Проектирование локальной компьютерной сети - Курсовая работа

Каждая станция, имеющая данные для передачи, отслеживает состояние физической среды, прослушивает моноканал, определяет степень его занятости и при отсутствии передач от других станций, помещает свое сообщение (кадр) в физическую среду последовательно по битам. Если после начала передачи обнаруживается сообщение другой станции, то каждая из этих станций выдает в физическую среду битовую комбинацию "наличие конфликта" (НК), чтобы обозначить для всей сети наличие конфликта. Станция может передать сообщение по сети лишь тогда, когда получит кадр маркера (token). Кадр маркера перемещается по цепи как по логическому кольцу - от станции к станции, поэтому принцип работы такой сети не зависит от топологии ("звезда" 3) Метод доступа с передачей маркера для кольцевой топологии реализован в сетях TOKEN RING (метод Token Ring).В результате проделанной на данной коммерческой организации работы произведена: компьютеризация рабочих мест с объединением их в локальную вычислительную сеть, с наличием сервера и доступом к сети Интернет.6 1з1-CS2*3 Первый зал 1з1 Первый зал CS-2 Порт 3 7 01.01.2013 7 1з2-CS2*4 Первый зал 1з2 Первый зал CS-2 Порт 4 10 01.01.2013 8 1з3-CS2*5 Первый зал 1з3 Первый зал CS-2 Порт 5 3 01.01.2013 Расчет мощности ИБП для оборудования, находящегося в серверной стойке: Мощность ИБП: (750Вт 750Вт 550Вт 25Вт)*2=4150Вт (три сервера, маршрутизатор) При выборе оборудования учитывались следующие требования: Для серверов и рабочих станций необходимы: надежность, высокие характеристики, возможность расширения функционала, возможность расширения сети, возможность хранения больших объемов информации, взаимозаменяемость деталей.

компьютерный сеть связь локальный

На нынешнем этапе развития информационных технологий в обществе возникают серьезные проблемы обмена передачи и хранения информаций. Для этих целей создаются различного рода локальные и беспроводные вычислительные сети (ВС). С появлением ВС существует потребность в более улучшенной организации сетей, повышения ее производительности и надежности. (ВС) имеют ряд очень полезных преимуществ: - совместное использование разнообразных баз данных и аппаратных средств;

- стандартизация приложений (программного обеспечения), что позволяет коллективную работу над одним проектом;

- возможность быстрого доступа к различным компонентам сети не отходя от рабочего места;

- эффективное распределение рабочего времени за счет автоматизации процессов.

В данной работе представлена локально-вычислительная сеть (ЛВС) компьютерного клуба, сочетающая в себе быстродействие, надежность, безопасность, также представлена система охранного теленаблюдения (ОТН). Описаны принципы работы ВС и ОТН, характеристики используемых каналов связи, описано применяемое оборудование. В работе представлены наглядные схемы размещения ЛВС и сети ОТН.

1.Теоретическая часть

1.1 Описание примененной топологии

Все компьютеры в локальной сети соединены линиями связи. Геометрическое расположение линий связи относительно узлов сети и физическое подключение узлов к сети называется физической топологией. В зависимости от топологии различают сети: шинной, кольцевой, звездной, иерархической и произвольной структуры.

Различают физическую и логическую топологию. Логическая и физическая топологии сети независимы друг от друга. Физическая топология - это геометрия построения сети, а логическая топология определяет направления потоков данных между узлами сети и способы передачи данных.

В настоящее время в локальных сетях используются следующие физические топологии: · физическая "шина" (bus);

· физическая “звезда” (star);

· физическое “кольцо” (ring);

· физическая "звезда" и логическое "кольцо" (Token Ring).

В данном проекте использовалась топология “звезда” изза своих преимуществ: · легко подключить новый ПК;

· имеется возможность централизованного управления;

· сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК.

Недостатки данной топологии: · разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети;

· ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций;

· трудно определить дефекты соединений

Описание топологии: звезда - базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно коммутатор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило, «дерево»). Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом возлагается очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может.

