, что подключены к LAN-порту.

Задача интегрированного в маршрутизатор брандмауэра сводится к обеспечению безопасности внутренней сети. Для этого брандмауэры должны уметь маскировать защищаемую сеть, блокировать известные типы хакерских атак и утечку информации из внутренней сети, контролировать приложения, получающие доступ во внешнюю сеть.

Для того чтобы реализовать указанные функции, брандмауэры анализируют весь трафик между внешней и внутренней сетями на предмет его соответствия тем или иным установленным критериям или правилам, определяющим условия прохождения трафика из одной сети в другую. Если трафик отвечает заданным критериям, то брандмауэр пропускает его через себя. В противном случае, то есть если установленные критерии не соблюдены, трафик блокируется. Брандмауэры фильтруют как входящий, так и исходящий трафик, а также позволяют управлять доступом к определенным сетевым ресурсам или приложениям.

По своему назначению брандмауэры напоминают контрольно-пропускной пункт охраняемого объекта, где производится проверка документов всех входящих на территорию объекта и всех покидающих ее. Если пропуск в порядке - доступ на территорию разрешен. Аналогично действуют и брандмауэры, только в роли людей, проходящих через КПП, выступают сетевые пакеты, а пропуском является соответствие заголовков этих пакетов заданному набору правил.

Все современные маршрутизаторы со встроенными брандмауэрами являются NAT-устройствами, то есть поддерживают протокол трансляции сетевых адресов NAT (Network Address Translation). Данный протокол не является составной частью брандмауэра, но способствует повышению безопасности сети. Основная его задача - решение проблемы дефицита IP-адресов, которая становится все более актуальной по мере роста числа компьютеров.

Протокол NAT определяет, каким образом происходит преобразование сетевых адресов. NAT-устройство преобразует IP-адреса, зарезервированные для частного использования в локальных сетях, в открытые IP-адреса. К частным адресам относятся следующие IP-диапазоны: 10.0.0.0-10.255.255.255, 172.16.0.0-172.31.255.255, 192.168.0.0-192.168.255.255. Частные IP-адреса нельзя использовать в Глобальной сети, поэтому они могут свободно применяться только для внутренних целей.

Помимо перечисленных функциональных возможностей некоторые модели беспроводных маршрутизаторов имеют ряд дополнительных. К примеру, они могут быть оборудованы портами USB 2.0, к которым можно подключать внешние устройства с возможностью организации разделяемого сетевого доступа к ним. Так, при подключении к маршурутизатору принтеров по интерфейсу USB 2.0 мы получаем еще и принт-сервер, а при подключении внешнего жесткого диска - сетевое устройство хранения данных типа NAS (Network Attached Storage). Кроме того, в последнем случае используемое в маршрутизаторах ПО позволяет организовать даже FTP-сервер.

Существуют модели маршрутизаторов, которые имеют не только USB-порты, но и встроенный жесткий диск, а потому могут применяться для сетевого хранения данных, в качестве FTP-серверов для доступа как извне, так и из внутренней сети и даже выполнять функции мультимедийных центров.

Несмотря на кажущуюся схожесть функциональных возможностей широкополосных беспроводных маршрутизаторов, между ними есть существенные различия, которые в конечном счете и определяют, подойдет конкретный маршрутизатор для ваших целей или нет. Дело в том, что разные интернет-провайдеры используют различные типы подключения к Интернету. Если речь идет о подключении одного компьютера (без применения маршрутизатора), то проблем не возникает, поскольку пользовательские операционные системы (например, Windows XP/Vista) содержат программные средства, которые поддерживают все типы подключения, применяемые провайдерами. Если же для подключения домашней сети к Интернету используется маршрутизатор, то необходимо, чтобы он полностью поддерживал тип подключения, применяемый провайдером (типы подключения мы рассмотрим в разделе, посвященном настройке WAN-интерфейса).

Практически все маршрутизаторы, ориентированные на домашних пользователей, имеют встроенные программные средства быстрой настройки (мастера настройки) или средства для автонастройки - например Quick Setup, Smart Setup, NetFriend и др. Однако нужно иметь в виду, что всегда может найтись такой провайдер, который не будет поддерживать функцию автоматической настройки конкретного маршрутизатора. Кроме того, наличие таких функций вовсе не означает, что нажатием одной «волшебной» кнопки вы сразу справитесь со всеми проблемами и настроите свой маршрутизатор. Ведь даже для того, чтобы добраться до этой «волшебной» кнопки, придется выполнить некоторые настройки сетевого интерфейса в компьютере.

По вышеизложенным причинам мы не будем полагаться на возможности автоматической настройки маршрутизатора и рассмотрим наиболее универсальный способ его ручной пошаговой настройки.

Настройку маршрутизатора целесообразно производить в следующей последовательности:

· Получение доступа к web-интерфейсу маршрутизатора.

· Настройка LAN-интерфейса и встроенного DHCP-сервера.

· Настройка WAN-интерфейса с организацией соединения с Интернетом для всех компьютеров локальной сети.

· Настройка беспроводной сети (если имеются беспроводные клиенты).

· Настройка брандмауэра.

· Настройка протокола NAT (если требуется).

Первым этапом настройки маршрутизатора является получение сетевого доступа к его настройкам посредством web-интерфейса (во все маршрутизаторы встроен web-сервер).

Рассмотрим подробнее этапы настройки LAN-интерфейса и встроенного DHCP-сервера, а также настройки WAN-интерфейса. О настройке беспроводной сети, брандмауэра и протокола NAT в данной статье мы рассказывать не станем - этим вопросам будут посвящены отдельные публикации.

