Проектирование и монтаж компьютерной сети в 6 корпусе ГБОУ СПО (ССУЗ) КГСТ
Содержание
Введение
1. Общая часть
1.1 Понятие локальной вычислительной сети и ее преимущества
1.2 Основные виды сетевых топологий
1.3 Классификация локальных вычислительных сетей
1.4 Типы серверов в компьютерной сети
1.5 Характеристика уровней модели OSI
2. Специальная часть
2.1 Общая характеристика и расположение оборудования в 6 корпусе
КГСТ
2.2 Технические и программные характеристики рабочих станций в 6
корпусе КГСТ
2.3 Пассивное оборудование
2.4 Активное оборудование
2.5 Выбор основных параметров сети
3. Техническое обслуживание
3.1 Инструменты для монтажа сети
3.2 Неисправности сети и их устранения
3.3 Способы исправления настроек сети вручную
5. Охрана труда
5.1 Охрана труда и безопасность жизнедеятельности
5.2 Организация рабочего места оператора ЭВМ
5.3 Электробезопасность
5.4 Вентиляция
5.5 Шум
5.6 Освещение
5.7 Микроклимат
5.8 Пожарная безопасность
Заключение
Список литературы
Приложения
Введение
Темой дипломного проекта является "Проектирование и
монтаж компьютерной сети в 6 корпусе ГБОУ СПО (ССУЗ) КГСТ". Актуальность
темы обусловлена тем, что в настоящее время локально-вычислительная сеть служит
для предоставления пользователю сетевых сервисов, к кабельной системе
подключается активное сетевое оборудование - коммутаторы, маршрутизаторы и т.д.
По новым законам обязательным является наличие компьютерной сети в
образовательных учреждениях. Наличие сети даст следующие преимущества:
- разделение ресурсов,
которое позволяет экономно использовать дорогостоящее оборудование, например,
лазерные принтеры, со всех присоединенных рабочих станций;
- разделение данных,
которое предоставляет возможность доступа и управления базами данных и
элементами файловой системы с периферийных рабочих мест, нуждающихся в
информации. При этом обеспечивается возможность администрирования доступа
пользователей соответственно уровню их компетенции;
- 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.
Целью дипломного проекта является изучение принципов
проектирования и монтажа сети на основе витой пары, а также разработка и
реализация конкретного проекта на практике. Исходя из этих целей можно выделить
следующие задачи:
- создание плана разработки сети;
- проектирование и монтаж сети;
- подсчёт стоимости оборудования;
- установка и настройка оборудования.
При разработке дипломного проекта будут использоваться
следующие методы:
- прогнозирование неполадок сети;
- сравнительный анализ сетевого
оборудования;
- наблюдение за работой сетевых специалистов
на практике;
- практическая работа по проектированию
прокладке и настройке локальной вычислительной сети;
- анализ специальной и технической
литературы.
Таким образом в дипломном проекте будет разработан проект
сети в 6 корпусе ГБОУ СПО (ССУЗ) КГСТ, рассчитать стоимость ее прокладки а
также этот проект реализован на практике.
1. Общая
часть
1.1 Понятие
локальной вычислительной сети и ее преимущества
Локальные вычислительные сети - это сети, предназначенные для
обработки, хранения и передачи данных, и представляет из себя кабельную систему
объекта (здания) или группы объектов (зданий). На сегодняшний день трудно
представить работу современного офиса без локальной вычислительной сети (ЛВС,
LAN - Local Area Network), без информационно-вычислительной сети сейчас не
обходиться ни одно предприятие. Назначение локальной информационно-вычислительной
сети - обеспечить доступ к разделяемым или сетевым (общим) ресурсам
(компьютеров, серверов, факсов, сканеров, принтеров и т.п.), данным и
программам. Локально-вычислительные сети находят широкое применение, как часть
информационной системы той или иной фирмы. Локально-вычислительная сеть есть в
каждом офисе, на промышленных предприятиях, в зданиях различного назначения,
банках.
Правильно построенная локально вычислительная сеть,
отвечающая современным стандартам безопасности, позволяет получать доступ к
необходимой информации, обеспечивает защиту от несанкционированного доступа к
данным, обеспечивая стабильное информационное взаимодействие. Локальная
вычислительная сеть обеспечивает следующие преимущества.
Преимущества использования локальной вычислительной сети:
- распределение данных (Data Sharing).
Данные в ЛВС хранятся на сервере и могут быть доступны для чтения и записи на
рабочих станциях пользователей;
- совместное использование элементов сети,
доступ к локальным сетевым устройствам (принтеры, сканеры, факсы и другие
внешние устройства);
- возможность быстрого доступа к необходимой
информации;
- распределение программ (Software Sharing).
Все пользователи локально вычислительной сети могут совместно иметь доступ к
программам поддерживающим сетевой режим;
- надежное хранение и резервирование данных;
- защита информации;
- использование ресурсов современных
технологий (доступ в Интернет, системы электронного документооборота и проч.)
