Курсовая работа (т): Разработка школьной компьютерной сети

Достоинства кольцевой топологии:

простота установки;

практически полное отсутствие дополнительного оборудования;

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

Однако “кольцо” имеет и существенные недостатки:

каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации; в случае выхода из строя хотя бы одной из них или обрыва кабеля - работа всей сети останавливается;

подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, поскольку во время установки нового ПК кольцо должно быть разомкнуто;

сложность конфигурирования и настройки;

сложность поиска неисправностей».

Рис.1.6 - Топология «Кольцо»

Кольцевая топология сети используется довольно редко. Основное применение она нашла в оптоволоконных сетях стандарта Token Ring.

Топология “звезда”

Звезда (см.рис.1.7) - это топология локальной сети, где «… каждая рабочая станция присоединена к центральному устройству (коммутатору или маршрутизатору). Центральное устройство управляет движением пакетов в сети. Каждый компьютер через сетевую карту подключается к коммутатору отдельным кабелем.

Топология “звезда” на сегодняшний день стала основной при построении локальных сетей. Это произошло благодаря ее многочисленным достоинствам:

выход из строя одной рабочей станции или повреждение ее кабеля не отражается на работе всей сети в целом;

отличная масштабируемость: для подключения новой рабочей станции достаточно проложить от коммутатора отдельный кабель;

легкий поиск и устранение неисправностей и обрывов в сети;

высокая производительность;

простота настройки и администрирования;

в сеть легко встраивается дополнительное оборудование.

Однако, как и любая топология, “звезда” не лишена недостатков:

выход из строя центрального коммутатора обернется неработоспособностью всей сети;

дополнительные затраты на сетевое оборудование - устройство, к которому будут подключены все компьютеры сети (коммутатор);

число рабочих станций ограничено количеством портов в центральном коммутаторе».

Рис.1.7 - Топология «Кольцо»

1.2.2 Оборудование компьютерных сетей

При разворачивании компьютерной сети необходимо решить ряд задач:

выбрать провайдера Интернета для связи с внешними сайтами;

выбрать и приобрести сетевые платы. Этот пункт чаще всего можно опустить, так как в современной конфигурации сетевая карта монтируется прямо на материнской карте. А в недалеком будущем на смену сетевым картам LAN придут GSM и wi-fi передатчики;

выбрать и приобрести сетевые коммутаторы;

приобрести кабельное оборудование и соединить компьютеры между собой.

Провайдеры интернет предоставляют услуги интернет по различным линиям связи. В зависимости от среды передачи данных «…линии связи можно разделить на три группы:

) проводные (воздушные) линии связи - это провода без изолирующих и экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. Они проводят телефонные и телеграфные сигналы. Скоростные свойства и помехозащищенность низкие. При отсутствии других каналов связи по ним передаются и компьютерные данные;

) радиоканалы земной и спутниковой связи - образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Может использоваться для организации сетей в пределах больших помещений типа ангаров или павильонов, там, где использование обычных линий связи затруднено или нецелесообразно.

) кабельные - состоят из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции».

В компьютерных сетях используют три основных типа кабеля:

а) витая пара;

б) коаксиальный кабель;

в) оптоволокно

Витая пара - это «… вид кабеля связи. Представляет собой одну или несколько пар изолированных проводников <https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%B8%D0%BA>, скрученных между собой (с небольшим числом витков на единицу длины), покрытых пластиковой оболочкой.

Свивание проводников производится с целью повышения степени связи между собой проводников одной пары (электромагнитные помехи одинаково влияют на оба провода пары) и последующего уменьшения электромагнитных помех от внешних источников.

В настоящее время, благодаря своей дешевизне и лёгкости монтажа, является самым распространённым решением для построения проводных (кабельных) локальных сетей».

Существует несколько типов такого кабеля. Они имеют маркировку CAT1, САТ2 и т.д. до CAT7. Маркировка кабеля определяет эффективный частотный диапазон полосы пропускания сигнала. Вид такого кабеля можно увидеть на рис.1.8.

Рис.1.8 - Витая пара

Для подключения кабеля витой пары используется коннектор 8P8C (см.рис.1.9), который имеет 8 контактов.

