Курсовик

7

ТЕМА

Проектирование корпоративной сети

ЦЕЛЬ

Получить практические навыки проектирования сетей. Научиться выбирать сетевые технологии и компоненты и уметь обосновывать свой выбор. Спроектировать корпоративную вычислительную сеть и проанализировать ее работу.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

На Предприятии необходимо спроектировать локальную сеть для одного из отделов и объединить все отделы Предприятия в единую сеть. Предприятию необходимо организовать выход Internet.

Отдел состоит из нескольких лабораторий, в каждой находится по 3 – 5 компьютеров. Лаборатории расположены на одном этаже в разных помещениях. Надо обеспечить для отдела работу с принтером. Трафик невысокий.

ВЫБОР ТОПОЛОГИИ СЕТИ

Топология сети – схема объединения узлов сети друг с другом с помощью каналов передачи данных.

Существуют очень большое количество различных вариантов топологии. Рассмотрим наиболее распространенные (базовые) среди них.

1. Шинная топология:

Среда передачи информации представляется в форме коммутационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они должны быть подключены.

Преимущества:

- наиболее рациональная схема для сильно удаленных узлов;

- простота реализации;

- простота наращивания.

Недостатки:

- слабая защита информации (легко подключить лишний узел, все узлы могут прослушивать информацию по шине);

- низкая надежность;

- невысокая производительность.

В явном виде сейчас почти не используется.

2. Топология типа “Звезда”:

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

Преимущества:

- высокая надежность;

- возможность реализовать современные методы доступа (детерминированные);

- высокая защита информации (невозможность подключения лишнего узла, можно прослушать информацию лишь у одного из узлов);

- данная топология является наиболее быстродействующей из всех, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями.

Недостатки:

- высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретать более специализированного центрального узла;

- возможности по наращиванию количества узлов ограничены.

Эта топология доминирует на рынке.

3. Топология типа “Кольцо”:

Рабочие станции связаны друг с другом по кругу, т.е. рабочая станция 1 связана с рабочей станцией 2, которая в свою очередь связана с рабочей станцией 3 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммутационная сеть замыкается в кольцо.

Преимущества:

- повышенная надежность (поскольку узлы включены в разрывы шины, неисправности в кабельных соединениях легко локализуются);

- возможность организовать рациональное использование канала (детерминированный метод доступа с несколькими маркерами);

- простота реализации.

Недостатки:

- подключение нового узла требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто;

- необходимо предпринять специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какого-либо узла не прерывался канал связи между остальными узлами.

4. Древовидная топология:

Это комбинированная структура, она образуется комбинированием ранее рассмотренных топологий. Вычислительные сети с древовидной структурой применяются непосредственно там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде.

Сравнительные характеристики основных топологий приведены в таблице 1:

Характеристика	Топология
	Звезда	Кольцо	Шина
Стоимость расширения	Незначительная	Средняя	Средняя
Присоединение абонентов	Пассивное	Активное	Пассивное
Защита от отказов	Незначительная	Незначительная	Высокая
Защита от прослушивания	Хорошая	Хорошая	Незначительная
Стоимость подключения	Незначительная	Незначительная	Высокая
Поведение системы при высоких нагрузках	Хорошее	Удовлетворительное	Плохое
Возможность работы в реальном режиме времени	Очень хорошая	Хорошая	Плохая
Разводка кабеля	Хорошая	Удовлетворительное	Хорошая
Обслуживание	Очень хорошее	Среднее	Среднее

Таким образом, топология типа “Звезда”, по сравнению с другими, обладает всего одной неудовлетворительной характеристикой (Защитой от отказов), что связано с наличием центрального узла. При проектировании сети будет использоваться эта топология. Придется особое внимание уделить надежности работы центрального узла.

ВЫБОР СЕТЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Грамотно выбранная технология локальных сетей обеспечивает экономичное соединение компьютеров за счет использования стандартных топологий и качественных кабельных систем. Рассмотрим несколько базовых технологий, на основе которых работает подавляющее большинство локальных современных сетей.

1. Ethernet:

Это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. В сетях Ethernet используется метод передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD). Сеть может иметь шинную или звездообразную топологию.

Ethernet поддерживает следующие среды передачи данных: коаксиальный кабель различного диаметра (стандарты 10Base-5 и 10Base-2), кабель на основе неэкранированной витой пары (10Base-T), волоконно-оптический кабель (10Base-F). Скорость передачи данных – 10 Мбит / с.

