• Tutorial

Всем привет. На днях возникла идея написать статьи про основы компьютерных сетей, разобрать работу самых важных протоколов и как строятся сети простым языком. Заинтересовавшихся приглашаю под кат.

Немного оффтопа: Приблизительно месяц назад сдал экзамен CCNA (на 980/1000 баллов) и осталось много материала за год моей подготовки и обучения. Учился я сначала в академии Cisco около 7 месяцев, а оставшееся время вел конспекты по всем темам, которые были мною изучены. Также консультировал многих ребят в области сетевых технологий и заметил, что многие наступают на одни и те же грабли, в виде пробелов по каким-то ключевым темам. На днях пару ребят попросили меня объяснить, что такое сети и как с ними работать. В связи с этим решил максимально подробно и простым языком описать самые ключевые и важные вещи. Статьи будут полезны новичкам, которые только встали на путь изучения. Но, возможно, и бывалые сисадмины подчеркнут из этого что-то полезное. Так как я буду идти по программе CCNA, это будет очень полезно тем людям, которые готовятся к сдаче. Можете держать статьи в виде шпаргалок и периодически их просматривать. Я во время обучения делал конспекты по книгам и периодически читал их, чтобы освежать знания.

Вообще хочу дать всем начинающим совет. Моей первой серьезной книгой, была книга Олиферов «Компьютерные сети». И мне было очень тяжело читать ее. Не скажу, что все было тяжело. Но моменты, где детально разбиралось, как работает MPLS или Ethernet операторского класса, вводило в ступор. Я читал одну главу по несколько часов и все равно многое оставалось загадкой. Если вы понимаете, что какие то термины никак не хотят лезть в голову, пропустите их и читайте дальше, но ни в коем случае не отбрасывайте книгу полностью. Это не роман или эпос, где важно читать по главам, чтобы понять сюжет. Пройдет время и то, что раньше было непонятным, в итоге станет ясно. Здесь прокачивается «книжный скилл». Каждая следующая книга, читается легче предыдущей книги. К примеру, после прочтения Олиферов «Компьютерные сети», читать Таненбаума «Компьютерные сети» легче в несколько раз и наоборот. Потому что новых понятий встречается меньше. Поэтому мой совет: не бойтесь читать книги. Ваши усилия в будущем принесут плоды. Заканчиваю разглагольствование и приступаю к написанию статьи.

Вот сами темы

1) Основные сетевые термины, сетевая модель OSI и стек протоколов TCP/IP.
2) Протоколы верхнего уровня.
3) Протоколы нижних уровней (транспортного, сетевого и канального).
4) Сетевые устройства и виды применяемых кабелей.
5) Понятие IP адресации, масок подсетей и их расчет.
6) Понятие VLAN, Trunk и протоколы VTP и DTP.
7) Протокол связующего дерева: STP.
8) Протокол агрегирования каналов: Etherchannel.
9) Маршрутизация: статическая и динамическая на примере RIP, OSPF и EIGRP.
10) Трансляция сетевых адресов: NAT и PAT.
11) Протоколы резервирования первого перехода: FHRP.
12) Безопасность компьютерных сетей и виртуальные частные сети: VPN.
13) Глобальные сети и используемые протоколы: PPP, HDLC, Frame Relay.
14) Введение в IPv6, конфигурация и маршрутизация.
15) Сетевое управление и мониторинг сети.

P.S. Возможно, со временем список дополнится.

Итак, начнем с основных сетевых терминов.

Что такое сеть? Это совокупность устройств и систем, которые подключены друг к другу (логически или физически) и общающихся между собой. Сюда можно отнести сервера, компьютеры, телефоны, маршрутизаторы и так далее. Размер этой сети может достигать размера Интернета, а может состоять всего из двух устройств, соединенных между собой кабелем. Чтобы не было каши, разделим компоненты сети на группы:

1) Оконечные узлы: Устройства, которые передают и/или принимают какие-либо данные. Это могут быть компьютеры, телефоны, сервера, какие-то терминалы или тонкие клиенты, телевизоры.

2) Промежуточные устройства: Это устройства, которые соединяют оконечные узлы между собой. Сюда можно отнести коммутаторы, концентраторы, модемы, маршрутизаторы, точки доступа Wi-Fi.

3) Сетевые среды: Это те среды, в которых происходит непосредственная передача данных. Сюда относятся кабели, сетевые карточки, различного рода коннекторы, воздушная среда передачи. Если это медный кабель, то передача данных осуществляется при помощи электрических сигналов. У оптоволоконных кабелей, при помощи световых импульсов. Ну и у беспроводных устройств, при помощи радиоволн.

Посмотрим все это на картинке:

На данный момент надо просто понимать отличие. Детальные отличия будут разобраны позже.

Теперь, на мой взгляд, главный вопрос: Для чего мы используем сети? Ответов на этот вопрос много, но я освещу самые популярные, которые используются в повседневной жизни:

1) Приложения: При помощи приложений отправляем разные данные между устройствами, открываем доступ к общим ресурсам. Это могут быть как консольные приложения, так и приложения с графическим интерфейсом.

2) Сетевые ресурсы: Это сетевые принтеры, которыми, к примеру, пользуются в офисе или сетевые камеры, которые просматривает охрана, находясь в удаленной местности.

3) Хранилище: Используя сервер или рабочую станцию, подключенную к сети, создается хранилище доступное для других. Многие люди выкладывают туда свои файлы, видео, картинки и открывают общий доступ к ним для других пользователей. Пример, который на ходу приходит в голову, - это google диск, яндекс диск и тому подобные сервисы.

4) Резервное копирование: Часто, в крупных компаниях, используют центральный сервер, куда все компьютеры копируют важные файлы для резервной копии. Это нужно для последующего восстановления данных, если оригинал удалился или повредился. Методов копирования огромное количество: с предварительным сжатием, кодированием и так далее.

5) VoIP: Телефония, работающая по протоколу IP. Применяется она сейчас повсеместно, так как проще, дешевле традиционной телефонии и с каждым годом вытесняет ее.

Из всего списка, чаще всего многие работали именно с приложениями. Поэтому разберем их более подробно. Я старательно буду выбирать только те приложения, которые как-то связаны с сетью. Поэтому приложения типа калькулятора или блокнота, во внимание не беру.

1) Загрузчики. Это файловые менеджеры, работающие по протоколу FTP, TFTP. Банальный пример - это скачивание фильма, музыки, картинок с файлообменников или иных источников. К этой категории еще можно отнести резервное копирование, которое автоматически делает сервер каждую ночь. То есть это встроенные или сторонние программы и утилиты, которые выполняют копирование и скачивание. Данный вид приложений не требует прямого человеческого вмешательства. Достаточно указать место, куда сохранить и скачивание само начнется и закончится.

Скорость скачивания зависит от пропускной способности. Для данного типа приложений это не совсем критично. Если, например, файл будет скачиваться не минуту, а 10, то тут только вопрос времени, и на целостности файла это никак не скажется. Сложности могут возникнуть только когда нам надо за пару часов сделать резервную копию системы, а из-за плохого канала и, соответственно, низкой пропускной способности, это занимает несколько дней. Ниже приведены описания самых популярных протоколов данной группы:

FTP- это стандартный протокол передачи данных с установлением соединения. Работает по протоколу TCP (этот протокол в дальнейшем будет подробно рассмотрен). Стандартный номер порта 21. Чаще всего используется для загрузки сайта на веб-хостинг и выгрузки его. Самым популярным приложением, работающим по этому протоколу - это Filezilla. Вот так выглядит само приложение:

TFTP- это упрощенная версия протокола FTP, которая работает без установления соединения, по протоколу UDP. Применяется для загрузки образа бездисковыми рабочими станциями. Особенно широко используется устройствами Cisco для той же загрузки образа и резервных копий.

Интерактивные приложения. Приложения, позволяющие осуществить интерактивный обмен. Например, модель «человек-человек». Когда два человека, при помощи интерактивных приложений, общаются между собой или ведут общую работу. Сюда относится: ICQ, электронная почта, форум, на котором несколько экспертов помогают людям в решении вопросов. Или модель «человек-машина». Когда человек общается непосредственно с компьютером. Это может быть удаленная настройка базы, конфигурация сетевого устройства. Здесь, в отличие от загрузчиков, важно постоянное вмешательство человека. То есть, как минимум, один человек выступает инициатором. Пропускная способность уже более чувствительна к задержкам, чем приложения-загрузчики. Например, при удаленной конфигурации сетевого устройства, будет тяжело его настраивать, если отклик от команды будет в 30 секунд.

Приложения в реальном времени. Приложения, позволяющие передавать информацию в реальном времени. Как раз к этой группе относится IP-телефония, системы потокового вещания, видеоконференции. Самые чувствительные к задержкам и пропускной способности приложения. Представьте, что вы разговариваете по телефону и то, что вы говорите, собеседник услышит через 2 секунды и наоборот, вы от собеседника с таким же интервалом. Такое общение еще и приведет к тому, что голоса будут пропадать и разговор будет трудноразличимым, а в видеоконференция превратится в кашу. В среднем, задержка не должна превышать 300 мс. К данной категории можно отнести Skype, Lync, Viber (когда совершаем звонок).

Теперь поговорим о такой важной вещи, как топология. Она делится на 2 большие категории: физическая и логическая . Очень важно понимать их разницу. Итак, физическая топология - это как наша сеть выглядит. Где находятся узлы, какие сетевые промежуточные устройства используются и где они стоят, какие сетевые кабели используются, как они протянуты и в какой порт воткнуты. Логическая топология - это каким путем будут идти пакеты в нашей физической топологии. То есть физическая - это как мы расположили устройства, а логическая - это через какие устройства будут проходить пакеты.

Теперь посмотрим и разберем виды топологии:

1) Топология с общей шиной (англ. Bus Topology)

Одна из первых физических топологий. Суть состояла в том, что к одному длинному кабелю подсоединяли все устройства и организовывали локальную сеть. На концах кабеля требовались терминаторы. Как правило - это было сопротивление на 50 Ом, которое использовалось для того, чтобы сигнал не отражался в кабеле. Преимущество ее было только в простоте установки. С точки зрения работоспособности была крайне не устойчивой. Если где-то в кабеле происходил разрыв, то вся сеть оставалась парализованной, до замены кабеля.

2) Кольцевая топология (англ. Ring Topology)

В данной топологии каждое устройство подключается к 2-ум соседним. Создавая, таким образом, кольцо. Здесь логика такова, что с одного конца компьютер только принимает, а с другого только отправляет. То есть, получается передача по кольцу и следующий компьютер играет роль ретранслятора сигнала. За счет этого нужда в терминаторах отпала. Соответственно, если где-то кабель повреждался, кольцо размыкалось и сеть становилась не работоспособной. Для повышения отказоустойчивости, применяют двойное кольцо, то есть в каждое устройство приходит два кабеля, а не один. Соответственно, при отказе одного кабеля, остается работать резервный.

3) Топология звезда (англ. Star Topology)

Все устройства подключаются к центральному узлу, который уже является ретранслятором. В наше время данная модель используется в локальных сетях, когда к одному коммутатору подключаются несколько устройств, и он является посредником в передаче. Здесь отказоустойчивость значительно выше, чем в предыдущих двух. При обрыве, какого либо кабеля, выпадает из сети только одно устройство. Все остальные продолжают спокойно работать. Однако если откажет центральное звено, сеть станет неработоспособной.

4)Полносвязная топология (англ. Full-Mesh Topology)

Все устройства связаны напрямую друг с другом. То есть с каждого на каждый. Данная модель является, пожалуй, самой отказоустойчивой, так как не зависит от других. Но строить сети на такой модели сложно и дорого. Так как в сети, в которой минимум 1000 компьютеров, придется подключать 1000 кабелей на каждый компьютер.

5)Неполносвязная топология (англ. Partial-Mesh Topology)

Как правило, вариантов ее несколько. Она похожа по строению на полносвязную топологию. Однако соединение построено не с каждого на каждый, а через дополнительные узлы. То есть узел A, связан напрямую только с узлом B, а узел B связан и с узлом A, и с узлом C. Так вот, чтобы узлу A отправить сообщение узлу C, ему надо отправить сначала узлу B, а узел B в свою очередь отправит это сообщение узлу C. В принципе по этой топологии работают маршрутизаторы. Приведу пример из домашней сети. Когда вы из дома выходите в Интернет, у вас нет прямого кабеля до всех узлов, и вы отправляете данные своему провайдеру, а он уже знает куда эти данные нужно отправить.

6) Смешанная топология (англ. Hybrid Topology)

Самая популярная топология, которая объединила все топологии выше в себя. Представляет собой древовидную структуру, которая объединяет все топологии. Одна из самых отказоустойчивых топологий, так как если у двух площадок произойдет обрыв, то парализована будет связь только между ними, а все остальные объединенные площадки будут работать безотказно. На сегодняшний день, данная топология используется во всех средних и крупных компаниях.

И последнее, что осталось разобрать - это сетевые модели. На этапе зарождения компьютеров, у сетей не было единых стандартов. Каждый вендор использовал свои проприетарные решения, которые не работали с технологиями других вендоров. Конечно, оставлять так было нельзя и нужно было придумывать общее решение. Эту задачу взвалила на себя международная организация по стандартизации (ISO - International Organization for Standartization). Они изучали многие, применяемые на то время, модели и в результате придумали модель OSI , релиз которой состоялся в 1984 году. Проблема ее была только в том, что ее разрабатывали около 7 лет. Пока специалисты спорили, как ее лучше сделать, другие модели модернизировались и набирали обороты. В настоящее время модель OSI не используют. Она применяется только в качестве обучения сетям. Мое личное мнение, что модель OSI должен знать каждый уважающий себя админ как таблицу умножения. Хоть ее и не применяют в том виде, в каком она есть, принципы работы у всех моделей схожи с ней.

Состоит она из 7 уровней и каждый уровень выполняет определенную ему роль и задачи. Разберем, что делает каждый уровень снизу вверх:

1) Физический уровень (Physical Layer): определяет метод передачи данных, какая среда используется (передача электрических сигналов, световых импульсов или радиоэфир), уровень напряжения, метод кодирования двоичных сигналов.

2) Канальный уровень (Data Link Layer): он берет на себя задачу адресации в пределах локальной сети, обнаруживает ошибки, проверяет целостность данных. Если слышали про MAC-адреса и протокол «Ethernet», то они располагаются на этом уровне.