1.2 Описание методов доступа

На практике находят наибольшее применение следующие методы доступа к среде передачи данных: 1) метод случайного доступа с опознаванием несущей и обнаружением конфликтов (CSMA/CD) (стандарты ISO 8802.3,ECMA-80);

2) метод доступа с эстафетной передачей маркера для сети со звездообразной или шинной топологией (стандарт ISO8802.4);

3) метод доступа с передачей маркера для кольцевой и шинной топологии (стандарты ISO 8802.5, ECMA-89 и ECMA-90).

1) Метод случайного доступа с опознаванием несущей и обнаружением конфликтов реализован в ЛВС "Ethernet" и получил название "метод Ethernet". Данный метод позволят всем станциям ЛВС коллективно использовать общую физическую среду, организованную в виде шинной магистрали. Опознавание несущей действия станции по обнаружению в физической среде передач от других станций.

Каждая станция, имеющая данные для передачи, отслеживает состояние физической среды, прослушивает моноканал, определяет степень его занятости и при отсутствии передач от других станций, помещает свое сообщение (кадр) в физическую среду последовательно по битам. Если после начала передачи обнаруживается сообщение другой станции, то каждая из этих станций выдает в физическую среду битовую комбинацию "наличие конфликта" (НК), чтобы обозначить для всей сети наличие конфликта. После этого станция прерывает передачу своего кадра и с некоторой случайной задержкой осуществляет попытку повторной передачи кадра. За счет случайности времени повторения передачи удается избежать того, что станции опять одновременно начнут передачу.

2) Метод доступа с эстафетной передачей маркера реализован в сетях ARCNET (метод ARCNET). Он предполагает последовательную передачу от станции к станции под управлением сервера (управляющей станции) кадра маркера. Кадр маркера - это форматированная битовая последовательность, передаваемая на станции ЛВС с целью упорядоченной передачи станциям полномочий на доступ к физической среде в соответствии с адресами станций.

Станция может передать сообщение по сети лишь тогда, когда получит кадр маркера (token). Кадр маркера перемещается по цепи как по логическому кольцу - от станции к станции, поэтому принцип работы такой сети не зависит от топологии ("звезда"

В сети со звездообразной топологией каждая станция подключается к концентратору или к усилителю сигналов. К концентраторам можно подключать 4, 8, 16 или 32 станции (компьютера), а между собой концентраторы соединяются шиной.

3) Метод доступа с передачей маркера для кольцевой топологии реализован в сетях TOKEN RING (метод Token Ring). Сети TOKEN RING имеют механизм приоритета, благодаря которому определенные станции могут передавать сообщения быстрее других, а также передавать более длинные сообщения.

В ЛВС с передачей маркера с приоритетами станции имеют приоритеты, устанавливаемые для доступа к сети. Это достигается путем размещения в маркере поля управления доступом, содержащего приоритеты станции и приоритет кадра.

Практика использования сетевого оборудования (адаптеров ЛВС, кабеля) показывает, что наибольший эффект с точки зрения соотношения производительность/цена дает использование оборудования, реализующего метод доступа к сети типа Ethernet.

Преимущество реализации метода доступа Ethernet перед Arcnet и Token Ring в следующем: 1) Ethernet обеспечивает пропускную способность в 4 раза больше, чем Arcnet при увеличении стоимости в 1,5-2 раза;

2) Token Ring существенно дороже Ethernet"а, но только в 1,6 имеет пропускную способность моноканала больше, чем Ethernet, а с учетом алгоритма передачи данных - большие временные задержки данных;

3) Ethernet-это промышленный стандарт на Западе, что обеспечивает его широкую поддержку производителями оборудования и дальнейшее развитие этого направления наряду с продвижением других перспективных технологий.

Таблица 1 - Сравнительные характеристики наиболее распространенных технологий ЛВС.

