Министерство Образования и Науки РФ Московский государственный горный университет

Кафедра АСУ

Курсовой проект

по дисциплине «Сети ЭВМ и телекоммуникации»

Выполнила: ст. гр. АС-1-09

Ткачёв А. И.

Принял:    проф. т.н.  Шек В. М.

Москва 2012

Содержание

Введение              3

1. 3адание на курсовой проект              4

2. Описание и характеристики сети              5

2.1 Метраж кабеля на схемах:              8

3. Топология сети              10

4. Выбор технологии              11

5. Аппаратное обеспечение сети              13

5.1 Рабочие станции              13

5.2 Периферия              14

5.3 Кабели              14

5.4 Коммуникационное оборудование              15

6. Расчёт характеристики сети              17

7. Расчет характеристик сети              18

8. Программное обеспечение сети              19

Заключение              20

Список используемой литературы              21

Введение

С распространением электронно - вычислительных машин нетрудно предсказать рост в потребности передачи данных. На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров и более 80 процентов из них объединены в различные информационно - вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet.

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 не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм и производителей, работающих под разным программным обеспечением.

Использование локальных сетей позволяет облегчить доступ к устройствам конечного оборудования данных установленных в учреждении. Эти устройства – не только ЭВМ, но и другие устройства, обычно используемые в учреждениях, такие, как принтеры, графопостроители и все возрастающее число электронных устройств хранения и обработки файлов и баз данных.

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 не принимать это к разработке и не применять их на практике.

Поэтому необходимо разработать принципиальное решение вопроса по организации информационно-вычислительной сети на базе уже существующего компьютерного парка и программного комплекса, отвечающего современным научно-техническим требованиям с учетом возрастающих потребностей и возможностью дальнейшего постепенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений.

1. 3адание на курсовой проект

Спроектировать неоднородную сеть ЭВМ по данным соответствующего варианта. В проекте необходимо принять и обосновать архитектуру сети, принять реальные системы в узлах сети. Рассчитать производительность каналов и соединительной аппаратурой или устройств, рассчитать показатели:

                   стоимость

                   производительность

                   надежность

                   безопасность

Спроектировать два варианта сети. Принять наилучший из них по указанным критериям и параметрам.

2. Описание и характеристики сети

Данная ЛВС разрабатывается для игрового издательства «Electronic Games», представляющего собой средних размеров организацию.

Издательство выпускает и дистрибутирует игровые программы самых разных жанров и категорий, от детских аркад и самоучителей, до крупнобюджетных проектов, в разработке которых участвуют более двух сот человек.

Исходные материалы, поставляемые заказчиками, редактируются сотрудниками организации. Одновременно может оформляться несколько изданий.

В издательстве имеется три отдела: административный, отдел контроля разработки и финансовый отдел, каждый из которых выполняет разные функции:

Административный отдел:

      Распределение работы между отделами.

      Осуществление контроля деятельности сотрудников

      Прием и увольнение работников.

      Внесение проверенных изданий в базу данных (имеет доступ к серверу).

      Получение заказов

Финансовый отдел:

      Учет количества и наименований проданных изданий.

      Ведение отчетной деятельности.

      Управление финансами

      Контролирует затраты

Отдел контроля разработки:

                      Определяет цели, задачи и результат проекта

                      Продумывает и составляет план по подготовке и разработке нового проекта, определяет контрольные точки

                      Определяет количество времени, необходимое для осуществления проекта

                      Определяет количество и оценивает стоимость ресурсов, требуемых для выполнения работ проекта

Получив заказ, администрация отправляет его в отдел контроля разработки. Работники этого отдела во время исполнения заказов должны обмениваться информацией для получения конечного результата, который затем передается администрации для проверки. После этого информация о готовом издании заносится администрацией в базу данных (сервер).

