МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ
КАФЕДРА ЕКОНОМІЧНОЇ ІНФОРМАТИКИ
Індивідуальне завдання з дисципліни
«Комп’ютерні мережі та телекомунікації»
Виконала:
студентка групи МН01-11 О.С. Боярченко
Перевірила:
ст.викладач С.Я. Єгорова
Дніпропетровськ
2014 р.
ЗМІСТ
ВСТУП…………………………………………………………………………………..3
1 ПРОБЛЕМИ СТВОРЕННЯ І ФУНКЦІОНУВАННЯ КОМПЮТЕРНИХ МЕРЕЖ ЗА ТЕХНОЛОГІЄЮ FAST ETHERNET……………………….…………………….4
2 ПЛАНУВАННЯ ЛОКАЛЬНОЇ МЕРЕЖІ…………………………………………13
2.1 Постановка задачі проектування мережі Fast Ethernet……………………….. 14
2.2 Вибір, обґрунтування вибору та опис типу мережі та мережевої архітектури…………………………………………………………………………………...….16
2.3 Вибір та коротка характеристика фізичної топології мережі………………18
2.4 Вибір та опис типу та складу кабельної системи проектованої мережі…….19
2.5 Конфігурація мережевого активного устаткування………………………….20
2.6 Розрахунок необхідної кількості пасивного устаткування…………………21
2.7 Розрахунок загальної вартості проектованої мережі………………………..22
2.8 Карта – схема проектованої мережі………………………………………..…..23
ВИСНОВКИ…………………………………………………………………………...24
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ………………………………………………………………25
ДОДАТОК А……………………………………………………………………..……26
ВСТУП
Бажання спілкуватися з іншими людьми для людини завжди було рушійною силою, і тому вона розробила для цього велику кількість найрізноманітніших засобів комунікації. У наш час невід'ємною частиною життя стає зв'язок за допомогою комп'ютерних мереж. Тому навіть для тих, хто не займається інформаційними технологіями безпосередньо, надто важливо мати загальне уявлення про роботу комп'ютерних мереж.
Об'єднання комп'ютерів і засобів зв'язку суттєво вплинуло на принципи організації комп'ютерних систем. Концепція "комп'ютерного центру" сьогодні повністю застаріла. Модель, у якій один комп'ютер виконує всю необхідну роботу з обробки даних, поступилася місцем моделі, що складається з великої кількості окремих, але зв'язаних між собою комп'ютерів. Такі системи називаються комп'ютерними мережами. [1]
Тобто, комп'ютерна мережа - це два або більше пристроїв, з'єднаних для обміну ресурсами, інформацією або тим і іншим. З'єднання може бути утворене за допомогою кабелю, або за допомогою бездротових засобів зв'язку. Інформацією або ресурсами, що спільно використовуються при цьому, можуть бути файли, програми, принтери, модеми або будь-яке інше устаткування.
Існує безліч завдань, що потребують централізованих загальних даних, передачі даних на відстань і їхньої розподіленої обробки. Прикладами є банківські й інші фінансові структури, комерційні системи типу "попит - пропозиція", що відбивають стан ринку, системи соціального забезпечення, податкові служби, системи дистанційного навчання, системи дистанційної медичної діагностики та ін.
Мета роботи – придбання знань та навичок проектування корпоративних комп’ютерних мереж і їхнього використання для пошуку, обробки й аналізу даних, необхідних для прийняття ефективних управлінських рішень. [1]
Проблеми створення і функціонування компютерних мереж за технологією fast ethernet
Сучасній людині важко уявити собі життя без різних засобів зв’язку. Пошта, телефон, радіо та інші комунікації перетворили людство в єдиний “живий” організм, змусивши його обробляти величезний потік інформації. Підручним засобом для обробки інформації став комп’ютер.