Получение доступа к web - и нтерфейсу маршрутизатора

Чтобы получить доступ к web-интерфейсу маршрутизатора, к LAN-порту необходимо подключить компьютер (ноутбук). Первое, что потребуется выяснить, - это IP-адрес LAN-порта маршрутизатора, логин и пароль, заданный по умолчанию. Любой маршрутизатор, будучи сетевым устройством, имеет собственный сетевой адрес (IP-адрес). Для того чтобы выяснить IP-адрес LAN-порта маршрутизатора и пароль, придется пролистать инструкцию пользователя.

Если маршрутизатор не эксплуатировался ранее, то его настройки совпадают с настройками по умолчанию (заводскими). В большинстве случаев IP-адрес LAN-порта маршрутизатора - 192.168.1.254 либо 192.168.1.1 с маской подсети 255.255.255.0, а пароль и логин - admin. Если маршрутизатор уже эксплуатировался и в нем менялись настройки по умолчанию, но вы не знаете ни IP-адреса LAN-порта, ни логина и пароля, то первое, что придется сделать, - это сбросить все настройки (вернуться к заводским). Для этого у всех маршрутизаторов имеется специальная заглубленная кнопка сброса настроек (Reset). Если нажать на нее (при включенном питании маршрутизатора) и удерживать в течение нескольких секунд, то маршрутизатор перезагрузится и восстановит свои заводские настройки.

Кроме возможности быстрого возврата к заводским настройкам, большинство маршрутизаторов имеет встроенный DHCP-сервер, активированный по умолчанию. Это позволяет легко подключаться к маршрутизатору, поскольку компьютеру, подключенному к LAN-порту маршрутизатора, будет автоматически присвоен IP-адрес той же подсети, к которой принадлежит и сам LAN-порт маршрутизатора, а в качестве IP-адреса шлюза по умолчанию будет применяться IP-адрес LAN-порта маршрутизатора. Но для того, чтобы воспользоваться этой возможностью, необходимо убедиться, что в свойствах сетевого соединения компьютера, применяемого для подключения к LAN-порту маршрутизатора, установлена функция динамического присвоения IP-адреса (Obtain IP address automatically). Она активирована по умолчанию для всех сетевых интерфейсов, и если после установки операционной системы сетевые соединения на компьютере не настраивались специально, то, скорее всего, вы сможете получить доступ к настройкам маршрутизатора сразу после подключения к его LAN-порту компьютера.

Если же таким способом подключиться к маршрутизатору не удается, то придется предварительно настроить сетевой интерфейс подключаемого к маршрутизатору компьютера. Смысл настройки заключается в том, чтобы сетевой интерфейс компьютера, который подключается к LAN-порту маршрутизатора, и LAN-порт маршрутизатора имели IP-адреса, принадлежащие к одной и той же подсети. Предположим, LAN-порт маршрутизатора имеет IP-адрес 192.168.1.1. Тогда сетевому интерфейсу подключаемого компьютера необходимо присвоить статический IP-адрес 192.168.1.х (например, 192.168.1.100) с маской подсети 255.255.255.0. Кроме того, в качестве IP-адреса шлюза по умолчанию необходимо указать IP-адрес LAN-порта маршрутизатора (в нашем случае - 192.168.1.1).

Настройка сетевого интерфейса компьютера зависит от используемой операционной системы.

Заключение

В данной работе были рассмотрены основные составные части ЛВС, а также процесс передачи данных в сети на всех уровнях (логических и аппаратных). Смоделирована локальная вычислительная сеть торгового предприятия с учетом требований к будущей структуре. Исходя из размеров помещения найдена и максимально оптимизирована длина кабеля, соединяющая все компоненты сети.

На сегодняшний день разработка и внедрение ЛВС является одной из самых интересных и важных задач в области информационных технологий. Все больше возрастает необходимость в контроле информации в режиме реального времени, постоянно растет трафик сетей всех уровней. В связи с этим появляются новые технологии передачи информации в ЛВС.

Например, среди последних открытий следует отметить возможность передачи данных с помощью обычных линий электропередач, при чем данный метод позволяет увеличить не только скорость, но и надежность передачи.

Сетевые технологии очень быстро развиваются, в связи с чем они начинают выделяться в отдельную информационную отрасль. Ученые прогнозируют, что ближайшим достижением этой отрасли будет полное вытеснение других средств передачи информации (телевидение, радио, печать, телефон и т.д.). На смену этим «устаревшим» технологиям придет компьютер, он будет подключен к некоему глобальному потоку информации, возможно даже это будет Internet, и из этого потока можно будет получить любую информацию в любом представлении.

Список используемой литературы

1. СПб1. Кузнецов М.А., «Современные технологии и стандарты подвижной связи».: Линк, 2006.

2. Маккалоу Д., «Секреты беспроводных технологий» / - М.: НТ-Пресс, 2010.

3. Мауфер Т., «WLAN: практическое руководство для администраторов и профессиональных пользователей» / - М.: КУДИЦ-Образ, 2011.

4. Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. Основы локальных сетей. Курс лекций. - М.: Интернет-университет информационных технологий, 2010.

5. Кузнецов М.А., «Современные технологии и стандарты подвижной связи» - СПб.: Линк, 2006.

6. Кузнецов М.А., «Современные технологии и стандарты подвижной связи» / Рыжков А.Е. - СПб.: Линк, 2009.

7. Маккалоу Д., «Секреты беспроводных технологий» / - М.: НТ-Пресс, 2010.

8. Мауфер Т., «WLAN: практическое руководство для администраторов и профессиональных пользователей» / - М.: КУДИЦ-Образ, 2011.

9. Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. Основы локальных сетей. Курс лекций. - М.: Интернет-университет информационных технологий, 2010.

10. Олифер В.Г., Основы сетей передачи данных. - М.: Издательство: Питер, 2008.

11. Олифер В.Г., «Базовые технологии локальных сетей» - СПб.: Питер, 2009.

12. Олифер В.Г., Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Учебник. - Санкт-Петербург, Питер, 2011.