Характеристики FDDI Ethernet Token Ring ARCNET

Скорость передачи 100 Мбит/с 10 (100) Мбит/с 16 Мбит/с 2,5 Мбит/с

Топология кольцо шина кольцо/звезда шина, звезда

Среда передачи оптоволокно, витая пара коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно витая пара, оптоволокно коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно

Метод доступа маркер CSMA/CD маркер маркер

Максимальная протяженность сети 100 км 2500 м 4000 м 6000 м

Максимальное количество узлов 500 1024 260 255

Максимальное расстояние между узлами 2 км 2500 м 100 м 600 м

1.3 Описание характеристик и принципов работы физических каналов связи

Выбор кабельной подсистемы диктуется типом сети и выбранной топологией. Требуемые же по стандарту физические характеристики кабеля закладываются при его изготовлении, о чем и свидетельствуют нанесенные на кабель маркировки. В результате, сегодня практически все сети проектируются на базе UTP и волоконнооптических кабелей, коаксиальный кабель применяют лишь в исключительных случаях и то, как правило, при организации низкоскоростных стеков в монтажных шкафах.

В проекты локальных вычислительных сетей (стандартных) закладываются на сегодня всего три вида кабелей: · коаксиальный (двух типов): - тонкий коаксиальный кабель (thin coaxial cable);

- толстый коаксиальный кабель (thick coaxial cable).

· витая пара (двух основных типов): - неэкранированная витая пара (unshielded twisted pair - UTP);

- экранированная витая пара (shielded twisted pair - STP).

· волоконнооптический кабель (двух типов): - многомодовый кабель (fiber optic cable multimode);

- одномодовый кабель (fiber optic cable single mode).

Таблица 2 - Качественные характеристики сред физических каналов

Типы каналов Параметры каналов

Ширина полосы частот, МГЦ Длина линии, км Число подключенных абонентов, Цена Скорость

Витая пара проводов 3..5 0,1 50 Средняя Низкая

Коаксиальный кабель: узкополосный 10..20 0,3 100 Высокая Средняя широкополосный 200…300 1,0 1000 Высокая Средняя и высокая

Волоконнооптический кабель 300 2..10 30 Очень высокая Высокая

Сетевые технологии локальных сетей IEEE802.3/Ethernet

В настоящее время эта сетевая технология наиболее популярна в мире. Популярность обеспечивается простыми, надежными и недорогими технологиями. В классической локальной сети Ethernet применяется стандартный коаксиальный кабель двух видов (толстый и тонкий).

Однако все большее распространение получила версия Ethernet, использующая в качестве среды передачи витые пары, так как монтаж и обслуживание их гораздо проще. В локальных сетях Ethernet применяются топологии типа “шина” и типа “пассивная звезда”, а метод доступа CSMA/CD.

В развитие сетевой технологии Ethernet созданы высокоскоростные варианты: IEEE802.3u/Fast Ethernet и IEEE802.3z/Gigabit Ethernet. Основная топология, которая используется в локальных сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, пассивная звезда.

Сетевая технология Fast Ethernet обеспечивает скорость передачи 100 Мбит/с и имеет три модификации: 100BASE-T4 - используется неэкранированная витая пара (счетверенная витая пара). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м;

100BASE-TX - используются две витые пары (неэкранированная и экранированная). Расстояние от концентратора до конечного узла до 100м;

100BASE-FX - используется оптоволоконный кабель (два волокна в кабеле). Расстояние от концентратора до конечного узла до 2000м; .

Сетевая технология локальных сетей Gigabit Ethernet - обеспечивает скорость передачи 1000 Мбит/с. Существуют следующие модификации стандарта: 1000BASE-SX применяется оптоволоконный кабель с длиной волны светового сигнала 850 нм.

1000BASE-LX используется оптоволоконный кабель с длиной волны светового сигнала 1300 нм.

1000BASE-CX используется экранированная витая пара.

1000BASE-T применяется счетверенная неэкранированная витая пара.

Локальные сети Fast Ethernet и Gigabit Ethernet совместимы с локальными сетями, выполненными по технологии (стандарту) Ethernet, поэтому легко и просто соединять сегменты Ethernet, Fast Ethernet и Gigabit Ethernet в единую вычислительную сеть.

Существует большое количество характеристик, связанных с передачей трафика через физические каналы.

- Предложенная нагрузка - это поток данных, поступающий от пользователя на вход сети.