3) Сетевой уровень (Network Layer): этот уровень берет на себя объединения участков сети и выбор оптимального пути (т.е. маршрутизация). Каждое сетевое устройство должно иметь уникальный сетевой адрес в сети. Думаю, многие слышали про протоколы IPv4 и IPv6. Эти протоколы работают на данном уровне.

4) Транспортный уровень (Transport Layer): Этот уровень берет на себя функцию транспорта. К примеру, когда вы скачиваете файл с Интернета, файл в виде сегментов отправляется на Ваш компьютер. Также здесь вводятся понятия портов, которые нужны для указания назначения к конкретной службе. На этом уровне работают протоколы TCP (с установлением соединения) и UDP (без установления соединения).

5) Сеансовый уровень (Session Layer): Роль этого уровня в установлении, управлении и разрыве соединения между двумя хостами. К примеру, когда открываете страницу на веб-сервере, то Вы не единственный посетитель на нем. И вот для того, чтобы поддерживать сеансы со всеми пользователями, нужен сеансовый уровень.

6) Уровень представления (Presentation Layer): Он структурирует информацию в читабельный вид для прикладного уровня. Например, многие компьютеры используют таблицу кодировки ASCII для вывода текстовой информации или формат jpeg для вывода графического изображения.

7) Прикладной уровень (Application Layer): Наверное, это самый понятный для всех уровень. Как раз на этом уроне работают привычные для нас приложения - e-mail, браузеры по протоколу HTTP, FTP и остальное.

Самое главное помнить, что нельзя перескакивать с уровня на уровень (Например, с прикладного на канальный, или с физического на транспортный). Весь путь должен проходить строго с верхнего на нижний и с нижнего на верхний. Такие процессы получили название инкапсуляция (с верхнего на нижний) и деинкапсуляция (с нижнего на верхний). Также стоит упомянуть, что на каждом уровне передаваемая информация называется по-разному.

На прикладном, представления и сеансовым уровнях, передаваемая информация обозначается как PDU (Protocol Data Units). На русском еще называют блоки данных, хотя в моем круге их называют просто данные).

Информацию транспортного уровня называют сегментами. Хотя понятие сегменты, применимо только для протокола TCP. Для протокола UDP используется понятие - датаграмма. Но, как правило, на это различие закрывают глаза.
На сетевом уровне называют IP пакеты или просто пакеты.

И на канальном уровне - кадры. С одной стороны это все терминология и она не играет важной роли в том, как вы будете называть передаваемые данные, но для экзамена эти понятия лучше знать. Итак, приведу свой любимый пример, который помог мне, в мое время, разобраться с процессом инкапсуляции и деинкапусуляции:

1) Представим ситуацию, что вы сидите у себя дома за компьютером, а в соседней комнате у вас свой локальный веб-сервер. И вот вам понадобилось скачать файл с него. Вы набираете адрес страницы вашего сайта. Сейчас вы используете протокол HTTP, которые работает на прикладном уровне. Данные упаковываются и спускаются на уровень ниже.

2) Полученные данные прибегают на уровень представления. Здесь эти данные структурируются и приводятся в формат, который сможет быть прочитан на сервере. Запаковывается и спускается ниже.

3) На этом уровне создается сессия между компьютером и сервером.

4) Так как это веб сервер и требуется надежное установление соединения и контроль за принятыми данными, используется протокол TCP. Здесь мы указываем порт, на который будем стучаться и порт источника, чтобы сервер знал, куда отправлять ответ. Это нужно для того, чтобы сервер понял, что мы хотим попасть на веб-сервер (стандартно - это 80 порт), а не на почтовый сервер. Упаковываем и спускаем дальше.

5) Здесь мы должны указать, на какой адрес отправлять пакет. Соответственно, указываем адрес назначения (пусть адрес сервера будет 192.168.1.2) и адрес источника (адрес компьютера 192.168.1.1). Заворачиваем и спускаем дальше.

6) IP пакет спускается вниз и тут вступает в работу канальный уровень. Он добавляет физические адреса источника и назначения, о которых подробно будет расписано в последующей статье. Так как у нас компьютер и сервер в локальной среде, то адресом источника будет являться MAC-адрес компьютера, а адресом назначения MAC-адрес сервера (если бы компьютер и сервер находились в разных сетях, то адресация работала по-другому). Если на верхних уровнях каждый раз добавлялся заголовок, то здесь еще добавляется концевик, который указывает на конец кадра и готовность всех собранных данных к отправке.

7) И уже физический уровень конвертирует полученное в биты и при помощи электрических сигналов (если это витая пара), отправляет на сервер.

Процесс деинкапсуляции аналогичен, но с обратной последовательностью:

1) На физическом уровне принимаются электрические сигналы и конвертируются в понятную битовую последовательность для канального уровня.

2) На канальном уровне проверяется MAC-адрес назначения (ему ли это адресовано). Если да, то проверяется кадр на целостность и отсутствие ошибок, если все прекрасно и данные целы, он передает их вышестоящему уровню.

3) На сетевом уровне проверяется IP адрес назначения. И если он верен, данные поднимаются выше. Не стоит сейчас вдаваться в подробности, почему у нас адресация на канальном и сетевом уровне. Это тема требует особого внимания, и я подробно объясню их различие позже. Главное сейчас понять, как данные упаковываются и распаковываются.

4) На транспортном уровне проверяется порт назначения (не адрес). И по номеру порта, выясняется какому приложению или сервису адресованы данные. У нас это веб-сервер и номер порта - 80.

5) На этом уровне происходит установление сеанса между компьютером и сервером.

6) Уровень представления видит, как все должно быть структурировано и приводит информацию в читабельный вид.

7) И на этом уровне приложения или сервисы понимают, что надо выполнить.

Много было написано про модель OSI. Хотя я постарался быть максимально краток и осветить самое важное. На самом деле про эту модель в Интернете и в книгах написано очень много и подробно, но для новичков и готовящихся к CCNA, этого достаточно. Из вопросов на экзамене по данной модели может быть 2 вопроса. Это правильно расположить уровни и на каком уровне работает определенный протокол.

Как было написано выше, модель OSI в наше время не используется. Пока разрабатывалась эта модель, все большую популярность получал стек протоколов TCP/IP. Он был значительно проще и завоевал быструю популярность.
Вот так этот стек выглядит:

Как видно, он отличается от OSI и даже сменил название некоторых уровней. По сути, принцип у него тот же, что и у OSI. Но только три верхних уровня OSI: прикладной, представления и сеансовый объединены у TCP/IP в один, под названием прикладной. Сетевой уровень сменил название и называется - Интернет. Транспортный остался таким же и с тем же названием. А два нижних уровня OSI: канальный и физический объединены у TCP/IP в один с названием - уровень сетевого доступа. Стек TCP/IP в некоторых источниках обозначают еще как модель DoD (Department of Defence). Как говорит википедия, была разработана Министерством обороны США. Этот вопрос встретился мне на экзамене и до этого я про нее ничего не слышал. Соответственно вопрос: «Как называется сетевой уровень в модели DoD?», ввел меня в ступор. Поэтому знать это полезно.

Было еще несколько сетевых моделей, которые, какое то время держались. Это был стек протоколов IPX/SPX. Использовался с середины 80-х годов и продержался до конца 90-х, где его вытеснила TCP/IP. Был реализован компанией Novell и являлся модернизированной версией стека протоколов Xerox Network Services компании Xerox. Использовался в локальных сетях долгое время. Впервые IPX/SPX я увидел в игре «Казаки». При выборе сетевой игры, там предлагалось несколько стеков на выбор. И хоть выпуск этой игры был, где то в 2001 году, это говорило о том, что IPX/SPX еще встречался в локальных сетях.

Еще один стек, который стоит упомянуть - это AppleTalk. Как ясно из названия, был придуман компанией Apple. Создан был в том же году, в котором состоялся релиз модели OSI, то есть в 1984 году. Продержался он совсем недолго и Apple решила использовать вместо него TCP/IP.

Также хочу подчеркнуть одну важную вещь. Token Ring и FDDI - не сетевые модели! Token Ring - это протокол канального уровня, а FDDI это стандарт передачи данных, который как раз основывается на протоколе Token Ring. Это не самая важная информация, так как эти понятия сейчас не встретишь. Но главное помнить о том, что это не сетевые модели.

Вот и подошла к концу статья по первой теме. Хоть и поверхностно, но было рассмотрено много понятий. Самые ключевые будут разобраны подробнее в следующих статьях. Надеюсь теперь сети перестанут казаться чем то невозможным и страшным, а читать умные книги будет легче). Если я что-то забыл упомянуть, возникли дополнительные вопросы или у кого есть, что дополнить к этой статье, оставляйте комментарии, либо спрашивайте лично. Спасибо за прочтение. Буду готовить следующую тему.

Добавить метки

Введение

Современное человеческое общество живет в период, характеризующийся небывалым ростом объема информационных потоков. Это относится как к экономике, так и к социальной сфере. Рыночные отношения предъявляют повышенные требования к своевременности, достоверности, полноте информации.

Применение современных электронных вычислительных машин дает возможность переложить трудоемкие операции на автоматические или автоматизированные устройства, которые могут работать со скоростью, превышающей скорость обработки информации человеком в миллионы раз.

Использование ЭВМ приводит к коренной перестройке технологии производства практически во всех отраслях промышленности, коммерческой и финансово-кредитной деятельности и, как следствие, к повышению производительности и улучшению условий труда людей. Именно поэтому современный специалист должен владеть теоретическими знаниями в области информатики и практическими навыками использования вычислительной техники, техники связи и других средств управления.

Целью данного курсового проекта является проектирование структурированной кабельной системы для НИИ, которая отвечает поставленным требованиям. Главным требованием, предъявляемым к сетям, является выполнение сетью ее основной функции - обеспечение пользователям потенциальной возможности доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть. Все остальные требования - производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость - связаны с качеством выполнения этой основной задачи.

Использование компьютерных сетей имеет множество преимуществ:

Снижение затрат за счет коллективного использования разнообразных баз данных и аппаратных средств

Стандартизация приложений – все пользователи работают на одном и том же ПО (программном обеспечении), «говорят на одном языке»

Оперативность получения информации без отрыва от рабочих мест

Эффективное взаимодействие и планирование рабочего времени (проведении дискуссий, оперативных совещаний без отрыва от рабочих мест).

Данная тема курсового проектирования является довольно актуальной, так как немыслимо себе представить исследовательский институт в настоящее время без сетевых решений. В современном мире 80 % компьютеров объединены в сеть. НИИ является организацией, которая по своей сути должна изучать, разрабатывать, открывать что-то новое для общества. А о каких новейших разработках может идти речь, если сам институт не соответствует росту информационных технологий, не идет «в ногу со времени»…

Мы поставили перед собой следующие задачи:

· Провести обзор и анализ альтернатив решения задач проектирования, с помощью существующих на рынке сетевых технологий;

· Осуществить выбор и обоснование проектных решений на основании проведенного анализа;

· Представить оптимальный вариант построения скс в НИИ со схемой организации связей;

· Обеспечить максимальную безопасность оборудования и данных.

В первой главе дано описание существующих на данное время сетевых технологий, а также топологий сети с присущими стандартами, т.е. та информация, которой мы будем пользоваться в данном проекте. Исходя из этого, будем анализировать все оборудование.

Во второй главе будет дано описание оборудования, которое мы будем непосредственно использовать при создании ЛВС.

Перечень принятых сокращений

НИИ – научно-исследовательский институт

СКС – структурированная кабельная система

ЭВМ – электронная вычислительная машина

ПО – программное обеспечение

ЛВС – локальная вычислительная сеть

ИТ – информационные технологии

ПК – персональный компьютер

Глава 1. «Аналитическая часть»

Сети ЭВМ породили существенно новые технологии обработки информации - сетевые технологии. В простейшем случае сетевые технологии позволяют совместно использовать ресурсы - накопители большой емкости, печатающие устройства, доступ в Internet, базы и банки данных. Наиболее современные и перспективные подходы к сетям связаны с использованием коллективного разделения труда при совместной работе с информацией - разработке различных документов и проектов, управлении учреждением или предприятием и т.д. Данной работой и занимается наш объект курсового проектирования Научно Исследовательский Институт. По типу организационной структуры НИИ относится к предприятию с матричной организацией, которая обеспечивает четкое разделение управленческой и профессиональной ответственности за проект, позволяет легко вовлекаться другие службы компании в выполнение проекта. Внимание руководителя проекта (научного руководителя НИР, главного конструктора ОКР) должно фокусироваться на управлении проектом в большей степени, чем на личном решении научно-технических проблем. Отдельные научно-технические специалисты, работая в рамках одной комплексной "команды", преследуют конкретные и осязаемые цели. Будучи специалистами в своих дисциплинах, такие работники приобретают более высокий статус в "междисциплинарной команде". Вместе с тем они сохраняют связь со своей дисциплиной и не теряют возможности обращаться к руководителю специализированного подразделения по профессиональным вопросам. Наша задача состоит в создание структурированной кабельной системы в НИИ, позволяющей быстро передавать, обрабатывать и получать необходимую информацию, в том числе и аудио и видео данных, быть на связи посредством телефона, быть в курсе последних разработок посредством Enternet, а соответственно, и быстрее принимать управленческие решения, производить сложные операции, получать желаемые результаты.

На российском рынке проектирования и создания скс можно выделить несколько крупных компаний, позволяющих решить поставленную перед нами задачу. Одна из них представляет собой группу компаний Сервис - Телеком ИТ, которая успешно работает в области сетевой интеграции с 1993 года. Компания предлагает услуги по проектированию, монтажным и пуско-наладочным работам и последующее техническое обслуживании предприятий различных сфер деятельности. Компания является официальным партнером ведущих российских и мировых производителей ИТ рынка, таких как Cisco System, 3Com, AESP, Molex PN, Siemon, RIT, EuroLan, IBM, Novell, Microsoft, APS, Eaton. Отличительной особенностью является наличие ПАСПОРТА ОБЪЕКТА, который включает в себя всю рабочую документацию связанную не только с технологией производства работ, но и организацией рабочего времени на протяжении всего процесса работы над проектом. Компания ИнфоТех предлагает аналогичный перечень услуг, уделяя особое внимание требованиям и пожеланиям заказчика и готова внести любые поправки, дополнения и исправления, связанные с изменениями условий Заказчика. Также можно выделить такие компании как ПиК, ALT Group, RitmIT и другие. Все выше описанные компании имеют лицензию Государственного комитета Российской Федерации по строительству и жилищно-коммунальному комплексу - осуществление деятельности по проектированию и строительству зданий и сооружений I и II уровень ответственности в соответствии с государственным стандартом.

