Материал: Проектирование локальной вычислительной сети организации

Проектирование локальной вычислительной сети организации

Содержание

Введение

. Постановка задач

. Описание локальной вычислительной сети

.1 Сетевая топология "Шина"

.2 Сетевая топология "Кольцо"

.3 Сетевая топология "Звезда"

. Этапы проектирования сети

. Анализ трафика, создание виртуальных локальных компьютерных сетей

.1 Способы организации VLAN

.2 Построение распределенных VLAN

.3 Организация взаимодействия между VLAN

.4 Использование общих сетевых ресурсов разных VLAN

.5 Настройка VLAN

. Описание и конфигурации сетевого оборудования

.1 Принцип работы коммутатора

.2 Возможности и разновидности коммутаторов

.3 Конфигурации используемого оборудования

. Выбор и характеристики серверного оборудования

. Повышение отказоустойчивости сети

. Анализ экономических затрат

.1 Расходы на оплату труда разработчика

.2 Расходы по оплате машинного времени при отладке сети

.3 Общие затраты на внедрение сети

Заключение

Список литературы

Введение

локальный вычислительный сеть компьютерный

В настоящее время сложно найти компанию, в которой бы не использовались персональные компьютеры. А для компаний с большим парком компьютерной техники и периферийного оборудования, жизненно необходима локальная вычислительная сеть, способная обеспечить высокую эффективность работы, достойный уровень безопасности данных и стабильной бесперебойной работы.

Локальная вычислительная сеть - это вычислительная сеть, охватывающая небольшую территорию и использующая ориентированные на эту территорию средства и методы передачи данных. Грамотно спроектированная локально-вычислительная сеть (ЛВС) облегчает совместную работу сотрудников компании и повышает эффективность работы в целом.

В данном дипломном проекте рассматриваются возможные варианты, повышения эффективности работы локальной вычислительной сети предприятия.

Реализация предложенного проекта нацелена на повышение производительности и безопасности, удовлетворяющей следующим требованиям:

производительность, соответствующая современным информационным стандартам;

расширяемость и масштабируемость;

отказоустойчивость;

управляемость сети;

защищенность данных.

1. Постановка задач

Исходные данные:

.        Локальная вычислительная сеть на неуправляемых коммутаторах;

.        Сервер приложений (Базы данных/файл сервер);

.        Существует проблема нерационального распределения сетевого трафика;

Требуется:

.        Внедрить управляемые коммутаторы;.  Описать настройку оборудования;

.        Организовать виртуальную локальную компьютерную сеть (VLAN);.         Описать настройку оборудования;.        Построить логическую схему объединения рабочих станций;

.        Повысить отказоустойчивость сети, путем внедрения дополнительных связей.

2. Описание локальной вычислительной сети

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

Сетевая топология может быть:

·        физической - описывает реальное расположение и связи между узлами сети;

·        логической - описывает хождение сигнала в рамках физической топологии;

·        информационной - описывает направление потоков информации, передаваемых по сети;

·        управления обменом - это принцип передачи права на пользование сетью.

В настоящее время существуют 3 основные топологии: шина, кольцо, звезда.

Рассмотрим каждую подробнее.

.1 Сетевая топология "Шина"

Топология типа "шина", представляет собой общий кабель, к которому подсоединены все рабочие станции (см. рисунок 1).

Рисунок 1 - Топология "Шина"

На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала. Данная топология предполагает использование одного кабеля, к которому подключаются все компьютеры сети. Отправляемое какой-либо рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет, кому адресовано сообщение, если сообщение адресовано ей, то обрабатывает его. Принимаются специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не мешали друг другу передавать и принимать данные. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо "несущий" сигнал, либо один из компьютеров является главным и даёт "МАРКЕР" остальным компьютерам такой сети.

"Шина" самой своей структурой допускает идентичность сетевого оборудования компьютеров, а также равноправие всех абонентов. При таком соединении компьютеры могут передавать информацию только по очереди, - последовательно - потому что линия связи единственная. В противном случае пакеты передаваемой информации будут искажаться в результате взаимного наложения (т. е. произойдет коллизия). Таким образом, в шине реализуется режим полудуплексного обмена в обоих направлениях, но по очереди, а не одновременно.