13. Педжман Р., «Основы построения беспроводных локальных сетей стандарта 802.11. Практическое руководство по изучению, разработке и использованию беспроводных ЛВС стандарта 802.11» / Джонатан Лиэри. - М.: Cisco Press Перевод с английского Издательский дом «Вильямс», 2009.

14. Шахнович С., Современные беспроводные технологии. - ПИТЕР, 2008.

15. Щербо В.К. Стандарты вычислительных сетей. - М.: Кудиц - Образ, 2010.

Подобные документы

Общая характеристика локальных вычислительных сетей, их основные функции и назначение. Разработка проекта модернизации локальной компьютерной сети предприятия. Выбор сетевого оборудования, расчет длины кабеля. Методы и средства защиты информации.

дипломная работа , добавлен 01.10.2013


Настройка телекоммуникационного оборудования локальной вычислительной сети. Выбор архитектуры сети. Сервисы конфигурации сервера. Расчет кабеля, подбор оборудования и программного обеспечения. Описание физической и логической схем вычислительной сети.

курсовая работа , добавлен 22.12.2014


Выбор протокола и технологии построения локальной вычислительной сети из расчёта пропускной способности - 100 Мбит/с. Выбор сетевого оборудования. Составление план сети в масштабе. Конфигурация серверов и рабочих станций. Расчёт стоимости владения сети.

курсовая работа , добавлен 28.01.2011


Разработка топологии сети, выбор операционной системы, типа оптоволоконного кабеля. Изучение перечня функций и услуг, предоставляемых пользователям в локальной вычислительной сети. Расчет необходимого количества и стоимости устанавливаемого оборудования.

курсовая работа , добавлен 26.12.2011


Построение сегментов локальной вычислительной сети, выбор базовых технологий для подразделений. Построение магистральных каналов взаимодействия между сегментами. Выбор оборудования для магистрали центральный офис – производство. Схема вычислительной сети.

курсовая работа , добавлен 23.01.2013


Расчеты параметров проектируемой локальной вычислительной сети. Общая длина кабеля. Распределение IP-адресов для спроектированной сети. Спецификация оборудования и расходных материалов. Выбор операционной системы и прикладного программного обеспечения.

курсовая работа , добавлен 01.11.2014


Анализ зоны проектирования, информационных потоков, топологии сети и сетевой технологии. Выбор сетевого оборудования и типа сервера. Перечень используемого оборудования. Моделирование проекта локальной сети с помощью программной оболочки NetCracker.

курсовая работа , добавлен 27.02.2013


Подбор пассивного сетевого оборудования. Обоснование необходимости модернизации локальной вычислительной сети предприятия. Выбор операционной системы для рабочих мест и сервера. Сравнительные характеристики коммутаторов D-Link. Схемы локальной сети.

курсовая работа , добавлен 10.10.2015


Выбор и обоснование архитектуры локальной вычислительной сети образовательного учреждения СОС Ubuntu Server. Описание физической схемы телекоммуникационного оборудования проектируемой сети. Настройка сервера, компьютеров и программного обеспечения сети.

курсовая работа , добавлен 12.06.2014


Выбор и обоснование технического обеспечения для разрабатываемой локальной сети в школе с использованием технологии Ethernet и топологией "звезда". Перечень активного и пассивного технического оборудования, необходимого для локальной вычислительной сети.

Добрый день уважаемые читатели блога, сегодня я хочу рассказать про построение локальной сети Cisco простыми словами, так как очень часто мне задают разного рода вопросы связанные с данной темой. И я решил ответить на них в одной статье, уверен для начинающих сетевых инженеров эта информация будет полезна.

Lifecycle сети Cisco

Lifecycle, с английского языка переводится как время работы или жизни вашего решения, оно включает в себя шесть этапов:

• Подготовка > на данном этапе построения локальной сети происходит, обоснование в виде экономических инвестиций в данный проект
• Планирование > Оценка готовности к поддержке предлагаемого решения, например есть ли специалисты, кто это сделает или интеграторы
• Проектирование > На данном этапе идет создание максимально подробного проекта, в котором описываются все хотелки и потребности бизнеса, с техническими требованиями
• Внедрение > ну тут понятно, что то, что спроектировали нужно реализовывать
• Работа > каждодневная эксплуатация и обеспечение бесперебойной работы сети
• Оптимизация > поиск решений или технологий, за счет которых можно произвести улучшение работы локальной сети.

Что такое всемирная компьютерная сеть

После того как мы разобрали цикл жизни и разработки сети, нужно познакомиться с определением, описывающим ее.

Компьютерная сеть (Computer NetWork) – это совокупность компьютеров и других устройств, соединенных линиями связи и обменивающихся информацией между собой в соответствии с определенными правилами – протоколом. Протокол играет очень важную роль, поскольку недостаточно только соединить компьютеры линиями связи.

Ниже представлена общая схема, как посредством интернета все объединяется в одно целое, напомню, что интернет можно описать простым описанием, это сеть сетей, то есть куча локальных сетей объединенных в одну большую сеть. Как видите на рисунке, он позволяет Офисам общаться со своими центральными офисами, мобильным пользователя работать по удаленке или из дома, мир стал мобильным. Думаю вам теперь понятно, что такое всемирная компьютерная сеть.

Физические компоненты сети

Давайте разбираться из каких компонентов происходит построение локальной сети. Какая задача стояла перед инженерами создающими сети, чтобы из оперативной памяти устройства А, бала передана информация в оперативную память устройства В. Далее за счет приложений, работающих по определенным протоколам информация извлекается и предоставляется пользователя. Схема такая:

• Сетевая карта вставленная в компьютер > Пользователь отправляет информацию в виде сетевых пакетов коммутатору
• Коммутатор > в свою очередь отправляет ее вышестоящему маршрутизатору
• Маршрутизатор > может отправить либо еще цепочке маршрутизаторов, или сразу нужному коммутатору если у него есть до него маршрут, и далее пакеты обрабатываются компьютером получателем и отдаются пользователю в виде информации.