Рис.1.9 - Коннектор 8P8C

Реже интернет предоставляется по телефонным линиям связи (рис.1.10). Обычно такой способ используется в сельской местности или в удаленных районов городов.

Рис 1.10 - Телефонный кабель

Подключение к компьютерам или модемам такого кабеля в выполняется с помощью коннектора RJ-11 (рис.1.11).

Рис.1.11 - Коннектор RJ-11

сетевые розетки (рис.1.12) - «… специальные розетки, к которым идет кабель от сетевого устройства (или телефонные розетки - если дял подключения используется телефонная линия)»;

Рис.1.12 - Сетевая розетка

коммутаторы или свитчи (switch - переключатель) (рис.1.13) - «…устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передает данные только непосредственно получателю»;

Рис.1.13 - Коммутатор

телекоммуникационные стойки (рис.1.14) - «… конструкция,предназначенная для удобного, компактного, технологичного и безопасного крепления телекоммуникационного оборудования - серверов, маршрутизаторов, модемов, телефонных станций»;

Рис.1.14 - Телекоммуникационные стойки

комутационные панели (патч-панель, кросс-панель) (рис.1.15) - «… одна из составных частей структурированной кабельной системы. Представляет собой панель с множеством соединительных разъемов, расположенных на лицевой стороне панели. На тыльной стороне панели находятся контакты, предназначенные для фиксированного соединения с кабелями».

Рис.1.15 - Комутационные панели

В большинстве организация реализована самая распространенная для проводных сетей топология «звезда». Компьютеры в таком вариант завязываются в единую сеть через коммутатор в качестве центрального устройства, а соединение идет через кабель «типа витая пара».

Выводы

Построение компьютерной сети должно включать решение по меньшей мере четырех вопросов:

выбор состава и размещение компьютеров, а также необходимого сетевого оборудования;

выбор провайдера и решение вопросов с подключением интернета;

выбор программного обеспечения и его установка на компьютерах;

организация защиты сети и поддержка надежной работы оборудования и программ.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ШКОЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ

2.1 Выбор и обоснование архитектуры сети

Основной задачей, которая ставится при построении школьной компьютерной сети (КС) - это создание общей инфоструктуры, которая обеспечит решение повседневных задач с наибольшей эффективностью. Развертывание КС в школе обеспечит:

сократить количество периферийного оборудования (прежде всего лазерных принтеров и МФУ) за счет организации удаленного доступа;

распределенное хранение данных, которое позволит иметь доступ к файлам и папкам, базам данных с периферийных рабочих мест, которые заинтересованы в определенной информации;

разделение программного обеспечения, которое предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств;

разделение ресурсов процессора, при котором возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть.

Эффективно использовать ресурсы КС позволяет применение наиболее распространенной технологии "клиент-сервер".

Сеть с выделенным сервером - это «… локальная вычислительная сеть (LAN), в которой сетевые устройства централизованы и управляются одним или несколькими серверами. Индивидуальные рабочие станции (клиенты) обращаются к ресурсам сети через сервер.

Конкретный сервер определяется видом ресурса, которым он владеет. Модель «клиент-сервер» предусматривает, что ресурсы между устройствами распределяются в соответствии с правилами сетевой политики.

Основные преимущества данной архитектуры:

все данные будут хранится на сервере. На сервере следует организовать контроль полномочий, чтобы разрешать доступ к данным только пользователям с соответствующими правами доступа;

основная часть операций в такой конфигуарции выполняются на сервере, что позволяет приобрести менее (а соответственно, более дешевые) компьютеры для клиентских рабочих мест;

позволяет объединять клиентские компьютеры с различными аппаратными платформами, операционными системами и т.п.

позволяет разгрузить сеть за счет того, что между сервером и клиентом передаются небольшие фрагменты данных».

Недостатками использования такой конфигурации являются необходимость проведения дополнительных организационных решений и финансовых затрат на обеспечение надежной работы сервера. Неработоспособность сервера может сделать неработоспособной всю вычислительную сеть. Приобретение сертифицированных программ защиты компьютеров и сети в целом для обеспечения надежности сети. Кроме того, для поддержки такой архитеектуры отдельного специалиста - системного администратора.