Локально-вычислительные сети должны соответствовать следующим
требованиям:
- локальная вычислительная сеть должна быть
эффективной (сочетание минимальных затрат на её построение и эксплуатацию при
высоком качестве работы;
- длительный срок эксплуатации,
оправдывающий капиталовложения;
- модульность и масштабируемости,
возможность изменения конфигурации и наращивания без замены всей существующей
сети;
- используют стандартные компоненты и
материалы;
- открытость сети, возможность подключать
дополнительное оборудование при необходимости, не меняя технические и программные
параметры сети.
- гибкость сети, при неисправностях того или
иного компьютера или прочего оборудования, сеть продолжает функционировать.
1.2 Основные
виды сетевых топологий
Существует множество способов соединения компьютеров.
Топология сети - геометрическая форма и физическое
расположение компьютеров по отношению к друг другу. Топология сети позволяет
сравнивать и классифицировать различные сети. Различают три основных вида
топологии:
- звезда;
- кольцо;
Термин "топология", или "топология сети",
характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов
сети. Топология - это стандартный термин, который используется профессионалами
при описании основной компоновки сети. Если поймете, как используются различные
топологии, то сумеете понять, какими возможностями обладают различные типы
сетей. 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.
Каждая топология сети налагает ряд условий. Например, она может диктовать не
только тип кабеля, но и способ его прокладки. Топология может также определять
способ взаимодействия компьютеров в сети. Различным видам топологий
соответствуют различные методы взаимодействия, и эти методы оказывают большое
влияние на сеть.
Шинная топология. При построении сети по шинной схеме каждый
компьютер присоединяется к общему кабелю, на концах которого устанавливаются
терминаторы.
Сигнал проходит по сети через все компьютеры, отражаясь от
конечных терминаторов, смотреть рисунок 2.
компьютерная локальная вычислительная сеть
Рисунок 2 - Топология шина
Шина проводит сигнал из одного конца сети к другому, при этом
каждая рабочая станция проверяет адрес послания, и, если он совпадает с адресом
рабочей станции, она его принимает. Если же адрес не совпадает, сигнал уходит
по линии дальше. Если одна из подключённых машин не работает, это не
сказывается на работе сети в целом, однако если соединения любой из
подключенных машин м нарушается из-за повреждения контакта в разъёме или обрыва
кабеля, неисправности терминатора, то весь сегмент сети (участок кабеля между
двумя терминаторами) теряет целостность, что приводит к нарушению функционирования
всей сети.
Достоинства:
- Отказ любой из рабочих станций не влияет
на работу всей сети;
- простота и гибкость соединений;
- недорогой кабель и разъемы;
- необходимо небольшое количество кабеля;
- прокладка кабеля не вызывает особых
сложностей.
Недостатки:
- Разрыв кабеля, или другие неполадки в
соединении может исключить нормальную работу всей сети;
- ограниченная длина кабеля и количество
рабочих станций;
- трудно обнаружить дефекты соединений;
- невысокая производительность;
- при большом объеме передаваемых данных
главный кабель может не справляться с потоком информации, что приводит к
задержкам.
Топология кольцо. Эта топология представляет собой
последовательное соединение компьютеров, когда последний соединён с первым.
Сигнал проходит по кольцу от компьютера к компьютеру в одном направлении.
Каждый компьютер работает как повторитель, усиливая сигнал и передавая его
дальше. Поскольку сигнал проходит через каждый компьютер, сбой одного из них
приводит к нарушению работы всей сети, смотреть рисунок 3.
Рисунок 3 Топология кольцо
Топология "Звезда" - схема соединения, при которой
каждый компьютер подсоединяется к сети при помощи отдельного соединительного
кабеля. Один конец кабеля соединяется с гнездом сетевого адаптера, другой
подсоединяется к центральному устройству, называемому концентратором (hub),
смотреть рисунок 4.
Рисунок 4 Топология звезда
Устанавливать сеть топологии "Звезда" легко и
недорого. Число узлов, которые можно подключить к концентратору, определяется
возможным количеством портов самого концентратора, однако имеются ограничения
по числу узлов (максимум 1024). Рабочая группа, созданная по данной схеме может
функционировать независимо или может быть связана с другими рабочими группами.
Достоинства:
- Подключение новых рабочих станций не
вызывает особых затруднений;
- возможность мониторинга сети и
централизованного управления сетью;
- при использовании централизованного
управления сетью локализация дефектов соединений максимально упрощается;
- хорошая расширяемость и модернизация.
Недостатки:
- отказ концентратора приводит к отключению
от сети всех рабочих станций, подключенных к ней;
- достаточно высокая стоимость реализации,
т.к. требуется большое количество кабеля.
1.3
Классификация локальных вычислительных сетей
В настоящее время вопросам классификации локальных
вычислительных сетей уделяется серьезное внимание. Это связано с тем, что
современные вычислительные сети могут охватывать значительные территории,
применяться для решения задач различной сложности и назначения, использовать
различные среды и протоколы передачи данных. Таким образом, при проектировании
локальной вычислительной сети, перед заказчиком и исполнителем встает вопрос об
однозначности применяемой терминологии.
Признаков, по которым осуществляется классификация локально
вычислительной сети, достаточно много. Ниже приводятся некоторые из них.