Осуществление всех этих действий при отсутствии ЛВС является довольно затруднительным и неудобным. Поэтому создание сети является необходимым. Это позволит повысить производительность организации, скоординировать деятельность различных отделов. К тому же создание ЛВС обеспечит возможность совместного использования общих ресурсов сети, прежде всего надежное хранение всей информации за счет использования файлового сервера, что исключит возможность потери данных.

Разрабатываемая локальная сеть будет использоваться передачи как текстовой, так и мультимедийной информации, хранения на общем сервере большого количества документации и оперативного предоставления услуг.

Так же сеть будет иметь выход в глобальную сеть Интернет (предполагается, что к зданию уже подведен кабель) для связи с клиентами и поставщиками.

Издательство занимает первый и второй этажи здания, поэтому сеть целесообразно разбить на два сегмента, соответствующих первому и второму этажам. Администрация и финансовый отдел войдут в состав первого сегмента, отдел контроля разработки будет включен во второй сегмент. Количество компьютеров в первом сегменте будет равно 21( администрация включает 9 компьютеров, финансовый отдел -  15 компьютеров), во втором сегменте - 25, также файловый сервер.

Составим два плана помещений для первого и второго этажей чтобы приблизительно рассчитать необходимую длину кабеля. Для предохранения кабеля от внешних повреждений и улучшения внешнего вида создаваемой кабельной системы предполагается укладывать кабель в короба, которые будут располагаться непосредственно над плинтусами. Между помещениями для проводки кабеля пробито отверстие. Протяжка кабеля на второй этаж будет осуществляться через телекоммуникационный шкаф.

На рисунках 1 и 2 показаны схемы расположения компьютеров и прокладки кабеля соответственно на первом и втором этажах. Цифры, расположенные рядом с каждым компьютером, соответствуют номеру этого компьютера в создаваемой сети. На рисунках также указаны размеры помещений.

Рис.1.   Схема расположения компьютеров и прокладки кабеля на 1 этаже.

Рис.2. Схема расположения компьютеров и прокладки кабеля на 2 этаже.

Рис.3. Схема расположения компьютеров и прокладки кабеля на 2 этаже (Вариант 2).

Рис.4. Схема расположения компьютеров и прокладки кабеля на 2 этаже (Вариант 2).

2.1 Метраж кабеля на схемах:

I Сегмент (10 мм соответствуют 3-м метрам)

Табл. 1

II Сегмент (10 мм соответствуют 3-м метрам)  

Табл. 2

  Необходимое количество кабеля для создания сети: 772 метра.

3. Топология сети

Сетевая топология  — способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств.

Все сети строятся на основе трех базовых топологий:

                   шина

                   звезда

                   кольцо

Шина

Топологию «шина» часто называют «линейной шиной» (linear bus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.

Рис.5. Топология типа «Шина».

Звезда

При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (hub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к центральному, главному, компьютеру.

Рис.6. Топология типа «Звезда»

В сетях с топологией «звезда» подключение кабеля и управление конфигурацией сети централизованны. Но есть и недостаток: так как все компьютеры подключены к центральной точке, для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля. К тому же, если центральный компонент выйдет из строя, нарушится работа всей сети. А если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные компьютеры в сети это не повлияет.

Кольцо

При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Поэтому у кабеля просто не может быть свободного конца, к которому надо подключать терминатор. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии «шина», здесь каждый компьютер выступает в роли репитера, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.

Передача маркера

Один из принципов передачи данных в кольцевой сети носит название передачи маркера. Суть его такова. Маркер последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, который «хочет» передать данные. Передающий компьютер изменяет маркер, помещает электронный адрес в данные и посылает их по кольцу.

Рис.7. Топология типа «Кольцо»

4. Выбор технологии

Существует большое количество технологий, позволяющих соединить компьютеры в сеть. Каждая из них была разработана в разное время и предназначена для решения определенной задачи. В настоящее время для построения локальных сетей используют технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, которые являются наиболее распространенным реализациями технологии Ethernet.

При планировании нашей сети будем различные модификации стандарта проводных сетей Ethernet.

