Проектирование локальной сети 2, 3 уровня модели OSI в офисном здании
advertisement
Проектирование локальной сети 2, 3 уровня модели OSI в офисном здании 1. Введение 1.1 Обоснование актуальности выбора темы 1.2 Цели и задачи исследования 2. Теоретическая часть 2.1 Основы сетевых технологий и модели OSI 2.2 Локальные сети 2, 3 уровня OSI 2.3 Проектирование сетей в офисных зданиях 2.4 Типы оборудования и технологий для построения сетей 3. Проектирование локальной сети 2, 3 уровня OSI 3.1 Планирование расположения сетевых узлов и оборудования 3.2 Выбор сетевых технологий и протоколов 3.3 Разработка схемы адресации IP 3.4 Резервирование сети и обеспечение отказоустойчивости 3.5 Разработка плана мониторинга и управления сетью 4. Реализация проекта 4.1 Установка и настройка оборудования 4.2 Настройка сетевых сервисов и протоколов 4.3 Тестирование работоспособности сети 5. Заключение 5.1 Выводы по результатам исследования 5.2 Перспективы развития и совершенствования сети 6. Список использованных источников 7. Приложения 1.Введение На сегодняшний день компьютерные сети прочно вошли в современную жизнь. Давно миновали времена, когда компьютер понимался исключительно как автономное вычислительное устройство – ЭВМ. Компьютеры и другие цифровые устройства практически всегда подключаются в сеть, что позволяет обмениваться информацией, получать доступ к цифровым ресурсам, совместно использовать периферийные устройства и др. Компьютерные сети обеспечивают и новый уровень вычислений – за счет распределения нагрузки между многими машинами создаются высокопроизводительные вычислительные сети. Идея объединения компьютеров в сеть потребовала решения многих задач – разработки принципов совместного использования сетевых ресурсов, сетевых стандартов и протоколов, технологий защиты данных и др. Для практической реализации компьютерных сетей было создано разнообразное аппаратное обеспечение, сетевые операционные системы, а также многочисленные сетевые приложения, используемые как на серверах, так и на рабочих станциях сети. В настоящее время сложно найти компанию, в которой бы не использовались персональные компьютеры. Даже для компаний с небольшим парком компьютерной техники и периферийного оборудования, жизненно необходима локальная вычислительная обеспечить высокую эффективность работы, сеть, способная достойный уровень безопасности данных и стабильной бесперебойной рабoты. Локальная вычислительная сеть – это вычислительная сеть, охватывающая небольшую территорию и использующая ориентированные на эту территорию средства спроектированная и методы передачи локально-вычислительная сеть данных. Грамотно (ЛВС) облегчает совместную работу сотрудников компании и повышает эффективность работы в целом. Пo заданию дипломного проекта требуется спроектировать локальную сеть с учетом стандартов построения сетей и конструкторских особенностей офисного здания. Огромные возможности компьютеров по обработке информации делают их пригодными для разнообразного использования и в области образования. Выбор данной темы актуален по нескольким причинам. Во-первых, современные офисные здания все чаще требуют надежных и эффективных сетевых решений для обеспечения коммуникации между сотрудниками, доступа к общим ресурсам и облачным сервисам, а также для обеспечения безопасности информации. Во-вторых, проектирование локальной сети на 2, 3 уровня модели OSI требует специальных знаний и навыков, и оно является сложным процессом, который требует глубокого понимания принципов работы сетевых технологий. Изучение данной темы позволит специалистам в области IT и сетевой инфраструктуры улучшить свои навыки и актуализировать свои знания. В-третьих, развитие технологий и повышение требований к сетевым решениям делает проектирование локальной сети на 2, 3 уровня модели OSI в офисном здании более востребованным и актуальным в современном мире бизнеса. Внедрение современных технологий, таких как виртуализация, облака, мобильные устройства, требует соответствующего уровня подготовки в области сетевых технологий. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧА Таким образом, выбор данной темы обоснован ее актуальностью для профессионалов в области IT и сетевой инфраструктуры, а также для организаций, стремящихся обеспечить надежное и эффективное функционирование своей сетевой инфраструктуры в офисном здании. Цель данного исследования заключается в разработке оптимальной локальной сети в офисном здании на базе 2-3 уровней модели OSI. Главной задачей исследования является создание эффективной сетевой инфраструктуры, которая обеспечит надежное и быстрое соединение между всеми устройствами и обеспечит высокую производительность работы сети. Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи: Провести анализ требований пользователя и определить потребности офисного здания в сетевой инфраструктуре. Выбрать оптимальные сетевые устройства и оборудование для создания локальной сети на основе 2-3 уровней модели OSI. Разработать схему сети, включающую в себя порядок расположения устройств, схему адресации, а также механизмы безопасности. Настроить сетевые устройства, провести тестирование сети на предмет стабильной работы и высокой производительности. Оценить эффективность созданной сети и провести необходимые корректировки для улучшения её работы. Таким образом, исследование "Проектирование локальной сети 2, 3 уровня модели OSI в офисном здании" направлено на создание современной и надежной сетевой инфраструктуры, которая обеспечит комфортное и эффективное функционирование информационной среды офисного здания. Теория 2.1 Основы сетевых технологий и модели OSI Модель OSI (Open System Interconnection), или эталонная модель взаимодействия открытых систем описывает, как устройства в локальных и глобальных сетях обмениваются данными и что происходит с этими данными. Её предложили в 1984 году инженеры из Международной организации по стандартизации (ISO), которая работала над единым стандартом передачи данных по интернету. При этом сама по себе эталонная модель — не стандарт интернета, как, например, TCP/IP; её можно сравнить с фреймворками в мире языков программирования: в OSI «из коробки» доступны разные веб-стандарты — UDP, HTTP, FTP, Telnet и другие. Всего таких протоколов — более 100 штук. Модель OSI включает семь слоёв, или уровней, — причём каждый из них выполняет определённую функцию: например, передать данные или представить их в понятном для человека виде на компьютере. Кстати, у каждого слоя — свой набор протоколов. Сетевые технологии основаны на принципе передачи данных между устройствами с использованием сетевых протоколов. Одной из основных моделей, описывающих структуру передачи данных в компьютерных сетях, является модель OSI (Open Systems Interconnection). Уровни Модели OSI: 1)Физический уровень - отвечает за передачу битов по физической среде связи, например, по кабелю или радиоволнам. Информация отправляется в виде нулей и единиц. На каждом уровне есть свой блок данных протокола (PDU). К протоколам физического уровня относятся Bluetooth, Wi-Fi, TIA-449, ITU, GSM и т. д. RJ-45, RJ-11 тоже формально относятся к 1 уровню. В виде данных обработка информации начинается только на высоких уровнях модели 2)Канальный уровень - обеспечивает передачу данных между устройствами в локальной сети, управляет доступом к среде передачи. К сети кроме отправителя и получателя практически всегда подключены другие устройства. Второй уровень отвечает за процедуру адресации, т. е. передачу информации нужному пользователю. При поступлении на 2 уровень биты конвертируются в кадры. В результате процедуры преобразования получаются фреймы с адресом отправителя и получателя. Готовые кадры отправляются далее. MAC и LLC – два подуровня 2 уровня. На MAC-подуровне происходит присвоение MAC-адресов пользовательским устройствам. LLC проверяет правильность передаваемой информации и автоматически если исправляет при наличии нарушений. На этом уровне работают мосты, коммутаторы и другая аппаратура. На рынке до сих пор встречаются коммутаторы второго уровня. Они работают с MAC-адресами и не способны обрабатывать IP-адреса. Для обеспечения маршрутизации внутри виртуальных локальных сетей потребуется коммутатор третьего уровня. Их также называют многослойными. Кроме работы с MAC такие устройства могут распознавать IP-адреса и проводить тегирование ЛВС. 3)Сетевой уровень - отвечает за маршрутизацию данных между различными сетями, определяет оптимальный путь доставки данных. На 3 уровне используется 2 типа протоколов: с установкой и без установки соединения. Первый тип протоколов отправляет данные, содержащие полную информацию об отправителе и получателе. Это нужно для того, чтобы сетевые устройства получили полные адресные сведения и правильно определили путь для маршрутизации данных. Пакет будет передаваться от одного маршрутизатора (роутера) к другому, пока не попадет получателю. Но у протоколов, работающих без установки соединения, есть один существенный минус – не соблюдение порядка передачи данных. Пользователь получит сообщения от отправителя не так, как он их отправлял, потому что разные пакеты могут быть отправлены разными маршрутами. В этом случае, прежде чем информация попадет к пользователю, она обрабатывается на 4 уровне транспортными протоколами. При использовании протоколов с установкой соединения данные поступают пользователю в том порядке, в котором они были отправлены. Но при их использовании сам процесс отправки информации занимает больше времени. Активнее всего на 3 уровне используется протокол ARP для определения MAC-адреса по IP. Он также осуществляет обратное преобразование уникального идентификатора сетевого оборудования в IP. 1 уровень, 2 уровень и 3 уровень относятся к уровням среды. Они отвечают за перемещение данных по беспроводным сетям, кабелям, сетевому оборудованию. Более высокие уровни (с 4 уровня по 7 уровень) называют уровнями хоста. Они взаимодействуют с пользовательскими устройствами (ПК, смартфонами, планшетами) и отвечают за представление данных. 