По расстоянию между узлами (охвату географической территории)
различают местные (ограниченные зданием или группой зданий), территориальные
или региональные (действующие в пределах ограниченной территории но
охватывающие значительное географическое пространство - город, область, страну)
и глобальные (связывающие узлы, находящиеся в различных регионах и точках мира)
Классификация локально-вычислительной сети по способу
управления подразделяет их на сети с выделенными серверами, одноранговые сети
(все узлы сети равноправны) и терминальные (сети использующие т. н.
сетецентрическую концепцию построения, при которой оборудование конечного
пользователя предоставляет только функции ввода-вывода, а все запросы на
обработку и получение информации выполняет сетевое ядро).
Классификация локальной вычислительной сети по топологии.
Этот признак определяет способы соединения узлов сети и обмена информацией
между ними. Различают широковещательные, последовательностные и смешанные
топологии. К широковещательным топологиям относят архитектуру "шина"
или "магистраль" (все узлы присоединяются к магистральному кабельному
сегменту, данные передаваемые одной станцией доступны для всех);
"звезда" - каждая рабочая станция связана с центральным узлом
отдельным каналом, центральный узел осуществляет трансляцию данных одного узла
к остальным.
К последовательностным топологиям относят архитектуру
"кольцо" - каждый узел "слышит" только данные от двух
соседних узлов. При необходимости осуществляет их дальнейшую трансляцию.
По используемой физической среде. В настоящее время в этом
способе классификации выделяют проводные кабельные сети, оптоволоконные
кабельные сети и беспроводные сети.
По методу доступа. Различают случайные и детерминированные
методы доступа рабочих станций к среде передачи данных. Наиболее известными из
них являются метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов
(Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection CSMA/CD), который
регламентируется стандартом IEEE 802.3 (Ethernet) и метод передачи маркера -
стандарт IEEE 802.5 (Token Ring).
Компьютерные сети также бывают двух типов - одноранговые и
сети на основе сервера.
Одноранговая сеть больше подходит тем людям, которые не имеют
возможности организовать крупную сеть, но желают проверить, как все-таки она
работает и какую пользу приносит. Что касается сети на основе сервера, то она
обычно используется для контроля всех рабочих мест.
На самом деле эти два типа компьютерных сетей практически не
отличаются основами функционирования, а это дает возможность достаточно легко и
быстро осуществлять переходы от одноранговой сети к сети на основе сервера.
Одноранговая сеть. Создание одноранговой сети - это
достаточно простой процесс, и основной характеристикой такой сети является то,
что все компьютеры, находящиеся в ней, функционируют самостоятельно.
Одноранговая сеть фактически представляет собой несколько
компьютеров, которые соединены между собой посредством одного из
распространенных типов связи. Именно по причине отсутствия сервера в данном
типе сети, она считается более простой и доступной. Но также следует заметить,
что в одноранговой сети компьютеры должны быть максимально мощными, так как им
придется самостоятельно справляться не только с основной работой, но и с
различными неполадками.
В такой сети нет компьютера, который играет роль сервера, а
потому любой из рабочих компьютеров может быть таковым. За ним обычно следит
сам пользователь, и в этом кроется главный недостаток одноранговой сети:
пользователь должен не только осуществлять работу на компьютере, но и выполнять
функции администратора. Также он должен отвечать за устранение неполадок в
работе компьютера, обеспечивать максимальную защиту компьютера от вирусных
атак.
Одноранговая сеть поддерживает любую операционную систему,
поэтому это может быть и Windows 95, к примеру.
Обычно одноранговая сеть строится для объединения небольшого
количества компьютеров (до 10) посредством кабеля и в тех случаях, когда нет
необходимости в строгой защите данных. И все же один некомпетентный
пользователь сети может поставить под угрозу не только ее работоспособность, но
и существование.
.4 Типы
серверов в компьютерной сети
Сеть на основе сервера (рисунок 5), или, как ее еще часто
называют, сеть типа "клиент - сервер", - наиболее востребованный тип
сети, основными показателями которой являются высокие скорость передачи данных
и уровень безопасности. Под словом "сервер" следует понимать
выделенный компьютер, на котором установлена система управления пользователями
и ресурсами сети. Данный компьютер должен отвечать только за обслуживание сети,
и никакие другие задачи выполнять на нем не следует. Этот сервер называется
контроллер домена. Он является наиболее важным объектом сети, поскольку от него
зависит работоспособность всей сети. Именно поэтому данный сервер обязательно
подключают к системе бесперебойного питания. Кроме того, в сети, как правило,
присутствует дублирующей сервер, который называется вторичный контроллер
домена.
Рисунок 5 Пример сети с управляющим сервером
Кроме контроллера домена в сети могут использоваться и другие
серверы разного назначения, к числу которых относятся следующие.
Файл-сервер. Данный сервер представляет собой хранилище
файлов разного типа. На нем, как правило, хранятся файлы пользователей, общие
файловые ресурсы, аудио и видео-файлы и многое другое. Главное требование к
файловому серверу - надежная дисковая подсистема, которая может обеспечивать
безопасное хранение файлов и доступ к ним в любое время суток. Часто на данном
сервере устанавливается архивирующая система, например стример, с помощью
которого осуществляется плановое создание архивных данных. Это обеспечивает
гарантированное восстановление данных пользователей в случае непредвиденных
сбоев оборудования.
