Материал: Разработка компьютерной сети офиса

Разработка компьютерной сети офиса

ВВЕДЕНИЕ

Компьютерная сеть - система связи двух или более компьютеров и/или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Компьютерные сети и сетевые технологии обработки информации стали основой для построения современных информационных систем. Компьютер ныне следует рассматривать не как отдельное устройство обработки, а как «окно» в компьютерные сети, средство коммуникаций с сетевыми ресурсами и другими пользователями сетей.

Сети обычно находится в частной собственности пользователя и занимают некоторую территорию и по территориальному признаку разделяются на:

          локальные вычислительные сети (ЛВС) или Local Area Network (LAN);

          распределенные компьютерные сети, глобальные или Wide Area Network (WAN).

В данной курсовой работе разрабатывается компьютерная сеть. В соответствии с техническим заданием, определяются приемлемые параметры компьютерной сети, необходимые для ее правильного функционирования: осуществляется динамическое распределение ip-адресов для каждого из узлов сети, расчет физических параметров сети, настройка серверов, планирование пространства имен, соединение отдельных частей сети с помощью маршрутизаторов. Для проверки правильности функционирования проводится моделирование потоков трафика в сети, а также расчет удвоенной задержки распространения сигнала (PDV). Производится анализ трудоспособности сети с заданными параметрами.

В настоящее время в деятельности почти каждого предприятия важную роль играет разработка компьютерной сети, т.к. с ее помощью осуществляется связь как между работниками внутри офиса (предприятия, здания), так и в рамках межрайонного, междугороднего или даже международного сообщения. Эффективное управление предприятием невозможно без непрерывного отслеживания информационных потоков, без оперативной координации деятельности всех подразделений и сотрудников.

Посредством установки серверов в сети предоставляется возможность хранения необходимой информации и передачи ее по сети. Данная работа актуальна, т.к. разработанная в ней сеть может быть реализована физически и применяться в работе определенного предприятия.

1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

поток трафик сервер сигнал

Компьютерная сеть состоит из информационных систем и каналов связи.

Под информационной системой следует понимать объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информации. В состав информационной системы входят: компьютеры, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных. В дальнейшем информационная система, предназначенная для решения задач пользователя, будет называться - рабочая станция (client). Рабочая станция в сети отличается от обычного персонального компьютера (ПК) наличием сетевой карты (сетевого адаптера), канала для передачи данных и сетевого программного обеспечения.

Под каналом связи следует понимать путь, или средство, по которому передаются сигналы. Средство передачи сигналов называют абонентским, или физическим каналом.

В сети все рабочие станции физически соединены между собой каналами связи по определенной структуре, которая называется топологией. Топология - это описание физических соединений в сети, указывает какие рабочие станции могут связываться между собой. Тип топологии определяет производительность, работоспособность и надежность эксплуатации рабочих станций, а также время обращения к файловому серверу. В зависимости от топологии сети используется тот или иной метод доступа.

Современные сети можно классифицировать по различным признакам: по удаленности компьютеров, топологии, назначению, перечню услуг, принципами управления (централизованные и децентрализованные), методами коммутации, методами доступа видами среды передачи, скоростями передачи данных.

Компьютерные сети является вариантом сотрудничества людей и компьютеров, обеспечивающего ускорение доставки и обработки информации. Объединять компьютеры в сети начали более 30 лет назад. Когда возможности компьютеров выросли и ПК стали доступны каждому, развитие сетей значительно ускорилось.

Соединенные в сеть компьютеры обмениваются информацией и совместно используют периферийное оборудование и устройства хранения информации.

1.1     Задание курсовой работы

В данной курсовой работе ставятся такие задачи:

)         Разработать структурную схему компьютерной сети офиса, согласно варианту, в среде моделирования КС.

)         Установить ip-адреса сетевых интерфейсов.

)         Настроить сервера.

)         Осуществить планирование пространства имен, а также соединение отдельных частей сети с помощью маршрутизаторов.

)         Показать результаты моделирования потоков трафика в компьютерной сети.

)         Произвести наглядный расчет удвоенной задержки распространения сигнала (PDV).