4)Транспортный уровень - обеспечивает надежную передачу данных между устройствами, контролирует поток информации. При передаче информации всегда теряется часть данных. Но для некоторых видов файлов (аудио, видео, фотографии) малые потери не критичны. Для передачи таких данных применяется протокол UDP. Он обеспечивает отправку пакетов без установки соединения. При использовании UDP файл делится на датаграммы. Она содержит заголовки, которые необходимы для доставки до получателя. По этой причине датаграммы могут направляться пользователю разными маршрутами и в произвольном порядке. Если датаграмма потеряется, в файле появляется битые данные. Если же пользователь отправляет файлы, чувствительные к потерям данных, применяется TCP. Он проверяет целостность передаваемой информации. При его использовании файл сегментируется. Но это происходит не всегда, а только с теми пакетами данных, размер которых превышает пропускную способность сетей. Сегментация также требуется, когда происходит отправка файлов по нестабильным сетям. В повседневной работе инженеры взаимодействуют только с первыми четырьмя уровнями. Знать их особенности нужно для проектирования сетей и настройки оборудования. С остальными уровнями взаимодействуют разработчики ПО. 5)Сеансовый уровень - устанавливает, управляет и завершает сеансы обмена данными между устройствами. На этом уровне осуществляются операции с чистыми данными. Отвечает пятый уровень за поддержку связи во время сеанса или сессии. Он обеспечивает правильное взаимодействие между приложениями, позволяет синхронизировать разные задачи, обмениваться данными. Благодаря 5 уровню происходит поддержка и завершение сеанса. Сеанс состоит из запросов и ответов, направляемых между разными приложениями. Сеансовый уровень используется в ПО, удаленно вызывающих процедуры. Примером работы 5 уровня служит видеовызов в Skype или прямой эфир на широкую аудиторию. Во время сеанса нужно обеспечить синхронизованную передачу аудио и видео всем участникам конференции. За это и отвечают протоколы пятого уровня. 6)Представительский уровень - отвечает за преобразование данных в формат, понятный для приложений. Информация, передаваемая по сети, на этом уровне не меняет своего содержания. Кроме перевода данных из одного формата в другой, 6 уровень осуществляет и другие функции: сжатие информации для увеличения пропускной способности канала, шифрование данных для защиты от злоумышленников, отправка запросов на прекращение сеанса связи. Преобразование данных осуществляется автоматически и не требует от пользователя подтверждения. При получении данных с 5 уровня автоматически устанавливаются стандартные форматы файлов. 7)Прикладной уровень - обеспечивает взаимодействие приложений на различных устройствах, предоставляет пользователям доступ ко всем возможностям сетевых приложений. Этот уровень обеспечивает использование программами сетевых служб, отправку e-mail, обмен данными через торренты, предоставление ПО информации о сбоях и т. д. К протоколам прикладного уровня относят: DNS, FTP, BOOT, PBit, Torrent, NFS, RTP, SMTPВ. В случае с HTTPS его принадлежность к 7 уровню или 6 уровню определяется способом использования. Если пользователь занимается вебсерфингом, то протокол относят к прикладному уровню. Если же осуществляется передача финансовых данных, то низкоуровневый HTTPS рассматривают как 6 уровень. Седьмой уровень отвечает за представление данных в понятном пользователю виде. На этом этапе не происходит доставка или маршрутизация информации. Протоколы просто преобразуют данные для визуализации. Кроме преобразования данных они также обеспечивают доступ к удаленным БД, пересылают служебную информацию. Модель OSI помогает стандартизировать процессы передачи данных в сети и обеспечивает совместимость различных сетевых устройств. Каждый уровень модели имеет определенные протоколы и стандарты, которые обеспечивают эффективное функционирование сети. 2.2 Локальные сети 2, 3 уровня OSI Локальные сети второго и третьего уровней OSI – это сетевые структуры, которые обеспечивают коммутацию данных на уровнях канала передачи данных (второй уровень) и сетевого уровня (третий уровень) модели OSI. На втором уровне OSI происходит коммутация данных на уровне кадров (фреймов), обеспечивается адресация устройств в локальной сети (MACадреса) и управление доступом к среде передачи данных. Сетевые устройства на втором уровне OSI включают коммутаторы (switches) и мосты (bridges), которые функционируют на основе MAC-адресов. На физическом уровне просто пересылаются биты. При этом не учитывается, что в тех сетях, в которых линии связи используются (разделяются) попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня (Data Link layer) является проверка доступности среды передачи. Другая задача канального уровня — реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, называемые кадрами (frames). Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра, для его выделения, а также вычисляет контрольную сумму, обрабатывая все байты кадра определенным способом, и добавляет контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит по сети, 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. Канальный уровень может не только обнаруживать ошибки, но и исправлять их за счет повторной передачи поврежденных кадров . Необходимо отметить, что функция исправления ошибок для канального уровня не является обязательной, поэтому в некоторых протоколах этого уровня она отсутствует, например в Ethernet и frame relay. В протоколах канального уровня, используемых в локальных сетях, заложена определенная структура связей между компьютерами и способы их адресации. Хотя канальный уровень и обеспечивает доставку кадра между любыми двумя узлами локальной сети, он это делает только в сети с определенной топологией связей, именно той топологией, для которой он был разработан. К таким типовым