В настоящее время, в процессе развития технологии, появилось несколько вариантов: Fast Ethernet (скорость передачи данных – 100 Мбит / с.), 100VG-AnyLAN (100 Мбит / с.), Gigabit Ethernet (1 Гбит / с.).

Технология Fast Ethernet сохранила метод доступа CSMA/CD. Все отличие от Fast Ethernet от Ethernet проявилось на физическом уровне.

В технологии 100VG-AnyLAN используется метод доступа Demand Priority, который обеспечивает более справедливое распределение пропускной способности сети по сравнению с методом CSMA/CD. Кроме того, этот метод поддерживает приоритетный доступ для синхронных приложений. Поддерживаются кадры двух технологий: Ethernet и Token Ring. Несмотря на много хороших технических решений, технология 100VG-AnyLAN не нашла большого количества сторонников и прекратила свое существование.

Технология Gigabit Ethernet сохранила большую степень преемственности с технологиями Ethernet и Fast Ethernet.

2. 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 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. Технология обладает элементами отказоустойчивости. Поддерживаются топологии “Звезда” и “Кольцо”.

Технология Token Ring позволяет использовать для соединения различные типы кабелей: экранированная витая пара (STP), неэкранированная витая пара (UTP), оптоволокно.

Сети Token Ring работают на двух скоростях: 4 и 16 Мбит / с.

3. FDDI:

Технология FDDI (Fiber Distributed Data Interface – оптоволоконный интерфейс распределенных данных) – это первая технология локальной сети, в которой средой передачи данных является волоконно-оптический кабель. Технология FDDI основывается на технологии Token Ring, строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основой и резервный пути передачи данных. Технология FDDI является наиболее отказоустойчивой технологией локальных сетей. В стандартах FDDI отводится много внимания различным процедурам, которые позволяют определить наличие отказа в сети, а затем произвести необходимую реконфигурацию.

Скорость передачи данных – 100 Мбит / с.

Можно использовать оптоволокно и неэкранированную витую пару (категории 5).

Таким образом, для проектируемой сети будем использоваться технология Fast Ethernet, поскольку она обладает хорошей скоростью передачи данных и подходит для выбранной ранее топологии сети. Однако, в некоторых местах понадобиться использовать технологию Gigabit Ethernet, так как она обладает большей скоростью передачи данных и обладает большой преемственностью с Fast Ethernet.

ВЫБОР ТИПА КАБЕЛЯ

Для соединения элементов сети могут использоваться следующие типы кабелей: экранированная витая пара, неэкранированная витая пара, коаксиальный кабель и оптоволокно. Проектируемая сеть расположена в разных помещениях одного этажа и потому будет характеризоваться большим количеством ответвлений кабеля. Поэтому к кабелю предъявляются повышенные требования к удобству выполнения ответвлений и удобству прокладки его в помещениях.

Выбранная ранее технология сети (Fast Ethernet и Gigabit Ethernet) накладывает ограничения на тип кабеля: экранированная витая пара мало пригодна для таких сетей. Применение коаксиального кабеля в локальной сети – это устаревшая технология, которой следует избегать. Стоимость установки сетей на оптоволоконном кабеле оказывается весьма высокой, в силу рассмотренных выше причин.

Поэтому будет использоваться неэкранированная витая пара (UTP категории 5).

СХЕМА СЕТИ

На схеме (рис. 5) изображены шесть отделов, соединенные между собой маршрутизатором Router-1. Один из отделов рассмотрен на более подробном уровне, в соответствии с заданием.

Все линии связи, кроме особо отмеченных, имеют скорость передачи данных 100 Мбит / с. и работают по технологии Fast Ethernet. Линии связи, имеющие скорость передачи данных 1 Гбит / с., работают по технологии Gigabit Ethernet.

Для соединения между собой отделов используется маршрутизатор, по следующим причинам: он изолирует трафик отдельных частей сети; маршрутизатор может работать с замкнутыми контурами сети (если такой есть в других отделах или появится в будущем); позволяет связать подсети, построенные с использованием разных сетевых технологий (поскольку о подсетях других отделов мало известно).

Рассмотрим соединение подсетей с помощью маршрутизатора. К нему непосредственно подключены: File Server (служит для хранения данных и управления работой сети), Server (отвечает за доступ к Internet), два DNS-сервера (для повышения надежности работы сети используются два устройства) и подсети отделов.

Для подключения к Internet используется ADSL-модем и выделенная линия.

Подсеть проектируемого отдела будет подключаться к маршрутизатору через управляемый коммутатор (16-Switch), который имеет 16 портов. Структурирование подсети отдела основано на расположении рабочих мест по лабораториям и самих лабораторий.

