Анализ и оценка сетевых топологий

– «шина» является пассивной топологией – компьютеры только кабель не могут восстанавливать затухающие при передаче по сети сигналы;

– надежность сети с топологией «шина» невысока. Когда электрический сигнал достигает конца кабеля, он (если не приняты специальные меры) отражается, нарушая работу всего сегмента сети.

Топология сети типа «шина» известна как логическая топология Ethernet 10 Мбит/с.

При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (hub) (рисунок 3). Концентратор – сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна.

Сигналы от передающего  компьютера поступают через концентратор ко всем остальным.

Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда  компьютеры были подключены к центральному, главному, компьютеру.

 

Рисунок 3 – Схема топологии сети типа «звезда»

 

Достоинства такой типологии  следующие:

– выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;

– хорошая масштабируемость сети;

– лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;

– высокая производительность сети;

– гибкие возможности  администрирования.

Недостатки:

–выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом

–для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий

– конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

Одна из наиболее распространённых топологий, поскольку проста в обслуживании. В основном используется в сетях, где носителем выступает кабель витая пара. UTP категория 3 или 5. Топология  типа «звезда» нашла свое отражение в технологии Fast Ethernet.

При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо (рисунок 4). Поэтому у кабеля просто не может быть свободного конца, к которому надо подключать терминатор. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии «шина», здесь каждый компьютер выступает в роли репитера, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.

Рисунок 4 – Схема сети типа «кольцо»

 

Один из принципов  передачи данных в кольцевой сети носит название передачи маркера. Суть его такова. Маркер последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, который должен передать данные. Передающий компьютер изменяет маркер, помещает адрес получателя в данные и посылает их по кольцу.

Данные проходят через  каждый компьютер, пока не окажутся у  того, чей адрес совпадает с адресом получателя, указанным в данных. После этого принимающий компьютер посылает передающему сообщение, где подтверждает факт приёма данных. Получим подтверждение, передающий компьютер создаёт новый маркер и возвращает его в сеть.

Достоинства такой топологии:

– простота установки;

– практически полное отсутствие дополнительного оборудования;

– возможность устойчивой работы без существенного падения  скорости передачи данных при интенсивной  загрузке сети, поскольку использование  маркера исключает возможность возникновения коллизий.

Коллизия – это  наложение двух и более кадров (пакетов) от станций, пытающихся передать кадр в один и тот же момент времени.

Топология типа «кольцо» имеет следующие недостатки:

– выход из строя одной  рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;

– сложность конфигурирования и настройки;

– сложность поиска неисправностей.

Наиболее широкое применение получила в оптоволоконных сетях. Используется в стандартах FDDI, Token Ring.

 

 

 

 

 

2 РАЗРАБОТКА  СТРУКТУРЫ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ

 

2.1 Постановка задачи проектирования и схемы взаимодействия

 

Необходимо разработать  локальную сеть для предприятия «Аква+» осуществляющего разработку программного обеспечения для предприятий водоснабжения и водоотведения.

Организационная структура приведена в Приложении А.

Таблица 1 – Распределение компьютеров между отделами

Первый этаж:	Второй этаж:	Третий этаж:	Четвёртый этаж:
Охрана 2	Отдел маркетинга 6	Бухгалтерия 6	Отдел кадров 3
Отдел сбыта  4	САПР (кабинет 1) 13	Юридический отдел 4	Директор 1
–	САПР (кабинет 2) 9	Информационно -технический отдел 8	Заместители 2
–	–	–	Секретари 2
–	–	–	Конференц-зал 1

 

 

Для определения загруженности сети, и распределения пропускной способности построим схему взаимодействия между отделами (Приложение Б) и логическую схему сети (Приложение В).

 

2.2 Выбор топологии  сети

 

При создании сети может  быть реализована одна из трёх базовых  топологий: «звезда», «кольцо» и «шина».

Таблица 2 – Основные характеристики сетей разных топологии

Характеристики	Топология	Топология	Топология
	Звезда	Кольцо	Шина
Стоимость расширения	Незначительная	Средняя	Средняя
Присоединение абонентов	Пассивное	Активное	Пассивное
Защита от отказов	Незначительная	Незначительная	Высокая
Размеры системы	Любые	Любые	Ограничены
Защищённость от прослушивания	Хорошая	Хорошая	Незначительная
Стоимость подключения	Незначительная	Незначительная	Высокая
Возможность работы в  реальном режиме	Очень хорошая	Хорошая	Плохая
Разводка кабеля	Хорошая	Удовлетворительная	Хорошая
Обслуживание	Очень хорошее	Среднее	Среднее

 

Сеть будет построена  по топологии – «звезда», и по распространенной в наше время технологии Ethernet.

Преимущества топологии «звезда»:

– недорогой кабель и  быстрая установка;

– легкое объединение рабочих групп;

– простое расширение сети.

Использования коммутатора  или моста улучшает производительность «поперек» сети.

Неисправность одного узла не приводит к остановке работы всей сети.