топологиям, поддерживаемым протоколами канального уровня локальных сетей, относятся "общая шина", "кольцо" и "звезда", а также структуры, полученные из них с помощью мостов и коммутаторов. Примерами протоколов канального уровня являются протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN. В локальных сетях протоколы канального уровня используются компьютерами, мостами, коммутаторами и маршрутизаторами. В компьютерах функции канального уровня реализуются совместными усилиями сетевых адаптеров и их драйверов. В глобальных сетях, которые редко обладают регулярной топологией, канальный уровень часто обеспечивает обмен сообщениями только между двумя соседними компьютерами, соединенными индивидуальной линией связи. Примерами протоколов "точка-точка" могут служить широко распространенные протоколы PPP и LAP-B. В таких случаях для доставки сообщений между конечными узлами через всю сеть используются средства сетевого уровня. Именно так организованы сети X.25. Иногда в глобальных сетях функции канального уровня в чистом виде выделить трудно, так как в одном и том же протоколе они объединяются с функциями сетевого уровня. Примерами такого подхода могут служить протоколы технологий ATM и frame relay. В целом канальный уровень представляет собой весьма мощный набор функций по пересылке сообщений между узлами сети. В некоторых случаях протоколы канального уровня оказываются самодостаточными транспортными средствами, и тогда поверх них могут работать непосредственно протоколы прикладного уровня или приложения, без привлечения средств сетевого и транспортного уровней. Например, существует реализация протокола управления сетью SNMP непосредственно поверх Ethernet, хотя стандартно этот протокол работает поверх сетевого протокола IP и транспортного протокола UDP. Естественно, что применение такой реализации будет ограниченным — она не подходит для составных сетей разных технологий, например Ethernet и X.25, и даже для такой сети, в которой во всех сегментах применяется Ethernet, но между сегментами существуют петлевидные связи. А вот в двухсегментной сети Ethernet, объединенной мостом, реализация SNMP над канальным уровнем будет вполне работоспособна. Для обеспечения качественной транспортировки сообщений в сетях любых топологий и технологий функций канального уровня оказывается недостаточно, поэтому в модели OSI решение этой задачи возлагается на два следующих уровня — сетевой и транспортный. Канальный уровень обеспечивает передачу пакетов данных, поступающих от протоколов верхних уровней, узлу назначения, адрес которого также указывает протокол верхнего уровня. Протоколы канального уровня оформляют переданные им пакеты в кадры собственного формата, помещая указанный адрес назначения в одно из полей такого кадра, а также сопровождая кадр контрольной суммой. Протокол канального уровня имеет локальный смысл, он предназначен для доставки кадров данных, как правило, в пределах сетей с простой топологией связей и однотипной или близкой технологией, например в односегментных сетях Ethernet или же в многосегментных сетях Ethernet и Token Ring иерархической топологии, разделенных только мостами и коммутаторами. Во всех этих конфигурациях адрес назначения имеет локальный смысл для данной сети и не изменяется при прохождении кадра от узла-источника к узлу назначения. Возможность передавать данные между локальными сетями разных технологий связана с тем, что в этих технологиях используются адреса одинакового формата, к тому же производители сетевых адаптеров обеспечивают уникальность адресов независимо от технологии. На третьем уровне OSI происходит коммутация данных на уровне IP-пакетов, обеспечивается адресация узлов в сетях и маршрутизация данных между различными сетями. Сетевые устройства на третьем уровне OSI включают маршрутизаторы (routers), которые решают задачи маршрутизации и обеспечивают связь между различными сетями. Сетевой уровень (Network layer) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать различные принципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структурой связей. Функции сетевого уровня достаточно разнообразны. Рассмотрим их на примере объединения локальных сетей. Протоколы канального уровня локальных сетей обеспечивают доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией, например топологией иерархической звезды. Это значительное 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. Можно было бы усложнять протоколы канального уровня для поддержания петлевидных избыточных связей, но принцип разделения обязанностей между уровнями приводит к другому решению. Чтобы, с одной стороны, сохранить простоту процедур передачи данных для типовых топологий, а с другой — допустить использование произвольных топологий, вводится дополнительный сетевой уровень. В данном случае под сетью понимается совокупность компьютеров, соединенных между собой в соответствии с одной из стандартных типовых топологий и использующих для передачи данных один из протоколов канального уровня, определенный для этой топологии. Внутри сети доставка данных обеспечивается соответствующим канальным уровнем, а вот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень, который и поддерживает возможность правильного выбора маршрута передачи сообщения даже в том случае, когда структура связей между составляющими