Сервер базы данных. Серверы подобного типа наиболее
востребованы, поскольку позволяют обеспечить доступ к единой базе данных. В
качестве таковой могут выступать базы данных бухгалтерского и другого типа
учета, юридически-правовые базы данных и т.д. В качестве сервера базы данных
используются мощные компьютеры с большим объемом оперативной памяти и
RAID-массивом из быстрых жестких дисков. Очень важным является факт организации
архивирования данных, поскольку от целостности базы данных и доступа к ней
зависит работа всего предприятия.
Сервер приложений. Сервер приложений используется в качестве
промежуточного звена между сервером базы данных и клиентским компьютером. Это
позволяет организовать так называемую трехзвенную (или трехуровневую)
архитектуру, с помощью которой выполнение программ, требующих обмен с базой
данных, происходит максимально быстро и эффективно. Кроме того, за счет такой
организации повышается безопасность доступа к данным и увеличивается
управляемость процессом, поскольку легче контролировать работу одного
компьютера, нежели сотни.
Принт-сервер. Специальный сервер, позволяющий сделать процесс
печати более контролируемым и быстрым. Используется в сетях, которым необходим
доступ к общему принтеру. Сервер подобного рода обеспечивает управление
очередью печати и доступ к принтеру для клиентов любого типа: при проводном или
беспроводном соединении, для переносного устройства или мобильного телефона.
Интернет-шлюз. Данный сервер позволяет предоставить
пользователям локальной сети доступ в Интернет, а также организовать доступ к
ресурсам по протоколам FTP и HTTP. Поскольку данный сервер является
"окном" во внешнюю сеть, к нему предъявляются определенные
требования, среди которых основными являются требования к безопасности
локальных данных и защита от доступа к ним извне. Именно поэтому на таком
сервере устанавливают различные сетевые фильтры и брандмауэры, позволяющие
эффективно фильтровать входящий и исходящий трафик, что делает использование
Интернета более безопасным.
Почтовый сервер. Практически каждое серьезное предприятие,
применяющее для организации обмена данными сеть на основе сервера, для общения
с внешним миром пользуется корпоративными электронными ящиками. Этот подход
вполне оправдан, поскольку позволяет контролировать входящий и исходящий
трафик, тем самым блокируя возможность утечки информации. Подобную систему
обмена информацией позволяет реализовать почтовый сервер соответствующим
программным обеспечением. На этот сервер дополнительно устанавливаются
разнообразные антиспамовые фильтры, позволяющие бороться (насколько это
возможно) со все возрастающим объемом рекламных писем, которые и называются
спамом.
Кроме упомянутых выше, могут использоваться и другие типы
серверов, что зависит только от потребностей сети. Подключение новых серверов
не вызывает никаких трудностей, поскольку гибкость и возможности сети на основе
сервера позволяют сделать это в любой момент.
С точки зрения системного администратора, сеть на основе
сервера хотя и наиболее сложная в создании и обслуживании, но в то же время
наиболее управляемая и контролируемая. Благодаря наличию главного компьютера
управление учетными записями пользователей происходит очень легко и, самое
главное, - эффективно. Благодаря политикам безопасности также упрощается
контроль над самими компьютерами, что делает сеть более управляемой, а данные в
ней более защищенными.
На сервер устанавливается серверная операционная система,
которая, в отличие от обычной операционной системы, обладает некоторыми
преимуществами, например поддержкой нескольких процессоров, большего объема
оперативной памяти, инструментами администрирования сети и т.д. К таким
операционным системам относятся Windows Server, например Microsoft Windows
Server 2012.
1.5
Характеристика уровней модели OSI
Сетевая модель - это модель взаимодействия сетевых
протоколов. А протоколы в свою очередь, это стандарты, которые определяют каким
образом, будут обмениваться данными различные программы.
Пример: открывая любую страничку в интернете, сервер (где
находится открываемая страничка) пересылает в браузер данные (гипертекстовый
документ) по протоколу HTTP. Благодаря протоколу HTTP браузер, получая данные с
сервера, знает, как их требуется обработать, и успешно обрабатывает их,
показывая запрашиваемую страничку.
Если некоторые пользователи еще не в курсе что из себя
представляет страничка в интернете, то объясню в двух словах: любой текст на
веб-страничке заключен в специальные теги, которые указывают браузеру какой
размер текста использовать, его цвет, расположение на странице (слева, справа
или по центру). Это касается не только текста, но и картинок, форм, активных
элементов и вообще всего контента, т.е. того, что есть на страничке. Браузер,
обнаруживая теги, действует согласно их предписанию, и показывает обработанные
данные, которые заключены в эти теги. Самостоятельно можете увидеть теги этой
странички (и этот текст между тегами), для этого зайдите в меню браузера и
выберите - просмотр исходного кода.
Прикладной уровень (Application layer). Прикладной уровень
обеспечивает прикладным процессам средства доступа к области взаимодействия,
является верхним (седьмым) уровнем и непосредственно примыкает к прикладным
процессам.