Как видите построение локальной сети (ЛВС), очень логичное и простое.

Если посмотреть средне статистическую сеть предприятия, то она выглядит вот так. Есть корневой коммутатор, ядро сети, к нему подключены коммутаторы второго уровня, как это настраивается я описывал в статье Как настроить коммутаторы cisco 3 уровня . Вся сеть может быть сегментирована VLANами, присутствует сервер DHCP Cisco или на Windows, это не важно, далее весь трафик выходящий за рамки локальной сети идет в маршрутизатор, и дальше уже в интернет, благодаря статической маршрутизация Cisco . Примеры настройки маршрутизатора Cisco я уже приводил.

Как влияют пользовательские приложения на сеть

Давайте рассмотрим какие виды трафика присутствуют в сети и как они на нее влияют.

• Пакетные приложения > примерами могут служить протоколы ftp или tftp, общение идет между компьютерами и нет непосредственного вмешательства человека. Тут полоса пропускания конечно важна, но не играет ключевой роли.

• Интерактивные приложения > это следующий вид трафика > Тут уже есть интерактив между пользователем и компьютеров. Простой пример это браузер или запрос к базам данных. Так как пользователь ожидает ответа, время реакции системы для него важно, но не играет самой важной роли, если оно конечно не очень долгое. Простой пример пришел человек на работу, а по пути ему нахамили и наступили на ногу, да и еще он промок:), теперь любая искра разожжет в нем пожар, если у него браузер будет по его мнению медленно отдавать странички или письмо пришло не через минуту, а через две он будет гундосить, что все плохо работает, а вот если он с утра выспался, поел, да и еще наши в футбол выиграли у Англичан, то любая задержка, не будет у него вызывать приступов ярости, он на время ожидания поболтает о вчерашнем футболе.

• Приложения в реальном времени > продолжаем рассматривать чем забиты каналы связи и тут уже общение человека с человеком. Примером могут быть VOIP и Видео трафик, звук более приоритетный перед видео. Очень критичное по времени запаздывания, еще примером могут служить мессенджеры, по типу ICQ, где трафик минимальный, но человек должен получить его мгновенно.

• Трафик P2P > это одноранговые сети (Peer-to-Peer), простым примером могут служить торренты 🙂 для операторов связи это мусор, которым забиты каналы, но они еще не истреблены по одной простой причине, что мощности каналов связи позволяют им обрабатывать текущие потребности потребителей и бизнеса. Кстати Skype, так же работает по протоколу p2p.

Характеристики локальных сетей

При построении локальной сети Cisco, да и не только ее, нужно учитывать ряд требований:

• Скорость
• Стоимость
• Безопасность
• Доступность
• Масштабируемость
• Топологию

Модели построения сетей

Выше мы выяснили основные характеристики, теперь давайте разбираться в какие модели построения сетей существуют. Первая топология, которую придумали, называется

• Топология шины > при данной модели построения сети, получается одна общая шина передачи данных, и все ее участники (устройства) принимают сигнал, ничего не напоминает 🙂 я вам рассказывал про хаб . Очень не безопасная топология, так как можно было легко получать данные не предназначенные для вас, плюс разрыв общей шины приводил к полной не работоспособности локальной сети. Стали думать, какие еще можно было сделать решения и придумали.

• Топология кольца > передают сигналы по кругу. Из плюсов меньше затраты на кабели, особенно если это оптика. Присутствует единая точка отказа.

Как следствие в борьбе за отказоустойчивость делили вот такую конструкцию, FDDI двойная кольцевая топология. Тут сигналы передаются в противоположных направлениях. Используется операторами связи.

• Топология звезда > Все данные передаются через центральный узел, это критическая точка отказа, но в современных условиях ее все стараются дублировать, за счет кластеризации. И при обрыве например одной из линий передачи все остальные продолжали работать, это было достижением по сравнению с другими моделями построения сетей.

Вот дальнейшее развитие и более устойчивое чем звездообразная топология, но как следствие и более дорогая. Даже если откажет ядро, свои сегменты локальной сети будут работать, и ждать когда поднимется ядро.

Когда вы будите производить построение корпоративной сети, вы должны хорошо все продумать и знать все слабые точки, чтобы по возможности от них избавиться или задублировать их.

Еще может быть вариант, каждый с каждым, полная отказоустойчивость, но дорогой не реально. Примером может служить узлы телефонной связи (не сотовой), называется это полносвязная ячеистая топология.

Продолжаем разбираться в построении локальной сети и рассмотрим какие провода используются для данной задачи.

Сетевые провода и розетки

Витая пара

Когда вы производите построение локальной сети, вам необходимо выбрать какие провода для этого будут использоваться. В современных офисах в большинстве случаев для локалки используется технология Ethernet, где сигнал передается по так называемой витой паре (TP- Twisted Pair) состоящему из четырех медных свитых друг с другом (для уменьшения помех) пар проводов. Каждый администратор, должен знать последовательность, обжимания данного провода, чтобы сделать из него патч корд.

Когда идет построение компьютерной сети, то чаще всего используют неэкранированный кабель категории CAT5, а чаще его усовершенствованная версия CAT5e. Кабели подобной категории позволяют передавать сигнал со скоростью 100 Мбит/c при использовании только двух пар (половины) проводов, и 1000 Мбит/с при использовании всех четырех пар.

Для подключения к устройствам (маршрутизаторам, коммутаторам, сетевым картам) на концах витой пары используются 8-контактные модульные коннекторы, повсеместно называемые RJ-45 (хотя их правильное название - 8P8C).