сетями имеет характер, отличный от принятого в протоколах канального уровня. На сетевом уровне определяется два вида протоколов: Первый вид — сетевые протоколы (routed protocols) — реализуют продвижение пакетов через сеть. Именно эти протоколы обычно имеют в виду, когда говорят о протоколах сетевого уровня. Часто к сетевому уровню относят и другой вид протоколов, называемых протоколами обмена маршрутной информацией или просто протоколами маршрутизации (routing protocols). С помощью этих протоколов маршрутизаторы собирают информацию о топологии межсетевых соединений. Протоколы сетевого уровня реализуются программными модулями операционной системы, а также программными и аппаратными средствами маршрутизаторов. Локальные сети второго и третьего уровней OSI обычно используются в предприятиях, учебных учреждениях, а также в домашних сетях для организации эффективной и безопасной передачи данных. Эти уровни OSI являются основой для построения сложных сетевых инфраструктур и обеспечивают высокую производительность и надежность передачи данных. 2.3 Проектирование сетей в офисных зданиях При создании ЛВС перед разработчиком стоит проблема: при известных данных о назначении, перечне функций ЛВС и основных требованиях к комплексу технических и программных средств ЛВС построить сеть для информационной системы в заданной предметной области. Методика проектирования конфигурации и структурной схемы локальных вычислительных сетей зданий состоит из нескольких последовательных этапов. 1.Разработка общей структуры сети здания. Структуризация сети. Выделение и определение размеров подсетей; Назначение IP адресов хостам, формирование масок подсетей, назначение IP адресов портам маршрутизаторов, определение состава серверов здания, их подключение и адресация. 2.Составление плана расположения элементов сети здания. Принципы прокладки кабельной подсистемы, условные обозначения. План этажа и расположение сетевых коммуникационных элементов, рабочих станций и серверов. Реализация требуемой пропускной способности каналов. 3.Техническое описание фрагмента сети здания (этаж). Принцип маркировки кабельных сегментов. Трассы прокладки кабельных сегментов Выбор оборудования для активных компонентов сети: концентраторов, коммутаторов, маршрутизаторов. Составление таблицы кабельных соединений. 4. Разработка общей структуры сети кампуса. Выбор средств объединения коммуникационных центров зданий. Назначение IP адресов портам маршрутизаторов, определение состава серверов кампуса, их подключение и адресация. Организация выхода в глобальную сеть, выбор провайдера. Выбор канала связи и обеспечение необходимой скорости передачи. 5. Планирование информационной безопасности сети. 6.Проведение расчета экономической эффективности сети. 2.4 Типы оборудования и технологии для построения сетей Сетевое оборудование Техника представляет собой компьютерное оборудование, которое используется для установки и поддержания соединений в сетях. Оно включает в себя устройства для передачи, маршрутизации, коммутации и управления трафиком данных. Применение сетевого оборудования подразумевает создание локальных и глобальных сетей, сетей доступа для клиентов. Это играет важную роль в обеспечении надежности, безопасности и доступности сервисов и приложений. Активное сетевое оборудование Это устройства сетевой инфраструктуры, которые обеспечивают передачу и маршрутизацию данных в компьютерной сети. Они выполняют функции обработки, пересылки и управления данными, которые передаются в сети. Данная техника имеет собственный процессор и оперативную память, что позволяет им выполнять функции управления и обработки информации, а также оптимизировать поток данных в сети, облегчая управление и ускоряя передачу данных. Пассивное сетевое оборудование Это оборудование, которое не имеет своего источника питания и не изменяет сигналы, проходящие через него. Оно выполняет функцию передачи данных, но не управляет трафиком и не обеспечивает обработку данных. Примеры включают в себя: 1.Кабели, например, витая пара или оптоволоконный кабель, применяющиеся для соединения устройств и передачи данных между ними. 2.Разъемы, патч-панели и кроссовые поля, применяющиеся для соединения кабелей и устройств. 3.Разветвители или сращивающие коробки, применяющиеся для разделения или объединения оптоволоконных линий связи. Пассивное сетевое оборудование не требует специальных конфигураций конфигурирования или настройки и помогает обеспечить более эффективное и надежное функционирование сети. Существует множество различных типов сетевых устройств, каждое из которых обладает своими уникальными особенностями, характеристиками и предназначением. Некоторые направляют трафик между сетями, могут соединять локальные сети внутри организации или соединять сети в разных местах мира через Интернет. Другие объединяют устройства внутри локальной сети и обеспечивают коммуникации между ними. Они могут автоматически определять, куда направлять пакеты данных внутри сети, на основе MAC-адресов устройств. Часть оборудования обеспечивает беспроводную связь между устройствами внутри локальной сети. Коммутатор или свитч Устройство работает на канальном уровне модели и используется для объединения нескольких устройств в одну локальную сеть. Оно может определять, к какому порту нужно направить