В действительности прикладной уровень - это набор
разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к
разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые
Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например с помощью
протокола электронной почты. Специальные элементы прикладного сервиса
обеспечивают сервис для конкретных прикладных программ, таких как программы
пересылки файлов и эмуляции терминалов. Если, например программе необходимо
переслать файлы, то обязательно будет использован протокол передачи, доступа и
управления файлами FTAM (File Transfer, Access, and Management). В модели OSI
прикладная программа, которой нужно выполнить конкретную задачу (например,
обновить базу данных на компьютере), посылает конкретные данные в виде
Дейтаграммы на прикладной уровень. Одна из основных задач этого уровня -
определить, как следует обрабатывать запрос прикладной программы, другими
словами, какой вид должен принять данный запрос.
Уровень представления данных (Presentation layer). Функции
данного уровня - представление данных, передаваемых между прикладными
процессами, в нужной форме.
Этот уровень обеспечивает то, что информация, передаваемая
прикладным уровнем, будет понятна прикладному уровню в другой системе. В
случаях необходимости уровень представления в момент передачи информации
выполняет преобразование форматов данных в некоторый общий формат
представления, а в момент приема, соответственно, выполняет обратное
преобразование. Таким образом, прикладные уровни могут преодолеть, например,
синтаксические различия в представлении данных. Такая ситуация может возникнуть
в локальной вычислительной сети с не однотипными компьютерами (IBM PC и
Macintosh), которым необходимо обмениваться данными. Так, в полях баз данных
информация должна быть представлена в виде букв и цифр, а зачастую и в виде
графического изображения. Обрабатывать же эти данные нужно, например, как числа
с плавающей запятой.
Сеансовый уровень (Session layer). Сеансовый уровень - это
уровень, определяющий процедуру проведения сеансов между пользователями или
прикладными процессами.
Сеансовый уровень обеспечивает управление диалогом для того, чтобы
фиксировать, какая из сторон является активной в настоящий момент, а также
предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные
точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к
последней контрольной точке, вместо того чтобы начинать все сначала. На
практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко
реализуется.
Сеансовый уровень управляет передачей информации между прикладными
процессами, координирует прием, передачу и выдачу одного сеанса связи. Кроме
того, сеансовый уровень содержит дополнительно функции управления паролями,
управления диалогом, синхронизации и отмены связи в сеансе передачи после сбоя
вследствие ошибок в нижерасположенных уровнях. Функции этого уровня состоят в
координации связи между двумя прикладными программами, работающими на разных
рабочих станциях. Это происходит в виде хорошо структурированного диалога. В
число этих функций входит создание сеанса, управление передачей и приемом
пакетов сообщений во время сеанса и завершение сеанса.
Транспортный уровень (Transport Layer). Транспортный уровень
предназначен для передачи пакетов через коммуникационную сеть. На транспортном
уровне пакеты разбиваются на блоки.
На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или
утеряны. Хотя некоторые приложения имеют собственные средства обработки ошибок,
существуют и такие, которые предпочитают сразу иметь дело с надежным
соединением. Работа транспортного уровня заключается в том, чтобы обеспечить
приложениям или верхним уровням модели (прикладному и сеансовому) передачу
данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет
пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса
отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью
восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования
нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий
транспортный протокол, а главное способностью к обнаружению и исправлению
ошибок передачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.
Транспортный уровень определяет адресацию физических устройств
(систем, их частей) в сети. Этот уровень гарантирует доставку блоков информации
адресатам и управляет этой доставкой. Его главной задачей является обеспечение
эффективных, удобных и надежных форм передачи информации между системами. Когда
в процессе обработки находится более одного пакета, транспортный уровень
контролирует очередность прохождения пакетов. Если проходит дубликат принятого
ранее сообщения, то данный уровень опознает это и игнорирует сообщение.
Сетевой уровень (Network Layer). Сетевой уровень обеспечивает
прокладку каналов, соединяющих абонентские и административные системы через
коммуникационную сеть, выбор маршрута наиболее быстрого и надежного пути.
Сетевой уровень устанавливает связь в вычислительной сети между
двумя системами и обеспечивает прокладку виртуальных каналов между ними.
Виртуальный или логический канал - это такое функционирование компонентов сети,
которое создает взаимодействующим компонентам иллюзию прокладки между ними
нужного тракта. Кроме этого, сетевой уровень сообщает транспортному уровню о
появляющихся ошибках. Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packet).
В них помещаются фрагменты данных. Сетевой уровень отвечает за их адресацию и
доставку.
Прокладка наилучшего пути для передачи данных называется
маршрутизацией, и ее решение является главной задачей сетевого уровня. Эта
проблема осложняется тем, что самый короткий путь не всегда самый лучший. Часто
критерием при выборе маршрута является время передачи данных по этому маршруту;
оно зависит от пропускной способности каналов связи и интенсивности трафика,
которая может изменяться с течением времени. Некоторые алгоритмы маршрутизации
пытаются приспособиться к изменению нагрузки, в то время как другие принимают
решения на основе средних показателей за длительное время. Выбор маршрута может
осуществляться и по другим критериям, например, надежности передачи.
