Проектирование ЛВС для учебного центра

129

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ

ГОУ СПО ПОЛИтехнический колледж  №19

Выпускная квалификационная работа.

Тема «Проектирование ЛВС для учебного центра»

 

 

 

 

 

 

 

Студента группы (ФИО)

Преподаватель:

.

(ФИО)

Проверено _________________2007 г.

Оценка

Подпись

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день в мире огромное количество компьютеров, и более 90 % из них объединены в различные информационно-вычислительные сети: от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet, FidoNet, FREEnet и т.д. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, E–Mail писем, электронных конференций и т.д.) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм производителей работающих под разным программным обеспечением.

Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный  подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам право игнорировать и не применять их на практике.

Зачастую возникает необходимость  в разработке принципиального решения  вопроса по организации ИВС (информационно-вычислительная сеть) на базе уже существующего компьютерного парка и программного комплекса, отвечающей современным научно–техническим требованиям с учетом возрастающих потребностей и возможностью дальнейшего постепенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Обоснование разработки

На текущем этапе  развития Учебного центра сложилась ситуация когда:

1. Имеется некоторое количество  компьютеров работающих отдельно от всех остальных компьютеров и не имеющих возможность гибко обмениваться с другими компьютерами информацией.

2. Невозможно создание общедоступной базы данных (БД), накопление информации при существующих объемах и различных методах обработки и хранения информации.

3. Существующие локальные вычислительные  сети (ЛВС) объединяют в себе  небольшое количество компьютеров и работают только над конкретными и узкими задачами.

4. Накопленное программное и  информационное обеспечение не  используется в полном объеме и не имеет общего стандарта хранения.

5. При имеющейся возможности  подключения к глобальным вычислительным  сетям типа «Internet» необходимо осуществить подключение к информационному каналу не одной группы пользователей, а всех пользователей с помощью объединения в группы.

В результате внедрения дипломного проекта:

- Разрозненные персональные компьютеры, находящиеся на рабочих местах объединены в единую сеть.

- Появится возможность электронного  документооборота.

- Появится возможность использования  сетевых принтеров.

- Улучшится бухгалтерский и  экономический учет предприятия.

- Появится возможность использования  единой БД.

В результате на предприятии повысится  производительность труда,   появятся новые возможности маркетинга с  выходом в электронную сеть.

1.2. Постановка задачи

Целью дипломного проекта является разработка примерной модели локальной  вычислительной сети (ЛВС) для организации.

Для решения поставленной цели в  дипломной работе решаются следующие  задачи:

- Обзор существующих подходов  к решению задачи;

- топология сети;

- тип кабельной структуры;

- Выбор операционной системы;

- Выбор оборудования (элементной  базы);

- Защита информации.

1.3. Обзор существующих подходов к решению задачи

Существует два основных типа сетей: одноранговые и иерархические –  сети (с разделением функций подключенных компьютеров).

1.4. Одноранговые и иерархические сети.

В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного (англ. dedicated) сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступным по сети. На сегодняшний день одноранговые сети бесперспективны, но все еще широко применяются для решения простых задач. Если к сети подключено более 10 пользователей, то одноранговая сеть, где компьютеры выступают в роли и клиентов, и серверов, может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей использует выделенные серверы.

Выделенным  называется такой компьютер, который  функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции и только предоставляя ресурсы прочим участникам сети). Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Иерархические сети стали промышленным стандартом, и именно они будут рассмотрены в этой работе.

Существуют  и комбинированные типы сетей, совмещающие  лучшие качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера.

1.5. Выбор типа построения сетей

1.6. По методам передачи информации.

1.7. Локальная сеть Token Ring

Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей среды применяется  неэкранированная или экранированная витая пара (англ. UPT или SPT) или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с. В качестве метода управления доступом станций к передающей среде используется метод – маркерное кольцо (англ. Тоken Ring). Основные положения этого метода:

устройства  подключаются к сети по топологии  кольцо;

все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер);

в любой  момент времени только одна станция  в сети обладает таким правом.

Типы  пакетов

В IВМ Тоken Ring используются три основных типа пакетов:

1. пакет «управление/данные» (англ. Data/Соmmand Frame);
2. пакет «маркер» (англ. Token);
3. пакет «сброса» (англ. Abort).

 

Пакет «Управление/данные»-С помощью такого пакета выполняется передача данных или команд управления работой сети.

Пакет «Маркер»-Станция может начать передачу данных только после получения такого пакета, В одном кольце может быть только один маркер и, соответственно, только одна станция с правом передачи данных.

Пакет «Сброса»-Посылка такого пакета называет прекращение любых передач.

В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.

1.8. Локальная сеть ArcNet.

ArcNet (англ. Attached Resource Computer Network) – простая, недорогая, надежная и достаточно гибкая архитектура локальной сети. Разработана корпорацией Datapoint в 1977 году. Впоследствии лицензию на ArcNet приобрела корпорация SMC (англ. Standard Microsystems Corporation), которая стала основным разработчиком и производителем оборудования для сетей ArcNet. В качестве передающей среды используются витая пара, коаксиальный кабель (RG–62) с волновым сопротивлением 93 Ом и оптоволоконный кабель. Скорость передачи данных – 2,5 Мбит/с, существует также расширенная версия – ArcNetplus – поддерживает передачу данных со вкоростью 20 Мбит/с. При подключении устройств в ArcNet применяют топологии шина и звезда. Метод управления доступом станций к передающей среде – маркерная шина (англ. Token Bus). Этот метод предусматривает следующие правила:

• Все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные только получив разрешение на передачу (маркер);
• В любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом;
• Данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Типы пакетов

В ArcNet определены 5 типов пакетов:

Пакет ITT (англ. Information to Transmit) – приглашение к передаче. Эта посылка передает управление от одного узла сети к другому. Станция, принявшая этот пакет, получает право на передачу данных.