- Скорость передачи данных- это фактическая скорость потока данных, прошедшего через сеть.

- Емкость канала связи (capacity), называемая также пропускной способностью, представляет собой максимально возможную скорость передачи информации по каналу.

- Полоса пропускания (bandwidth) -он используется в двух разных значениях. Во-первых, с его помощью могут характеризовать среду передачи. В этом случае он означает ширину полосы частот, которую линия передает без существенных искажений. Во-вторых, термин «полоса пропускания» используется как синоним термина емкость канала связи

Физические каналы связи делятся на несколько типов в зависимости от того, могут они передавать информацию в обоих направлениях или нет.

- Дуплексный канал обеспечивает одновременную передачу информации в обоих направлениях.

- Полудуплексный канал также обеспечивает передачу информации в обоих направлениях, но не одновременно, а по очереди

- Симплексный канал позволяет передавать информацию только в одном направлении. Часто дуплексный канал состоит из двух симплексных каналов.

1.4 Описание общих принципов работы сетевого оборудования

Сетевое оборудование - устройства, необходимые для работы компьютерной сети.

Задача активного оборудования заключается в создании и поддержании логической структуры каналов передачи данных поверх физических носителей. Оно включает в себя обширную группу устройств, таких как коммутаторы, маршрутизаторы, конверторы среды передачи данных, точки доступа, VOIP шлюзы и т.п. Т.е. можно говорить, что активное оборудование - это оборудование которому для функционирование необходим источник энергии и которое не связано с предоставлением сервисов для клиентских приложений Пассивное оборудование составляет физическую инфраструктуру сетей (коммутационные панели, розетки, стойки, монтажные шкафы, кабели, кабель-каналы, лотки и т.п.) От качества исполнения кабельной системы во многом зависит пропускная способность и качество каналов связи, поэтому для тестирования физических носителей данных должно применяться сложное и дорогостоящее оборудования под управлением квалифицированного персонала в этой области. Для объединения Клиентов и Серверов в сети между собой используется Сетевое Оборудование - модемы, коммутаторы, маршрутизаторы и каналы связи.

Модем ("модулятор-демодулятор") - это устройство, которое позволяет преобразовывать информацию из/в цифрового вида в/из аналоговые сигналы и передавать ее по каналам связи - медным проводам, оптике, радио и т.д.

Коммутатор (Switch или HUB) - позволяет передавать сетевые пакеты информации между устройствами, которые включены в него напрямую, как правило специальным медным кабелем обычно на небольшом (не более нескольких десятков метров) расстоянии от коммутатора.

Коммутатор имеет достаточно большое количество интерфейсов (портов подключения) - до нескольких десятков, автоматически может обнаруживать какие устройства в него включены и сам определять какой пакет информации какому устройству передавать. Коммутаторы обычно применяются для организации локальных сетей по комнате или зданию и в принципе позволяют обмениваться информацией Клиентам и Серверам, к ним подключенным, даже без выхода в глобальную сеть.

Глобальная сеть - это фактически объединение локальных сетей между собой. А так как сеть Интернет сложная и многосвязная, то для выяснения маршрута доставки по сети для каждого конкретного пакета применяются специальные сетевые устройства - маршрутизаторы.

Каждый маршрутизатор хранит так называемую "таблицу маршрутизации", в которой указано - пакеты для таких-то адресов - отправлять на такой-то интерфейс, а других - на такой-то, и, согласно этой таблице, маршрутизатор определяет какой пакет - куда отправить. Обычно маршрутизатор знает адреса своих ближайших соседей и сразу отправляет им пакеты, для них предназначенные. А все остальные - отправляет по т.н. default-маршруту (маршруту по умолчанию). Обычно им является "вышестоящий" маршрутизатор. Таблицы маршрутизации могут быть как статическими, т.е. постоянными и неизменными, так и динамическими, меняющимися по определенным правилам.

Применение динамической маршрутизации значительно повышает "живучесть" сети, так как позволяет менять маршруты доставки пакетов в зависимости от исправности или перегрузки тех или иных каналов связи.