Однак масове використання окремих, не взаємозвязаних комп’ютерів породжує ряд серйозних проблем: як зберігати використовувану інформацію, як зробити її загальнодоступною, як обмінюватися цією інформацією з іншими користувачами, як спільно використовувати дорогі ресурси (диски, принтери, сканери, модеми) декільком користувачам. Рішенням цих проблем є об’єднання комп’ютерів у єдину комунікаційну систему – комп’ютерну мережу. [2]
Комп’ютерна мережа – це система розподіленої обробки інформації між комп’ютерами за допомогою засобів зв’язку. Вона являє собою сукупність територіально рознесених комп’ютерів, здатних обмінюватися між собою повідомленнями через середовище передачі даних. [3]
Існує безліч наборів стандартів передачі даних в комп'ютерних мережах. Одним з наборів є стандарт Fast Ethernet.
Комутація локальних обчислювальних мереж та технології Fast Ethernet були розроблені у відповідь на потребу у підвищенні ефективності функціонування мереж Ethernet. Шляхом підвищення пропускної здатності ці технології можуть усувати «вузькі місця» в мережі і підтримувати додатки , що вимагають великої швидкості передачі даних. Привабливість цих рішень полягає в тому, що вам не потрібно вибирати те чи інше. Вони є взаємодоповнюючими, так що ефективність функціонування мережі найчастіше можна підвищити шляхом використання обох технологій.
Технологія Fast Ethernet.
Fast Ethernet - результат розвитку технології Ethernet. Базуючись і зберігаючи в недоторканності той же метод CSMA/CD (колективний доступ з опитуванням каналу і виявленням колізій), пристрої Fast Ethernet працюють зі швидкістю, в 10 разів перевищує швидкість Ethernet. 100 Мбіт/с. Швидкістю передачі даних із технологією Fast Ethernet - 100 Мбіт/с описуються стандартом ІEEE 802.3u - додатковими главами специфікації 802.3, затвердженими в 1995 році.Fast Ethernet забезпечує достатню пропускну здатність для таких додатків як системи автоматизованого проектування і виробництва (CAD/CAM), графіка і обробка зображень, мультимедіа. Fast Ethernet сумісний з 10 Мбіт/с Ethernet, так що інтеграцію Fast Ethernet у вашу ЛВС зручніше здійснити за допомогою комутатора, а не маршрутизатора.
Комутатор
За допомогою комутаторів багато робочі групи можуть бути з'єднані між собою для формування великої ЛВС (див. схему 1). Недорогі комутатори працюють краще, ніж маршрутизатори, забезпечуючи більш високу ефективність функціонування ЛВС. Робочі групи Fast Ethernet, що включають в себе один або два концентратора, можуть з'єднуватися через комутатор Fast Ethernet з метою подальшого збільшення числа користувачів, а також охоплення більш великої площі. [4]
Рис. 1. Схема мережі
Як приклад, розглянемо наступний комутатор :
Серія комутаторів DES-1228/ME (рис.2) включає в себе настроюються комутатори Fast Ethernet рівня 2 «premium» класу. Володіючи розширеним функціоналом, пристрої DES-1228/ME є недорогим рішенням по створенню безпечної і високопродуктивної мережі. Відмінними рисами даного комутатора є висока щільність портів, 4 гігабітних порту Uplink, невеликий крок зміни налаштувань для управління смугою пропускання і поліпшене мережеве управління. Ці комутатори дозволяють оптимізувати мережу як по функціоналу, так і за вартісними характеристиками. Комутатори серії DES-1228/ME є оптимальним рішенням як по функціоналу, так і за вартісними характеристиками.
Рис. 2. D-Link-1228/ME [DES-1228/ME]
Технологія Fast Ethernet поєднана через кабель FTP. Кабель LAN- 5EFTP -BL складається з 4 -х пар одножильних мідних провідників.
Діаметр провідника 24AWG .
Кожен провідник укладений в ізоляцію HDPE (поліетилен високої щільності). Два провідника, скручених із спеціально підібраним кроком, складають одну виту пару. 4 кручених пари обгорнуті поліетиленовою плівкою і разом з мідним одножильним заземлювальним провідником укладені в загальний екран з фольги і оболонку з ПВХ ( PVC) (рис.3).