)         Сделать соответствующие выводы относительно правильности работы спроектированной сети.

Для разработки компьютерной сети офиса была выбрана среда моделирования Cisco Packet Tracer 6.0.1

Согласно варианту №14 разрабатывается структурная схема компьютерной сети со следующими параметрами:

- количество компьютеров в сети - N=51;

- количество подсетей - S=5;

ip-адресация - динамическая;

технология канального уровня -Fast Ethernet;

коммутационное оборудование - коммутаторы;

физическая среда - витая пара;

маршрутизация - динамическая;

сервера: DHCP, HTTP;

Далее выполняется моделирование потоков трафика. Для этого отправляются комплексные пакеты от клиента к серверам по заданным протоколам (согласно варианту - DHCP, HTTP) и определяются соответствующие маршруты движения пакетов, а также их содержание после каждого хопа (перехода).

При расчете удвоенной задержки распространения сигнала в компьютерной сети (PDV) производятся следующие действия:

определяются все сегменты КС, тип коммутационного оборудования, длинна кабелей;

определяется суммарная удвоенная задержка (в битовых интервалах), которая вносится кабелем между двумя наиболее отдаленными компьютерами;

определяется максимальная задержка, которая вносится сетевыми адаптерами двух наиболее отдаленных друг от друга компьютеров;

определяется суммарная задержка, которая вносится коммутационным оборудованием, соединяющим два наиболее отдаленных компьютера;

суммируются результаты расчетов удвоенных задержек.

При этом учитывается наличие/отсутствие доменов коллизий в сети и в соответствии с полученными результатами определяется ее трудоспособность. Результатом будет являться удвоенная задержка распространения сигнала (PDV) в КС.

2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ СЕТИ

В данной главе подробно описаны этапы разработки структурной схемы компьютерной сети, обосновывается выбор и описание отдельных структурных частей, а также производится планирование топологии сети.

По варианту задания на курсовую работу необходимо создать компьютерную сеть, в которую входит 51 компьютер, разбитых на 5 подсетей. В качестве технологии канального уровня необходимо использовать FastEthernet, коммутационное оборудование должно представлять собой коммутаторы, физическая среда - витая пара. Назначение IP-адресов должно быть динамической, а маршрутизация - динамической. Также должны быть сервера, которые выполняют функции DHCP и HTTP.

В качестве хостов будем использовать компьютеры, в программе моделирования Packet Tracer - PC-PT. В каждом компьютере по условию плата Fast Ethernet.

В качестве коммутаторов, которые будут соединять между собой компьютеры каждой из подсетей, выберем Switch 2950-24. Для соединения между собой подсетей будем использовать маршрутизаторы 2621ХМ. В маршрутизаторах необходимо установить дополнительную плату WIC-Cover WIC-2T, которая содержит порты Ethernet.

Для работы в качестве сервера будем использовать элемент Server-PT. Он будет использован для роли DNS и NTP. Все остальные службы, предоставляемые данным устройством, можно сразу отключить.

Начнем строить структурную схему сети. Девять компьютеров подключаются к хабу, который подключается к еще одному хабу по иерархической модели. В одной из подсетей 26, в другой - 27 компьютеров, а также по 4 хаба соответственно. В большей подсети располагается сервер. Для работоспособности каждой из подсетей необходимо провести настройку сервера и назначить IP компьютерам.

После соединения компьютеров в 2 подсети, нам необходимо соединить их в одну сеть - локальную сеть офиса. К роутеру подключаем главные хабы подсетей, для подключения используем разъем Ethernet.

3. ПРИНЦИПЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ IP-АДРЕСОВ

Для работы сетевых устройств и компьютеров - каждому из задействованных портов должен быть назначен уникальный IP-адрес.

Наша система содержит в себе 3 подсети.