Отельный компьютер (Workstation-1), подключенный прямо к центральному (для отдела) коммутатору, принадлежит начальнику отела, который находится в отдельном кабинете.

При работе отдела используются три сервера: Print-Server (отвечает за печать документов отдела), Server (управление работой подсети; используется для того, чтобы облегчить работу главного сервера Предприятия), BackUp-Server (служит для повышения надежности; подключен к Server и не связан с сетью Предприятия).

Как видно из схемы, в отделе - шесть лабораторий, каждая из которых подключена к центральному коммутатору через коммутатор 8-Switch.

У всех коммутаторов отдела осталось по несколько свободных портов, что позволит в будущем легко расширить подсеть отдела, как за счет увеличения числа рабочих мест в лаборатории (что имеет естественные ограничения из-за размеров помещений каждой лаборатории), так и за счет увеличения числа лабораторий.

К серверам подключены источники бесперебойного питания (UPS), которые не отображены на схеме, чтобы не перегружать ее.

ПРОГРАММНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ

В качестве ОС будем использовать продукты фирмы Microsoft. Это связано с тем, что они получили широкое распространение; имеют службу поддержку клиентов; кроме того, продукты, разрабатываемые отделом, предназначены для работы под Windows.

Для серверов (Print-Server, Server, BackUp-Server, File-Server, Internet-Server) будет использована Window 2003 Server. Для рабочих мест персонала – Windows XP Professional.

Для обеспечения безопасности на сервере Internet-Server, обеспечивающем работу с Internet, будет установлены Firewall: Outpost Firewall Pro. На каждом компьютере (и серверах) будет установлен Антивирус Касперского.

Стоимость одной копии (см. Компьютер Прайс 05.12 – 11.12):

Windows XP ≈ 72 $;

Outpost Firewall Pro ≈ 20 $;

Kaspersky Business Optimal ≈ 40 $.

АППАРАТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ

На Предприятии используется широкий спектр компьютеров: от компьютеров класса P2 – до P4, в зависимости от класса решаемых задач. Планируется использовать уже используемое оборудование, а не покупать новое.

Для сравнения - стоимость одного компьютера:

Компьютер на основе P4 (без монитора) ≈ 480 $:

P4 – 2800 800 MHz FSB 1Mb, Socket-478, MB i865PE,

DDR 512 (2*256) Mb 400 MHz, HDD 120.0 ATA/133 7200 rpm,

ATI Radeon 9800SE 128 Mb TV-Out, DWD/CD-RW, Sound 5.1, ...

Монитор ≈ 390 $: Samsung SyncMaster 173P+.

Сетевая карта ≈ 6,5 $: D-Link 520-TX 10/100.

В качестве серверов также будет работать уже используемое оборудование на основе двухпроцессорных компьютеров класса P3, поскольку стоимость нового современного сервера высока, а для сети Предприятия характерен невысокий трафик.

Сервер ≈ 3092 $:

Trinity № 17778 2*Xeon 3000 Nocona 1 Mb cache, EM64T, 2*512 Mb ECC Reg,

RAID: 4 * 73.0 Seagate U320 10000 rpm 80 pin SCA, Platform: Supermicro 6014P-82 ...

Кроме того, еще понадобятся:

Коммутаторы: D-Link DES-1016D 16 port ≈ 52 $; D-Link DES-1008D 8 port ≈ 23 $;

Принт-сервер: D-LINK DP-301P/+ ≈ 62 $.

ADSL-модем ≈ 76 $: ZyXEL Omni ADSL LAN.

Кабель “витая пара” 4 пары, категории 5, Belden 1583E ≈ 0.24 $ / м.

ВЫВОД

В ходе выполнения работы были изучены сетевые топологии, технологии, аппаратные и программные средства. Спроектированная сеть будет удовлетворять поставленным задачам. При проектировании были учтены возможности расширения сети и возможность увеличения трафика сети.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер “Компьютерные сети: Принципы, технологии, протоколы” Учебник для вузов, 2-е издание , СПб.: Питер, 2005 г.

2. В.А. Гладцын В.В. Яновский “Сетевые технологии” Учебное пособие, СПб.: СПбГЭТУ (ЛЭТИ), 1998 г.

3. В.А. Гладцын В.В.Яновский “Мультимедиа-системы: архитектура, стандарты, алгоритмы” Учебное пособие, СПб.: СПбГЭТУ (ЛЭТИ), 2004 г.