Рис. 3. Кабель LAN- 5EFTP
Пряме з'єднання служить для :
1. Для підключення комп'ютера до комутатора (хабу, світч) через мережеву карту комп'ютера
2. Для підключення до комутатора (хабу, світч) мережевого периферійного обладнання - принтери, сканери
3. Для UPLINK'а на вище стоїть комутатор (хаб, світч) - сучасні комутатори автоматично можуть налаштовувати входи в роз'ємі на прийом - передачу
Перехресне з'єднання служить для :
1. Для прямого з'єднання 2 -х комп'ютерів в локальну мережу , без використання комутаційного обладнання (хаби, свитчи, маршрутизатори та інше).
2. Для uplink, підключення до вище стоїть комутатора в складній по структурі локальної мережі , для старих типів комутаторів (хабів, світчей), у них є окремий роз'єм, так і позначений « UPLINK » або знаком Х.
Топологія при технології Fast Ethernet:
Найбільш доречним буде застосування топології пасивної зірка – базової топології комп'ютерної мережі, в якій всі комп'ютери мережі приєднані до центрального вузла (звичайно комутатора), утворюючи фізичний сегмент мережі. (рис.4)
Рис. 4. Топологія комп’ютерної мережі “Зірка”.
Подібний сегмент мережі може функціонувати як окремо, так і в складі складної мережевої топології (як правило, «дерево»). Весь обмін інформацією йде виключно через центральний комп'ютер, на який таким способом покладається дуже велике навантаження, тому нічим іншим, крім мережі, він займатися не може. Як правило, саме центральний комп'ютер є найпотужнішим, і саме на нього покладаються всі функції з управління обміном. Ніякі конфлікти в мережі з топологією зірка в принципі не можливі, тому що управління повністю централізовано. Основна топологія мережі Fast Ethernet – “зірка”, це зближує її з типами традиційної мережі Ethernet 10base-T і 10base-FL. [6]
В ієрархічних мережах виділяється один або кілька спеціальних комп'ютерів - серверів. Сервери зазвичай є високопродуктивні ПК з серверної операційної системою (наприклад, Windows Server 2003.Сервери управляють мережею і зберігають інформацію , яку спільно використовують інші комп'ютери мережі .
З точки зору системного адміністрування, мережа з виділеним сервером хоча і більш складна у створенні та обслуговуванні, але в той же час найбільш керована і контрольована .
Ієрархічні мережі мають ряд переваг:
вихід з ладу робочих станцій ніяк не позначається на працездатності мережі в цілому;
простіше організувати локальні мережі з великою кількістю робочих станцій;
адміністрування мережі здійснюється централізовано - з сервера;
забезпечується високий рівень безпеки даних.
Проте , клієнт- серверної архітектурі властивий ряд недоліків:
несправність або збій єдиного сервера може паралізувати всю мережу;
наявність виділених серверів підвищує загальну вартість мережі ;
it - персонал повинен володіти достатніми знаннями і навичками адміністрування домену .
Стандарт визначає три типи середовища передачі для Fast Ethernet (рис.5):
100base-T4, тобто передача йде зі швидкістю 100 Мбіт/с в основній смузі частот по чотирьом крученим парам електричних проводів;
100base-TX, тобто передача йде зі швидкістю 100 Мбіт/с основній смузі частот по двом крученим парам електричних проводів;
100base-FX, тобто передача йде зі швидкістю 100 Мбіт/с в основній смузі частот по двом оптоволоконним кабелям.
Рис.5. Структура фізичного рівня Fast Ethernet.
Схема об'єднання комп'ютерів у мережу 100base-TX, практично нічим не відрізняється від схеми 10base-T.
Для приєднання неекранованих кабелів, що містять дві кручені пари, так само, як і в 10base-T, використовуються 8-контактні рознімання типу RJ -45. Але ці рознімання (категорії 5) трохи відрізняються від рознімань категорії 3. Довжина кабелю так само не може перевищувати 100 метрів. Так само використовується топологія типу "зірка" з концентратором у центрі. Концентратор повинен бути розрахований на підключення сегментів 100base-TX, і кабель повинен бути категорії 5.