Протокол канального уровня обеспечивает доставку данных между
любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией. Это очень
жесткое ограничение, которое не позволяет строить сети с развитой структурой,
например, сети, объединяющие несколько сетей предприятия в единую сеть, или
высоконадежные сети, в которых существуют избыточные связи между узлами.
Таким образом, внутри сети доставка данных регулируется канальным
уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень. При
организации доставки пакетов на сетевом уровне используется понятие номер сети.
В этом случае адрес получателя состоит из номера сети и номера компьютера в
этой сети.
Сети соединяются между собой специальными устройствами,
называемыми маршрутизаторами. Маршрутизатор - это устройство, которое собирает
информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает
пакеты сетевого уровня в сеть назначения. Для того чтобы передать сообщение от
отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети,
нужно совершить некоторое количество транзитных передач (hops) между сетями,
каждый раз, выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет
собой последовательность маршрутизаторов, по которым проходит пакет.
Сетевой уровень отвечает за деление пользователей на группы и
маршрутизацию пакетов на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса.
Сетевой уровень обеспечивает также прозрачную передачу пакетов на транспортный
уровень.
Канальный уровень (Data Link). Единицей информации канального
уровня являются кадры (frame). Кадры - это логически организованная структура,
в которую можно помещать данные. Задача канального уровня - передавать кадры от
сетевого уровня к физическому уровню.
На физическом уровне просто пересылаются биты. При этом не
учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются
попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда
передачи может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня является
проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является
реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок.
Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого
кадра, помещая специальную последовательность бит, в начало и конец каждого
кадра, чтобы отметить его, а также вычисляет контрольную сумму, суммируя все
байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Когда
кадр приходит, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и
сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр
считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то
фиксируется ошибка.
Задача канального уровня - брать пакеты, поступающие с сетевого
уровня и готовить их к передаче, укладывая в кадр соответствующего размера.
Этот уровень обязан определить, где начинается и где заканчивается блок, а
также обнаруживать ошибки передачи.
На этом же уровне определяются правила использования физического
уровня узлами сети. Электрическое представление данных в локальной
вычислительной сети (биты данных, методы кодирования данных и маркеры)
распознаются на этом и только на этом уровне. Здесь обнаруживаются и
исправляются (путем требований повторной передачи данных) ошибки.
Канальный уровень обеспечивает создание, передачу и прием кадров
данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис
физического уровня для приема и передачи пакетов. Спецификации IEEE 802. Х
делят канальный уровень на два подуровня:
- LLC (Logical Link Control) управление
логическим каналом осуществляет логический контроль связи. Подуровень LLC
обеспечивает обслуживание сетевого уровня и связан с передачей и приемом
пользовательских сообщений.
- MAC (Media Assess Control) контроль доступа к среде. Подуровень
MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде (передача маркера или
обнаружение коллизий или столкновений) и управляет доступом к каналу связи.
Подуровень LLC находится выше подуровня МАC.
2.
Специальная часть
2.1 Общая
характеристика и расположение оборудования в 6 корпусе КГСТ
Монтаж сети происходил в 6 корпусе КГСТ на 1 и 2 этажах.
Корпус №6 находится по адресу улица Калинина, дом 22 в г. Коркино. В этом
корпусе преподаются дисциплины для студентов 1 и 2 курсов, среди них
математика, русский язык, литература, иностранный язык, физика, безопасность
жизнедеятельности и другие.
В 6 корпусе 2 этажа, однако в процессе практики по заданию
заведующего информационно-вычислительным центром Цыпляева М.В., сеть
прокладывалась в 7 кабинетах.
Одним из первых кабинетов, в котором проектировалась сеть,
был кабинет иностранного языка №61, закрепленный за преподавателями
Гребенщиковой Л. Г и Утробиной И.В. В этом кабинете компьютер располагался, как
показано на рисунке 6.
Рисунок 6 Схема кабинета №61
Также подключали кабинет №62 "Безопасность
жизнедеятельности" закрепленный за преподавателем Зимой Г.Ф., в этом
кабинете компьютер располагался, как показано на рисунке 7.
Рисунок 7 Схема кабинета №62
Следующим кабинетом был кабинет №63 "Обществознание и
История", закрепленный за преподавателем Нерух Н.В., в этом кабинете
компьютер располагался как показано на рисунке 8.
Рисунок 8 Схема кабинета №63
Далее подключался кабинет №64 "Математика"
закрепленный за преподавателем Афонюшкиной Т.Н. в этом кабинете компьютер
располагался, как показано на рисунке 9.
Рисунок 9 Схема кабинета №64
Затем подключался кабинет №65 "Русского языка"
закрепленный за преподавателем Алиевой С. П в этом кабинете компьютер
располагался как показано на рисунке 10.
Рисунок 10 Схема кабинета №65
Затем подключался кабинет №66 "Информационные
технологии" закрепленный за преподавателем Торошиной В.
И в этом кабинете компьютер располагался как показано на
рисунке 11.
Рисунок 11 Схема кабинета №66
Следующим из кабинетом и последним был подключен кабинет №68
физика закрепленный за преподавателем Голдобиным В. А в этом кабинете компьютер
располагался как показано на рисунке 12.