Помните, что обычная витая пара не предназначена для проводки на улице. Перепады температур, воздействие влаги и других природных факторов могут привести к постепенному разрушению изоляции и снижению её функциональных качеств, что, в конечном счете, приведет к выходу сегмента сети из строя. В среднем сетевой кабель выдерживает на открытом воздухе от 3 до 8 лет, причем скорость сети начнет падать задолго до полного выхода кабеля из строя. Для использования на открытом воздухе нужно использовать специальную витую пару для открытой проводки.

Построение локальной сети, подразумевает использование кабелей для объединения компьютеров в сеть, конечно можно подключать их напрямую от коммутаторов или маршрутизаторов к разъемам на сетевых картах ПК, но существует и другой вариант – использование сетевых розеток. В этом случае, один конец кабеля соединяется с портом коммутатора, а если по правильному то с патч панелью а из нее уже в коммутатор, а другой с внутренними контактами розетки, во внешний разъем которой впоследствии можно уже подключать компьютерные или сетевые устройства.

Для чего вы можете сказать использовать патч панель в нашей локальной сети, проще же воткнуть на прямую в коммутатор, приведу плюсы.

На картинке сверху представлен вид патч панели спереди и сзади. Как видите каждый порт пронумерован и сверху можно подписать номер розетки с которой он соединен, что позволяет рисовать карту сети, и поиск нужно розетки займет у вас пару мгновений, в отличии от того если бы розетка вела бы на прямую в коммутатор, элементарно слетела бумажка с подписью и ищи потом щупом данный провод.

Второе преимущество, что патч панель зафиксирована и все кабели заходящие в нее сзади крепятся стяжками, что подразумевает, что вы не будите трогать связку розетка и патч панель, а если бы у нас был провод на прямую в коммутатор, то была бы возможность нарушить связь с розеткой за счет случайного дерганья провода например.

Сетевые розетки могут быть как встраиваемыми в стену, так и монтируемыми снаружи, например в короба. Применение розеток вместо торчащих концов кабелей придаст более эстетичный вид вашему рабочему месту. Так же розетки удобно использовать в качестве опорных точек различных сегментов сети. Например, можно установить коммутатор или маршрутизатор в коридоре, а затем от него капитально развести кабели к розеткам, размещенным во всех необходимых помещениях. Таким образом, вы получите несколько точек, расположенных в разных частях квартиры, к которым можно будет в любой момент подключать не только компьютеры, но и любые сетевые устройства, например, дополнительные коммутаторы для расширения вашей домашней или офисной сети.

Еще одной мелочью, которая вам может понадобиться при построении кабельной сети является удлинитель, который можно использовать для соединения двух витых пар с уже обжатыми разъемами RJ-45. Например у вас есть пара проводов 3 метра а нужен для подключения рабочего места 5, можно из двух сделать один за счет этой маленькой коробочки.

Так же для подключения к одному кабелю сразу двух компьютеров без использования коммутатора можно использовать сетевой разветвитель. Но опять же стоит помнить, что в этом случае максимальная скорость обмена данными будет ограничена 100 Мбит/c.

Как видите при построении локальной сети очень много различных компонентов и нюансов, и знание всех его составляющих, залог успеха и отсутствие проблем у системного администратора.

Это один из первых проводников, использовавшихся для создания сетей. Содержит в себе центральный проводник, слой изолятора в медной или алюминиевой оплетке и внешнюю ПВХ изоляцию. Максимальная скорость передачи данных - 10 Мбит. Кабель достаточно сильно подвержен электромагнитным наводкам. В случае повреждения ремонтируется с трудом (требуется пайка и тщательная изоляция), но даже после этого восстановленный участок работает медленно и нестабильно: появляются искажения электромагнитных волн, распространяющихся в коаксиальном кабеле, что приводит к потерям информации.

В настоящее время коаксиальный кабель в основном используется в качестве проводника сигнала спутниковых тарелок и прочих антенн. В локальных сетях применяется кабель с волновым сопротивлением 50 Ом, а для передачи TV сигнала - 75 Ом, они не совместимы между собой. В современных компьютерных сетях использование коаксиального кабеля, как правило, не оправданно, и в этой статье рассматриваться не будет.

У меня например в Москве провайдер по коаксиальному кабелю дает мне интернет и телевидение, которое заводит в свой роутер а от туда, я уже получаю интернет по rj-45 в компьютер.

Продолжение следует

Создание компьютерной сети для обработки одних и тех же данных на нескольких ЭВМ является наиболее перспективным решением, так как обеспечивает «прозрачное соединение» между компьютерами, не требующее от пользователя никаких дополнительных действий для обмена данными. Помимо компьютеров в сеть могут включаться и другие устройства (элементы сети), обеспечивающие обработку или отражение данных.

По принципу территориального расположения элементов сети компьютерные сети делятся на несколько видов:

• 1) локальные вычислительные сети - предназначены для объединения компьютеров на территориально ограниченном пространстве;
• 2) глобальные компьютерные сети - не накладывают ограничений на местоположение объединяемых компьютеров;
• 3) беспроводные компьютерные сети - позволяют свободно изменять положение элементов в сети - в зависимости от дальности расположения элементов в сети они могут быть реализованы в рамках локальной или глобальной технологии.

Локальные вычислительные сети

Локальные вычислительные сети (ЛВС) - это коммуникационная система, поддерживающая в пределах ограниченной территории высокоскоростные каналы передачи цифровой информации между подключенными устройствами для кратковременного монопольного использования.

Работа компьютерной сети основана на многоуровневой схеме передачи данных. Аналогией для такой схемы может служить организация телефонных переговоров между двумя лицами, говорящими на разных языках, как эго показано на рис. 3.11.

Рис. 3.11.