данные, чтобы они достигли своего получателя. Свитчи также могут использоваться для создания виртуальных локальных сетей. Они работают на уровне канала и канального кадра, а также на уровне сети и пакета. Коммутаторы используются для объединения нескольких сегментов сети и обеспечения связи между ними. Они также могут использоваться для фильтрации трафика и повышения производительности сети. Хаб или концентратор Такие устройства используются для соединения устройств в сеть. Хаб является устаревшим устройством, которое передает все данные на все подключенные к нему устройства, независимо от того, нужны ли эти данные этому устройству или нет. Он создает общую шину для всех устройств, подключенных к нему, и может приводить к перегрузкам сети. Концентратор является более современным устройством, передающим данные только на те устройства, которые их запрашивают, и не отправляет данные на все устройства, подключенные к нему. Он создает отдельные каналы связи для каждого устройства, подключенного к нему, и не нагружает лишнее оборудование. Роутер или маршрутизатор Данная техника относится к устройствам, которые используются для связи различных компьютерных сетей между собой. Она выполняет функцию маршрутизации пакетов данных через сети, чтобы эти данные могли достигнуть своего назначения. Иногда роутер представляет собой объединение маршрутизатора и коммутатора, обеспечивающего переключение портов локальной сети. Техника относится к специализированному оборудованию, обеспечивающему маршрутизацию и управление трафиком между сетями. Роутер является комплексным устройством, которое выполняет как функции маршрутизации, так и коммутации внутри сети. Межсетевой экран или Firewall Это технология безопасности информационных систем, которая используется для защиты компьютерной сети от несанкционированного доступа, злоумышленных атак и других угроз из интернета. Она может быть реализована как программно, так и аппаратно. Вне зависимости от этого, устройство находится между компьютерной сетью и интернетом и контролирует передачу данных. Он осуществляет фильтрацию трафика, блокируя попытки входа в сеть из неизвестных или недоверенных источников, запрещает передачу определенных типов трафика (например, трафика с вредоносным содержимым), а также выполняет другие функции защиты. Периферийное сетевое оборудование Сюда относится оборудование, которое подключается к компьютерной сети для обеспечения ее работы. К данной категории относятся: 1.Маршрутизатор; 2.Коммутатор; 3.Модем; 4.Wi-Fi точка доступа; 5.Контроллер беспроводной сети; 6.Повторитель сигнала; 7.Брандмауэр. Технологии построения локальных вычислительных сетей меняются довольно быстро, подстраиваясь под нужды потребителей. Теперь никто не желает ждать часами, пока скачивается любимый фильм или передается презентация с большим количеством фотографий. Современные сети позволяют увеличить качество соединения с компьютерами и другими устройствами так, что скорость загрузки большинства материалов потребителю кажется такой же, как с жесткого диска. Базовые технологии локальных сетей Базовые технологии построения локальных сетей, которые еще называют архитектурами, можно разделить на два поколения. Первое поколение обеспечивает низкую и среднюю скорость передачи данных, второе – высокую. К первому поколению технологий относятся такие, которые функционируют на основе использования кабеля с медной жилой: ARC net (скорость до 2,5 Мбит/с); Ethernet (до 10 Мбит/с); Token Ring (до 16 Мбит/с). Второе поколение архитектур основано преимущественно на оптоволоконных линиях, и некоторые варианты строятся на основе кабеля с медной жилой высокого качества. К ним относятся: 1.FDDI (до 100 Мбит/с); 2.АТМ (до 155 Мбит/с); 3.Fast Ethernet (до 100 Мбит/с); 4.Gigabit Ethernet (до 1000 Мбит/с). Технологии построения локальных сетей Сетевая технология подразумевает использование минимального набора стандартных протоколов и необходимых для их поддержания программноаппаратных средств. Есть множество различных протоколов, но самыми популярными являются те, которые развиваются на основании Ethernet, FDDI, Token-Ring, Arcnet. Самой популярной является технология Ethernet и ее более современные варианты. Для ее построения используется тонкий и толстый коаксиальный кабель, а также витая пара, которая более проста при монтаже и обслуживании. Технология настройки локальной вычислительной сети Самой распространенной технологией в наши дни является архитектура Ethernet, ее высокоскоростные варианты Fast Ethernet и Gigabit Ethernet легко объединяются между собой и с ней в единую сеть, что упрощает задачи масштабирования. Скорость передачи данных в такой сети зависит от типа кабеля. Здесь применяются варианты от тонкого коаксиального кабеля до мультимодового оптоволоконного кабеля со скоростью светового сигнала до 1300 нм. Сети вида Arcnet устарели и обеспечивают малую скорость (2,5 Мбит/с). Но на ряде предприятий их еще можно встретить, так как раньше они пользовались большим спросом. Это очень надежная сеть с низкой стоимостью адаптеров и гибкостью в настройке. Обычно имеет топологию в виде «шины» или «пассивной звезды». Сеть Token-Ring кольцевого типа сама по себе тоже уходит в историю ЛВС, но знать о ней надо, потому что она стала основой и прообразом маркерной сети нового поколения