В настоящее время на рынке сетевого оборудования и технологий, имеется множество компаний предлагающих свою продукцию, работу и услуги по установке и дальнейшего обслуживания сетевого оборудования. В данном проекте мы сделаем акцент на продукцию таких фирм, как: D-Link, Cisco, Альфа-Сити. Компания D-Link является лидером-поставщиком коммутаторов на территории России и стран ближнего зарубежья. Компания Cisco является также лидером-поставщиком патч – панелей, сетевых карт и коммуникационных шкафов. Альфа-Сити крупнейший поставщик кабелей различных категорий, вилок и розеток, а также оборудования для защиты кабелей от физического повреждения на территории центральной России.

Организация, а в данном случае НИИ, должна перейти на новый уровень передачи информации. Будем считать, что мы начинаем прокладывать сеть с нуля, существующий способ передачи информации заключался в использовании съемных носителей. НИИ состоит из 28 кабинетов, рассчитанных на 143 рабочих мест. Комнат с одинаковой планировкой 24. В их состав входит 4 комнат, которые попарно имеют общий вход (смежные). В 17 из кабинетов находятся по 4 ПК, и предусмотрено одно дополнительное рабочее место; в 7 кабинетах с одинаковой планировкой находится по 5 рабочих мест. В остальных 4-х кабинетах находится общей сложностью 19 ПК.

Сегодня существование современного офиса невозможно представить себе без структурированной кабельной системы (СКС) – основы для создания автоматизированных рабочих мест. Профессиональная организация кабельной системы здания является одной из ключевых задач создания интеллектуальных систем и определяет надежность функционирования всех служб и подразделений современного офиса. Применение скс позволяет при относительно высоких начальных вложениях обеспечить существенную экономию полных затрат за счёт длительного срока эксплуатации и низких эксплуатационных расходов. В этом и состоит экономическая целесообразность создания скс для рассматриваемой предметной области.

1.2 Определение целей и задач курсового проектирования

Целью данного курсового проекта разработки структурированной кабельной системы для научно-исследовательского института состоит, прежде всего, в улучшении значений показателей качества обработки информации, а именно:

Создание единого информационного пространства, способного охватить всех пользователей и предоставить им информацию, созданную в разное время и в разном программном обеспечении для ее обработки, а также осуществлять распараллеливание и жесткий контроль данного процесса.

Кабельные системы являются тем базисом, на котором строятся все основные компоненты информационно-вычислительных комплексов предприятий и организаций. Грамотная организация кабельной системы здания является одной из ключевых задач создания интеллектуальных систем и определяет надежность функционирования всех служб и подразделений корпорации. Именно поэтому при создании кабельной системы здания необходимо, чтобы она была бы такой же капитальной, как и само здание. В то же время именно кабельные системы в первую очередь затрагивают изменения в новых технологиях передачи данных, сетевых и коммуникационных стандартах, моделях оборудования и версиях прикладных программ, из-за которых приходится постоянно модернизировать или даже полностью заменять всю слаботочную проводку.

Создание скс в НИИ предполагает создание горизонтальной этажной системы, в которой каждый компонент должен удовлетворять не только условиям передачи данных, но и соответствовать обычным строительным стандартам, например, быть пожаробезопасным. Сеть прокладывается с учетом расширения штата работников, в работе должно быть минимальное количество сбоев, коллизий, скорость передачи данных должна составлять не менее 100 Мбит/с.

Важным требованием, предъявляемым к кабельной сети, является ее высокая пропускная способность, которая должна обеспечивать бесперебойный обмен информационными потоками, как внутри здания, так и за его пределами.

Следующими требованиями к кабельной сети можно назвать универсальность и гибкость кабельной системы. Кабельная сеть должна обладать возможностью универсального подключения всего спектра компьютерной и телефонной техники, а также быть гибко настроенной к возможным структурным преобразованиям внутри предприятия. К понятиям универсальности и гибкости следует отнести и то, что вычислительные и телефонные сети, вследствие их наиболее тесной интеграции, должны проектироваться и монтироваться одновременно.

Кабельная сеть должна быть максимально масштабируема, чтобы отвечать стремительным темпам роста производительность активного сетевого оборудования.

Структурированная кабельная система (Structured Cabling System – SCS) – это набор коммутационных элементов (кабелей, разъемов, коннекторов, кроссовых панелей и шкафов), а также методика их совместного использования, которая позволяет создавать регулярные, легко расширяемые структуры связей в вычислительных сетях.

Структурированная кабельная система способна поддерживать широкий диапазон приложений. Она может использоваться для реализации локальной вычислительной сети, пожарной и охранной системы, телефонии, телевидения и т.д. Оборудование, предназначенное для поддержки конкретного приложения, не является частью структурированной кабельной системы.

Многие подобные организации в начале своей деятельности сталкиваются с проблемой создания информационных коммуникаций, построенных на использовании кабельных сетей. Ведь на большинстве площадей, используемых как коммерческая недвижимость, не предусмотрено размещение кабельной системы. Поэтому часто возникает необходимость приспосабливать здание или помещение для нужд предприятия. Это включает в себя: реконструкцию, обновление линий электропитания, прокладывание новых коммуникаций для телефонной связи и компьютеров. При этом стараются учесть размещение рабочих мест, выделить помещения для расстановки оборудования вычислительного центра.

Преимущества структурированной кабельной системы.

- Универсальность. Структурированная кабельная система при продуманной организации может стать единой средой для передачи компьютерных данных в локальной вычислительной сети.

- Увеличение срока службы. Срок старения хорошо структурированной кабельной системы может составлять 8-10 лет.

- Уменьшение стоимости добавления новых пользователей и изменения их мест размещения. Стоимость кабельной системы в основном определяется не стоимостью кабеля, а стоимостью работ по его прокладке.

- Возможность легкого расширения сети. Структурированная кабельная система является модульной, поэтому ее легко наращивать, позволяя легко и ценой малых затрат переходить на более совершенное оборудование, удовлетворяющее растущим требованиям к системам коммуникаций.

- Обеспечение более эффективного обслуживания. Структурированная кабельная система облегчает обслуживание и поиск неисправностей.

- Надежность. Структурированная кабельная система имеет повышенную надежность, поскольку обычно производство всех ее компонентов и техническое сопровождение осуществляется одной фирмой-производителем.

ЛВС - это компьютерная сеть, ограниченная небольшим пространством, например, отдельным зданием или группой зданий, находящихся в непосредственной близости друг от друга. Набор аппаратных средств и алгоритмов, обеспечивающих соединение компьютеров, других периферийных устройств (принтеров, дисковых контроллеров и т.п.) и позволяющих им совместно использовать общую дисковую память, периферийные устройства, обмениваться данными. ЛВС включает в себя кабельную локальную сеть ЛВС или СКС, активное сетевое оборудование и компьютеры различного назначения.

Основное назначение ЛВС - в распределении ресурсов ЭВМ: программ, совместимости периферийных устройств, терминалов, памяти. Следовательно, ЛВС должна иметь надежную и быструю систему передачи данных, стоимость которой должна быть меньше по сравнению со стоимостью подключаемых рабочих станций. Иными словами, стоимость передаваемой единицы информации должна быть значительно ниже стоимости обработки информации в рабочих станциях. Исходя из этого ЛВС, как система распределенных ресурсов, должна основываться на следующих принципах:

Единой передающей среды;

Единого метода управления;

Единых протоколов;

Гибкой модульной организации;

Информационной и программной совместимости.

1.3.2 Локальная сеть Ethernet

Существует несколько методов передачи информации в сети: Ethernet, Token Ring, ArcNet (основные характеристики сетей по методам передачи информации в сети смотри в табл. 1.1.).

В данном курсовом проекте будет использована технология Ethernet, поэтому начнем с неё.

Эфирная сеть, как 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.

Основываясь на существующих принципах, компания Xerox построила свою собственную кабельную сеть с пропускной способностью 2,94 Мбит/с для связи 100 компьютеров. Проект оказался настолько успешным, что 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. Однако название Ethernet столь прочно прижилось, что оно осталось и за официальным стандартом, и за всеми последующими его модификациями.

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.

В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.

Метод управления доступом - множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала - не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов.

Разновидности ETHERNET

Среди ранних модификаций данной сетевой технологии можно выделить Xerox Ethernet, скорость которой составляла 3 Мбит/с; 10BROAD36 - один из первых стандартов, позволяющий работать на больших расстояниях, в качестве среды передачи данных которой использовался коаксиальный кабель, и 1BASE5 , который стал первой модификацией Ethernet-технологии, использующей витую пару, работал на скорости 1 Мбит/с, но не нашёл коммерческого применения.

Среди стандартов обладающих скоростью 10 Мбит/с выделяется 10BASE5, который следуя раннему стандарту IEEE использует коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Здесь появляется первая разработка, использующая витую пару для передачи данных на скорости 10 Мбит/с - StarLAN 10, которая в дальнейшем эволюционировала в стандарт 10BASE-T, в которой для передачи данных используется 4 провода кабеля витой пары (две скрученные пары) категории-3 или категории-5. Максимальная длина сегмента 100 метров. Также необходимо сказать о семействе 10BASE-F, использующих оптоволоконный кабель на расстоянии до 2 километров: 10BASE-FL, 10BASE-FB и 10BASE-FP, но так как для нас это не актуально (длина этажа 150 м и мы не используем оптоволоконный кабель), подробно мы рассматривать данную разработку не будем.

Говоря о Быстром Ethernet (Fast Ethernet, 100 Мбит/с) необходимо сказать о семействе 100BASE-T- это общий термин для обозначения стандартов, использующих в качестве среды передачи данных витую пару, длина сегмента до 100 метров, включает в себя стандарты 100BASE-TX, 100BASE-T4 и 100BASE-T2.Данный стандарт мы и будем использовать в нашем курсовом проекте, а именно 100BASE-TX, который является развитием стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии "звезда". Здесь задействована витая пара категории 5 и 5е, фактически используются только две пары проводников.

Гигабит Ethernet (Gigabit Ethernet, 1 Гбит/с) включает стандарт 1000BASE-T , IEEE 802.3ab, использующий витую пару категорий 5e или 6. В передаче данных участвуют все 4 пары. Скорость передачи данных - 250 Мбит/с по одной паре. По аналогии можно понять, что данный стандарт является эволюционированным стандартом 100BASE-T. В семейство 1000BASE-T также по аналогии входит 1000BASE-TX. Стандарт, использует раздельную приёмо-передачу (2 пары на передачу, 2 пары на приём, по каждой паре данные передаются со скоростью 500 Мбит/с), что существенно упрощает конструкцию приёмопередающих устройств. Но, как следствие, для стабильной работы по такой технологии требуется кабельная система высокого качества, поэтому 1000BASE-TX может использовать только кабель 6 категории. Ещё одним существенным отличием 1000BASE-TX является отсутствие схемы цифровой компенсации наводок и возвратных помех, в результате чего сложность, уровень энергопотребления и цена процессоров становится ниже, чем у процессоров стандарта 1000BASE-T. На основе данного стандарта практически не было создано продуктов, хотя 1000BASE-TX использует более простой протокол, чем стандарт 1000BASE-T, и поэтому может использовать более простую электронику.

Новый стандарт 10 Гигабит Ethernet включает в себя семь стандартов физической среды для LAN , MAN и WAN . В настоящее время он описывается поправкой IEEE 802.3ae и должен войти в следующую ревизию стандарта IEEE 802.3. Стандарт 10 Гигабит Ethernet ещё слишком молод, поэтому потребуется время, чтобы понять, какие из вышеперечисленных стандартов передающих сред будут реально востребованы на рынке.

1.3.3 Локальная сеть Token Ring

Сети Token Ring, так же как и сети Ethernet, характеризует разделяемая среда передачи данных, которая в данном случае состоит из отрезков кабеля, соединяющих все станции сети в кольцо. Кольцо рассматривается как общий разделяемый ресурс, и для доступа к нему требуется не случайный алгоритм, как в сетях Ethernet, а детерминированный, основанный на передаче станциям права на использование кольца в определенном порядке. Это право передается с помощью кадра специального формата, называемого маркером или токеном (token) .

Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями - 4 и 16 Мбит/с. Смешение станций, работающих на различных скоростях, в одном кольце не допускается. Сети Token Ring, работающие со скоростью 16 Мбит/с, имеют некоторые усовершенствования в алгоритме доступа по сравнению со стандартом 4 Мбит/с.

Технология Token Ring является более сложной технологией, чем Ethernet. Она обладает свойствами отказоустойчивости. В сети Token Ring определены процедуры контроля работы сети, которые используют обратную связь кольцеобразной структуры - посланный кадр всегда возвращается в станцию - отправитель. В некоторых случаях обнаруженные ошибки в работе сети устраняются автоматически, например, может быть восстановлен потерянный маркер. В других случаях ошибки только фиксируются, а их устранение выполняется вручную обслуживающим персоналом.

Для контроля сети одна из станций выполняет роль так называемого активного монитора . Активный монитор выбирается во время инициализации кольца как станция с максимальным значением МАС-адреса, Если активный монитор выходит из строя, процедура инициализации кольца повторяется и выбирается новый активный монитор. Чтобы сеть могла обнаружить отказ активного монитора, последний в работоспособном состоянии каждые 3 секунды генерирует специальный кадр своего присутствия. Если этот кадр не появляется в сети более 7 секунд, то остальные станции сети начинают процедуру выборов нового активного монитора.

1.3.4 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 скоростью 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.

Передача каждого байта в ArcNet выполняется специальной посылкой ISU (англ. Information Symbol Unit – единица передачи информации), состоящей из трех служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных. В начале каждого пакета передается начальный разделитель АВ (англ. Alert Burst), который состоит из шести служебных битов. Начальный разделитель выполняет функции преамбулы пакета.

В ArcNet определены 5 типов пакетов:

1. 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.

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

3. Пакет данных. С помощью этой посылки производиться передача данных.

4. 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.

5. 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».

Таблица 1.1.