Обработка данных на каждом уровне определяется сетевым протоколом. Сетевой протокол - это стандартизированный набор правил и соглашений, используемых при передаче данных. Именно сетевой протокол позволяет компьютерам понять друг друга. Общим для всех сетевых протоколов является то, что компьютеры посылают и принимают блоки данных - пакеты (или кадры), содержащие адреса отправителя и получателя, передаваемые данные и контрольную сумму кадра. Для разных протоколов размеры пакетов, их заголовки и способы формирования адреса получателя могут отличаться.

Наиболее распространенные сетевые протоколы:

• Novell IPX (InterPacket Exchange - обмен пакетами данных) - основной протокол в сетях с сетевой операционной системой «Novell NetWare»;
• TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol - протокол управления транспортировкой/протокол Internet) - набор взаимодополняющих тесно связанных друг с другом протоколов, предназначенных для передачи данных в сетях UNIX и глобальной сети Internet, но могут использоваться и в сетях Windows;
• «NetBEUI» (Network BIOS Extended User Interface - расширенный сетевой пользовательский интерфейс) - основной протокол сетей под управлением операционной системы Windows.

Все современные сетевые протоколы основаны на модели OSI (Open System Interconnection ), которая предусматривает семь уровней трансформации данных, обеспечивающих работу прикладных программ в сети (табл. 3.3). Самый высокий, седьмой, уровень описывает правила взаимодействия с прикладной программой, а самый низкий, первый, - взаимодействие с передающей средой.

Таблица 33

Многоуровневая архитектура модели OSI

Существует множество способов объединения компьютеров в сеть. Чем больше компьютеров, тем больше таких способов. Топология сети - это ее геометрическая форма или схема физического соединения компьютеров друг с другом, дает возможность сравнивать и классифицировать различные сети.

При широковещательной топологии все сигналы одного элемента ЛВС могут восприниматься любым другим элементом сети. Эта топология относится к пассивной. Компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные и принимают те из них, адрес которых соответствует адресу получателя. Поэтому выход из строя одного из компьютеров не скажется на работе остальных. К широковещательной топологии относятся три основных тина сетевой топологии: «шина», «дерево» и «звезда».

Топология «шина», которая представлена на рис. 3.12, использует один передающий канал (обычно коаксиальный кабель), называемый шиной.

Рис. 3.12.

Все компьютеры сети напрямую соединены с «шиной». В такой сети данные следуют в обоих направлениях одновременно. Па концах сети обязательно должны присутствовать специальные заглушки (терминаторы), которые обеспечивают поглощение электрических сигналов. В случае отсутствия терминаторов сигнал отражался бы от концов кабеля и возвращался в сеть. Данная сетевая топология не допускает повреждения соединения ни в одной точке. В отличие от других схем топология «шина» позволяет соединить компьютеры с минимальным расходом кабеля.

В сети с топологией «звезда» все компьютеры соединены через концентратор (hub) - специальное устройство для подсоединения группы компьютеров (см. рис. 3.12). Концентраторы могут быть активными, позволяющими регенерировать сигнал, пассивными, выполняющими только коммутирующие функции, и гибридными, позволяющими подключать кабели различных типов.

При топологии «звезда» прямые соединения между компьютерами отсутствуют. Данные от каждого компьютера направляются к концентратору, который передает эти данные по назначению. Главное достоинство такой сетевой топологии состоит в том, что если повредить отдельное соединение между компьютером и концентратором, то вся остальная сеть будет продолжать нормально функционировать, отключится только один компьютер с поврежденным кабелем. Недостаток топологии «звезда» является прямым следствием ее достоинств: выход из строя концентратора полностью парализует работу всей сети. В большинстве случаев для этой топологии также наблюдается очень большой расход кабеля.

Топология «дерево» представляет собой объединение нескольких топологий «шина» через концентратор, используется для развитых сетей с большим количеством компьютеров.

При последовательной топологии каждый элемент сети передает сигналы только одному (другому) элементу сети. Для этого вида топологии чаще всего используется сетевая топология «кольцо» (см. рис. 3.12), для которой характерно отсутствие конечных точек соединения (сеть замкнута в кольцо). Данные в такой сети движутся в одном направлении. В отличие от «звезды» «кольцу» необходим неразрывный путь между компьютерами, поэтому повреждение кабеля в любом месте приводит к полной остановке всей сети.

Однозначно ответить на вопрос, какая топология сети лучше, достаточно трудно. «Звезда» гораздо более надежна, так как нарушение связи в одном луче приводит только к отключению этого луча, а вся остальная сеть продолжает нормально функционировать. Однако «звезда» требует использования концентратора (достаточно сложного и дорогостоящего устройства), выход из строя которого остановит работу сети. Чтобы сравнить различные топологии, необходимо учесть множество влияющих факторов в конкретной сети и только после их анализа сделать вывод в пользу той или иной сетевой топологии.

При построении достаточно больших сетей часто используются смешанные сетевые топологии, подчас очень замысловатые.

Сейчас подавляющая часть компьютерных сетей использует для соединения провода или кабели, которые выступают в качестве физической среды передачи данных между компьютерами. Наиболее распространены три группы кабелей.

Коаксиальный кабель для компьютерных сетей имеет волновое сопротивление 50 Ом. Он состоит из медной жилы, окружающей ее изоляции, экрана в виде металлической оплетки и (или) слоя фольги и внешней оболочки. Наличие экрана хорошо защищает передаваемый сигнал от электрических помех. Скорость передачи данных 10 Мбит/с. Тонкий коаксиальный кабель (RG-58, диаметр около 0,5 см, стандарт 10Base2) подключается непосредственно к плате сетевого адаптера и может передавать сигнал на расстояние до 185 м. Толстый коаксиальный кабель с диаметром около 1 см (стандарт 10Base5) может передавать сигнал на расстояние до 500 м. Он дороже и менее удобен в использовании, чем тонкий кабель, и поэтому его чаще используют в качестве основного кабеля, который соединяет несколько небольших сетей, построенных на тонком кабеле. Толстый кабель подключают через специальное устройство - трансивер (transceiver ).

