Материал: Проектирование локальной вычислительной сети

Проектирование локальной вычислительной сети

Содержание

Введение

. Теоретическое обоснование построения вычислительной локальной сети

1.1 Локальные и глобальные сети. Сети других типов классификации

.2 Сравнительный анализ различных топологий сетей

.3 Анализ источников стандартизация сетей. Структура стандарта IEEE 802.x

.4 Исследование элементов структурированной кабельной системы (СКС)

1.5 Выбор кабеля. Основные типы кабелей и их характеристики

1.6 Выбор технологий

1.6.1 Технология Ethernet. Методы доступа и форматы кадров технологии Ethernet

.6.2 Высокоскоростные технологии компьютерных сетей: Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 10G Ethernet

.6.3 Локальные сети на основе разделяемой среды: технология TokenRing, технология FDDI

.7 Анализ спецификаций физической среды Fast Ethernet

2. Создание проекта вычислительной локальной сети

Заключение

Список источников и литературы

Введение

Темой моей курсовой работы стал процесс проектирования локальной вычислительной сети. Эта тема достаточно актуальна, так как она обусловлена всемирной тенденцией объединения компьютеров в сети. Компьютерная Вычислительная сеть - это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Кабелями, сетевыми адаптерами и другими коммуникационными устройствами называются линии связи. Можно сказать, что все сетевое оборудование работает под управлением прикладного программного обеспечения.

Актуальность темы определяется тем, что компьютерные сети прочно вошли в нашу жизнь. Они применяются почти во всех сферах жизни: от обучения до управления производством, от расчетов на бирже до домашней WI-FI сети. С одной стороны, они являются частным случаем распределённых компьютерных систем, а с другой - могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах. [1]

Цель: Спроектировать локальную вычислительную группы компьютерных классов учебного заведения.

Объект исследования: Процесс проектирования локальной вычислительной сети.

Методы исследования которые заключаются систематизация и анализа учебной и нормативно-технической литературы, а также интернет ресурса, рекомендация производителей телекоммуникационного оборудования и современных стандартов.

Предмет исследования: Поиск и обработка знаний о предмете исследования будет вестись с помощью учебных материалов, указанных в списке литературы и ресурсов сети Интернет.

Задачи работы:

. Теоретическое обоснование построение вычислительной локальной сети;

. Проработка предпосылок и условий для создания вычислительной сети;

. Создание проекта вычислительной локальной сети.

1. Теоретическое обоснование построения вычислительной локальной сети

.1 Локальные и глобальные сети. Сети других типов классификации

Для того чтобы создать проект ЛВС необходимо прежде всего с начало в первую очередь определить чем отличается ЛВС от других типов сетей.

Локальная вычислительная сеть представляет собой систему распределенной обработки данных, охватывающую небольшую территорию (диаметром до 10 км) внутри учреждений, вузов, банков, офисов и т. д.

·              PAN - персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу.

·              ЛВС (LAN), - локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин "LAN" может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешён только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью.

·              CAN (кампусная сеть) - объединяет локальные сети близко расположенных зданий.

·              MAN - городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей.

·              WAN - глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства.

·              Термин "корпоративная сеть" также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.

По способу управления

Клиент/сервер - в них выделяется один или несколько узлов (их название - серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети клиент/сервер различаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами по типам серверов. При специализации серверов по определенным приложениям имеем сеть распределенных вычислений. Такие сети отличают также от централизованных систем, построенных на мэйнфреймах;

Одноранговые - сети в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером - объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера.

По методу доступа

Типичная среда передачи данных в локальных вычислительных сетях - отрезок (сегмент) коаксиального кабеля. К нему через аппаратуру окончания канала данных подключаются узлы - компьютеры и возможно общее периферийное оборудование. Поскольку среда передачи данных общая, а запросы на сетевые обмены у узлов появляются асинхронно, то возникает проблема разделения общей среды между многими узлами, другими словами, проблема обеспечения доступа к сети. Доступ к сети - взаимодействие станции (узла сети) со средой передачи данных для обмена информацией с другими станциями. Управление доступом к среде - это установление последовательности, в которой станции получают доступ к среде передачи данных. Различают случайные и детерминированные методы доступа. Среди случайных методов наиболее известен метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов. [1,стр. 55]

1.2 Сравнительный анализ различных топологий сетей

На данный момент существуют способы объединение компьютеров. Способ описания конфигурации сети, схема расположения и соединения сетевых устройств характеризуется термином сетевая тополо́гия.

Выделим наиболее распространенные сетевые топологии:

-       шинная - локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь и данные, передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же среде передачи данных .

-       кольцевая - узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две линии); данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети;

-       звездная - имеется центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов;

-       иерархическая - каждое устройство обеспечивает непосредственное управление устройствами, находящимися ниже в иерархии.

Термин "топология", или "топология сети", характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети.

Топология - стандартный термин, который используется профессионалами при описании основной компоновки сети. Кроме термина "топология", для описания физической компоновки используют также следующие:

физическое расположение; компоновка;

диаграмма;

карта.

Топология сети обуславливает ее характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет:

на состав необходимого сетевого оборудования;

характеристики сетевого оборудования;

возможности расширения сети;

способ управления сетью.

Чтобы совместно использовать ресурсы или выполнять другие сетевые задачи, компьютеры должны быть подключены друг к другу. Для этой цели в большинстве сетей применяется кабель.

Однако просто подключить компьютер к кабелю, соединяющему другие компьютеры, не достаточно. Различные типы кабелей в сочетании с различными сетевыми платами, сетевыми операционными системами и другими компонентами требуют и различного взаимного расположения компьютеров.