Основные характеристики сетей по методам передачи информации

Характеристики	Методы передачи информации
	Ethernet	Token Ring
Топология	Локальная типа «шина»	Кольцевая или типа «звезда-кольцо»	Наборы сегментов типа «звезда»
Тип кабеля		Экранированная или неэкранированная витая пара	RG–62 или RG–59
Импеданс
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		45 – 200 м ()	В зависимости от используемого кабеля, но в среднем:
Минимальный промежуток между соседними компьютерами			В зависимости от используемого кабеля
Максимальное количество соединенных сегментов		33 устройства MAU	Не поддерживает соединения сегментов
Максимальное количество компьютеров в сегменте		Неэкранированная витая пара: 72 рабочих станции на концентратор, при использовании экранированной витой пары – 260 рабочих станций на концентратор	В зависимости от используемого кабеля

1.3.5. Топологии сети

Топология - описание способа, при помощи которого рабочие станции и серверы физически соединяются между собой. Топологии различаются требуемой длиной соединительного кабеля, удобством соединения, возможностями подключения дополнительных абонентов, отказоустойчивостью, возможностями управления обменом (см. табл.1.2.). Топологическая структура влияет на пропускную способность и стоимость локальной сети. Каждая топология сети налагает ряд условий. Например, она может диктовать не только тип кабеля, но и способ его прокладки. Отличительной особенностью ЛВС является наличие моноканала, т.е. единственного маршрута, связывающего любые две станции. В связи с этим при подключении устройств к сети используются три топологии.

Звездообразная сеть

"Звезда" - принципиально централизованная топология (рис.1.1), в которой всегда есть четко выделенный центральный абонент, осуществляющий все управление обменом в сети, и через который идет вся информация в сети. В этом есть свои плюсы и минусы. Любое жестко централизованное управление по своей сути бесконфликтно, но такая сеть не будет работать при любой неисправности центрального абонента. Поэтому центральный компьютер должен отличаться от остальных высокой надежностью, а, следовательно, и более высокой стоимостью. К тому же, выполнять другие задачи на центральном компьютере станет невозможно, так как он будет загружен работой с сетью.

К недостаткам топологии относится также ограниченное число абонентов, которое обычно в локальных сетях не превышает 16 пользователей. Затруднительно соединение звезд между собой. К плюсам данной конфигурации можно отнести ее малую чувствительность к выходу из строя соединительного кабеля. Разрыв кабеля в любом месте всегда нарушает связь только с одним абонентом.

Рис. 1.1. Сеть типа "звезда"

Кольцевая сеть.

"Кольцо" - последовательное соединение абонентов в замкнутое кольцо (рис. 1.2), что и определяет его особенности. Во-первых, вся передаваемая информация проходит через всех абонентов. Поэтому выход из строя любого из них нарушает работу всей сети в целом. Во-вторых, разрыв кабеля в любой точке нарушает целостность кольца и выводит из строя всю сеть. Для этого применяют дублирование кабеля. Управление может быть как централизованным, так и децентрализованным, оно не так жестко зависит от топологии, как в случае "звезды". Все адаптеры должны быть одинаковы, но иногда один из них выполняет функции диспетчера сети, тогда он значительно сложнее.

Рис. 1. 2. "Кольцевая" сеть

Эта топология допускает большое число абонентов, причем возможно изменение их количества. В кольце происходит автоматическое усиление передаваемого сигнала каждым абонентом, поэтому его размеры могут быть очень большими, и ограничены они только временем прохождения сигнала по всему кольцу.

Шинная сеть

"Шина" - ориентирована на полное равноправие всех абонентов и идентичность их адаптеров (рис.1.3). Это не означает, что управление обменом не может быть централизованным. Однако центр будет заниматься только управлением обменом, а не перераспределением информации. "Шина" может логически работать как "звезда" или "кольцо". "Шина", в отличие от других топологий, сильно зависит от электрического согласования используемых линий связи, потому что при любом повреждении кабеля возникают отражения и наложения сигналов. В таком случае нарушается работа всей сети. Однако, к выходу из строя компьютеров данная топология не чувствительна, нарушается обмен только с поврежденным компьютером, а вся остальная сеть остается в рабочем состоянии. Максимально допустимое количество абонентов в "шине" такое же, как и в "кольце". В "шине" легко менять количество подключенных абонентов, иногда даже в процессе работы. В связи со сложностью децентрализованного обмена, сложность аппаратуры в адаптерах выше, чем в других топологиях. Однако децентрализованное управление гораздо надежнее централизованного и лучше приспосабливается к изменяющимся внешним условиям.

Рис. 1.3. Сеть с общей шиной

Существуют также смешанные топологии, такие как "звезда-шина", "звезда-кольцо", которые имеют свои преимущества.

Таблица 1.2.

Сравнение топологий сетей

Параметры	Звезда	Кольцо	Шина
1. Отказоустойчивость	Выход из строя одного PC не влияет на работоспособность сети	Выход из строя одного PC может вывести из строя всю сеть	Выход из строя кабеля останавливает работу многих пользователей
2. Количество абонентов		1024 и выше	1024 и выше
3. Изменение количества абонентов	Возможно	Требует остановки всей сети	Легко изменяется
4. Влияние на общую стоимость сети	Дополнительные затраты на центральный компьютер	Дополнительные затраты на адаптер, выполняющий функции диспетчера сети	Дешевая среда передачи
5. Возможность управления обменом	Централизован-ное	Централизованное и децентрализованное	Децентрализован-ное
6. Особенности	Мощность всей сети зависит от сервера	Количество пользователей не оказывает сильного влияния на производительность. Трудно локализовать проблемы	Оптоволоконные кабели не применя-ются. При значи-тельных объёмах трафика умень-шается пропускная способность. Трудно локализо-вать проблемы.
7. Протяженность	До нескольких десятков километров
8. Применение	В зависимости от предъявляемых требований

1.4. Выбор и обоснование проектных решений

На основании проведенного обзора следует сформировать и описать требования к сетевой технологии, топологии сети и к аппаратному обеспечению. Выше были описаны требования к прокладываемой сети, на основании которых мы будем принимать решения.

Для выбора оптимальной топологии сети необходимо учитывать следующие требования:

Обеспечение альтернативной маршрутизации, максимальной надежности передачи данных;

Выбор оптимального маршрута передачи блоков данных (минимизация числа каналов, образующих последовательности);

Предоставление приемлемого времени ответа и нужной пропускной способности.

Сеть ArcNet нам не подходит, так как скорость передачи данных в ней достаточно мала (как и в сети Token Ring) и в любой момент времени только одна станция имеет право передавать данные, что очень неудобно.

Среди описанных требований упоминается о скорости передачи (не менее 100 Мбит/с), минимизации коллизий. Выбранная нами сетевая технология Fast Ethernet, а именно разработка семейства 100BASE-T (общий термин для обозначения стандартов, использующих в качестве среды передачи данных витую пару, длина сегмента до 100 метров, включает в себя стандарты)- 100BASE-TX, который является развитием стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии "звезда" (подключение рабочих станций по данному типу полностью исключает возможность коллизий). Данный стандарт мы и будем использовать в нашем курсовом проекте, а именно 100BASE-TX,. Здесь задействована витая пара категории 5 и 5е, фактически используются только две пары проводников. Нас устраивает, что в качестве среды передачи мы используем витую пару. Буква T в названии означает, что средой передачи является неэкранированный кабель на основе витой пары (Unshielded Twisted Pair, UTP). При выборе кабеля принимаются во внимание следующие характеристики: полоса пропускания, расстояние, физическая защищенность, электромагнитная помехозащищенность, стоимость. Кроме того, при выборе кабеля нужно учитывать, какая кабельная система уже установлена на предприятии(в данном случае никакой), а также какие тенденции и перспективы существуют на рынке в данный момент.

Неэкранированная витая пара UTP по характеристикам полосы пропускания и поддерживаемым расстояниям подходит для создания горизонтальных подсистем. Но так как она может передавать данные и голос, она используется чаще. Неэкранированная витая пара является популярным видом среды передачи данных на небольшие расстояния (до 100 м) и включена практически во все современные стандарты и технологии локальных сетей и обеспечивает пропускную способность до 100 Мб/с (на кабелях категории 5). Так как длина этажа НИИ составляет 150 метров, для нас это решение подходит. Категория 5е определяется стандартом EIA/TIA 568А, полоса частот 100-125 МГц. Спецификация предусматривает использование коммутатора для подключения пользователей по физической топологии "звезда". 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.

Технологии Fast Ethernet (100BaseTx, 100BaseFx, 100BaseFl) включает метод доступа CSMA/CD. 802.3. Стандарт 802.3 (Ethernet Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection – CSMA/CD LANs Ethernet – множественный доступ к сетям Ethernet с проверкой несущей и обнаружением конфликтов) описывает физический уровень и подуровень MAC для сетей, использующих шинную топологию и коллективный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением конфликтов

100Base-Tx – двухпарная витая пара. Использует метод MLT-3 для передачи сигналов 5-битовых порций кода 4В/5B по витой паре, а также имеется функция автопереговоров (Auto-negotiation) для выбора режима работы порта.

В активное оборудование нашей сети входит коммутатор и маршрутизатор. Коммутатор, в отличие от концентратора, устанавливает индивидуальное соединение между двумя сетевыми устройствами. Поэтому использование коммутатора снижает вероятность коллизий (столкновений данных) при работе сети, что является одним из требований к нашей сети. Кроме этого, возрастает пропускная способность сети в целом и увеличивается ее защищенность, за счет изоляции трафика между двумя рабочими станциями. Преимущества использования коммутаторов очевидны.
У большинства коммутаторов предполагается наличие 8-ми портов, у меньшинства 16 портов.

1.5. Выводы по главе

В аналитической части мы рассмотрели существующее состояние предметной области, в которой выяснили, что сеть прокладывается с нуля и в кабинетах имеются только ПК с ИБП, основные характеристики объекта проектирования - организационную структуру (матричная), число пользователей (около 200). Также провели краткий обзор компаний, предлагающих услуги по решению задачи и производителей активного оборудования. Нами были сформулированы основные цели и задачи разработки проекта, требования к проектируемой сети:

Создание единого информационного пространства, способного охватить всех пользователей и предоставить им информацию созданную в разное время и в разном программном обеспечении для ее обработки, а также осуществлять распараллеливание и жесткий контроль данного процесса.

Сокращение времени принятия управленческих решений;

Повышение степени достоверности обработки информации, степени её защищённости;

Компьютерные сети представляют собой вариант сотрудничества людей и компьютеров, обеспечивающего ускорение доставки и обработки информации;

Повышение надёжности функционирования всех отделов НИИ;

Совместное использование периферийных устройств, включая принтеры, плоттеры, дисковые накопители, приводы CD-ROM, дисководы, стримеры, сканеры, факс-модемы.

Основными требованиями являются: минимальное количество сбоев, коллизий, оптимальная скорость передачи данных, высокая пропускная способность сети, универсальность, гибкость, масштабируемость.

В данной части курсового проекта был произведен краткий обзор наиболее известных сетевых технологий - Ethernet, ArcNet, Token Ring, анализ которых дает возможность сделать однозначный выбор в пользу одной из технологий- Fast Ethernet. На основании этого описаны требования к сетевой технологии, топологии сети и к аппаратному обеспечению.

Глава 2. «Проектная часть»

2.1. Топология сети

Рассмотрев всевозможные варианты топологии прокладки сети, выяснилось, что наиболее оптимальным является использование топологии «звезда». Выбор данной топологии обосновывается тем, что «звезда» является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой, невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

В основу любой полномасштабной структурированной системы положена выбранная нами топология «Звезда», которую иначе называют древовидной. Функции узлов структуры звезды выполняет коммутационное оборудование различного типа, которое может иметь две основные разновидности: индивидуальные информационные розетки, эксплуатируемые пользователями кабельной системы, и панели различных видов, образующие групповое коммутационное поле, с которыми работает обслуживающий персонал. Коммутационное оборудование соединяется между собой электрическими и волоконно-оптическими кабелями различных видов. Все кабели, входящие в технические помещения, обязательно заводятся на коммутационные панели, на которых с помощью шнуров осуществляются все подключения и переключения в процессе текущей эксплуатации кабельной системы. Все это в сочетании с использованной древовидной топологии в части, касающейся СКС, обеспечивает гибкость и надежность СКС, а также возможность легкой переконфигурации и адаптирумость системы.

Данная сетевая топология наиболее удобна при поиске повреждений сетевых элементов: кабеля, сетевых адаптеров или разъемов. При добавлении новых устройств "звезда" также удобней по сравнению с топологией общая шина. Также можно принять во внимание, что 100 и 1000 Мб - ые сети строятся по топологии "Звезда".

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.

Для удобства можно разделить нашу горизонтальную систему на две подсистемы-с топологией в кабинетах и топологией на этаже. В кабинетах топология «звезда» определяется непосредственным подключением рабочих станций к активному сетевому оборудованию (коммутатору). В этом случае любой разрыв соединения сети от рабочей станции до коммутатора не повлияют на работоспособность сети в целом. В этом состоит огромное преимущество данной топологии. На этаже происходит распределение кабеля между комнатами, в случае обрыва соединения с одной работоспособность всей сети в целом не нарушается. Объединение в сеть осуществляется при помощи маршрутизатора и кросс-панели.

2.2 Аппаратные средства реализации

Основными аппаратными компонентами данной сети являются следующие:

1. Абонентские системы:

Компьютеры (рабочие станции или клиенты и серверы);

Принтеры;

Сканеры и др.

2. Сетевое оборудование:

Сетевые адаптеры;

Коммутаторы;

Маршрутизатор.

3. Коммуникационные каналы:

Разъемы;

Устройства передачи и приема данных в беспроводных технологиях.

Одним из эффективных способов повышения технико-экономической эффективности кабельных систем офисных зданий является минимизация типов кабелей, применяемых для их построения. В скс согласно международному стандарту ISO/IES 11801 допускается использование только:

Симметричных электрических кабелей на основе витой пары с волновым сопротивлением 100,120,150 Ом в экранированном и неэкранированном исполнении;

Одномодовых и многомодовых оптических кабелей.

В нашем курсовом проекте будет использоваться неэкранированный кабель витая пара категории 5е, а именно производитель LanMaster код LAN-5EUTP-xx-кабель UTP, 4x2, кат 5E, 200Mhz, PVC.