Ethernet

Ethernet - это одна из старейших, простейших и самых дешёвых технологий локальных сетей, которую можно представить и реализовать. Существует несколько типов Ethernet, что зависит от используемой среды передачи (типа кабеля):

                   10base-5 (толстый коаксиальный кабель )

                   10-base-2 (тонкий коаксиальный кабель)

                   10base-T (витая пара)

                   10base-F (оптическое стекловолокно)

Архитектура всех этих типов приблизительно одинакова. Они передают данные по локальной сети со скоростью до 10Мбит/с.

Fast Ethernet

Как и технология Ethernet, архитектура Fast Ethernet имеет несколько видов, отличающихся друг от друга типами используемых кабелей:

100base-T4 (витая пара, используются 4 пары проводов)

100base-TX (витая пара, используются 2 пары проводов)

100base-FX (оптическое стекловолокно)

В сетях Fast Ethernet скорость передачи данных достигает 100Мбит/с

Gigabit Ethernet

Обычные Ethernet-сети работают на скорости 10 либо 100Мбит/с. Гигабитные сети увеличивают эту цифру в десять раз, позволяют передавать информацию со скоростью до 1000Мбит/с. Существующие сети Ethernet и Fast Ethernet полностью совместимы; они легко могут быть расширены до гигабитной архитектуры. Такая архитектура может работать как с оптическим стекловолокном, так и с витой парой и даже с коаксиальным кабелем.

Вывод:

Для создания первого сегмента (первый этаж) и второго сегмента (второй этаж) ЛВС используем технологию проводной сети Ethernet (10Base-T). Беспроводная сеть в данном случае не подходит, так как передаваться будут важные сведения касательно финансов организации и администрации.

Оба сегмента будут иметь топологию «звезда».

Рис.8. Схема компьютеров в сети (Вариант 1).

Рис.9. Схема компьютеров в сети (Вариант 2).

5. Аппаратное обеспечение сети

5.1 Рабочие станции

Рабочая станция (workstation) - это абонентская система, специализированная для решения определенных задач и использующая сетевые ресурсы.

Для каждого из отделов нужно выбрать компьютеры, которые будут выполнять определенные операции, такие, например, как сбор и хранение информации, поступающих с различных отделов, выход в Интернет, рассмотрение новых проектов в виде мультимедийных файлов и т.д.

Рассмотрим административный отдел и финансовый отдел, куда поступает и обрабатывается вся информация. Приведем примеры рабочих станций, которые предположительно будут работать в этих отделах. Предположим, что 9 рабочих места, из 25 компьютеров первого сегмента имеют большую производительность (компьютеры 1-9), а 16 рабочих места из 25 имеют низкую производительность (компьютеры 10-25). Более производительные будут принадлежать административному отделу, а менее производительные финансовому, соответственно.

                                          Табл. 3

В отделе контроля разработки все рабочие станции имеют высокую производительность.

В качестве сервера используем Компьютер Apple Mac Pro Two (MC561)

Табл. 4

5.2 Периферия

К периферии отнесем мониторы, мыши и клавиатуры.

Мониторы применяются для всех одинаковые, технологии LCD с диагональю 20 дюймов, что является вполне достаточным для комфортной работы.

В качестве устройств ввода используются классические клавиатура и мышь с интерфейсом PS/2.

Табл. 5

5.3 Кабели

В настоящее время в основном применяются такие кабеля как витая пара и оптоволокно, однако до сих пор встречаются сети, построенные с использованием коаксиального кабеля.

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.

Витая пара - это несколько пар скрученных проводов, помещенных и один общий кабель. Этот кабель обычно экранирован и изолирован от внешних воздействий: электромагнитных волн и т.д. Существует 5 категорий витой пары, каждая из которых соответствует определенным параметрам. Чаще всего используют витую пару пятой категории, так как она позволяет передавать данные на довольно большие расстояния с хорошей скоростью и меньше всего подвержена внешним помехам.