Пакет FBE (англ. Free Buffer Enquiries) – запрос о готовности к приему данных. Этим пакетом проверяется готовность узла к приему данных.

Пакет данных. С помощью этой посылки производиться передача данных.

Пакет АСК (англ. ACKnowledgments) – подтверждение приема. Подтверждение готовности к приему данных или подтверждение приема пакета данных без ошибок, т.е. в ответ на FBE и пакет данных.

Пакет NAK (англ.Negative AcKnowledgments) – неготовность к приему. Неготовность узла к приему данных (ответ на FBE) или принят пакет с ошибкой.

В сети ArcNet можно использовать две топологии: «звезда» и «шина».

 

 

 

 

1.9. Локальная сеть Ethernet

Эфирная сеть, так можно перевести Ethernet, получила свое название от несуществующей субстанции (эфира), которой, как считали ученые в прошлом веке, был заполнен вакуум и которая якобы служила средой для распространения света. Однако это технология имеет и более непосредственное отношение к эфиру, точнее, радиоэфиру, так как ее предшественницей была система радиосвязи для разбросанных по Гавайскому архипелагу станций под названием ALOHA.

Основываясь на принципах, заложенных в ALOHA, компания Xerox построила свою собственную кабельную сеть с пропускной способностью 2,94 Мбит/с для связи 100 компьютеров. Затем Xerox совместно с DEC и Intel разработала затем спецификацию для Ethernet на 10 Мбит/с. Позднее эта спецификация легла в основу стандарта 802.3. Этот стандарт отличается от исходной спецификации Ethernet форматом кадров и некоторыми другими деталями, в частности он описывает несколько сред и скоростей передачи, на которые Ethernet изначально не был рассчитан

Стандарт 802.3 рассматривает как  физический уровень (типы кабелей, соединители, кодирование сигнала и т. д.), так и канальный уровень, точнее, нижний подуровень канального уровня, определяющий метод доступа к среде передачи (Media Access Sublayer, MAC). С него мы и начнем рассмотрение Ethernet.

Применяемый в Ethernet метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (Carrier Sense Mupltiple Access/Collision Detect, CSMA/CD) можно описать вкратце следующим образом. Когда какая-либо станция А в сегменте Ethernet хочет передать пакет другой станции Б, она пытается вначале определить, что никакая другая станция в это время ничего не передает: в случае, если кабель свободен, станция начинает передачу немедленно. В противном случае она ждет, пока кабель не освободится. Если две станции начинают передачу одновременно, то происходит конфликт. Обе станции прекращают передачу и ждут случайное время, прежде чем попытаться ее возобновить. Конфликт может быть определен по увеличению мощности или ширины импульса регистрируемого сигнала по сравнению с соответствующими характеристиками переданного сигнала.

Обнаружение конфликта представляет собой аналоговый процесс. Аппаратное обеспечение станции должно во время  передачи продолжать слушать кабель с целью выявления конфликта. Если сигнал, который станция регистрирует, отличается от передаваемого ею, то на этом основании станция определяет, что произошел конфликт. Как следствие, кодирование сигнала должно позволять установить наличие конфликта (например, наложение двух сигналов напряжением 0 В зарегистрировать не представляется возможным). По этой причине в Ethernet применяется специальное кодирование сигнала-манчестерское кодирование.

1.10. Манчестерское кодирование

Прямое двоичное кодирование нулевого бита нулевым напряжением (0 В) и единичного бита ненулевым напряжением (5 В) не применяется, помимо прочего, из-за того, что оно ведет к неоднозначности. В частности, строку бит 00001000 становится невозможно отличить от строки 10000000 ввиду отсутствия различий между свободной линией (0 В) и нулевым битом (также 0 В).

Следовательно, каким-то образом принимающая сторона должна иметь возможность определить начало и конец любого бита безотносительно внутреннего тактового генератора. Это позволяет сделать манчестерское кодирование и дифференциальное манчестерское кодирование.

При манчестерском кодировании каждый интервал времени, который занимает передача одного бита, разделен на два равных подинтервала. Единичный бит кодируется высоким напряжением в продолжении первой половины интервала и низким напряжением в течение второй его части, а нулевой бит кодируется противоположным образом. Изменение напряжения в середине интервала облегчает принимающей стороне синхронизацию с передающей станцией.

Дифференциальное  манчестерское кодирование представляет собой разновидность обычного манчестерского кодирования. В этом случае единичный бит характеризуется отсутствием изменения напряжения по сравнению с уровнем напряжения во второй половине предшествующего бита. Изменение напряжения в начале бита означает, что это нулевой бит.

Недостаток  схемы манчестерского кодирования очевиден - оно требует вдвое большей пропускной способности, чем прямое кодирование. Однако вследствие своей простоты манчестерское кодирование используется в 802.3. Уровень напряжения составляет +0,85В и -0,85В, причем в силу принятой схемы кодирования постоянные токи в кабеле не могут возникнуть в принципе.

1.11. Разновидности ETHERNET

В качестве физической среды передачи стандарт для Ethernet на 10 Мбит/с определяет тонкий и толстый коаксиальный кабель, витую пару и даже оптоволокно. Вкупе с прочими факторами такое разнообразие возможных сред передачи немало способствовало росту популярности Ethernet. Ниже мы рассмотрим вкратце спецификации Ethernet на 10 Мбит/с.