Электрические кабели из витых пар используются в первую очередь для создания горизонтальной проводки, что и требуется в нашем случае. По ним передаются как телефонные сигналы и низкоскоростная дискретная информация, так и данные высокоскоростных приложений. Витой парой называется кабель, в котором изолированная пара проводников скручена с небольшим числом витков на единицу длины. Скручивание проводов уменьшает электрические помехи извне при распространении сигналов по кабелю, а экранированные витые пары еще более увеличивают степень помехозащищенности сигналов. Наиболее популярным видом среды передачи данных на небольшие расстояния (до 100 м) становится неэкранированная витая пара , которая включена практически во все современные стандарты и технологии локальных сетей и обеспечивает пропускную способность до 100 Мб/с (на кабелях категории 5). Отсутствие экрана делает неэкранированные кабели более гибкими и устойчивыми к изломам. Кроме того, они не требуют дорогостоящего контура заземления для эксплуатации в нормальном режиме, как экранированные. Неэкранированные кабели идеально подходят для прокладки в помещениях внутри офисов, в то время как экранированные лучше использовать для установки в местах с особыми условиями эксплуатации, например, рядом с очень сильными источниками электромагнитных излучений, которых в офисах обычно нет.

Кабели классифицируются по категории, указанным в таблице 2.1. Основанием для отнесения кабеля к одной из категорий служит максимальная частота передаваемого по нему сигнала.

Таблица 2.1

Классификация кабелей

Категория указывает на значение максимальной скорости передачи данных. Чем выше категория, тем выше скорость передачи. В настоящее время используются кабели категории 5 и выше, способные передавать данные со скоростью не ниже 100Мбит/с. Кабели категории 5е и 6 способны передавать данные со скоростью до 1Гбит/с, а кабели категории 6А и 7 – до 10Гбит/с. Применение кабеля Cat5e адекватно возможностям сетевого оборудования, однако переход на новые стандарты, например IEEE 802.3an, потребует реконструкции всей сети и замены устаревшего кабеля более производительным. Наиболее важные электромагнитные характеристики кабеля категории 5е имеют следующие значения:

· полное волновое сопротивление в диапазоне частот до 100 МГц равно 100 Ом (стандарт ISO 11801 допускает также кабель с волновым сопротивлением 120 Ом);

· величина перекрестных наводок NEXT в зависимости от частоты сигнала должна принимать значения не менее 74 дБ на частоте 150 кГц и не менее 32 дБ на частоте 100 МГц;

· затухание имеет предельные значения от 0,8 дБ (на частоте 64 кГц) до 22 дБ (на частоте 100 МГц);

· активное сопротивление не должно превышать 9,4 Ом на 100 м;

· емкость кабеля не должна превышать 5,6 нф на 100 м.

Линии электрической связи скс должны быть собраны из кабелей и других компонентов с характеристиками не хуже той категории, на которую они рассчитаны в отношении до категории 5е включительно, которая выбрана нами: тракт передачи информации скс, собранный из компонентов определенной категории, поддерживает работу всех приложений своего и более низкого класса.

К характеристикам кабеля с соответствием используемой в данном курсовом проекте технологией Ethernet 100Base-TX можно отнести:

Диаметр проводников 0.4 – 0.6 мм (22~26 AWG), 4 скрученных пары (8 проводников, из которых для 10Base-T и 100Base-TX используются только 4). Кабель должен иметь категорию 3 или 5 и качество data grade или выше;

Максимальная длина сегмента 100 м;

Разъемы восьми контактные RJ-45.

Стандартизация именно этого значения максимальной длины сегмента произведена исходя из возможности витой пары как направляющей системы электромагнитных колебаний передавать сигналы наиболее массовых(на момент принятия стандартов) высокоскоростных приложений типа Fast Ethernet. Учитывались достигнутый технический уровень элементной базы и применяемые схемотехнические решения приемопередатчиков современного сетевого оборудования.

Витая пара оканчивается специальным восьмиконечным разъемом RJ-45(рисунок 2.1.).Для разведения проводов в разъемах и розетках RJ-45 существует два стандарта: T568A и T568B. Стандарт T568A предназначен для использования в системах передачи голоса, а T568B - для передачи данных. Хотя каждый из них способен работать как с голосом, так и с данными, лучше придерживаться соответствия стандартам.

Рис.2.1. Разъем RJ-45

В данной горизонтальной подсистеме прокладка кабельных каналов будет осуществляться за подвесным потолком при помощи лотков. Кроме изделий канального типа в процессе прокладки горизонтального кабеля для формирования кабельных трасс находят применение элементы поддержки и точечной фиксации. Общей чертой данных компонентов является то, что они удерживают кабель в определенном положении не по всей длине, а только на очень ограниченном участке. Главный отличительный признак этих элементов состоит в том, что элемент поддержки не препятствует перемещению кабеля или даже их пучка в горизонтальном положении, а элемент фиксации удерживает кабель от таких перемещений за счет плотного охвата крепежным хомутом.

Для подключения ПК к сети требуется устройство сопряжения, которое называют сетевым адаптером, интерфейсом, модулем, или картой. Оно вставляется в гнездо материнской платы. Карты сетевых адаптеров устанавливаются на каждой рабочей станции и на файловом сервере. Рабочая станция отправляет запрос через сетевой адаптер к файловому серверу и получает ответ через сетевой адаптер, когда файловый сервер готов. Сетевой адаптер (Network Interface Card, NIC) (рис.2.2) вместе со своим драйвером реализует второй, канальный уровень модели открытых систем в конечном узле сети - компьютере. Более точно, в сетевой операционной системе пара адаптер и драйвер выполняет только функции физического и МАС - уровней, в то время как LLC-уровень обычно реализуется модулем операционной системы, единым для всех драйверов и сетевых адаптеров.

Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.

В адаптерах для клиентских компьютеров значительная часть работы перекладывается на драйвер, тем самым адаптер оказывается проще и дешевле. Недостатком такого подхода является высокая степень загрузки центрального процессора компьютера рутинными работами по передаче кадров из оперативной памяти компьютера в сеть. Центральный процессор вынужден заниматься этой работой вместо выполнения прикладных задач пользователя.

Рис.2.2. Сетевой адаптер

Поэтому адаптеры, предназначенные для серверов, обычно снабжаются собственными процессорами, которые самостоятельно выполняют большую часть работы по передаче кадров из оперативной памяти в сеть и в обратном направлении. Примером такого адаптера может служить сетевой адаптер SMS EtherPower со встроенным процессором Intel i960.

Последние типы сетевых адаптеров поддерживают технологию Plug and Play (вставляй и работай) . Если сетевую карту установить в компьютер, то при первой загрузке система определит тип адаптера и запросит для него драйверы.

Различные типы сетевых адаптеров отличаются не только методами доступа к каналу связи и протоколами, но еще и следующими параметрами:

· скорость передачи;

· объем буфера для пакета;

· тип шины;

· быстродействие шины;

· совместимость с различными микропроцессорами;

· использованием прямого доступа к памяти (DMA);

· адресация портов ввода/вывода и запросов прерывания;

· конструкция разъема.

При проектировании скс в НИИ будет использован сетевой адаптер кампании D-link марки DGE-530T с портом Ethernet 10/100/1000 Мбит/c, интерфейс PCI с поддержкой WakeOnLAN.

Сети, построенные на основе концентраторов, не могут расширяться в требуемых пределах - при определенном количестве компьютеров в сети или при появлении новых приложений всегда происходит насыщение передающей среды, и задержки в ее работе становятся недопустимыми. Эта проблема может быть решена путем логической структуризации сети с помощью, коммутаторов(рис.2.3) и маршрутизаторов.

Коммутатор (switching hub)(в данном случае D-link DGS-1016Dи D-link DGS-1008D, 16 и 8 портовый Ethernet 10/100/1000 Мбит/сек, размер таблицы MAC адресов 8192, объем оперативной памяти 512 и 102.40 Кб соответственно, поддержка стандартов Auto MDI/MDIX, внутренняя пропускная способность 32 Гбит/сек) делит общую среду передачи данных на логические сегменты. Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту коммутатора. При поступлении кадра на какой-либо из портов коммутатор повторяет этот кадр, но не на всех портах, как это делает концентратор, а только на том порту, к которому подключен сегмент, содержащий компьютер-адресат. Коммутатор одновременно поддерживает потоки данных между всеми своими портами, то есть передает кадры параллельно.

Рис.2.3. Внешний вид коммутаторов

Ограничения, связанные с применением мостов и коммутаторов - по топологии связей, а также ряд других, - привели к тому, что в ряду коммуникационных устройств появился еще один тип оборудования - маршрутизатор (router). Маршрутизаторы более надежно и более эффективно, чем мосты, изолируют трафик отдельных частей сети друг от друга. Маршрутизаторы образуют логические сегменты посредством явной адресации, поскольку используют не плоские аппаратные, а составные числовые адреса. В этих адресах имеется поле номера сети, так что все компьютеры, у которых значение этого поля одинаково, принадлежат к одному сегменту, называемому в данном случае подсетью (subnet).

Кроме локализации трафика маршрутизаторы выполняют еще много других полезных функций. Так, маршрутизаторы могут работать в сети с замкнутыми контурами, при этом они осуществляют выбор наиболее рационального маршрута из нескольких возможных.

2.3 Разработка схемы организации связи

При проектировании СКС на этаже здания НИИ мы постарались выбрать оптимальное положение серверной комнаты. Она расположена примерно в середине коридора. От серверной мы прокладываем по потолку два пучка кабеля, один в начало коридора, другой в конец. Затем кабели начинают разветвляться на четные и нечетные кабинеты. Общая длина кабеля проложенного от коммутационного шкафа в серверной и до коммутаторов в кабинетах составляет 1156,75 м.

Длина части подходящего к нечетным кабинетам составляет 448 м. Эта часть состоит из 10 сегментов:

Таблица 2.2

Длина второй части первого пучка подходящего к четным кабинетам составляет 191,54 м. И состоит из 4 сегментов:

Таблица 2.3

Второй пучок кабелей направленный в конец коридора так же разветвляется на четные и нечетные кабинеты. Длина части подходящей к нечетным кабинетам составляет 284,86 м. И состоит из 8 сегментов:

Другая часть пучка, направленная к четным кабинетам, имеет общую длину равную 232,35 м. И состоит из 5 сегментов:

1. Кабинет 201, в котором находится 5 компьютеров. Общая длина сегментов сети составляет 55,19 м. В этом кабинете расположено 5 розеток класса RJ-45 и 8 портовый коммутатор.

2. Кабинеты 203, 205, 207, 209, 211, 213, 215, 217, 219, 223, 225, 227, 229, 231, 233, 235, 237 имеют идентичную планировку, соответственно и расположение компьютеров в этих кабинетах будет одинаковое. Общая длина кабеля проложенного в кабинетах будет составлять 887,23 м. В этих комнатах будет расположено по 5 розеток класса RJ-45 и по одному 8 портовому коммутатору. Изначально в этих кабинетах стояло по 4 компьютера, но мы, предусматривая возможное расширение персонала в дальнейшем, оборудовали по одному дополнительному рабочему месту. Ниже приведем длины сегментов на примере 203 кабинета:

3. В 239 кабинете расположен технический кабинет. В данную комнату проложение сети не требуется.

4. 202-й кабинет состоит из двух комнат – 202а и 202б. В этих комнатах расположено 9 компьютеров, соответственно 9 розеток класса RG-45 и 16 портовый коммутатор с возможностью расширения сети в дальнейшем. Общая длина сегментов сети в этих комнатах будет составлять 139,65 м.

5. Кабинеты 204, 206, 212, 218 имеют идентичную планировку, соответственно и расположение компьютеров в этих кабинетах будет одинаковое. Общая длина кабеля проложенного в кабинетах будет составлять 199,12 м. В этих комнатах будет расположено по 5 розеток класса RJ-45 и по одному 8 портовому коммутатору. Ниже приведем длины сегментов на примере 204 кабинета:

6. В 208 кабинете расположен малый зал для проведения конференций. Данная комната оснащена оргтехникой, но проложение сети не требуется.

7. В 210 кабинете расположен большой зал для проведения конференций. Он так же оснащен оргтехникой, но в проложении сети нет необходимости.

8. 214 и 220 кабинеты идентичны по своей планировки и оба имеют отдельные комнаты для проведения лабораторных работ. В этих комнатах нет компьютеров. В дальнейшем в эти комнаты возможно будет организовать по 3 рабочих места за счет 8 портового коммутатора, расположенного в самом кабинете. Помимо коммутатора в кабинете расположены 5 розеток класса RG-45. Общая длина сегментов сети в этих кабинетах будет составлять 98,86 м. Ниже приведем длины сегментов на примере 214 кабинета.

9. В 216 кабинете расположена столовая для персонала. Проложение сети в данную комнату не требуется.

10. 222 кабинет состоит из двух комнат – 222а и 222б. В этих комнатах расположено 9 компьютеров, соответственно 9 розеток класса RG-45 и 16 портовый коммутатор с возможностью расширения сети в дальнейшем. Общая длина сегментов сети в этих комнатах будет составлять 139,89 м.

11. 224 кабинет оснащен 8 портовым коммутатором, что позволит нарастить сеть в будущем, и 5-ю розетками класса RG-45. Общая длина сегментов в этом кабинете составляет 50,43 м.

Общая длина кабеля в кабинетах от коммутатора и до розетки каждого рабочего места составляет 1570,37 м. Общая длина кабеля проложенного в НИИ составляет 2778,12 м.

Необходимо помнить, что от розетки до персонального компьютера необходим 1,5 метровый кабель. Т.к. у нам необходимо подключить в сеть 128 (включая в серверной) нам необходимо дополнительных 192 м.