Рисунок 12 Схема кабинета №68
2.2
Технические и программные характеристики рабочих станций в 6 корпусе КГСТ
В кабинете №61 установлен компьютер марки DEPO с такими
характеристиками:
- Тип процессора - Genuine Intel;
- Частота процессора - 1.600 Мгц;
- Размер оперативной памяти - 1022 Мб;
- Видеопроцессор - NVIDIA GeForce 7300GS;
- Размер видеопамяти - 512 MB;
- ОC Microsoft Windows XP.
Рисунок 13 настольный компьютер кабинета №61
В кабинете №62 устанавливался компьютер марки DEPO с такими
характеристиками:
- Тип процессора - Genuine Intel;
- Частота процессора - 1.600 Мгц;
- Размер оперативной памяти - 1022 Мб;
- Видеопроцессор - NVIDIA GeForce 7300GS;
- Размер видеопамяти - 512 MB;
- ОC Microsoft Windows XP.
В кабинете №63 устанавливался компьютер марки Acer Veriton
N4630G с такими характеристиками:
- Двухъядерный процессор и 4 Гб;
- оперативной памяти;
- жестким диском.
В кабинете №64 устанавливался компьютер марки Acer Десктоп
Aspire Tc-605 с такими характеристиками:
- Процессор: Intel Core i5 4440;
- четырехъядерный;
- оперативная память:: DIMM, DDR3 1022 Мб;
- графика: nVIDIA GeForce GTX 745
- 512 Мб.
- Тип процессора - I5-4460;
- частота процессора - 1600 Мгц;
- размер оперативной памяти - 1 Гб;
- видеопроцессор - GeForce GTX 745;
- размер видеопамяти - 512 Мб.
В кабинете №66 устанавливался компьютер марки ASUS
K30AD-RU007S с такими характеристиками:
- Тип процессора - Pentium G2020;
- частота процессора - 1600 Мгц;
- размер оперативной памяти - 512 Мб;
- видеопроцессор - GeForce GT 720;
- размер видеопамяти - 512 Мб;
- объем жесткого диска - 512 Гб.
В кабинете №68 устанавливался компьютер марки Lenovo X510 Ftс
такими характеристиками:
- Операционная система: Windows Xp 64-bit;
- процессор: Intel Core i7 4770K;
- оперативная память: 512 МБ;
- видеокарта: nVIDIA GeForce GTX 760
512 МБ;
- объем HDD: 256 ГБ;
- тип ODD: DVD-RW.
На всех других которые были установлены преподавателям, на
них были установлены стандартные программы для упрощенного пользования
компьютером преподавателям такие как: Kompas v 15, AutoCAD, Microsoft word 2010, Microsoft Excel 2010 и другие.
2.3 Пассивное
оборудование
Пассивное сетевое оборудование - это оборудование не
нуждающееся в потребление электроэнергии и не вносящее изменений в сигнал на
информационном уровне. Основная функция пассивного оборудования состоит в
обеспечении передачи сигнала - это розетки, коннекторы, патч-панели, кабель,
патч-корды, кабель-каналы, а также монтажные шкафы, стойки и телекоммуникационные
шкафы. Всё это оборудование необходимо для построения СКС. Кабель Категории 5е
- 4-ех - парный кабель. Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании
2-ух пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар. В СКС самым распространённым
является кабель категории 5e. Иногда встречается двухпарный кабель категории
5e. Кабель обеспечивает скорость передач данных до 100 Мбит/с. Преимущества
данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине, смотреть рисунок
14.
Рисунок 14 - Кабель витая пара
Кабель-каналы - используется для подведения кабеля к
конечному пользователю, смотреть рисунок 15.
Рисунок 15 - Кабель канал
Розетка - конечная точка, которая является местом
подсоединения кабеля, смотреть рисунок 16.
Рисунок 16 - Розетка для витой пары
Патч-корд - это коммутационный кабель категории 5е, который
соединяет пользователя с сетью. Для подключения активного сетевого оборудования
используются патч-корды, смотреть рисунок 17.
Рисунок 17 - Патч-корд
Монтажный шкаф - служит для размещения кабельного
коммутационного оборудования, серверов, ИБП, межсетевых экранов и др., смотреть
рисунок 18.
Рисунок 18 - Коммутационный шкаф
Габариты монтажных шкафов:
высота - 15-48U;
ширина - 600 мм или 800 мм;
глубина - 600 мм или 800 мм.
2.4 Активное
оборудование
Активное оборудование, предназначенное для управления
передачей данных в компьютерной сети определяется как активное. Активное
сетевое оборудование использует специальные алгоритмы, позволяющие управлять
потоком данных и выстраивать оптимальное прохождение данных от источника до
получателя. Активное сетевое оборудование не только выполняет функцию каналов
передачи данных, но и отвечает за распределение нагрузки.
Виды активного оборудования:
- Маршрутизаторы - это преимущественно
устройства корпоративного класса, способные динамически объединять различные
сети, фильтровать, транслировать и шифровать данные, передаваемые по сети.