Витая пара - это два перевитых один вокруг другого изолированных медных провода. Несколько витых пар часто помещают в одну защитную оболочку. Завивка проводов частично помогает избавиться от электрических помех. Неэкранированная витая пара (UTP - стандарт lOBaseT) очень широко используется в ЛВС, позволяет передавать сигнал па расстояние до 100 м и выпускается в нескольких категориях. В настоящее время наиболее распространена пятая категория, которая позволяет передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с и состоит из четырех пар медного провода. Наиболее существенный недостаток неэкранированной витой пары - это низкая стойкость к электромеханическим помехам. Экранированная витая пара (STP) имеет медную оплетку, а каждая пара проводов обмотана фольгой.

Для подключения витой пары к сетевым элементам используются коннекторы RJ-45 с восемью контактами, по форме похожие на телефонные RJ-11.

На рис. 3.13 показаны схемы подключения к сетевой плате компьютера витой пары (топология «звезда») и коаксиального кабеля (топология «шина»).

Рис. 3.13.

а: 1 - сетевая плата, 2 - разъем RG-45 на витой парс; б: 1 - сетевая плата, 2 - Т-коннектор, 3 - BNC-разъемы на коаксиальном кабеле, 4 - терминатор

В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов. Теоретически скорость передачи данных может достигать 200 000 Мбит/с, а дальность - более 2 км. Также это наиболее защищенный, но и наиболее дорогой способ передачи данных. Передаваемые данные не подвержены электромагнитным помехам, и их трудно перехватить. Как правило, по одному оптоволоконному кабелю за счет частотного разделения можно передавать данные из нескольких источников (цифровые данные, телефонные переговоры, телевизионный сигнал и т.д.).

Оптоволоконный кабель состоит двух оптических волокон для передачи данных в двух направлениях. Для прочности кабель обычно имеет кевларовое покрытие. В сетевой плате компьютера при использовании оптоволоконного кабеля световые импульсы необходимо преобразовать в цифровые сигналы.

Инфракрасное излучение позволяет передавать данные в одном помещении на расстояние не более 30 м со скоростью до 10 Мбит/с. Обычно инфракрасное излучение используется для передачи данных между элементами локальной сети, которые могут часто перемещаться, и для соединения с переносными компьютерами.

Для передачи сигналов между переносными элементами и локальной сетью используются трансиверы - настенные устройства, связанные кабелем с ЛВС, которые принимают и передают инфракрасное излучение.

Радиопередача данных основана на использовании в сети радиоприемников и радиопередатчиков. Радиопередача в узком спектре частот производится на одной заранее определенной частоте. Дальность связи зависит от условий прохождения радиоволн, а скорость может достигать 4,8 Мбит/с. Радиопередача в полосе частот позволяет устанавливать связь между элементами сети в нескольких диапазонах радиоволн (каналах), выбирая наилучшие условия связи.

В настоящее время для подключения устройств в ЛВС широко используется радиопередача по стандарту IEEE 802.11, более известная под торговой маркой Wi-Fi . Скорость передачи информации в беспроводной сети зависит как от расстояния между точками, обменивающимися данными, так и от других факторов, например уровня помех. При скорости 11 Мбит/с (максимальная для 802.11b) дальность составляет 30-50 м. Расстояние увеличивается до нескольких сотен метров при скорости 1 Мбит/с. Следует отметить, что в зависимости от качества сигнала протокол автоматически выбирает оптимальную скорость передачи.

Там, где используются компьютеры, есть электросети - силовые линии. Поэтому вполне естественно желание передавать по электросетям не только электрическую энергию, но и данные. Тогда отпадает необходимость установки дополнительных кабелей, так как при включении компьютера в электрическую розетку он автоматически окажется подключенным к ЛВС. Опытные системы, передающие данные по силовым линиям, могут передавать данные со скоростью до 2 Мбит/с. Со временем эта скорость будет повышена.

Для того чтобы компьютер мог работать в локальной сети, он должен быть снабжен специальной электронной платой - картой сетевого интерфейса (синонимы - сетевая карта, сетевой адаптер), которая осуществляет связь компьютера или другого элемента сети с передающей средой. Функции сетевых адаптеров весьма разнообразны: организация приема и передачи данных, согласование скорости приема и передачи, формирование пакетов данных, кодирование и декодирование, контроль за правильностью передачи и т.д.

Сетевые адаптеры изготавливаются и функционируют в соответствии со стандартами различных сетевых технологий и могут быть рассчитаны на различные скорости передачи данных. Наиболее распространена технология Ethernet.

Сети Ethernet могут строиться в виде как «звезды», так и «шины». Когда в качестве канала передачи данных выбран коаксиальный кабель, сеть Ethernet конфигурируется как «шина». В этом случае соединение кабеля с сетевым адаптером компьютера происходит с использованием Т-образного BNC-коннектора (см. рис. 3.13). Суммарная длина кабеля сегмента сети обычно не выше 180 м.

При использовании витой пары Ethernet конфигурируется как «звезда». Длина луча звезды (расстояние от компьютера до концентратора) не должна превышать 80-100 м.

Сетевые адаптеры поддерживают и те, и другие каналы передачи данных, т.е. существуют платы для работы в сетях Ethernet с коаксиальным кабелем и платы для работы с витой парой. Встречаются также комбинированные платы, которые могут быть подключены и к коаксиальному кабелю, и к витой паре.

Сетевой адаптер должен поддерживать определенный метод доступа к сетевой среде. Метод доступа - это набор правил, которые определяют, как компьютер должен отправлять и принимать данные по сетевому кабелю. Все элементы сети должны использовать один и тот же метод доступа для предотвращения попытки одновременного использования физической среды. Существует три метода доступа: множественный доступ с контролем несущей, доступ с передачей маркера и доступ по приоритету запроса. Последние два метода относятся к селективным, так как станции могут осуществлять передачу данных только после получения соответствующего разрешения.