Таблица 2.5

Длина соединительных линий и сегментов

Пункт	Номера рабочих станций	Длина сегмента, м
	202а_1, 204_1, 214а_1, 222а_1, 224_1
	202а_2, 204_2, 214а_2, 222а_2, 224_2
	202а_3, 204_3, 214а_3, 222а_3, 224_3
	204_4, 214а_4, 222а_4
	204_5, 214а_5, 222а_5
		Зачастую именно неквалифицированные или ошибочные действия персонала становятся причиной возникновения неполадок в кабельной системе, что может привести к сбою в сети и потере ее работоспособности. Как правило, подобное происходит в следующих случаях. · Неправильное ведение документации в процессе эксплуатации СКС; · Неправильные действия персонала при проведении коммутаций; · Неправильная организация кабельной проводки. Несанкционированный доступ Серверная комната с точки зрения доступа к информации одно из самых незащищенных мест СКС. В случае использования системы коммутационных шнуров для коммутации линий связи на коммутационных панелях злоумышленник может мгновенно изменить порядок соединений, либо подключить в разрыв устройство считывания/записи информации, т. е. легко разорвать соединение любого пользователя с сетью передачи данных и речи или перехватить и записать весь информационный обмен, оставаясь при этом незамеченным. Нужно отметить, что для этого злоумышленнику вовсе не обязательно иметь какие-либо сложные приборы. На рынке СКС предлагается множество решений, призванных в той или иной мере решить описанные проблемы, но в основной своей массе они не дают главного - интеграции кабельной инфраструктуры с системой управления в реальном масштабе времени. Подобная система обеспечивает оперативное получение информации о состоянии соединений в коммутационных узлах, сообщает на станцию управления сетью обо всех случайных или преднамеренных изменениях в структуре СКС, а также помогает администратору планировать и осуществлять ее реконфигурацию. Легче всего обеспечить защиту данных от самых разных неприятностей в случае сети с выделенным файловым сервером. На сервере сосредоточены все наиболее важные файлы, а уберечь одну машину куда проще, чем десять. Концентрированность данных облегчает и резервирование, так как не требуется их собирать по всей сети. При решении проблемы управления доступом к оборудованию мы пришли к выводу, что самыми надежными будут такие меры как: Создание минимум 2-х групп пользователей (администратор, научный работник); Паролирование; Идентификация; Контроль за действиями пользователей. При создании групп пользователей мы можем четко разделить их права и обязанности, так как права администратора, являются той, неотъемлемой стадией зашиты информации на местах. Процесс паролирования позволит закрепить эту структуру состоящую из групп пользователей и предотвращения несанкционированного доступа к ресурсам сети и его оборудованию. Идентификация необходима для того, чтобы при подключении нового оборудования или подключения ноутбуков к сети, они получали только доступ к общедоступным файлам на сервере. Одной из первоначальных целей создания распределенных систем, к которым относятся и вычислительные сети, являлось достижение большей надежности по сравнению с отдельными вычислительными машинами. Важно различать несколько аспектов надежности. Для технических устройств используются такие показатели надежности, как среднее время наработки на отказ, вероятность отказа, интенсивность отказов. Однако эти показатели пригодны для оценки надежности простых элементов и устройств, которые могут находиться только в двух состояниях - работоспособном или неработоспособном. Сложные системы, состоящие из многих элементов, кроме состояний работоспособности и неработоспособности, могут иметь и другие промежуточные состояния, которые эти характеристики не учитывают. В связи с этим для оценки надежности сложных систем применяется другой набор характеристик. Готовность или коэффициент готовности (availability) означает долю времени, в течение которого система может быть использована. Готовность может быть улучшена путем введения избыточности в структуру системы: ключевые элементы системы должны существовать в нескольких экземплярах, чтобы при отказе одного из них функционирование системы обеспечивали другие. Чтобы систему можно было отнести к высоконадежным, она должна как минимум обладать высокой готовностью, но этого недостаточно. Необходимо обеспечить сохранность данных и защиту их от искажений. Кроме этого, должна поддерживаться согласованность (непротиворечивость) данных, например, если для повышения надежности на нескольких файловых серверах хранится несколько копий данных, то нужно постоянно обеспечивать их идентичность. Так как сеть работает на основе механизма передачи пакетов между конечными узлами, то одной из характерных характеристик надежности является вероятность доставки пакета узлу назначения без искажений. Наряду с этой характеристикой могут использоваться и другие показатели: вероятность потери пакета (по любой из причин - из-за переполнения буфера маршрутизатора, из-за несовпадения контрольной суммы, из-за отсутствия работоспособного пути к узлу назначения и т. д.), вероятность искажения отдельного бита передаваемых данных, отношение потерянных пакетов к доставленным. Еще одной характеристикой надежности является отказоустойчивость (fault tolerance). В сетях под отказоустойчивостью понимается способность системы скрыть от пользователя отказ отдельных ее элементов. Например, если копии таблицы базы данных хранятся одновременно на нескольких файловых серверах, то пользователи могут просто не заметить отказ одного из них. В отказоустойчивой системе отказ одного из ее элементов приводит к некоторому снижению качества ее работы (деградации), а не к полному останову. Так, при отказе одного из файловых серверов в предыдущем примере увеличивается только время доступа к базе данных из-за уменьшения степени распараллеливания запросов, но в целом система будет продолжать выполнять свои функции. Надежность и устойчивость функционирования активного оборудования в основном зависит из-за выбора всего «комплекта» оборудования. Это связано с тем, что при выборе кабелей от разных производителей, в работе сети будет большое число сбоев, шумов или обрывов. Так как даже кабеля одинаковой категории в данном случае 5е, у каждого производителя свой диаметр центральных жил. И при выборе активного оборудования так же рекомендуется придерживаться одного производителя Таким образом, при выполнении ряда административно-технических мероприятий администраторами сети и клиентами может быть обеспечена высокая степень защиты от несанкционированного доступа. Однако следует понять, что никакие средства защиты не смогут защитить от внутреннего пользователя, обладающего законными правами доступа и который может просто вынести информацию на дискете или в бумажном виде. 2.5 Выводы по главе В данной главе были описаны решения, принятые в соответствии с поставленной целью и сформулированными задачами курсового проекта. Так, на их основании была выбрана топология звезда как самый быстродействующий, удобный и надежный вариант построения нашей сети. Также был описаны аппаратные средства реализации и обоснование выбора именно такого оборудования. Выяснилось, что наша сеть состоит из коммутаторов и маршрутизатора, в качестве коммутации используется неэкранированный кабель категории 5е с разъемом RJ-45. Был произведен расчет соединительных линий и сегментов, используемых для подключения абонентов сети, подробно описана схема организации связи, представленная в приложении. В последнем подразделе представлена информация об обеспечении безопасности сети и данных. Можно сказать, что проектная часть по сути является решением проблематики, изложенной в аналитической части с использование сетевых технологий. Глава 3. «Сметная документация» Наименование Единица измерения Кол-во Цена за единицу (руб.) Всего (руб.) Пассивное сетевое оборудование Горизонтальная подсистема Кабель UTP 4 пары, кат. 5E, solid, 24AWG Коннектор RJ-45 Короб, 32x16мм Угол внутренний, 32x16мм Заглушка торцевая, 32х16мм Лоток проволочный, 50х30мм Коммутационное оборудование ProLine шкаф настенно-напольный, 19", 12U, 600х560х604мм Коммутационные шнуры LanMaster Комм шнур, UTP, кат 5e, PVC, 1м., серый Монтажное оборудование Винт с шайбой и гайкой Вспомогательные материалы Стяжка нейлон. неоткрыв. 200 мм, 100 шт. D-Link DMC-920, 100Base-TX<->100Base-FX D-Link DFE-520TX Итого за оборудование без НДС Итого за оборудование с НДС 3.2. Смета на выполнение работ Наименование Технико-экономичкские показатели Общая сметная стоимость в руб . Ед. изм. Кол-во Стоимость ед. изм. руб. Монтажные работы Прокладка кабеля Трассировка кабеля за 1 м (размотка бобины, маркировка, замеры длины, растяжка, нарезка) Укладка кабеля в короба (1м) Монтаж розеток Монтаж кроссов Монтаж маршрутизаторов в шкаф (стойку) Кроссирование маршрутизаторов (обжим, разделка кабеля, жгутирование) - 1порт Монтаж кабельных трасс Крепление тонких коробов (< 60 мм) на бетонные и кирпичные стены (1м) Итого за монтажные работы Итого за монтажные работы с НДС 3.3. Сводный сметный расчет Наименование сметных расчетов и смет Наименование работ и затрат Сметная стоимость тыс. руб. Оборудование Монтажные работы ИТОГО (без НДС) Заключение При обширном пакете предлагаемых сетевых технологий для организации сети для каждого найдется именно та технология, которая станет не заменимой в данном случае. Мы провели тщательный анализ предметной области и предлагаемых на рынке решений, выбрали самый оптимальный вариант, при котором качество работы сети отражают следующие свойства: производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость. Рассматривая каталоги предлагаемой сетевой продукции интересующих нас компаний, мы определили модели активного и пассивного оборудования, которые использованы при создании скс. На основании этих данных была составлена подробная смета на оборудование и его монтаж и выведен общий результат по стоимости сети. В проекте проанализировалась научная литература, которая помогла сделать четкий выбор в пользу технологии Ethernet и топологии «звезда», которые являются лучшими из представленных вариантов для данной сети. При разработке проекта было использовано программное средство: «Microsoft Visio 2003»– для построения чертежа этажа НИИ. Список литературы 1. Жеретинцева Н. Н. Курс лекций по компьютерным сетям. - Владивосток, 2000 год. - 81с. 2. Кульгин М.В. Компьютерные сети. - СПб.: Питер, 2003год.: 462с.: ил. 3. Кульгин М.В. Коммутация и маршрутизация IP/IPX трафика. - М.: АйТи, 1998 год. 4. Нанс Б. Компьютерные сети. – М.: БИНОМ, 1996 год. 5. Олифер В.Г. Компьютерные сети: html учебник. 6. Семенов А.Б. Проектирование и расчет скс и их компонентов. - М.: ДМК-издательство, 2003 год. - 410с. 7. http://www.d-link.ru/products/ 8. http://www.ecolan.ru/imp_info/introduction/ 9. http://www.lanmaster.ru/catalog/ 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.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Чувашева В.С.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСКИЙ ГУМАНИТАРНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ КИРОВСКИЙ ФИЛИАЛ

Реферат

Сетевые технологии

Выполнила: Чувашева В.С.

Проверил: Страбыкина Л.А.

КИРОВ - 2011

Введение

1.1 Сетевые технологии. Общая информация

2. Маршрутизация и доменная система имен в Интернет

2.2 Процесс маршрутизации

2.3 Система имён в сети Интернет

2.4 DNS-сервис

Заключение

Введение

сетевой интернет домен маршрутизация

В настоящее время нет такого человека, пожалуй, которому ни разу не довелось работать с компьютером. Современные компьютерные технологии используются повсеместно: от обыкновенных точек розничной торговли до научных центров.

В качестве подтверждения исследуем данные, которые опубликовал Минкомсвязи России и которые были представлены в электронной база данных ООН "MilleniumDevelopment, GoalsIndicators" в 2009 году:

Диаграмма 1. Динамика роста количества персональных компьютеров в мире (на 1000 человек)

Поэтому исследования тем, напрямую связанных с информационными технологиями, крайне актуальны. Ни один экономист не сможет быть высоко эффективен в своей работе, если он не имеет даже малейшего представления о работе с компьютером.

Однако я считаю, что современный работник финансовой сферы деятельности должен не только уметь использовать стандартный пакет программ на примитивном уровне, но также знать, как работают данные программы, сам процесс изнутри.

Поэтому в своём реферате, не претендуя на исчерпывающее изложение темы, я ставила себе цель рассказать об общих принципах организации и функционирования сетевых технологий. В данном пункте я освещу такие подпункты как общая информация о сетевых технологиях, преимущества сетевого объединения, система передачи данных и множества вычислительных сетей. Также я расскажу о маршрутизации и доменной системы имён в сети Интернет. В рамках данной темы будут затронуты такие пункты как общая структура сети Интернет, процесс маршрутизации, система имён в сети Интернет, а также DNS-сервис.

В ходе работы над рефератом были использованы статистические данные Федеральной службы государственной статистики, различные учебно-методические издания, а также статьи из сети Интернет.

1. Общие принципы организации и функционирования сетевых технологий

1.1 Сетевые технологии. Общая информация

В 1960-х гг. появились первые вычислительные сети и началась новая научно-техническая революция. Впервые произошло объединение компьютерных технологий сбора, хранения, обработки информации с технологиями передачи данных и технологиями связи. Это сделало возможным применять распределенную обработку данных, обширно использовать сетевые технологии в автоматизации различных сфер деятельности: коммерческой, производственной, научной и др.

Под сетевыми технологиями следует понимать совокупность программных, аппаратных и организационных средств, обеспечивающих коммуникацию и распределение вычислительных ресурсов компьютеров, подключенных к сети.

Вычислительные сети принято подразделять на:

· локальные (ЛВС)

· глобальные

В отличие от глобальных, локальные сети могут охватывать только незначительные расстояния. Например: группа рядом стоящих зданий, несколько компьютерных классов и т.д. Если же сеть, охватывает довольно большие расстояния, такие как между городами или даже континентами, то такие сети называются глобальными.

Компьютеры, объединенные в сеть, можно разделить на 2 группы функциональному признаку (см. таблицу 1):

Таблица 1. Классификация компьютеров, объединенных в сеть

Если упрощенно изобразить принцип взаимодействия «клиент-сервер», то он выглядит следующим образом:

Рисунок 1. Взаимодействие "клиент-сервер"

1.2 Преимущества сетевого объединения

Сетевое объединение компьютеров на сегодняшний день явление массовое. И это понятно, так как такое объединение даёт массу преимуществ, выполняя ряд функций. Назовем основные из них:

Таблица 2. Функции сетевого объединения

	Описание
1. Ресурсно-разделительная	· Позволяет высокоэффективно использовать компьютерные возможности. · Ресурсы памяти, мощности процессоров и периферийных устройств распределены максимально эффективно среди всех устройств, объединенных в сеть
2. Разделения данных	· Предполагает возможность к одной или нескольким базам данных для всех компьютеров сети · Уровни доступа к информационным ресурсам ограничиваются в соответствии с определенной моделью управления данными
3. Обеспечения надежности	· Позволяет повысить надежность информационной системы · Обеспечивает ее работоспособность, даже в случае выхода из строя отдельного сегмента сети
4. Стоимостная	· Снижает стоимость обработки информации
5. Инновационная	· позволяет использовать принципиально новые возможности и технологии, не существовавшие ранее(системы электронного документооборота, технологии электронной почты, видеоконференции и др.)

1.3 Система передачи данных и множество вычислительных сетей

Комплекс технических средств любой вычислительной сети включает в себя компьютеры и системы передачи данных. Системы передачи данных состоят из приемо-передающих устройств (модемы, сетевые карты, концентраторы и др.) и коммуникационных каналов.

Существует большое множество вычислительных сетей. Поэтому необходимо выделять критерии, согласно которым их можно классифицировать. Самым важным, пожалуй, является конфигурация физических соединений, узлов и компонентов сети - или топологическая структура. По топологическому типу можно установить производительность и надежность сети, а также насколько сильно он влияет на эффективность функционирования сети в целом.