Добавление новых абонентов в шину достаточно простое и обычно возможно даже во время работы сети. В большинстве случаев при использовании шины нужно минимальное количество соединительного кабеля по сравнению с другой топологией. Правда, нужно учесть, что к каждому компьютеру подходят два кабеля.

Без включения терминаторов в шину, сигнал отражается от конца линии и искажается так, что связь по сети становится невозможной. Таким образом, при разрыве или повреждении кабеля нарушается согласование линии связи, и прекращается обмен даже между теми компьютерами, которые остались физически соединенными между собой. Хотя в целом надежность шины все же сравнительно высока, так как выход из строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособность сети в целом, тем не менее, поиск неисправности в шине затруднен.

К достоинствам данной топологии относится:

·        Небольшое время установки сети;

·        Дешевизна;

·        Простота настройки;

·        Выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети.

Недостатками являются:

·  Неполадки в сети (обрыв кабеля или выход из строя терминатора) полностью блокируют работу всей сети;

·        Затрудненность выявления неисправностей;

·        С добавлением новых рабочих станций падает общая производительность сети.

.2 Сетевая топология "Кольцо"

Кольцо - это топология, в которой каждый компьютер соединён линиями связи только с двумя другими (см. рисунок 2): от одного он получает информацию, а другому передаёт. На каждой линии связиработает только один передатчик и один приёмник.

Рисунок 2 - Топология "Кольцо"

Работа сети заключается в том, что каждый компьютер ретранслирует сигнал, то есть выступает в роли повторителя, потому затухание сигнала во всём кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца.

Компьютеры в кольце не являются полностью равноправными. Одни из них обязательно получают информацию от компьютера, который ведёт передачу в этот момент, раньше, а другие - позже.

Подключение новых абонентов в кольцо обычно совсем безболезненно, хотя и требует обязательной остановки работы всей сети на время подключения. Как и в случае топологии "шина", максимальное количество абонентов в кольце может быть достаточно большое. Кольцевая топология обычно является самой стойкой к перегрузкам.

В отличие от других топологий (звезда, шина), не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от предыдущего в списке адресатов и перенаправляет их далее, если они адресованы не ему.

Список адресатов генерируется компьютером, являющимся генератором маркера.

Сетевой модуль генерирует маркерный сигнал и передаёт его следующей системе. Следующая система, приняв сигнал, не анализирует его, а просто передаёт дальше.

Достоинствами данной топологии является:

·        Простота установки;

·        Практически полное отсутствие дополнительного оборудования;

·        Возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети.

Недостатками являются:

·        Выход из строя одной рабочей станции отражается на работоспособности всей сети;

·        Сложность конфигурирования и настройки;

·        Сложность поиска неисправностей;

·        Добавление/удаление станции требует временной остановки работы сети.

.3 Сетевая топология "Звезда"

Звезда - базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры присоединены к центральному узлу (обычно коммутатор), образуя физический сегмент сети (см. рисунок 3). Подобный сегмент может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило, "дерево"). Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер (коммутатор, концентратор), на который таким способом возлагается большая нагрузка. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе невозможны, потому что управление полностью централизовано.

Рисунок 3 - Топология "Звезда"

Если говорить о стойкости звезды к отказам компьютеров, то выход из строя периферийного компьютера никак не отражается на функционировании части сети, которая осталась, но любой отказ центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной. Поэтому должны приниматься специальные мероприятия по повышению надежности центрального компьютера (коммутатор, концентратор) и его сетевой аппаратуры. Обрыв любого кабеля или короткое замыкание в нем при топологии "звезда" нарушает обмен только с одним компьютером, а все другие компьютеры могут нормально продолжать работу.