Множественный доступ с контролем несущей. В сетях Ethernet со скоростью передачи данных 10 Мбит/с при этом методе все компьютеры в сети «прослушивают» кабель и начинают передачу данных только тогда, когда кабель свободен. Из-за этого метод часто называют методом соперничества, так как каждый компьютер пытается «захватить» передающую среду. В случае если два компьютера начнут передачу одновременно, этот конфликт обнаруживается и передача данных возобновляется снова через определенный интервал времени.

Попытка передачи данных может быть выполнена сразу после необходимости в их передаче, что позволяет организовать очень быструю работу в небольших сетях. Однако скорость передачи данных резко падает с увеличением количества элементов и загрузки сети.

Доступ с передачей маркера. Метод используется для сетей Token Ring и ArcNet, имеющих топологию «кольцо». Маркер (особая комбинация бит) постоянно циркулирует по кольцу. Чтобы послать данные, компьютер должен дождаться прихода маркера и захватить его. После завершения передачи компьютер отпускает маркер, и его может захватить следующий компьютер.

Доступ по приоритету запроса. Метод используется только для сетей с концентраторами, соответствующих стандарту IEEE 802.12 (Ethernet со скоростью передачи данных 100 Мбит/с - 100VG-AnyLAN). Концентраторы управляют доступом к кабелю, последовательно опрашивая все элементы сети и выявляя запросы на передачу. Получив одновременно несколько запросов, концентратор отдает предпочтение запросу с более высоким приоритетом.

При объединении компьютеров в локальной сети роль того или иного компьютера может быть не одинакова. Обычно различают серверы и рабочие станции.

Сервер - это компьютер, который предоставляет свои ресурсы другим компьютерам локальной сети. Он должен обеспечивать безопасность данных и авторизацию доступа к ним. Ниже перечислены основные типы серверов:

• 1) файл-сервер используется как централизованное хранилище информации, представляющей интерес для группы пользователей;
• 2) сервер приложений предоставляет свои вычислительные мощности для выполнения «тяжелого» приложения; при этом на маломощные клиенты передаются по запросам только результаты выполненной работы. Чаще всего такими приложениями бывают системы управления БД;
• 3) сервер удаленного доступа служит для доступа с удаленного компьютера (по телефонной линии) к локальной сети;
• 4) сервер печати обеспечивает совместное использование принтеров локальной сети;
• 5) почтовый сервер занимается пересылкой электронных сообщений между пользователями.

Серверы могут быть выделенными и невыделенными. В первом случае сервер выполняет только задачи управления сетью и не может использоваться как рабочая станция. Во втором случае параллельно с управлением сетью сервер может использоваться и как рабочая станция.

Клиент (рабочая станция) - компьютер, который использует ресурсы других компьютеров сети и выступает потребителем информации с сервера.

В некоторых случаях деление компьютеров сети на серверы и клиенты достаточно условно; один и тот же компьютер в одно и то же время может выступать и в роли сервера локальной сети, и в роли рабочей станции.

В одноранговой сети все компьютеры равноправны. Каждый компьютер функционирует и как сервер, и как клиент. «Владельцы» компьютера самостоятельно предоставляют в совместное использование ресурсы собственного компьютера, т.е. каждый пользователь может частично выполнять функции администратора сети. Одноранговые сети обычно используются при не слишком большом количестве компьютеров в сети (не более 10-15) и в тех случаях, когда к сети не предъявляются высокие требования по производительности и уровню защиты. Одноранговые сети достаточно просты в управлении и настройке и не требуют от пользователя специальных знаний.

В одноранговой сети каждый компьютер может выполнять функции сервера, но эти функции весьма ограничены. Обычно выделяют файл- серверы и серверы печати. Организовать сервер приложений в одноранговой сети не удается.

В операционные системы Microsoft Windows встроена поддержка одноранговых сетей - для такой сети не требуется дополнительного программного обеспечения.

Важно

Если необходимо организовать работу в сети большого количества пользователей, то использование одноранговой сети становится нецелесообразным: резко падает производительность сети и возникают проблемы администрирования. Большинство локальных сетей используют выделенные серверы, которые специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от пользователей и защиты данных. В больших сетях производительность существенно зависит оттого, насколько правильно распределены сетевые функции между серверами. Обычно роль файл-сервера, сервера приложений и почтового сервера выполняют разные компьютеры.

Сети на основе сервера позволяют обеспечить централизованное управление доступом к данным, защиту данных, регулярное резервное копирование наиболее важной информации, надежность хранения за счет дублирования информации в реальном времени (зеркальные диски). Но главное достоинство таких сетей - возможность одновременной работы большого количества пользователей при минимальных потерях производительности.

Некоторые операционные системы позволяют использовать сервер в качестве невыделенного сервера. Такой компьютер может выполнять все функции сервера и одновременно являться рабочей станцией. Следует помнить, однако, что в таком режиме производительность работы сервера значительно снижается (для небольших сетей это допустимо). Выигрыш - дополнительное рабочее место.

Возможна организация сетей комбинированного типа. Такие сети совмещают достоинства одноранговых сетей и сетей на основе сервера. При этом на компьютерах-клиентах могут функционировать операционные системы, поддерживающие только одноранговые сети. Пользователи могут предоставлять в совместное использование ресурсы своих компьютеров (каталоги, диски, принтеры). Операционные системы компьютеров- серверов при этом обеспечат функционирование всех серверных служб, необходимую защиту данных на сервере и администрирование доступа. Построение такого типа сетей, но мнению многих сетевых администраторов, является наиболее гибким и рациональным решением.

• Права на торговую марку принадлежат Объединению крупнейших производителейкомпьютерной техники и беспроводных устройств Wi-Fi (URL: http://www.wi-fi.org).