Кабельная система обеспечивает подачу сигнала на контрольные лампы  концентратора, что позволяет легко  проводить диагностику и определять неисправные узлы.

В центре каждой «звезды» – концентратор или коммутатор, который непосредственно соединен с каждым отдельным узлом сети через тонкий гибкий кабель UTP, часто называемый «витой парой». Кабель соединяет сетевой адаптер с ПК, с одной стороны, с концентратором или коммутатором - с другой. Устанавливать сеть с топологией «звезда» просто и недорого. Число узлов, которые можно подключить к концентратору, определяется возможным количеством портов самого концентратора. Однако имеется ограничение по числу узлов: сеть может иметь максимум 1024 узла. Рабочая группа, созданная по схеме «звезда», может функционировать независимо или может быть связана с другими рабочими группами.

 

2.3 Выбор оборудования  и программного обеспечения

 

Подразумевается наличие  на предприятии нужного количества персональных компьютеров и серверов с установленным лицензионным программным обеспечением, указанным в разрабатываемом проекте локальной сети предприятия. Предполагается, что в каждом персональном компьютере и сервере установлены сетевые платы для подключения к сети. В дальнейшем затраты на приобретение компьютерной техники и программного обеспечения учтены не будут, так как предполагают составление специальной сметы на приобретение, настройку и установку программного обеспечения, что не является целью данной конкретной работы по проектированию локальной сети предприятия.

В качестве коммуникаторов будут использоваться гигабитные и 100 мегабитные свитчи фирмы D-Link. Выбор  фирмы-производителя обусловлен оптимальным  соотношением цена/качество. Кабель используется как экранированный (FTP), так и неэкранированный (UTP) кабель типа «витая пара» категории 5.

Для обеспечения доступа  в Интернет, будет использоваться технология ADSL, которая позволит получить скорость потока данных в пределах от 1,5 до 8 Мбит/с. Технология ADSL позволяет телекоммуникационным компаниям предоставлять частный защищенный канал для обеспечения обмена информацией между пользователем и провайдером. Кроме того, ADSL эффективна с экономической точки зрения хотя бы потому, что не требует прокладки специальных кабелей, а использует уже существующие двухпроводные медные телефонные линии. ADSL открывает совершенно новые возможности в тех областях, в которых в режиме реального времени необходимо передавать качественный видеосигнал. К ним относится, например, организация видеоконференций, обучение на расстоянии и видео по запросу. Решено использовать ADSL - модем производства фирмы D-Link, а именно модель DSL-500T . Он отвечает всем современным требованиям к сетевому оборудованию и наиболее оптимален по соотношению цена/качество.

Для связи с удаленным  участком сети будет применяться  беспроводная технология стандарта 802.11g, обеспечивающая скорость передачи до 54 мегабит в секунду. Т.к. удаленный  участок будет находиться на расстоянии 500 метров необходимо применить направленные антенны для беспроводных точек доступа. Преимущество беспроводной связи заключается в удобстве монтажа и более дешевой реализации, нежели кабельный вариант. 54 Мбит вполне достаточно для обмена документами и прочими данными, а также для доступа в Интернет.

В качестве операционной системы сервера была выбрана Windows Server 2003 Edition.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В процессе исследования были достигнуты основные цели и решены поставленные задачи.

В данной работе были рассмотрены  основные топологии вычислительных сетей, так же была построена схема взаимодействия, спроектирована структурная  схема локальной вычислительной сети, разработана конфигурация сети, на предприятии «Аква+», которая удовлетворяет критериям по быстродействию, надежности, информационной безопасности.

На основании проведённого исследования можно сделать следующие  выводы, что топологии различаются требуемой длиной соединительного кабеля, удобством соединения, возможностями подключения дополнительных абонентов, отказоустойчивостью, возможностями управления обменом.

Кроме того, топологическая структура влияет на пропускную способность и стоимость локальной сети. Каждая топология сети налагает ряд условий. Например, она может диктовать не только тип кабеля, но и способ его прокладки.

По итогам исследования можно сделать выбор наиболее подходящей для определенных целей топологии вычислительной сети.

Локальная компьютерная сеть на предприятии по разработке компьютерного обеспечения вносит множество решаемых вопросов, как  оперативность и надежность.

Теоретические материалы и выводы данной работы, могут быть рекомендованы при изучении основных топологий сетей и получении знаний об их основных недостатках и преимуществах, и позволяют разобраться и принять правильное решение при выборе наиболее подходящей топологии при проектировании компьютерных сетей предприятий.

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Олифер В.Г., Олифер  Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. – СПб.: «Питер», 2010. – 324 с.

2. Олифер В.Г., Олифер  Н.А. Основы сетей передачи данных. - СПб.: «Питер», 2007. – 126 с.

3. Велихов А.В., Строчников  К.С. Компьютерные сети. Учебное  пособие по администрированию  локальных сетей. 3-е издание. – Новый издательский дом, 2008 . – 304 с.