Основна відмінність апаратури 100base-T4 від 100base - TX полягає в тому, що в якості з’єднувальних кабелів в ній використовуються неекрановані кабелі, що містять чотири кручені пари. При цьому кабель може бути менш якісним, ніж у випадку застосування 100base-TX, а саме категорії 3, 4 або 5. Система сигналів, що реалізується в 100base-T4, забезпечує ту ж саму швидкість 100 Мбіт/с на кожному із цих кабелів. [2]
Схема об'єднання комп'ютерів у мережу нічим не відрізняється від 100base-TX. Довжина кабелів так само не може перевищувати 100 м (стандарт рекомендує обмежуватися 90м, щоб мати 10% запасу). Для підключення мережного кабелю до адаптера використовуються 8-контактні рознімання типу RJ-45.
Застосування оптоволоконного кабелю у випадку 100base FX дозволяє істотно збільшити довжину мережі, а також позбутися від електричних наведень і підвищити ступінь захищеності інформації, що передається.
Апаратура 100base-FX дуже близька до апаратури 10BASE-FL. Так само тут використовується топологія типу "пасивна зірка" із підключенням комп'ютерів до концентратора за допомогою двох різнонаправлених оптичних кабелів. Оптичні кабелі підключаються до адаптера за допомогою рознімань типу SC, ST або FDDІ. Для приєднання рознімань SC і FDDІ досить просто вставити їх у гніздо, а рознімання ST мають байонетний механізм з’єднання.
Максимальна довжина кабелю між комп'ютером і концентратором становить 412 метрів, причому це обмеження визначається не якістю кабелю, а тимчасовими співвідношеннями. Відповідно до стандарту, у цьому випадку необхідно застосовувати мультимодовий оптоволоконний кабель (MMF). Існує багато типів такого кабелю з різними типами оболонок - одинарних і здвоєних. [4]
Для приєднання мережного адаптера до мережного кабелю в мережі Fast Ethernet іноді використовуються спеціальні трансівери, орієнтовані на якийсь один тип кабелю. У цьому випадку застосовуваний мережний адаптер не залежить від типу середовища передачі, що підвищує гнучкість системи. Трансівер при цьому підключається до адаптера трансіверним кабелем довжиною до 0,5 м, оснащеним 40-контактним розніманням. Однак частіше мережний адаптер орієнтується виготовлювачем на якийсь один незмінний тип середовища передачі, і трансівер при цьому вже не потрібний, тому що мережний кабель підключається безпосередньо до адаптера. Адаптер у цьому випадку оснащується відповідним кабелю розніманням.
Фізичний рівень технології Fast Ethernet.
Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні. Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2 . Тому розглядаючи технологію Fast Ethernet, ми будемо вивчати тільки кілька варіантів її фізичного рівня .
Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем :
• волоконно - оптичний багатомодовий кабель, використовуються два волокна;
• кручена пара категорії 5, використовуються дві пари;
• кручена пара категорії 3, використовуються чотири пари.
Коаксіальний кабель, що дав світу першу мережу Ethernet, в число дозволених середовищ передачі даних нової технології Fast Ethernet не потрапив. Це загальна тенденція багатьох нових технологій , оскільки на невеликих відстанях кручена пара категорії 5 дозволяє передавати дані з тією ж швидкістю, що і коаксіальний кабель, але мережа виходить більш дешевою і зручною в експлуатації. На великих відстанях оптичне волокно володіє набагато більш широкою смугою пропускання, ніж коаксиал, а вартість мережі виходить ненабагато вище, особливо якщо врахувати високі витрати на пошук і усунення несправностей в крупній кабельній коаксіальній системі. [6]
Відмова від коаксіального кабелю привела до того , що мережі Fast Ethernet завжди мають ієрархічну деревоподібну структуру , побудовану на концентраторах, як і мережі l0Base-T/l0Base-F. Основною відмінністю конфігурацій мереж Fast Ethernet є скорочення діаметра мережі приблизно до 200 м, що пояснюється зменшенням часу передачі кадру мінімальної довжини в 10 разів за рахунок збільшення швидкості передачі в 10 разів у порівнянні з 10 - мегабітним Ethernet.