Рассмотрим взаимодействие компьютеров в сети. Если один компьютер передает информацию другому, то в этот момент передающее устройство первого трансформирует данные в сигнал, который может быть идентифицирован данным каналом связи. С другой стороны, второе передающее устройство декодирует информацию в первоначальный вид.

Если рассматривать сети с организационно-управленческой точки зрения, то можно выделить 2 типа: централизованные и децентрализованные.

Первая характеризуется обработкой и хранением информации по средствам специального компьютера «файл-сервера» (архитектура такого построения системы распределенной обработки данных также имеет название «файл-сервер»). Рабочие станции (компьютеры пользователей) передают данные для обработки на файл-сервер, который предоставляет им уже обработанную информацию. Данный подход часто используется при необходимости централизации и концентрации информационных ресурсов в едином узле сети.

Рисунок 2.Централизованная организация управления. Преимущества и недостатки

Система, построенная по архитектуре «клиент-сервер», называется децентрализованной. Здесь данные могут быть обработаны на различных компьютерах. Главное из достоинств такой системы заключается в том, что все недостатки централизованной нейтрализуются. Такие сети не содержат в своем составе специально выделенных серверов: функции управления передаются от одной рабочей станции к другой. Однако существуют и недостатки. Наиболее значимым является сложность контроля над данными, которые могут находиться в абсолютно разных узлах сети. Более того, вызывает затруднение координация всех рабочих станций. Значительная стоимость внедрения также является неотъемлемым недостатком.

Глобальная сеть Интернет основана на распределенной технологии обработки данных по архитектуре «клиент-сервер» и в общем смысле представляет собой совокупность взаимосвязанных локальных сетей, между которыми возможен обмен информацией по протоколу передачи данных TCР/IР (Transmission Control Рrotocol/Internet Рrotocol). Под таким протоколом понимается набор технических правил и процедур, который создавался для реализации обмена информацией между разнородными сетями.

На сегодняшний день практически каждая страна мира обеспечивает возможность подключения к сети Интернет для своих граждан. Так как данная сеть основана по архитектуре «клиент-сервер», то следовательно, имеет децентрализованную структуру. Это значит, что не существует ни одного управляющего органа, который имел власть, управлял всеми. Однако если рассматривать сеть по сегментно, то на национальном и международном уровнях такие единые органы управления существуют.

По данным Федеральной службы государственной статистики, удельный вес домашних хозяйств, имеющих доступ к сети Интернет, вырос за период с 2005 года по 2009 в 4 раза - с 9 процентов до 36. В высокоразвитых странах данный показатель более стабилен. В США же он вовсе остается неизменным.

Диаграмма 2. Удельный вес домашних хозяйств, имеющих доступ к сети Интернет

Если рассматривать ситуацию более детально, то в России наблюдаются действительно высокие темпы роста численности пользователей Сети. За 9 лет показатели подскочили с отметки в 20 пользователей на каждые 1000 жителей до отметки в 421 пользователь/1000 жителей Российской Федерации: По данным Федеральной службы государственной статистики за 2010 год

Диаграмма 3. Рост численности пользователей сети Интернет в России

2. Маршрутизация и доменная система имён в Интернет

2.1 Общая структура сети Интернет

Сеть Интернет, как уже сказано выше, не имеет единого центра администрации, но они существуют на сегментах. Таким образом, можно сказать, что сеть имеет иерархическую структуру (см. рисунок 3) Домены - это регионы

Рисунок 3. Иерархическая структура сети Интернет

Процесс маршрутизации

Однако реально Интернет имеет намного более сложную структуру. Отправленное сообщение, к примеру, может идти вовсе не по данной структуре, а гораздо по более сложному маршруту. Это обусловлено большим количеством доступных путей. Отсюда и пошло название сети Интернет как «всемирная паутина».

Согласно правилам протокола TCР/IР, сообщение может быть передано только при условии, что оно разбито на пакеты со стандартизированной структурой. Для этого существует ряд условий. Такой пакет должен обязательно содержать в себеадрес отправителя, адрес назначения, заголовок, собственно передаваемую информацию. Маршрут, по которому будет отправлено сообщение, заранее не известен.

В процессе отправки, пакеты нумеруются. Это делается для того, чтобы при получении их можно было собрать в исходном виде. Далее, всем пакетам присваивается определенная сумма, которая соответствует содержимому каждого. В точке получения она подсчитывается повторно. Это делается для того, чтобы проконтролировать правильность получателя. Если оказалось так, что суммы не совпадают, то передача запрашивается еще раз.

Процедура установления пути от отправителя к получателю называется маршрутизацией. Она выполняется для каждого передаваемого пакета на основании алгоритмов, описанных в специальных протоколах маршрутизации.

Для того, чтобы выполнить данную процедуру, были созданы специальные устройства, такие как маршрутизаторы (роутеры). Функционально они схожи с почтовыми подстанциями. Чтобы дойти до адресата, письмо должно пройти несколько почтовых подстанций. Аналогично этому электронные сообщения, письма могут проходить через N-ное количество роутеров. Другая параллель: существует довольно много уровней почтовых отделений. Например: районный, областные. Так и для маршрутизаторов - они могут соответствовать городским, районным и прочим доменам. В настоящее время существует более 130 протоколов маршрутизации.

2.2 Система имён в сети Интернет

Как много существует протоколов маршрутизации, так много существует различных доменов. Чтобы идентифицировать компьютер, подсоединённый к Сети, нужно присвоить ему уникальный код. Этим кодом является IP-адрес. Он состоит из набора цифр, который в свою очередь определяется четырьмя группами цифр, разделенных точками.

До 1984 года в системе имен использовались только цифровые уникальные адреса компьютеров, подключенных к Сети. Позже, для предоставления пользователям возможности использовать легко запоминающиеся символьные имена, была введена доменная система имен. Принцип построения доменных имен схож с построением иерархической структуры сети Интернет. А именно: более мелкие домены входят в состав крупных. Доменный адрес представляетсобой набор групп символов, разделенных точками.

Рассмотрим адрес fa.ru. Здесь ru - домен высшего уровня, обозначающий страну, fa- обозначает домен, входящий в состав домена высшего уровня (официальный сайт Финансового университета).

Родина доменных имен - США. Именно поэтому имена доменов верхнего уровня соответствуют типам организаций:

Таблица 3. Доменные имена

Таким образом, вся система доменных имен представлена древовидной структурой. Корнем дерева является корневой домен, внутри домена верхнего уровня регистрируется домен второго уровня, внутри него субдомен.

Рисунок 4. Структура система доменных имен

2.3 DNS-сервис

Сетевые протоколы имеют массу своих особенностей. Например, информация может быть доставлена только по адресу, представленному цифрами. Это вызвало необходимость преобразования доменных имён. Нужно было изменить их с символьных на цифровые. Первоначально даже были созданы таблицы соответствия, которые хранились на каждом компьютере. Однако, с высокими темпами роста сети Интернет, от них пришлось отказаться

Так как таблицы соответствия не могли больше удовлетворять потребностям Сети, то создание нового сервиса было просто необходимо. Таким сервисом стал DNS(DomainName Sуstem). Программы функционировали на DNS-сервере. Если существует необходимость отправки сообщения компьютеру с указанным доменным именем, происходит следующий процесс:

Рисунок 5. Принцип функционирования DNS-сервера

Таким образом, общий принцип состоит в том, что DNS-сервер выполняет последовательные обращения к цепочке таких же серверов, объединенных в иерархическую систему, с целью преобразования символьного адреса в цифровой.

Заключение

Таким образом, информационные технологии в различном своем проявлении прочно закрепились в нашей жизни.

В данной работе были освещены такие пункты как:

· общие принципы организации и функционирования сетевых технологий:

o общая информация о сетевых технологиях

o преимущества сетевого объединения

o система передачи данных и множества вычислительных сетей.

· маршрутизации и доменной системы имён в сети Интернет:

o общая структура сети Интернет

o процесс маршрутизации,

o система имён в сети Интернет

o также DNS-сервис

Очевидно, что вовсе не каждый офисный работник располагает всей той информацией, что была указана выше. Именно поэтому, владение такого рода знаниями позволяет не только усовершенствовать свои навыки по работе с персональным компьютером, сетью Интернет, но и преподнести себя в лучшем свете перед руководством, увеличить свои конкурентные преимущества на рынке труда, который, как всем известно, определяется высокой степенью жесткой конкуренции.

Более того, теоретические знания в сфере именно внутреннего процесса работы сетевых технологий, в частности сети Интернет, позволит быть более независимым в плане того, чтобы самому самостоятельно настроить маршрутизатор, установить соединение по локальной сети или узнать свой личный IP-адрес.

Список используемой литературы

1. Божко В.П., Власов Д.В., Гаспариан М.С. Информационные технологии в экономике и управлении. Учебно-методический комплекс. - М.: ЕАОИ. 2008.

2. Столлингс В. Современные компьютерные сети. - СПб.: Питер. 2003

3. Хелеби С. Принципы маршрутизации в Internet. - М.: Вильямс. 2001

4. Официальный сайт Федеральной службы статистики. - http://www.gks.ru

5. Официальныйсайт International Telecommunication Union. - http://www.itu.int

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Рассмотрение понятия сетевых технологий как совокупности программных, аппаратных и организационных средств; принципы их организации и функционирования. Маршрутизация и доменная система имен в Интернет. Характеристика популярных сервисов Интернет.

презентация , добавлен 15.07.2014


Компьютерные сети и их классификация. Аппаратные средства компьютерных сетей и топологии локальных сетей. Технологии и протоколы вычислительных сетей. Адресация компьютеров в сети и основные сетевые протоколы. Достоинства использования сетевых технологий.

курсовая работа , добавлен 22.04.2012


Достоинства компьютерных сетей. Основы построения и функционирования компьютерных сетей. Подбор сетевого оборудования. Уровни модели OSI. Базовые сетевые технологии. Осуществление интерактивной связи. Протоколы сеансового уровня. Среда передачи данных.

курсовая работа , добавлен 20.11.2012


Просмотр сведений о сетевых подключениях компьютера с помощью ОС Windows. Установление параметров сетевых протоколов (команда ipconfig), отчет об использовании. Разрешение имен NetBios. Проверка IP-адресов, трассировка маршрутов, команды сети NET.

лабораторная работа , добавлен 11.09.2013


Анализ сетевых технологий и сетевого оборудования. Разработка логической и физической схемы локальной вычислительной сети офисного здания, включающей общий выход в Интернет. Построение схемы кабельной разводки. Маршрутизация потоков данных в сети.

курсовая работа , добавлен 11.04.2014


Описание общих функций сетевого уровня модели OSI: протоколирование, маршрутизация и логическая адресация. Изучение принципов работы сетевого протокола TCP/IP и сетевых утилит командной строки. Адрес локальной сети и определение класса сети Интернет.

презентация , добавлен 05.12.2013


История создания сети Интернет и локальных вычислительных сетей (LAN). Функции межсетевого протокола передачи информации. Применение доменной системы имен и выбор способа переадресации данных. Правовые нормы при поиске и просмотре информации в Интернете.

презентация , добавлен 25.04.2013


Структура современных корпоративных сетей. Применение технологии Intranet в корпоративных сетях передачи данных. Принципы их построения и главные тенденции развития. Особенности стандартов Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. Технология 100VG-AnyLAN.

курсовая работа , добавлен 02.07.2011


Распространенные сетевые протоколы и стандарты, применяемые в современных компьютерных сетях. Классификация сетей по определенным признакам. Модели сетевого взаимодействия, технологии и протоколы передачи данных. Вопросы технической реализации сети.

реферат , добавлен 07.02.2011


Классификации сетей по расстоянию между вычислительными машинами, по типу среды и скорости передачи информации. Схема соединения компьютеров в сети и каналы связи. Суть доменной системы имен. Маршрутизация и транспортировка данных по компьютерным сетям.