1)      сеть 192.168.10.0;

2)       сеть 192.168.10.64;

)         сеть 192.168.10.128;

Далее опишем настройки маршрутизатора:

1)      Для маршрутизатора Router 1 введем следующие настройки:

Ethernet 1/0 - 192.168.10.2 255.255.255.192

Ethernet 1/1 - 192.168.10.129 255.255.255.192

Рисунок 3.1 - Список интерфейсов роутера R1

2)      Для маршрутизатора Router 2 введем следующие настройки:

Ethernet 1/0 - 192.168.10.1 255.255.255.192

Ethernet 1/1 - 192.168.10.65 255.255.255.192

Рисунок 3.2 - Список интерфейсов роутера R2

Настроим динамическую маршрутизацию OSPF:

         Router 1:

network 192.168.10.0 0.0.0.63 area 0192.168.10.128 0.0.0.63 area 0

         Router 2:192.168.10.0 0.0.0.63 area 0

network 192.168.10.64 0.0.0.63 area 0

Для настройки сервера для работы в качестве DNS и NTP-сервера необходимо перейти в соответствующие разделы и включить данные службы.

Для взаимодействия с внешними сетями данная сеть может быть подключена к сети Интернет. Для этого можно, например, подключить один из роутеров к витой паре провайдера. Для доступа к сети Интернет будет необходимо внести в таблицы маршрутизации роутеров изменения, предусматривающие возможность передачи пакетов в сеть Интернет. А также изменить соответствующие настройки на компьютерах (в нашем случае, нужно будет также внести изменения в настройки серверов).

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОТОКОВ ТРАФИКА В СЕТИ

Проведем моделирование потоков трафика от ПК номер 1 к серверу:

Рисунок 4.1 - PDU с рабочей станции до прохода через хаб

Рисунок 4.2 - PDU между HUB1 и HUB3

Хабы никак не меняют свойства пакета, а делают широковещательный запрос с MAC- адресом приемника. На рабочих станциях данные пакеты отбрасываются, хаб пересылает его дальше, а на роутере пакет обрабатывается.

Рисунок 4.3 - PDU перед прохождением роутера

Рисунок 4.4 - PDU после прохождения роутера

Как видно, после прохождения роутера MAC-адрес назначения становится MAC-адресом источника, а в поле DEST MAC подставляется адрес, соответствующий физическому адресу HUB6.

Рисунок 4.5 - PDU при прохождении HUB6

Рисунок 4.6 - PDU попадает на сервер

Подтверждение работоспособности сети: пинг между рабочей станцией и сервером проходит успешно.

Рисунок 4.7 - Проверка связи между сервером и рабочей станцией командой ping

Рисунок 4.8 - Проверка связи между сервером и рабочей станцией командой tracert

5 РАСЧЕТ УДВОЕННОЙ ЗАДЕРЖКИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СИГНАЛА (PDV)

При расчете удвоенной задержки распространения сигнала в компьютерной сети (PDV) производятся следующие действия:

определяются все сегменты КС, тип коммутационного оборудования, длинна кабелей;

определяется суммарная удвоенная задержка (в битовых интервалах), которая вносится кабелем между двумя наиболее отдаленными компьютерами;

определяется максимальная задержка, которая вносится сетевыми адаптерами двух наиболее отдаленных друг от друга компьютеров;

определяется суммарная задержка, которая вносится коммутационным оборудованием, соединяющим два наиболее отдаленных компьютера;

суммируются результаты расчетов удвоенных задержек.

При этом учитывается наличие/отсутствие доменов коллизий в сети и в соответствии с полученными результатами определяется ее трудоспособность. Результатом будет являться удвоенная задержка распространения сигнала (PDV) в КС.

Удвоенная задержка, которая вносится кабелем представлена в Таблице 5.1:

Таблица 5.1 - Удвоенная задержка, которая вносится кабелем

Максимальная задержка, вносимая кабелем, приведена в Таблице 5.2:

Таблица 5.2 - Максимальная задержка, которая вносится сетевыми адаптерами

Задержка, вносимая коммутационным оборудованием, приведена в Таблице 5.3:

Таблица 5.3 - Задержка, которая вносится коммутационным оборудованием

Самым дальним расстоянием является расстояние между двумя любыми компьютерами, которые принадлежат разным подсетям. Возьмем компьютеры PT1 и PT51

Маршрутизаторы не создают домен коллизий, поэтому компонентами ее вносящими являются соединительные кабели, сетевые адаптеры и концентраторы класса 2.