Проте ця обставина не дуже перешкоджає побудові великих мереж на технології Fast Ethernet. Справа в тому , що середина 90 -х років відзначена не тільки широким розповсюдженням недорогих високошвидкісних технологій , але і бурхливим розвитком локальних мереж на основі комутаторів. При використанні комутаторів протокол Fast Ethernet може працювати в повнодуплексному режимі, в якому немає обмежень на загальну довжину мережі, а залишаються тільки обмеження на довжину фізичних сегментів, що з'єднують сусідні пристрої (адаптер - комутатор або комутатор - комутатор). Тому при створенні магістралей локальних мереж великої протяжності технологія Fast Ethernet також активно застосовується, але тільки в полнодуплексном варіанті, разом з комутаторами .[3]
У порівнянні з варіантами фізичної реалізації Ethernet (а їх налічується шість), в Fast Ethernet відмінності кожного варіанта від інших глибше - змінюється як кількість провідників , так і методи кодування. А так як фізичні варіанти Fast Ethernet створювалися одночасно, а не еволюційно, як для мереж Ethernet, то була можливість детально визначити ті підрівні фізичного рівня , які не змінюються від варіанту до варіанту, і ті підрівні , які специфічні для кожного варіанту фізичного середовища.
Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм наступні назви:
• 100Base -TX для двохпарного кабелю на неекранованої кручений парі UTP категорії 5 або екранованої кручений парі STP Type 1;
• 100Base -T4 для чотирипарного кабелю на неекранованої кручений парі UTP категорії 3 , 4 або 5;
• 100Base -FX для багатомодового оптоволоконного кабелю , використовуються два волокна.
Для всіх трьох стандартів справедливі наступні твердження і характеристики:
• Формати кадрів технології Fast Ethernetee відрізняються від форматів кадрів технологій 10 - мегабітного Ethernet.
• Міжкадровий інтервал ( IPG ) дорівнює 0,96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Всі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини і т.п.), виміряні в бітових інтервалах, залишилися колишніми, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MA , не вносилися .
• Ознакою вільного стану середовища є передача по ній символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів , як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с). Фізичний рівень включає три елементи:
рівень узгодження (reconciliation sublayer);
незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, Mil) ;
пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY.
Рівень узгодження потрібний для того, щоб рівень MAC, розрахований на інтерфейс AUI, зміг працювати з фізичним рівнем через інтерфейс МП.
Пристрій фізичного рівня ( PHY ) складається, у свою чергу, з декількох підрівнів:
• підрівня логічного кодування даних , що перетворює надходять від рівня MAC байти в символи коду 4В/5В або 8В/6Т ( обидва коди використовуються в технології Fast Ethernet );
• підрівнів фізичного приєднання і підрівня залежності від фізичного середовища ( PMD ) , які забезпечують формування сигналів відповідно до методу фізичного кодування, наприклад NRZI або MLT- 3;
• підрівня автопереговорів, який дозволяє двом взаємодіючим портам автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи , наприклад, напівдуплекний або повнодуплексний (цей підрівень є факультативним) .
Роз’єм підключається безпосередньо в гніздо мережевої карти персонального комп’ютера. Слід пам’ятати, що довжина сегмента з середовищем передачі даних в якості «витої пари», може досягати до 100 м. У разі використання оптичного кабелю довжина сегмента мережі практично не обмежена. [3]
Познайомившись із комп’ютерною мережею, технологією Fast Ethernet, можливим типом підключення, кабелями, комутаторами та іншими складовими локальної обчислюваної мережі можемо приступити до практичної частини завдання.