Проектирование ЛВС для учебного центра

10Base5.

Как и изначальная  версия Ethernet, эта спецификация в  качестве среды передачи предусматривает толстый коаксиальный кабель на 50 Ом с двумя оболочками. Каждый коаксиальный кабель в сети образует отдельный сегмент. Протяженность сегмента не может превышать 500 м, а число узлов - 100, причем отрезок кабеля между соседними узлами должен быть не менее 2,5 м. Это позволяет уменьшить вероятность отражений и появления стоячих волн. Контроллер станции, т. е. сетевая плата, подключается к кабелю с помощью трансиверного кабеля и трансивера. Длина трансиверного кабеля не должна превышать 50 м.

В 10Base5 узел подключается к кабелю с помощью трансивера и трансиверного  кабеля.

Схема подключения узлов в 10BASE5 Рис. 1

 

 

10Base2.

Спецификация предусматривает  использование тонкого коаксиального  кабеля RG-58 с характеристическим импедансом 50 Ом, а также соединителей типа BNC-T, подключаемых к контроллеру Ethernet напрямую. Это исключает необходимость применения дорогостоящих трансивера и трансиверного кабеля, а также выполнение самой операции по подключению трансивера к кабелю. Протяженность сегмента ограничена расстоянием 185 м, а число узлов - 30. Кроме того, Cheapernet более подвержена шумам, в частности от радиосигналов.

 

 

В 10Base2 узел подключается к кабелю напрямую с  помощью соединителя BNC-T.

Схема подключения узлов 10Base2  Рис. 2

10BaseT.

Данная разновидность Ethernet в настоящее  время, вероятно, наиболее распространена.  Буква T в названии означает, что  средой передачи является неэкранированный кабель на основе витой пары (Unshielded Twisted Pair, UTP. Подключение узлов к сети осуществляется с помощью модульных настенных телефонных гнезд RJ-45 и RJ-11 и четырехпарного телефонного кабеля UTP, причем соединитель RJ-45 вставляется напрямую в сетевую плату. Протяженность отрезка кабеля от концентратора до станции не должна превышать 100 м (в случае UTP Категории 3) или 150 м (в случае UTP Категории 5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема подключения узлов 10Base2T Рис. 3

В 10BaseT узлы подключаются к концентратору  по физической топологии "звезда".

Данная спецификация и будет применена в работе.

10BaseF.

Принятая относительно недавно, эта  спецификация предусматривает использование  в качестве среды передачи оптический кабель. Естественно, это весьма дорогостоящая разновидность Ethernet, и не столько из-за стоимости самого кабеля, сколько из-за дороговизны соединителей и терминаторов. Однако она не чувствительна к электромагнитным помехам и позволяет связывать по Ethernet здания и далеко отстоящие друг от друга концентраторы.

 

 

Таблица 1 Разновидности ETHERNET

Стандарт	Кабель	Максимальная протяженность сегмента	Допустимое число узлов в сегменте	Достоинства
10Base5	Толстый коаксиальный	500 м	100	Хорош для магистрали
10Base2	Тонкий коаксиальный	200 м	30	Дешевая система
10BaseT	Витая пара	100 м	1024	Простота эксплуатации
10BaseF	Оптический кабель	2000 м	1024	Между зданиями

 

Таблица 2 Основные характеристики сетей по методам передачи информации.

Характеристики	Методы передачи информации
	Ethernet	Token Ring	ArcNet
Топология	Локальная типа «шина»	Кольцевая или типа «звезда-кольцо»	Наборы сегментов типа «звезда»
Тип кабеля	RG–58	Экранированная или неэкранированная витая пара	RG–62 или RG–59
Импеданс	50 Ом	—	—
Сопротивление терминаторов	50 Ом, ± 2 Ом	100 – 200 Ом UTP, 150 Ом TP	RG–59: 75 Ом RG–62: 93 Ом
Максимальная длина кабеля в  сегменте	185 м	45 – 200 м (в зависимости от используемого кабеля)	В зависимости от используемого  кабеля, но в среднем: W–W: 120 м A–A: 606 м P–W или P–A: 30 м A–A: 0,3 м
Минимальный промежуток между соседними  компьютерами	0,5 м	2,5 м	В зависимости от используемого  кабеля
Максимальное количество соединенных  сегментов	5	33 устройства MAU	Не поддерживает соединения сегментов
Максимальное количество компьютеров  в сегменте	30	Неэкранированная витая пара: 72 рабочих станции на концентратор, при использовании экранированной витой пары – 260 рабочих станций на концентратор	В зависимости от используемого  кабеля

Где расстояние - W–W – от  рабочей станции к рабочей станции, A–A – от активного концентратора к активному концентратору, P–W – от пассивного концентратора к рабочей станции, P–A – от пассивного концентратора к активному концентратору.

1.12. Выбор физической топологии вычислительных сетей

1.13. Топология типа «звезда»

Вся информация между двумя периферийными  рабочими местами проходит через  центральный узел вычислительной сети.

 

 

Топология типа «звезда» Рис 4

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и  гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

 

 

 

 

 

 

1.14. Кольцевая топология

При кольцевой топологии сети рабочие  станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

 

 

Кольцевая топология  Рис. 5

Прокладка кабелей от одной рабочей  станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географическое расположение рабочих станций далеко от формы кольца (например, в линию).

Сообщения циркулируют регулярно  по кругу. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

1.15.Логическая кольцевая сеть

Специальной формой кольцевой топологии  является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топологий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутаторов (англ. Hub – концентратор), которые по-русски также иногда называют «хаб». В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабочими станциями применяют активные или пассивные концентраторы. Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключительно разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции). Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети происходит так же, как и в обычной кольцевой сети.