Оптическое волокно — это тонкий и гибкий кабель, по которому данные передаются с помощью световых волн. Такой тип кабеля позволяет передавать данные на расстояния, превышающие 1 километр; в нем не возникают электрические помехи. По своему внешнему виду оптический кабель похож на коаксиальный. Он состоит из толстого стеклянного волокна в центре, которое оплетено пластиковой изоляцией, не дающей выйти лучу света за пределы центрального волокна. Все это еще раз оплетено защитной пласти­ковой изоляцией (рис. 10). Если в кабеле несколько оптических волокон, то они соединены в один пучок и оплетены дополнительной пластиковой изоляцией.

Чтобы построить любую сеть, необходимо знать ограничения и возможности каждого типа кабелей, применяющихся в сетевой инфраструктуре. На тип применяемого кабеля существенное влияние оказывает характеристики передаваемой информации, важнейшей из которых является скорость передачи.

Так как наша локальная сеть располагается на очень небольшой территории, полностью внутри здания, то не требуется ни большой длины непрерывного кабеля, ни прокладки внешнего кабеля. Уровень помех внутри помещения допускает применение неэкранированной витой пары для создания сети (при использовании неэкранированной витой пары вне помещений в грозу сеть будет переставать работать).

Наша сеть основана па технологии Fast Ethernet-100, поэтому применяем неэкранированную витую пару.

Стоимость 4р/м.

5.4 Коммуникационное оборудование

Концентратор

Концентратор — это устройство, к которому подключаются сетевые объекты при звездообразной топологии (рис. 12), Концентратор играет роль разделителя сигналов. Он принимает сигнал, поступивший в него из одного порта, и распределяет его по всем остальным своим портам. Некоторые концентраторы перед тем, как передать поступивший сигнал, усиливают его.

Концентраторы бывают трех типов: пассивные, активные и интеллектуальные.

Пассивный концентратор — самое простейшее устройство. Он не особо улучшает производительность сети. Такой концентратор просто получает пакеты, приходящие из одного порта, и отправляет их во все остальные.

Активный концентратор обладает всеми свойствами пассивного концентратора. В активном концентраторе используется так называемая функция сохранить и отправить. Он восстанавливает некоторые «поврежденные» пакеты и перераспределяет отправку остальных. Кроме того, если активный концентратор получает слабый сигнал, он может усилить его перед тем, как передать дальше.

Интеллектуальный концентратор имеет ряд преимуществ перед пассивным и активным концентратором. Помимо всех свойств и функций, которые доступны первым двум типам концентраторов, интеллектуальный концентратор позволяет централизованно управлять локальной сетью. Если возникает какая-либо проблема с любым устройством сети, которое подключено к интеллектуальному концентратору, ее можно легко определить, изучить и устранить, используя управляющую информацию, которая предоставляется таким концентратором.

Коммутатор

Коммутатор — это устройство, которое внешне мало чем отличается от концентраторов. Существует как минимум три фактора, которые отличают коммутатор от концентратора: общая скорость (коммутатор гораздо быстрее), методы передачи данных (коммутатор «умнее»), большее количество портов. В отличие от концентратора, коммутатор может делить сеть на сегменты и предотвращать ненужный поток данных из одного сегмента в другой. В случае, если клиент обращается из одного сегмента в другой, коммутатор направляет кадры только по тем сегментам, в которых присутствуют адреса отправителя и получателя.

В обычных некоммутируемых сетях каждый раз, когда какое-либо устройство начинает передавать данные (т.е. обращается к сети), другие устройства уже не могут этого сделать (что позволяет избежать коллизий в сети). Несмотря на то что этот метод сохраняет целостность передаваемых данных, он не улучшает общей производительности сети. Коммутаторы же позволяют обращаться к сети нескольким подключенным к нему устройствам.

Таким образом, увеличивается скорость работы и уменьшаются задержки. Главное отличие коммутаторов от концентраторов заключается в том, что коммутатор при подключении к нему других устройств динамически создает таблицу из пар их аппаратных адресов и соответствующих им портов. Таким образом, когда коммутатор принимает кадр, он просматривает, для кого этот кадр предназначен, находит в своей коммутационной таблице соответствующий аппаратный адрес и порт, к которому подключено устройство с таким адресом, и отправляет этот кадр через обнаруженный порт.