6. Определение сетевой технологии. Сетевая технология Ethernet. Метод CSMA/CD. Понятие и структура кадра. Манчестерское кодирование. Сетевая технология - это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения локальной вычислительной сети. Сетевая технология определяет топологию и метод доступа к среде передачи данных, кабельную систему или среду передачи данных, формат сетевых кадров, тип кодирования сигналов, скорость передачи в локальной сети. В современных локальных вычислительных сетях широкое распространение получили такие технологии, как: Ethernet, Token-Ring, ArcNet, FDDI. Сетевые технологии локальных сетей IEEE802.3/Ethernet В настоящее время эта сетевая технология наиболее популярна в мире. Популярность обеспечивается простыми, надежными и недорогими технологиями. В классической локальной сети Ethernet применяется стандартный коаксиальный кабель двух видов (толстый и тонкий). Однако все большее распространение получила версия Ethernet, использующая в качестве среды передачи витые пары, так как монтаж и обслуживание их гораздо проще. В локальных сетях Ethernet применяются топологии типа "шина" и типа "пассивная звезда", а метод доступа CSMA/CD. Стандарт IEEE802.3 в зависимости от типа среды передачи данных имеет модификации: * 10BASE5 (толстый коаксиальный кабель) - обеспечивает скорость передачи данных 10 Мбит/с и длину сегмента до 500м; * 10BASE2 (тонкий коаксиальный кабель) - обеспечивает скорость передачи данных 10 Мбит/с и длину сегмента до 200м; * 10BASE-T (неэкранированная витая пара) - позволяет создавать сеть по звездной топологии. Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м. Общее количество узлов не должно превышать 1024; * 10BASE-F (оптоволоконный кабель) - позволяет создавать сеть по звездной топологии. Расстояние от концентратора до конечного узла до 2000м. В развитие сетевой технологии Ethernet созданы высокоскоростные варианты: IEEE802.3u/Fast Ethernet и IEEE802.3z/Gigabit Ethernet. Основная топология, которая используется в локальных сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, пассивная звезда. Сетевая технология Fast Ethernet обеспечивает скорость передачи 100 Мбит/с и имеет три модификации: * 100BASE-T4 - используется неэкранированная витая пара (счетверенная витая пара). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м; * 100BASE-TX - используются две витые пары (неэкранированная и экранированная). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м; * 100BASE-FX - используется оптоволоконный кабель (два волокна в кабеле). Расстояние от концентратора до конечного узла до 2000м. Сетевая технология локальных сетей Gigabit Ethernet - обеспечивает скорость передачи 1000 Мбит/с. Существуют следующие модификации стандарта: * 1000BASE-SX - применяется оптоволоконный кабель с длиной волны светового сигнала 850 нм. * 1000BASE-LX - используется оптоволоконный кабель с длиной волны светового сигнала 1300 нм. * 1000BASE-CX - используется экранированная витая пара. * 1000BASE-T - применяется счетверенная неэкранированная витая пара. Локальные сети Fast Ethernet и Gigabit Ethernet совместимы с локальными сетями, выполненными по технологии (стандарту) Ethernet, поэтому легко и просто соединять сегменты Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet в единую вычислительную сеть. CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) - множественный доступ с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий. Узел, готовый послать кадр, прослушивает линию. При отсутствии несущей он начинает передачу кадра, одновременно контролируя состояние линии. При обнаружении коллизии передача прекращается, и повторная попытка откладывается на случайное время. Коллизии - нормальное, хотя и не очень частое явление для CSMA/CD. Их частота связана с количеством и активностью подключенных узлов. Метод требует сложных и дорогих схем цепей доступа. Применяется во многих сетевых архитектурах: Ethernet, EtherTalk (реализация Ethernet фирмы Apple), G-Net, IBM PC Network, AT&T Star LAN. Приведем основные правила алгоритма CSMA/CD для предающей станции. Передача кадра: 1. Станция, собравшаяся передавать, прослушивает среду. И передает, если среда свободна. В противном случае (т.е. если среда занята) переходит к шагу 2. При передаче нескольких кадров подряд станция выдерживает определенную паузу между посылками кадров - межкадровый интервал, причем после каждой такой паузы перед отправкой следующего кадра станция вновь прослушивает среду (возвращение на начало шага 1); 2. Если среда занята, станция продолжает прослушивать среду до тех пор, пока среда не станет свободной, и затем сразу же начинает передачу; 3. Каждая станция, ведущая передачу прослушивает среду, и в случае обнаружения коллизии, не прекращает сразу же передачу, а сначала передает короткий специальный сигнал коллизии - jam-сигнал, информируя другие станции о коллизии, и прекращает передачу; 4. После передачи jam-сигнала станция замолкает и ждет некоторое произвольное время в соответствии с правилом бинарной экспоненциальной задержки и затем возвращаясь к шагу 1. Межкадровый интервал IFG (interframe gap) составляет в 9,6 мксек (12 байт). С одной стороны он необходим для того, чтобы принимающая станция могла корректно завершить прием кадра. Кроме этого, если бы станция передавала кадры непрерывно, она бы полностью захватила канал и тем самым лишила другие станции возможности передачи. Jam-сигнал (jamming - дословно глушение). Передача jam-сигнала гарантирует, что не один кадр не будет потерян, так как все узлы, которые передавали кадры до возникновения коллизии, приняв jam-сигнал, прервут свои передачи и замолкнут в преддверии новой попытки передать кадры. Jam-сигнал должен быть достаточной длины, чтобы он дошел до самых удаленных станций коллизионного домена, с учетом дополнительной задержки SF (safety margin) на возможных повторителях. Содержание jam-сигнала не принципиально за исключением того, что оно не должно соответствовать значению поля CRC частично переданного кадра (802.3), и первые 62 бита должны представлять чередование "1" и "0" со стартовым битом "1". Сеть Ethernet разработана в 1976 году Меткальфом и Боггсом (фирма Ксерокс). Ethernet совместно со своей скоростной версией Fast Ethernet, GigaEthernet (1Гбит/с) и 10GE (10Гигабит/с) занимает в настоящее время абсолютно лидирующую позицию. В настоящее время на основе этого стандарта строятся уже не только локальные но и общегородские сети, а также межгородские каналы. Единственным недостатком данной сети является отсутствие гарантии времени доступа к среде (и механизмов, обеспечивающих приоритетное обслуживание), что делает сеть малоперспективной для решения технологических проблем реального времени. Определенные проблемы иногда создает ограничение на максимальное поле данных, равное ~1500 байт. Формат кадра сетей Ethernet (цифры в верхней части рисунка показывают размер поля в байтах) Поле преамбула содержит 7 байт 0хАА и служит для стабилизации и синхронизации среды (чередующиеся сигналы CD1 и CD0 при завершающем CD0), далее следует поле SFD (start frame delimiter = 0xab), которое предназначено для выявления начала кадра. Поле EFD (end frame delimiter) задает конец кадра. Поле контрольной суммы (CRC - cyclic redundancy check), также как и преамбула, SFD и EFD, формируются и контролируются на аппаратном уровне. В некоторых модификациях протокола поле efd не используется. Пользователю доступны поля, начиная с адреса получателя и кончая полем информация, включительно. После crc следует межпакетная пауза (IPG - interpacket gap - межпакетный интервал) длиной 9,6 мксек или более. Максимальный размер кадра равен 1518 байт (сюда не включены поля преамбулы, SFD и EFD). Интерфейс просматривает все пакеты, следующие по кабельному сегменту, к которому он подключен, ведь определить, корректен ли принятый пакет и кому он адресован, можно лишь приняв его целиком. Корректность пакета по CRC, по длине и кратности целому числу байт производится после проверки адреса места назначения. Вероятность ошибки передачи при наличии crc контроля составляет ~2-32. Манчестерский код объединяет в бит-сигнале данные и синхронизацию. Каждый бит-символ делится на 2 части, причем вторая часть всегда является инверсной по отношению первой. В первой половине кодируемый сигнал представлен в логически дополнительном виде, а во второй - в обычном. Таким образом, сигнал логического 0 - CD0 характеризуется в первой половине уровнем HI, а во второй LO. Соответственно сигнал CD1 характеризуется в первой половине бит-символа уровнем LO, а во второй - HI. Примеры форм сигналов при манчестерском кодировании представлены на рисунке: Минимальная длина пакета должна быть больше удвоенного значения максимальной задержки в сети Ethernet (выбрано 64 байта = 512 тактов). Если размер пакета меньше 64 байт, добавляются байты-заполнители, чтобы кадр в любом случае имел соответствующий размер. При приеме контролируется длина пакета и, если она превышает 1518 байт, пакет считается избыточным и обрабатываться не будет. Аналогичная судьба ждет кадры короче 64 байт. Любой пакет должен иметь длину, кратную 8 бит (целое число байт). Если в поле адресата содержатся все единицы, адрес считается широковещательным, то есть обращенным ко всем рабочим станциям локальной сети. Пакет ethernet может нести от 46 до 1500 байт данных. Формат адреса получателя или отправителя (MAC) показан на рисунке 4.1.1.1.4. Для передачи данных на физическом уровне используется манчестерский код. Рис. 4.1.1.1.4. Формат mac-адреса В верхней части рисунка указана длина полей адреса, в нижней - нумерация разрядов. Субполе I/G представляет собой флаг индивидуального или группового адреса. I/G=0 - указывает на то, что адрес является индивидуальным адресом сетевого объекта. I/G=1 характеризует адрес как мультикастинговый, в этом случае дальнейшее разбиение адреса на субполя теряет смысл. Субполе UL является флагом универсального или местного управления (определяет механизм присвоения адреса сетевому интерфейсу). U/L=1 указывает на локальную адресацию (адрес задан не производителем и ответственность за уникальность лежит на администраторе LAN). U/L=I/G=0 характерно для стандартных уникальных адресов, присваиваемых интерфейсу его изготовителем. Субполе OUI (organizationally unique identifier) позволяет определить производителя сетевого интерфейса. Каждому производителю присваивается один или несколько OUI. Размер субполя позволяет идентифицировать около 4 миллионов различных производителей. За корректность присвоения уникального адреса интерфейса (OUA - organizationally unique address) несет ответственность производитель. Двух интерфейсов одного и того же производителя с идентичными номерами не должно существовать. Размер поля позволяет произвести примерно 16 миллионов интерфейсов. Комбинация oui и oua составляют UAA (universally administrated address = IEEE-адрес). Если в поле кадра протокол/тип записан код менее 1500, то это поле характеризует длину кадра. В противном случае - это код протокола, пакет которого инкапсулирован в кадр Ethernet.

Сетевые технологии

Сетевая технология - это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения вычислительных сетей.

Протокол - ϶ᴛᴏ набор правил и соглашений, определяющий каким образом в сети устройства обмениваются данными.

Сегодня доминируют следующие сетевые технологии: Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM.

Технология Ethernet

Технология Ethernet создана фирмой XEROX в 1973 году. Основной принцип, положенный в основу Ethernet - случайный метод доступа к разделяемой среде передачи данных (метод множественного доступа).

Логическая топология сети Ethernet всœегда шинная, в связи с этим данные передаются на всœе узлы сети. Каждый узел видит каждую передачу и отличает предназначенные ему данные по адресу своего сетевого адаптера. В каждый момент времени только один узел может осуществить успешную передачу, в связи с этим между узлами должно существовать некое соглашение, как им вместе пользоваться одним кабелœем, чтобы не мешать друг к другу. Такое соглашение и определяет стандарт Ethernet.

По мере роста загрузки сети всœе больше возникает крайне важно сть передавать данные в одно и то же время. Когда такое случается, то две передачи входят в конфликт, заполняя шину информационным мусором. Такое поведение известно под термином ʼʼколлизияʼʼ, то есть возникновение конфликта.

Каждая передающая система, обнаружив коллизию, немедленно прекращает посылать данные, и предпринимаются действия, чтобы исправить эту ситуацию.

Хотя большинство коллизий, которые возникают в типичной сети Ethernet, разрешаются в течение микросœекунд и их возникновение естественно и ожидаемо, но основной недостаток состоит по сути в том, что чем больше трафик в сети, тем больше коллизий, тем резко падает производительность сети и может наступить коллапс, то есть сеть забита трафиком.

Трафик – поток сообщений в сети передачи данных.

Технология Token Ring

Технология Token Ring была разработана компанией IBM в 1984 году. Технология Token Ring использует совершенно другой метод доступа. Логическая сеть Token Ring имеет кольцевую топологию. Специальное сообщение, известное как маркер (Token) - ϶ᴛᴏ специальный трех байтовый пакет, который постоянно циркулирует по логическому кольцу в одном направлении. Когда маркер проходит через узел, готовый передать данные в сеть, он захватывает маркер, присоединяет к нему данные, предназначенные для передачи, и затем передает сообщение снова в кольцо. Сообщение продолжает свое ʼʼпутешествиеʼʼ по кольцу до тех пор, пока не достигнет места назначения. Пока сообщение не будет принято, ни один узел не сможет пересылать данные. Этот метод доступа известен как передача маркера. Он исключает коллизии и произвольные периоды ожидания как Ethernet.

Технология FDDI

Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – оптоволоконный интерфейс распределённых данных - это первая технология локальных сетей, в которой средой передачи данных является оптоволоконный кабель. Технология FDDI во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя ее основные идеи. Сеть FDDI строится на базе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. Наличие двух колец - ϶ᴛᴏ основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI и узлы, которые хотят воспользоваться этим повышенным потенциалом надежности должны быть подключены к обоим кольцам.

В нормальном режиме работы сети данные проходят через всœе узлы и всœе участки кабеля только первичного кольца, вторичное кольцо в данном режиме не используется. В случае какого- либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (к примеру, обрыв кабеля или отказ узла) первичное кольцо объединяется со вторичным, вновь образуя единое кольцо.

Кольца в сетях FDDI рассматриваются как общая среда передачи данных, в связи с этим для нее определœен специальный метод доступа очень близкий к методу доступа сетей Token Ring. Отличие состоит по сути в том, что время удержания маркера в сети FDDI не является постоянной величиной, как в Token Ring. Оно зависит от загрузки кольца - при небольшой загрузке оно увеличивается, а при больших перегрузках может уменьшаться до нуля для асинхронного трафика. Важно заметить, что для синхронного трафика время удержания маркера остаётся фиксированной величиной.

Технология АТМ

АТМ (Asynchronous Transfer Mode– асинхронный режим передачи) – самая современная сетевая технология. Она разработана для передачи речи, данных и видео с использованием высокоскоростного, ориентированного на установление соединœения протокола с коммутацией ячеек.

В отличие от других технологий трафик АТМ разбивается на 53 - байтовые ячейки (cells). Применение структуры данных предопределœенного размера делает сетевой трафик более легко измеряемым количественно, предсказуемым и управляемым. АТМ построена на передаче информации по оптоволоконному кабелю с использованием звездообразной топологии.

Сетевые технологии - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Сетевые технологии" 2017, 2018.

- Сетевые технологии передачи информации.

Современные системы передачи информации – это вычислительные сети. Совокупность всех абонентов вычислительной сети называют абонентской сетью. Средства связи и передачи данных образуют сеть передачи данных (рис. 2.1). - оконечное оборудование данных абонентов... .

-

В настоящее время имеет место широкое появление на отечественном рынке компьютеров и программного обеспечения нейропакетов и нейрокомпьютеров, предназначенных для решения финансовых задач. Те банки и крупные финансовые организации, которые уже используют нейронные... .

- Сетевые технологии» и преимущества их использования в обеспечении управленческой деятельности

В области компьютерных технологий в последние два десяти-летия не было, наверное, более активно развивающеюся направ-ления, чем становление и развитие вычислительных сетей, соста-вивших основу так называемых сетевых технологий. Наблюдав-шийся все эти годы бурный... .

- Нейросетевые технологии

База знаний накапливается в процессе создания и эксплуатации экспертной системы. Особенностью информационной технологии экспертных систем является неотделимость этих двух составляющих. Схема накопления и использования знаний при создании и эксплуатации системы... .

- Информационные сетевые технологии

В настоящее время наиболее важным применением компьютеров становится создание сетей, обеспечивающих единое информационное пространство для многих пользователей. Объединение компьютеров в сеть позволяет совместно использовать диски большой емкости, принтеры, основную... .

- Нейросетевые технологии в финансово-экономической деятельности

В составе технологий интеллектуального уровня определенное место занимают аналитические информационные технологии, которые относятся к классу нейронных сетей. В основе нейронных сетей положены алгоритмы, обладающие способностью самообучения на примерах, которые они... .

- Нейросетевые технологии

Нейросетевыми технологиями называют комплекс информационных технологий, основанных на применении искусственных нейронных сетей. Искусственные нейронные сети – это программно или аппаратно реализованные системы, построенные по принципу организации и... .