 

 

Логическая кольцевая сеть Рис. 6

1.16. Шинная топология.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

 

Шинная топология Рис. 7

Структура шинной топологии ЛВС.

таблица № 3. Основные характеристики трех наиболее типичных типологий вычислительных сетей.

 

Характеристики	Топологии вычислительных сетей
	Звезда	Кольцо	Шина
Стоимость расширения	Незначительная	Средняя	Средняя
Присоединение абонентов	Пассивное	Активное	Пассивное
Защита от отказов	Незначительная	Незначительная	Высокая
Размеры системы	Любые	Любые	Ограниченны
Защищенность от прослушивания	Хорошая	Хорошая	Незначительная
Стоимость подключения	Незначительная	Незначительная	Высокая
Поведение системы при высоких нагрузках	Хорошее	Удовлетворительное	Плохое
Возможность работы в реальном режиме времени	Очень хорошая	Хорошая	Плохая
Разводка кабеля	Хорошая	Удовлетворительная	Хорошая
Обслуживание	Очень хорошее	Среднее	Среднее

 

1.17. Древовидная структура ЛВС

Наряду с известными топологиями  вычислительных сетей «кольцо», «звезда» и «шина», на практике применяется  и комбинированная, на пример древовидна структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети (корень) располагается в точке, в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной  структурой применяются там, где  невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде.

 

 

 

 

 

 

 

 

Древовидная структура ЛВС Рис. 8

Древовидная структура ЛВС. Сегодня все чаще встречаются смешанные топологии, например, можно соединить с помощью кабеля кластеры машин, находящиеся на удаленном расстоянии друг от друга.

1.18. Логическая структура ЛВС

Анализ процессов передачи и  обработки информации, выполняемых  вычислительной сетью, требует расчленения  их на специфические группы и рассмотрения взаимосвязи и взаимодействия этих групп. В результате получается логическая структура вычислительной сети, элементами которой являются логические модули - группы функций, выполняющих определенные задачи, связанные с работой вычислительной сети.

Логическая структура ЛВС  (Рис 9)

- коммуникационный модуль

 

- интерфейсный модуль

Хостмодуль (главная машина) - является главным элементом вычислительной сети, т.к. он определяет ее информационно-вычислительные ресурсы и большую часть предоставляемого ею сервиса. Этот элемент может осуществлять вычисления, являться банком информации, выполнять логическую обработку информации. Наряду с этим он обеспечивает взаимодействие этих процессов с сетью.

В то время, как хостмодуль предоставляет  ресурсы вычислительной сети, терминальный модуль их потребляет. Для этого он управляет терминалами, выполняет ряд вспомогательных функций, связанных с подготовкой, обработкой, передачей и хранением информации. Этот модуль обеспечивает также сопряжение терминалов с сетью и в ряде случаев выполняет простые информационно-вычислительные процессы.

Модуль управления вычислительной сетью осуществляет административное управление вычислительной сетью. Его функции заключаются в воздействии на вычислительную сеть при ее расширении, изменении конфигурации, либо выхода из строя отдельных ее элементов. В этом случае персонал, управляющий сетью в соответствии с опытом своей работы принимает необходимые меры.

Хосттерминальные машины - каждая из них реализует оба логических модуля: хостмодуль и терминальный модуль.

 

 

 

 

 

 

1.19. Физическая (аппаратная) структура ЛВС

Физическая структура вычислительной сети, в которой логические модули реализуются в отдельных машинах ввиду разнохарактерности задач, выполняемых логическими модулями, и снижения стоимости вычислительных машин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Физическая структура вычислительной сети (Рис 10)

В рассматриваемой сети имеется  один тип абонентских машин: хосттерминальные машины, каждая из которых реализует функции хостмодуля и терминального модуля. Кроме того, сеть включает коммуникационные машины, интерфейсные машины и машину управления вычислительной сетью. Каждая из них реализует логический модуль, имеющий то же название. В тех случаях, когда характеристики основных машин и их программное обеспечение соответствуют требованиям и стандартам вычислительной сети, они подключаются непосредственно к коммуникационным машинам. В противном случае их соединение осуществляется через интерфейсные машины.

 

 

1.20. Функциональная структура ЛВС

Функциональная структура ЛВС  (Рис11)

 

Сервер реализует следующие  функциональные модули:

ОС

WEB-сервер

СУБД

Модуль маршрутизации

Сервер  DNS

Почтовый  сервер

Каждая  же из клиентских машин должна реализовать:

ОС

Браузер

Почтовый  клиент

Офисные программы

1.21. Выбор операционной системы для сервера

В данном разделе приведена сравнительная характеристика двух наиболее популярных систем:

Linux и Windows

Все положения основаны на независимых  исследованиях, взятых из интернета, а  конкретно с сайта www.microsoft.com и www.linux.com.

1. Windows превосходит Linux по результатам тестов веб-серверов в различных конфигуациях.

Сравнение быстродействия сервера Microsoft Windows Server™ 2003 с Internet Information Services (IIS) 6.0 и соответствующего веб-сервера Linux.

Джон Р. Раймер (John R. Rymer), вице-президент  компании VeriTest .

Результаты теста WebBench показали более  высокую скорость обработки данных на Windows по сравнению с двумя операционными системами Linux. Тестирование включало в себя сочетание запросов к статическому и динамическому содержимому сервера в конфигурации из 1—8 процессоров. В конфигурации с 4 процессорами при использовании Windows:

 

быстродействие при пиковой  нагрузке для статического содержимого выше на 276%;

быстродействие при пиковой  нагрузке для динамического содержимого  выше на 63%.

 

Диаграмма 1

Диаграмма 1. Максимальная статическая  работоспособность Web серверов во всех тестовых конфигурациях.

 

Диаграмма 2. Максимальная динамическая работоспособность СGI сервера