Маршрутизаторы являются устройствами самого высокого уровня, которые используются
интернет-провайдерами, и крупными организациями с целью объединения и контроля
над группой сетей. Сегодня лидером на рынке такого рода устройств является
компания Cisco. В арсенале компании Cisco имеется довольно широкий целевой
диапазон оборудования от офисных решений до обеспечения работы сложных
ИТ-систем, требующих непрерывности функционирования, гибкой поддержки
подключений к глобальной сети, широких возможностей для совместной работы и
защиты инвестиций. На сегодня маршрутизаторы Cisco с интеграцией сервисов
второго поколения (ISR G2) являются вершиной эволюции сетевых устройств и
создают новое рабочее пространство без границ за счет виртуализации сервисов,
функций поддержки видео и превосходных эксплуатационных характеристик.
- Сетевой коммутатор (жарг. свич от англ.
switch - переключатель) - устройство, предназначенное для соединения нескольких
узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети.
Коммутатор работает на канальном (втором) уровне модели OSI. Коммутаторы были
разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как
многопортовые мосты. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня
служат маршрутизаторы;
- Точки доступа для беспроводных сетей
(wi-fi, 3G) - это отдельные недорогие устройства, которые можно добавить к
существующей проводной сети. Такое решение будет удобным при реализации
беспроводной сети в пределах офиса, позволит сэкономить на монтаже при
переезде;
- Помимо дорогостоящих маршрутизаторов, для
решения задач объединения различных сред передачи сигналов существуют отдельные
недорогие специализированные устройства - Медиаконвертеры. С их помощью
возможно конвертировать оптический канал данных в цифровой и обратно. Из
преимуществ подобных устройств можно отметить невысокую стоимость, простоту
установки и использования.
Принцип работы коммутатора. Коммутатор хранит в памяти (т. н.
ассоциативной памяти) таблицу коммутации, в которой указывается соответствие
MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста
и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт
данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор
анализирует фреймы (кадры) и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит
его в таблицу на некоторое время. Впоследствии, если на один из портов
коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже
есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в
таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя не ассоциирован с каким-либо портом
коммутатора, то кадр будет отправлен на все порты, за исключением того порта, с
которого он был получен. Со временем коммутатор строит таблицу для всех
активных MAC-адресов, в результате трафик локализуется. Стоит отметить малую латентность
(задержку) и высокую скорость пересылки на каждом порту интерфейса.
Существует три способа коммутации. Каждый из них - это
комбинация таких параметров, как время ожидания и надёжность передачи.
С промежуточным хранением (Store and Forward). Коммутатор
читает всю информацию в кадре, проверяет его на отсутствие ошибок, выбирает
порт коммутации и после этого посылает в него кадр.
Сквозной (cut-through). Коммутатор считывает в кадре только
адрес назначения и после выполняет коммутацию. Этот режим уменьшает задержки
при передаче, но в нём нет метода обнаружения ошибок.
Бесфрагментный (fragment-free) или гибридный. Этот режим
является модификацией сквозного режима. Передача осуществляется после
фильтрации фрагментов коллизий (первые 64 байта кадра анализируются на наличие
ошибки и при её отсутствии кадр обрабатывается в сквозном режиме).
Задержка, связанная с "принятием коммутатором
решения", добавляется к времени, которое требуется кадру для входа на порт
коммутатора и выхода с него, и вместе с ним определяет общую задержку
коммутатора.
В качестве активного оборудования выбраны 2 коммутатор
неуправляемый D-Link DGS-1016D ценой 4 890 рублей Коммутатор неуправляемый
TP-Link TL-SG108, смотреть рисунок 19, 20.
Рисунок 19 Коммутатор неуправляемый D-Link DGS-1016D
Основные характеристики:
- производитель D-Link;
- модельDGS-1016D;
- тип оборудования Коммутатор;
- цвета, использованные в оформлении Черный,
Серый;
- буфер 512 Кб на устройство;
- размеры (ширина x высота x глубина) 280 x
44 x 180 мм;
- вес1.73 кг.
Комплект поставки и опции:
- Комплект поставкиCD-диск, Кабель питания,
крепеж для установки в стойку, Резиновые ножки, Руководство пользователя.
Особенности корпуса
- Высота 1U
- установка в стойку 19"Возможна,
крепеж в комплекте.
Интерфейс, разъемы и выходы:
- Гигабитные порты16 портов 10/100/1000
Мбит/сек
Охлаждение:
Питание:
- Питание от электросети;
- блок питания встроенный;
- потребление энергии 9.84 Вт (максимум).
Сетевые характеристики:
- Соответствие стандартам 802.3x (flow
control);
- метод коммутации Store-and-forward;
- MAC Address Table 8000 адресов на
устройство.
Потребительские свойства:
- Установка в стойку 11" Возможна.
Прочие характеристики:
- Рабочая температура 0 ~ 40°C.
Коммутатор неуправляемый TP-Link TL-SG108, смотреть рисунок
20
Рисунок 20 Коммутатор неуправляемый TP-Link TL-SG108
Общие параметры
- Тип коммутатор;
- Модель - TP-Link TL-SG108;
- Цвет - синий;
- Вид - неуправляемый;
-