В звезде на каждой линии связи находятся только два абонента: центральный и один из периферийных. Чаще всего для их соединения используется две линии связи, каждая из которых передает информацию только в одном направлении. Таким образом, на каждой линии связи есть только один приемник и один передатчик. Все это существенно упрощает сетевое установление в сравнении с шиной и спасает от необходимости применение дополнительных внешних терминаторов. Проблема затухания сигналов в линии связи также решается в "звезде" проще, чем в "шине", т.к. каждый приемник всегда получает сигнал одного уровня. Серьезный недостаток топологии "звезда" складывается в жестком ограничении количества абонентов. Обычно центральный абонент может обслуживать не больше 8-16 периферийных абонентов. Если в этих пределах подключения новых абонентов достаточно просто, то при их превышении оно просто невозможно.

Достоинствами данной топологии является:

·        выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;

·        лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;

·        высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);

·        гибкие возможности администрирования.

Недостатками являются:

·        выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;

·        для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;

·        конечное число рабочих станций в сети ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

Так же существует ряд дополнительных топологий:

§  Двойное кольцо;

§  Ячеистая топология;

§  Решётка;

§  Дерево;

§  FatTree;

§  Снежинка;

§  Полносвязная.

Проведя анализ данных топологий, для построения и организации нашей сети была выбрана топология "Дерево".

Топологию "дерево", можно рассматривать как комбинацию нескольких звезд. Как и в случае звезды, дерево может быть активным (см. рисунок 4) и пассивным (см. рисунок 5). При активном дереве в центрах объединения нескольких линий связи находятся центральные компьютеры (коммутаторы, маршрутизаторы), а при пассивном - концентраторы (хабы).

Рисунок 4 - Активное "Дерево"

Рисунок 5 - Пассивное "Дерево"

Основание дерева вычислительной сети (корень) располагается в точке, где собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде.

Компьютерная сеть изначально построена на неуправляемых коммутаторах TP-LINKTL-SF1048, TP-LINK TL-SF1024D, TP-LINK TL-SF1016, TP-LINK TL-SF1008D (характеристики оборудования приведены в таблицах 3, 4, 5, 6).

3. Этапы проектирования сети

Для проектирования локальной вычислительной сети (далее ЛВС) необходимо определить примерное (точное) количество рабочих станций, подключенных к данной сети.

После определения количества рабочих станций и их места расположения необходимо определить места монтирования универсальных телекоммуникационных розеток 2хRJ-45 категории 5е. При определении места монтирования необходимо учесть, что длина кабеля от розетки до рабочей станции не должно превышать 3 м.

Кабельная трасса формируется путем установки декоративных кабельных каналов сечением 40х25 мм (в кабинетах и других рабочих помещениях), в которые укладываются кабели горизонтальной подсистемы СКС. При этом все кабельные линии на рабочих местах оканчиваются двойной телекоммуникационной розеткой категории 5е с разъемами RJ-45, устанавливаемой в кабельный канал. Все горизонтальные кабельные каналы (короба) необходимо устанавливать на высоте 0,3 м от уровня чистого пола до нижнего края короба.

Для подключения рабочих станций используется кабель "Витая пара" категории 5е, UTP, 4 пары (см. рисунок 6).

Рисунок 6 - Структура кабеля "Витая пара" категории 5е, UTP, 4 пары

Данный кабель имеет следующие характеристики:

·        Проводник: оголенный медный провод;

·        Изоляция: полиэтилен повышенной плотности;

·        4 витые пары покрыты ПВХ оболочкой;

·        Внешний диаметр кабеля 5.1±0.2 мм;

·        Диаметр провода 0.9±0.02 мм.

Монтаж коммутационного оборудования производится в помещениях, с рабочими станциями непосредственно подключаемых к данному оборудованию или в смежных помещениях. При размещении оборудования в коммутационных узлах должны быть выполнены следующие требования:

·        Свободное рабочее пространство не менее 0,8 м перед активным оборудованием и коммутационным оборудованием с открытыми (незащищенными, неизолированными) частями;

·        Пространство не менее 80 см в глубину и до 2 м в высоту для каждой телекоммуникационной стойки;

·        Уровни запыленности и электростатичности в коммутационных узлах должны быть сведены к минимуму, для чего следует использовать гладкое покрытие, не притягивающее пыль;

·        Конструкция пола должна выдерживать распределенную нагрузку не менее 12 кПа, сосредоточенную нагрузку - не менее 4,4 кН.