Под логической структурой сети понимается «…ее организация на выше уровне взаимодействия рабочих станций с серверами, сетевых протоколов, адресации,. В качестве основного сетевого протокола в вычислительной сети предприятия используется протокол IP. Адреса на сетевом уровне для рабочих станций задаются динамически по протоколу DHCP».

Рассмотрим типовой проект развертывания сети в школе. Компьютерная сеть школы должна объединить в единую инфоструктуру компьютеры администрации школы, компьютеры преподавателей, компьютеры специализированных классов. Для каждого компьютера сети (или рабочей станции) необходимо обеспечить доступ к глобальной сети Интернет. Для рабочих станций учителей и администрации необходимо обеспечить доступ к сетевым периферийным ресурсам, такими как принтеры, сканеры, МФУ. Для управления сетью и хранения данных необходимо выделить очень мощную машину для сервера. Модель соединения компьютеров представляют обычно в виде схемы, на которой показывают положение рабочих станций и серверов с привязкой кабинетов, в которых будет данная техника размещаться.

Для школы с тремя компьютерными классами можно предложить такой расчет компьютеров:

компьютеры администрации школы:

директор;

секретарь;

бухгалтер;

завхоз;

завучи (младшая и старшая школы);

методист;

компьютеры учителей - по количеству учителей. При этом можно предусмотреть возможность подключение личных ноутбуков пользователей;

компьютерные классы по 10-12 компьютеров в каждом;

компьютеры библиотеки (3-5 рабочих мест);

компьютер актового зала;

сервер системы и рабочее место администратора системы.

Таким образом, требует примерно 20-25 компьютеров для сотрудников школы и 35-40 компьютеров для доступа учеников.

Кроме этого, в состав сети требуется включить принтеры, ксероксы и сканеры. Принтеры необходимы для секретаря, бухгалтерии, в учительские, методический кабинет и библиотеку. Ксерокс и сканер достаточно будет установить в библиотеке и в секретариате школы. Для проведения массовых мероприятий на современном уровне к компьютеру актового зала следует подключить проектор.

2.2 Топология сети и оборудование

Традиционно компьютерную сеть школы реализовывают в виде локальной сети, построенной в виде топологии «Звезда». Ранее уже были рассмотренны положительные и отжицательные качества данной топологии. На основе них было решенно, что данная топология больше всего подходит для рассмотриваемой предметной области. Внешний интернет поставляет независимым провайдером как правило по оптоволоконным линиям в городских школах и реже по телефонным. В тоже время интернет в сельской местности подводит по телефонным линиям, хотя в последнее время все доступнее становиться предоставление спутниковых линий связи. Далее внутри локальной школьной сети кмпьютеры будут объединятся с помошью витой пары. Ее можно использовать в незащищенном исполнении, так как прокладывается кабель данного типа внутри школы. Как было отмечено в первой части удобным является оборудование кабинетов сетевыми розетками, чтобы «спрятать» витую пару. Такой вариант позволить снизит количество случаев механического повреждения витой пары.

Выбору технического обеспечения нужно уделить особое внимание, немалую роль играет возможность расширения системы и простота ее модернизации, поскольку именно это позволяет обеспечить требуемую производительность не только на текущий момент времени, но и в будущем.

Отдельное вниманиее следует уделить оборудованию серверной. Это должно быть отдельное просторное помещения с установленной сплит-системой для кондиционирования воздуха, состоящая из двух блоков: внешнего (компрессорно-конденсаторного агрегата) и внутреннего (испарительного). Кроме того, данное помещение следует оборудовать сигнализацией и ограничить доступ.

Объем оперативной памяти отностит к одному из важнейших характеристик конфигурации сервера. Для его живучести следует выбрать материнскую карту, которя позволит наращивать объем памяти, а также наличия слотов для установки дополнительных процессоров. Также быстродействие сервера определет тип используемых накопителей на жестких дисках и производитель. На сеогдняшних день наиболее быстрыми считаются диски класса SATA от фирмы Western Digital. Кроме того желательно реализовать дублирование содержимого дисков и резервирование. Резервирование предполагает, что информация должна дублироваться на резных дисках. Тогда при выходе одного диска из строя сомжет работать резервный. Также жетельно предусмотреть карман для съемного диска, что обезопасить важную конфиденциальную информацию.