стандарта FDDI. Сети вида FDDI (Fiber Distributed Data Interface) с маркерным методом доступа используют оптоволоконный кабель. Это высокоскоростная архитектура, которая может поддерживать до 1000 абонентов. При этом максимальная протяженность кольца не может составлять более 20 километров, а расстояние между абонентами должно быть не более 2 км. Эти особенности делают ее применимой для оснащения средних и малых предприятий с небольшим количеством рабочих мест. 3.1 Планирование расположения сетевых узлов и оборудования Для выполнения работ по созданию локальной сети и настройке оборудования утверждены следующие требования: 1. создание локальной сети и настройка оборудования для доступа к сети интернет, используя для контроля биллинговую систему; 2. свободное подключение сотрудников к ресурсам Интернет только в рабочих целях; 3. выбор оборудования должен быть основан на технических характеристиках, способных удовлетворить требованиям к скорости передачи данных; 4. оборудование должно быть безопасно, защищено от поражения людей электрическим током, не должно создавать электрических помех в сети. Уровень электромагнитных излучений не должен превышать установленные санитарные нормы; 5. у рабочей станции должна иметься розетка с разъемом RJ-45 и в станции должен быть сетевой адаптер, который встроен в системную плату; 6. у рабочей станции, для подключения к сети должен быть сетевой кабель с разъемами RJ-45 на концах; 7. рабочая станция как место работы должно представлять собой полноценный компьютер или ноутбук; 8. наличие wi-fi по всему кабинету; 9. расположение рабочих мест должно удовлетворять требования стандартов размещения оборудования в учебных заведениях; 10. в локальной сети должны присутствовать стационарные и портативные компьютеры; 11. затраты на создание локальной сети должны быть минимизированы; 12. сеть должна быть надежна. Целью работы является разработка сети средствами кабеля UTP (неэкранированная витая пара). Для выполнение поставленной задачи необходимо выполнить следующее: провести исследование и анализ предметной области; ознакомиться с топологиями сети; спроектировать логическую схему сети; спроектировать физическую схему сети; выбрать активное и пассивное оборудование; выбрать серверное оборудование и программное обеспечение; описать работы по монтажу и настройке оборудования; выполнить расчеты количества оборудования. Решение всех поставленных задач будет выполнено с учетом всех стандартов построения, на основе предложенного плана здaния. В результате выполнения дипломного проекта должна быть спроектирована локальная вычислительная сеть детского сада, являющаяся удобной в настройке, установке и использовании. А также проведены расчёты длины кабелей, соединяющих информационные розетки, и подобрано коммутационное оборудование для функционирования всей системы./ Компьютерная техника находится на одном этаже в разных кабинетах, расстояния не превышает восьмидесяти метров, между станциями. Сотрудники используют портативные 4G модемы для выхода в интернет, печатающая техника подключена по USB интерфейсу. Для обмена информации используются съемные накопители и почту. Для повышения производительности работы необходимо организовать монтаж локальной вычислительной сети. Под топологией расположение локальной снести обычность компьютеров снести другач понимается относительность физическое другачизспособный соединения иох линиями связист.Существует тори основных топологии снести: 1)шпинат(bus),пари которой всуе компьютерный параллельность подключаются ка одной линии связникиз информация опт каждогодно компьютера одновременность передается восемь остальным компьютерам; 2)звезда(star),при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи; 3) кольцо (ring), пари котором каждый компьютерный передает информацию навсегда только одному компьютеру, следующему вэ цепочке, ад получает информацию столько опт предыдущего во цепочке компьютера, щи этаж цепочка замкнута вэ «кольцо». На практике нередко используют щи комбинации базовых топологий, дно большинство сетей ориентированный именной над этилтори. Характеристики топологии вычислительных сетей Звезда Кольцо Шина Ценность Незначительн Средняя Средняя расширения ая Присоединение Пассивное Активное Пассивное абонентов Защита от Незначительн Незначительная Высокая отказов ая Размеры Любые Любые Ограниченны системы Защищенность Хорошая Хорошая Незначительная от прослушивания Ценность Незначительн Незначительная Высокая подключения ая Действие Хорошее Удовлетворител Плохое системы при ьное больших нагрузках Потенциальнос Очень Неплохая Плохая ть работы в хорошая реальном режиме времени Разводка кабеля Хорошая Удовлетворител Хорошая ьная Обслуживание Очень Среднее Среднее хорошее Наиболее лучшим вариантом является антропология типаж «звезда (star)».Основным преимуществом такой снести является ещё устойчивость ка сбоям, возникающим вследствие неполадок ная отдельных рабочих станциях милли из-за повреждения сетевого кабеля. В ввиду физического месторасположения компьютеров, будем использовать 2вариант топологияж «звезда». Данная топология обеспечить наём соединение всех компьютеров вэ локальную сесть находящихся над расстоянии не более 100 метровый другач опт другач, чтоб обусловленность длинной одногодка сегментация светик. 