1.5 Теоретические основы построения систем цифрового видеонаблюдения

Грамотное проектирование видеонаблюдения является залогом создания многофункциональной системы безопасности. Проектирование системы видеонаблюдения начинается с уточнения ряда важных нюансов, которые позволят оценить развитие системы в рамках наращивания численности серверов и видеокамер, возможность интегрирования видеонаблюдения, системы контроля доступа и охранно-пожарной сигнализации в единую целостную систему безопасности. Результатом проведения этих работ станет компромиссное решение, учитывающее масштабы охраняемой территории, площадь самого объекта, размеры системы, наличие коммуникаций линий электропитания, а также необходимые объемы архивирования видеоинформации. Проектирование системы видеонаблюдения является многоэтапным процессом, включающим в себя: · осматривание территории объекта;

· подготовку технико-экономического обоснования;

· разработку технического задания по системе;

· подготовку и оформление технического проекта на систему;

· подготовку исходных данных для программного обеспечения, управляющего системой;

· формирование рабочей документации, в том числе и проектно-сметной;

· проведение процедуры согласования рабочей документации с органами надзора;

· подбор и комплектование аппаратуры видеонаблюдения, и проведение ее установки на объекте;

· выполнение настройки и проведение диагностики установленных технических и программных средствv;

· проведение пусконаладочных работ аппаратуры видеонаблюдения;

· окончательная диагностика и приемочные испытания;

· исправление всех недостатков и замечаний проявившихся в процессе испытаний;

· приемка Заказчиком установленной системы видеонаблюдения и введение ее в эксплуатацию;

Схема ОТН представлена в приложении 3.

1.6 Описание технического решения

Данная сеть построена по технологии Fast Ethernet. Для создания сети использовалась неэкранированная витая пара, маршрутизатор, три свитча. В сети имеются: файловый сервер, сервер приложений, сервер безопасности и семнадцать рабочих станций. Оборудование в стойке подключено к двум ИБП. Серверы, маршрутизатор и два ИБП располагаются в стойке. Компьютеры первого зала и администраторов подключены к свитчу CS-2, компьютеры второго и третьего зала подключены к свитчу CS-3, кассиры подключены к маршрутизатору CS-1.

Топология данной сети «звезда» (схема приложение 2). Данная топология выбрана по нескольким причинам: -удобное управление, -надежность (выход из строя одной рабочей станции никак не скажется на всей сети), -простое подключение новый рабочих станций.

Объект оборудован системой видеонаблюдения. Сеть ОТН отделена от основной сети. В сети теленаблюдения имеются: видео-сервер, 14 ip-камер, 2 свитча. Контролируются: серверная (2 камеры), коридор (2 камеры), помещение для кассиров (1 камера), помещение для администраторов (1 камера), первый, второй и третий залы ( по 2 камеры), а также две лестничные клетки (по 1 камере). Сеть построена с использованием неэкранированной витой пары. Видео-сервер оборудован ИБП.

1.7 Стандартизация вычислительных сетей, ГОСТ, САНПИН, СНИП

При разработке данных рекомендаций использованы положения следующих нормативных документов: - ГОСТ Р 1.0-2004 Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения;

- ГОСТ 13109-97 Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии системах электроснабжения общего назначения;

- ГОСТ Р 21.1101-2009 Система проектной документации для строительства. Основные требования к проектной и рабочей документации;

- ГОСТ 28147-89 Системы обработки информации. Защита криптографическая. Алгоритм криптографического преобразования;

- ГОСТ Р 34.10-2012 Информационная технология. Криптографическая защита информации. Процессы формирования и проверки электронной цифровой подписи;

- ГОСТ Р 34.11-2012 Информационная технология. Криптографическая защита информации. Функция хэширования;

- ГОСТ Р 50571.21-2000 Электроустановки зданий. Часть 5. Выбор и монтаж электрооборудования. Раздел 548. Заземляющие устройства и системы уравнивания электрических потенциалов в электроустановках, содержащих оборудование обработки информации;

- ГОСТ Р 53245-2008 Информационные технологии. Системы кабельные структурированные. Монтаж основных узлов системы. Методы испытаний;