Сравнительный анализ топологий организации сетей

Сравнительный анализ проведён на основе следующих показателей:

) Простота структурной организации. Измеряемая количеством каналов связи между узлами сети

) Надежность. Определяется наличием узких мест, при отказе которых сеть перестает функционировать. Надежность также характеризуется наличием альтернативных путей благодаря которым при отказе отдельных каналов связь может быть установлена в обход отказавшего участка

) Производительность сети. Определяется количеством блоков данных передаваемых по сети в единицу времени. При этом необходимо учитывать возможность снижения скорости из-за конфликтов в сети

) Время доставки сообщений. Может измеряться не обязательно во временных единицах.

) Стоимость топологии. Определяется как стоимостью аппаратуры, так и сложностью реализации сети.

Составим таблицу сравнения различных топологий по указанным признакам. Признаки будут оцениваться значениями от 1 до 5, причем 1 - это наилучшее значение.

Таблица 1

Сравнительный анализ топологии сетей

Простота структурной организации и стоимость - это два показателя, которые очень сильно зависят друг от друга. По количеству каналов связи наиболее простой топологий является общая шина, которая имеет только 1 канал связи. Сеть строится на основе сетевой карты. Отсутствие сложностей при добавлении новых компьютеров, также добавляет преимущества этой топологии. Таким образом, общая шина несомненно самая простая и дешевая топология. К сравнительно дешевым можно также отнести топологи звезда и дерево, что связано с малым количеством типов связей между узлами, т.е. каждый компьютер связан напрямую с центральным узлом. Далее следует топология кольцо. В ней количество каналов связи равно количеству узлов. Полносвязная топология является наиболее сложной, и дорогой, соответственно. Это делает нецелесообразным использование такой топологии при построении больших сетей. При построении глобальных сетей наибольшее распространение получила многосвязная\ячеистая топология. Она занимает промежуточное положение по этим показателям, однако альтернативы этой топологии в глобальных сетях нет, потому что такие сети не строятся с нуля, а объединяет уже существующие сети.

Надежность. По этому показателю лидером является полносвязная топология. У нее отсутствуют узкие места и имеется максимально возможное количество альтернативных путей при выходе какого-либо звена из строя. Наименее надежные топологии: общая шина, звезда и дерево. Топология кольцо занимает промежуточное положение, также как и многосвязная.

Производительность сети. Если в качестве единицы измерения производительности использовать количество пакетов, передаваемых в сети за единицу времени, то очевидно, что производительность будет тем выше, чем больше пакетов одновременно находится в сети. С увеличением числа пакетов производительность растет и при каком-то значении наступает насыщение. Насыщение обычно связано с каким-то узлом или каналом в сети, нагрузка которого приближается к 1. Поэтому при построении такой сети стараются обеспечить равную пропускную способность для всех каналов, что обеспечивает максимальную производительность для полносвязной топологии и минимальную производительность для общей шины.

Время доставки. Необходимо анализировать при условии отсутствия узких мест в сети. В этом случае время доставки напрямую связано с числом хопов, т.е. каналов связи между соседними узлами. Время доставки в 1 хоп обеспечивает полносвязная топология. Наибольшее время доставки при большом количестве узлов в сети с топологией кольцо. Наиболее сложно оценить время доставки в топологии общая шина. Это связано с тем, что шина используется всеми узами, и если для одного узла время доставки оказывается минимальным, то другие узлы ждут своей очереди, и время доставки резко увеличивается. Кроме того в топологии общей шины на время доставки оказывает влияние оказывают коллизии, т.е. столкновения пакетов.

Представленный анализ носит качественный характер и не может использоваться для количественной оценки. Решение об использовании той или иной топологии должно приниматься на основе учета всех параметров. При этом может оказаться, что более сложная топология оказывается дешевле, чем более простая. [4]

На основе приведенного материала, было принято решение о применении топологии "звезда", так как она обладает наибольшей эффективностью из представленных.

1.3 Анализ источников стандартизация сетей. Структура стандарта IEEE 802.x

В 1980 году в институте IEEE был организован комитет 802 по стандартизации локальных сетей, в результате работы которого было принято семейство стандартов IEEE 802-х, которые содержат рекомендации по проектированию нижних уровней локальных сетей. Позже результаты работы этого комитета легли в основу комплекса международных стандартов ISO 8802-1...5. Эти стандарты были созданы на основе очень распространенных фирменных стандартов сетей Ethernet, ArcNet и Token Ring.

Стандарты семейства IEEE 802.X охватывают только два нижних уровня семи-уровневой модели OSI - физический и канальный. Это связано с тем, что именно эти уровни в наибольшей степени отражают специфику локальных сетей. Старшие же уровни, начиная с сетевого, в значительной степени имеют общие черты как для локальных, так и для глобальных сетей.

Специфика локальных сетей также нашла свое отражение в разделении канального уровня на два подуровня, которые часто называют также уровнями. Канальный уровень делится в локальных сетях на два подуровня:

-       логической передачи данных (Logical Link Control, LLC);

-       управления доступом к среде (Media Access Control, MAC).

Уровень MAC появился из-за существования в локальных сетях разделяемой среды передачи данных. Именно этот уровень обеспечивает корректное совместное использование общей среды, предоставляя ее в соответствии с определенным алгоритмом в распоряжение той или иной станции сети. После того как доступ к среде получен, ею может пользоваться более высокий уровень - уровень LLC, организующий передачу логических единиц данных, кадров информации, с различным уровнем качества транспортных услуг. В современных локальных сетях получили распространение несколько протоколов уровня MAC, реализующих различные алгоритмы доступа к разделяемой среде. Эти протоколы полностью определяют специфику таких технологий, как Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, Token Ring, FDDI, l00VG-AnyLAN.