3.2 Выбор сетевых технологий и протоколов Кабельные сети, как следует из названия, используют в качестве среды передачи кабель, соединяющий в соответствии с выбранной топологией компьютеры и другие узлы компьютерной сети. Как правило, используется кабель с медными жилами для передачи электрических сигналов или кабель на основе оптоволокна. В зависимости от вида и поколения сети, протяженности линий связи, места прокладки и др. могут выбираться кабели достаточно разнообразных характеристик. Как правило, в локальных сетях используется кабель «витая пара». Если этим кабелем надо соединить сети соседних зданий, то его следует использовать в экранированном варианте. При построении протяженных локальных сетей, в городских, а также в глобальных сетях будет использоваться оптоволоконный кабель, который обеспечивает высокое качество и скорость передачи данных на большие расстояния, а также слабо подвержен влиянию извне. Следует также отметить, что компьютерные сети могут создаваться и на основе телефонной инфраструктуры, использовать ту же кабельную систему, что и стационарная телефонная связь. В настоящее время такое решение не обеспечивает существующих потребностей скорости и качества передачи информации, однако во времена становления глобальных сетей именно телефонная инфраструктура позволила быстро создать сети, объединяющие города, страны и континенты, а также обеспечить подключение к этим сетям конечных пользователей. Беспроводные сети используют в качестве среды передачи радиоэфир либо другие решения, не требующие использования кабельной проводки. Беспроводные технологии используются для всех видов компьютерных сетей. Так, в глобальных сетях используется спутниковая передача, на городском уровне – беспроводные сети сотовых операторов (3G, LTE, WiMAX и др.), в локальных сетях широко применяется технология Wi-Fi, а в персональных – Bluetooth. Надо учитывать, что радиоэфир – это не единственная возможность построения беспроводных сетей. Свое применение нашли сети и на основе инфракрасного излучения. Это различные решения, позволяющие соединить фрагменты локальных сетей рядом стоящих зданий (там, где в силу тех или иных причин невозможно использовать кабель или радиоэфир), а также технология соединения мобильных устройств пользователя через инфракрасный порт. Таким образом, в нашем проекте, при прокладке ЛВС будет использована медная среда передачи данных (неэкранированная витая пара) категории 5е. Реализовать ЛВС, отвечающую поставленным целям и требованиям, можно применив технологию FastEthernet на витой паре, одними из требований заказчика являлись скорость 10-100 Мбит/с и достаточно невысокая цена. С этой точки зрения данная технология является наиболее оптимальной. Также положительной стороной является доступность материалов и имеющегося коммуникационного оборудования. Для совместной работы с файлами, необходим отдельный компьютер, который будет выполнять обязанности файлового сервера. На нем будут храниться документы, доступ к которым будет обеспечен компьютерам сети. Кроме этого понадобится коммутатор, чтобы соединить несколько компьютеров в один сегмент. Далее стоит отметить, что одним из требований к ЛВС было наличие Wi-Fi. Чтобы его обеспечить, необходимо использовать Wi-Fi роутер. Кроме того, для прокладки сети будет необходим сам кабель и розетки, а также короба, чтобы защитить провода от повреждений. Для сетевого оборудования понадобится шкаф. Итак, можно сделать вывод, что для создания локальной сети потребуется следующее оборудование: файловый сервер; маршрутизатор с поддержкой Wi-Fi; коммутатор; сетевой кабель; короба; информационные розетки; коммутационный шкаф; конечное сетевое оборудование – компьютеры и ноутбуки. Подбор маршрутизатора Маршрутизатор (роутер) – сетевое устройство, используемое в компьютерных сетях передачи данных, которое, на основании информации о топологии сети (таблицы маршрутизации) и определённых правил, принимает решения о пересылке пакетов сетевого уровня модели OSI их получателю. Обычно применяется для связи нескольких сегментов сети. Существует 2 вида маршрутизаторов: программный и аппаратный (программно-аппаратный). В первом случае он является частью операционной системы одного из компьютеров сети, во втором случае специальным вычислительным устройством. Аппаратный маршрутизатор – специализированное устройство, собранное на узкоспециализированном процессоре RISC или ARM, объединяющее в отдельном корпусе множество маршрутизирующих модулей. Программный маршрутизатор – это рабочая станция или выделенный сервер, имеющий специальным несколько программным сетевых интерфейсов обеспечением, и снабженный настроенным на маршрутизацию. Несмотря на то, что программный маршрутизатор обладают более гибким функционалом, чем аппаратный, в данном проекте он применяться не будет, так является менее надежным и более сложным в использовании. Так же к нему пришлось бы докупать адаптер Wi-Fi. В отличие от коммутаторов и мостов, в таблицах маршрутизации этих устройств записываются номера подсетей, а не MAC-адреса. Вторым отличием является активный обмен с другими маршрутизаторами информацией о топологии связей в подсетях, их пропускная способность и состояние каналов. Основные требования, которые предъявляются к маршрутизатору в проекте – это функциональность и скорость работы.