Включив коммутатор в свою растущую сеть, вы получите целый ряд преимуществ: сократится задержка реагирования сети, ускорится передача файлов, уменьшится количество коллизий и других ошибок при передаче данных, станет значительно проще управлять большой сетью.

Маршрутизатор

Блок взаимодействия, обеспечивающий выбор маршрута передачи данных между несколькими сетями передачи данных, имеющими различную архитектуру или протоколы.

Понятие маршрутизации находится на более высоком уровне, чем коммутация (здесь мы отдаляемся от физических частей сети). Каждый компьютер в маршрутизируемой сети имеет свой собственный адрес, соответствующий тому протоколу, с которым работает такая сеть (например, очень популярен протокол IP, о котором более подробно мы поговорим ниже).

В    локальных    сетях    маршрутизаторы    используются редко.

Вывод: При проектировании ЛВС с технологией Ethernet для объединения элементов сети предполагается приобретение коммутаторов D-Link DES-3052.

Табл. 6

6. Расчёт характеристики сети

Итоговый расчёт стоимости сети:

Табл. 7

РМБП – Рабочее место большей производительности

РММП - Рабочее место меньшей производительности.

7. Расчет характеристик сети

Рассчитаем производительность сети для одного из сегментов (полезная нагрузка):

Рп = (21*0,4)*0,2+(21*0,6)*1,2=16 (Мбит/с)

Нагрузка Р0:

Ро= Pфxn

Рф=32 (Мбит/с)

Полная фактическая нагрузка Рф

Рф= Р0х(1+к), где к задержка доступа к среде передачи данных: для Ethernet 0,4, для Token Ring 0,6, для FDDI 0,7

Рф=45 (Мбит/с)

Коэффициент надежности – доля времени, в течении которого система может быть использована.

Безопасность – способность системы защитить данные от несанкционированного доступа.

Отказоустойчивость – способность системы работать в условиях отказа некоторых ее элементов.

Расширяемость – возможность сравнительно легко добавлять дополнительные наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.

Масштабируемость – возможность наращивания количества узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается.

Так как фактическая нагрузка Pф > 10 Мбит/с, то, как и предполагалось ранее, данную сеть невозможно реализовать с помощью стандарта Ethernet, необходимо применить технологию Fast Ethernet (100 Мбит/с).

8. Программное обеспечение сети
 

В качестве операционной системы используется Microsoft Windows 7 Ultimate и Basic версии. В качестве пакета офисных программ используется Microsoft Office «Профессиональный» 2007.

В программное обеспечение сети также входит:

Антивирусные программы - Kaspersky Corporate Suite и Графический редактор - AutoCAD 2004.

Табл. 7

ИТОГО              30 000p

Заключение

В курсовом проекте мы рассматривали разработку локальной сели для игрового издательства «Electronic Games». Оценив каждую из возможных топологий, по надёжности и устойчивости мы выбрали топологию типа «звезда».

При расчёте производительности стало очевидно, что необходимо использовать технологию Fast Ethernet.

Мы сравнили два варианта сети: первый вариант с использованием коммутатора, второй с использованием маршрутизатора. От второго в последствии пришлось отказаться поскольку коммутатор отлично выполнял все возможные на него обязанности.

Список используемой литературы

1.    http:/ www.google.ru

2.    http:/ ru.wikipedia.org

3.    http://network.xsp.ru/top_net.php

4.    В.Г. Олифер, Н.А. Олифер - СПб. Питер 2004

5.    Петровичев Е.И., Шек В.М. Цифровые сети

6.    интегрального обслуживания, МГГУ, М-1999

7.    Борисенко А.А., Локальная сеть, Москва 2009

8.    Глушаков СВ., Сеть своими руками, Москва 2006