- ГОСТ Р 53246-2008 Информационные технологии. Системы кабельные структурированные. Проектирование основных узлов системы. Общие требования;

- ISO/IEC 11801:2010 Информационные технологии. Структурированная кабельная система для помещений заказчиков. 2-ое издание;

- ISO/IEC 14763-1:1999 Информационные технологии. Ввод и функционирование кабельной системы в помещении пользователя. Часть 1. Администрирование;

- ISO/IEC 14763-2: Информационные технологии. Ввод и функционирование кабельной системы в помещении пользователя. Часть 2. Планирование и установка;

- ISO/IEC 14763-3: Информационные технологии. Ввод и функционирование кабельной системы в помещении пользователя. Часть 3. Испытание волоконнооптической системы;

- СН512-78 Строительные нормы. Инструкция по проектированию зданий и помещений для электронно-вычислительных машин (в ред. 2000 г.);

- СНИП 2.01.07-85 Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия;

- Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. N 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности";

- СП 5.13130.2009 Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения. Автоматические. Нормы и правила проектирования;

- СП 9.13130.2009 Свод правил. Техника пожарная. Огнетушители. Требования к эксплуатации;

- Правила противопожарного режима в Российской Федерации (утверждены постановлением Правительства Российской Федерации от 25 апреля 2012 г. № 390);

- ГОСТ Р 53245-2008 Информационные технологии. Системы кабельные структурированные. Монтаж основных узлов системы. Методы испытаний;

- ГОСТ Р 53246-2008 Информационные технологии. Системы кабельные структурированные. Проектирование основных узлов системы;

- ISO/IEC 11801:2010Информационные технологии. Структурированная кабельная система для помещений заказчиков. 2-ое издание;

- ISO/IEC 14763-1:1999 Информационные технологии. Ввод и функционирование кабельной системы в помещении пользователя. Часть 1. Администрирование;

- ISO/IEC 14763-2:2000 Информационные технологии. Ввод и функционирование кабельной системы в помещении пользователя. Часть 2. Планирование и установка;

- ISO/IEC 14763-3:2006 Информационные технологии. Ввод и функционирование кабельной системы в помещении пользователя. Часть 3. Испытание волоконнооптической системы.

- ГОСТ 15971-90 Системы обработки информации. Термины и определения.

- ГОСТ 26553-85 Обслуживание средств вычислительной техники централизованное комплексное. Термины и определения.

- ГОСТ 29099-91 Сети вычислительные локальные. Термины и определения.

- ГОСТ 24402-88 Телеобработка данных и вычислительные сети. Термины и определения.

- ГОСТ 23678-79 Каналы передачи данных. Параметры контроля и требования к цепям стыка.

Развитие современной вычислительной техники не отделимо от развития компьютерных сетей. При выполнении данной курсовой я ознакомился с основными принципами построения и функционирования компьютерных сетей.

В результате проделанной на данной коммерческой организации работы произведена: компьютеризация рабочих мест с объединением их в локальную вычислительную сеть, с наличием сервера и доступом к сети Интернет.

Те задачи, которые ставились при постановке задачи, на мой взгляд, достигнуты. Схема локальной вычислительной сети представлена в Приложении 1.

1. Сети [Электронный ресурс]: Библиотека online. - Электрон. текстовые дан.

2. Электронный учебник по ЛВС [Электронный ресурс]: Дистанционное обучение. - Электрон. текстовые дан

3. Локальные вычислительные сети. [Электронный ресурс] - Электрон. текстовые дан

4. ГОСТ 29099-91 Сети вычислительные локальные. Термины и определения. [Электронный ресурс]: помощь по гостам. - Электрон. текстовые дан.

5. САНПИНЫ, ГОСТЫ, СНИПЫ. [Электронный ресурс]: помощь по гостам.

6. Проектирование системы видеонаблюдения.- Электрон. текстовые дан.

7. Проектирование системы сетевого видеонаблюдения. [Электронный ресурс] - Электрон. текстовые дан.

8. СНИПЫ [Электронный ресурс]: СНИПЫ и ГОСТЫ справочный ресурс.