Проектирование ЛВС

Рис. 1.4. Вариант схемы  ресурсной локальной сети

Сеть, показанная на рис. 1.5, несравненно более эффективна (практически исключены столкновения и легче гарантировать определенное время доступа к ресурсу). Здесь  также немало зависит от свойств  контроллеров внешних ресурсов (помечены красным цветом). Но такие сети обычно более дорого реализовать.

Рис. 1.5.

Для сопоставления быстродействия различных видов сетей Сталлингс (Stallings, W.: Data and Computer Communications, New York: Mac-Millan Publishing Company, 1985) в 1985 году разработал критерий. Критерий предполагает вычисление битовой длины BL (максимальное число бит в сегменте), которая равна произведению максимальной длины сегмента (L) на полосу пропускания (W), деленное на скорость распространения сигнала в сегменте (S):

BL = l*W/S

Для Ethernet BL = [500(м)*10 10⁶(бит/c)]/2 10⁸ (м/c) = 25 бит.

Коэффициент использования сети равен b = 1/(1+a), где

. Для Ethernet при длине пакета 1500 байта a = 0,0021, что дает для эффективности использования сети 0,997. Таким образом, максимальная пропускная способность ethernet составляет 9,97 Мбит/c или 1,25 Мбайт/с. Разумеется, в этом подходе не учитываются издержки, связанные с заголовками пакетов, которые дополнительно снижают эффективность сети. Из данного рассмотрения может показаться, что чем больше пакет, тем лучше. С точки зрения пропускной способности так оно и есть. Но с увеличением длины пакета увеличивается время отклика сети. Таким образом, выбор MTU определяется реальными требованиями пользователей.

 

 

 

 

2. Проектирование сети

2.1. Формализация задачи

 

Создайте проект эффективно работающей компьютерной сети для некоторой организации.

У каждого должностного лица в кабинете ПЭВМ, принтер. Пользователи имеют ограниченный доступ в глобальную сеть для конфиденциального общения по электронной почте с вышестоящими органами. Серверы расположены в кабинете ответственного за безопасность информации. Устройства коммутации распределить своим решением исходя из целесообразности и требований многоуровневой защиты информации. Распределение ПЭВМ по кабинетам представлено в соответствии со своим вариантом в виде следующей таблицы:

Таблица 2.1.1

Служба		Кол-во ПЭВМ	Кабинет нахо-дится в здании управления на расстоянии от сервера, м	Служба нахо-дится в дру-гом здании на расстоянии, м	Выход в глобаль-ную сеть
1	2	3	4	5	6
1	Загородная складская  база
2	Бухгалтерия
3	Отдел поставок
4	Группа менеджеров
5	Отдел экспорта
6	Отдел оптовой торговли
7	Отдел розничной торговли
8	Технический отдел
9	Автопарк

 

На основании начальных  условий примите сетевое решение, удовлетворяющее выше перечисленным  требованиям. Начертите схему вычислительной сети, обоснуйте необходимое количество каналов связи. Выберите и обоснуйте топологию и технологию сегментов локальной сети, тип кабеля, рассчитайте требуемую протяженность кабельных линий, тип и количество устройств коммутации, тип устройства подключения локальной сети к каналам глобальной сети. Рассчитайте требуемую пропускную способность устройств коммутации. Обоснуйте предложения по разбиению сети на подсети и осуществите расчет IP-адресов. Выберите необходимые сетевые службы, обоснуйте необходимость установки SQL-сервера и RAS-сервера. Предложите вариант INTRANET-сети. Продумайте варианты защиты информации в сети, составьте матрицу доступа. Рассчитайте стоимость спроектированной вычислительной сети.

2.2. Исходные данные, искомые результаты и форма их представления

 

Определим исходные данные для решения курсового проекта  согласно шифру 123101968, и заполним таблицу 2.2.1.

Таблица 2.2.1 – Исходные данные по шифру 123101968

Служба		Кол-во ПЭВМ	Кабинет нахо-дится в здании управления на расстоянии от сервера, м	Служба нахо-дится в дру-гом здании на расстоянии, м	Выход в глобаль-ную сеть
1	2	3	4	5	6
1	Загородная складская  база	4	-	9500	+
2	Бухгалтерия	4	150	-	-
3	Отдел поставок	2	-	1060	+
4	Группа менеджеров	2	240	-	+
5	Отдел экспорта	2	240	-	+
6	Отдел оптовой торговли	2	-	620	+
7	Отдел розничной торговли	4	-	320	+
8	Технический отдел	2	-	320	+
9	Автопарк	3	-	530	+

 

По заданию проекта  имеем некоторую организацию, в  которой у каждого должностного лица в кабинете ПЭВМ, принтер. Пользователи имеют ограниченный доступ в глобальную сеть для конфиденциального общения по электронной почте с вышестоящими органами. Серверы расположены в кабинете ответственного за безопасность информации.

Из таблицы 2.2.1 видно, что организация состоит из головного офисного здания и пяти удаленных от него на разных расстояниях отделов. Всего в сеть будет входить 29 рабочих станций. У каждого должностного лица, по условию задания, в кабинете имеется принтер.

Необходимо эти станции  объединить в общую вычислительную сеть. Начальная схема расположения рабочих станций организации представлена на рисунке 2.2.1.

 

Рисунок 2.2.1 – начальное  расположение рабочих станций организации 

 

По названиям отделов  и их расположению можем предположить, что данная организация является крупным поставщиком товаров со своей сетью реализации и службой доставки, например – мебельная компания. Отсюда можем сделать вывод, что организация ЛВС позволит скоординировать работу всех служб и отделов, упростит ведение хозяйственной и экономической деятельности организации

 

2.3. Выбор топологии сети, типа кабеля и видов необходимого коммуникационного оборудования

 

Первым шагом  в планировании сети является определение  целей проекта, исходя из которых, выдвигаются конкретные требования к создаваемой информационной вычислительной сети. В данном случае можно выделить следующие основные пункты:

• обеспечение совместного доступа к корпоративной базе данных;
• возможность работы с электронной почтой;

• обеспечение доступа к централизованно распределяемому дисковому пространству;

• возможность сетевого доступа к печатающим устройствам;
• возможность выхода рабочих станций в Интернет;
• обеспечение связи с удаленными подразделениями компании.

Для создаваемой сети должны быть характерны следующие свойства:

• Обеспечение пользователям возможности доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть.
• Функциональность. Прежде всего, сеть должна работать. Это означает, что она должна предоставить пользователям возможность удовлетворения их производственных потребностей. Сеть должна обеспечить связь пользователей друг с другом и с приложениями и соответствующей скоростью и надежностью.
• Расширяемость. Сеть должна обладать способностью к росту. Это означает, что первоначально реализованная сеть должна увеличиваться без каких - либо существенных изменений общего устройства.
• Масштабируемость. Сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в широких пределах без потери производительности.

Адаптируемость. Сеть должна быть разработана с учетом технологий будущего и не должна включать элементы, которые в дальнейшем

• ограничивали бы внедрение технологических новшеств.
• Прозрачность. Сеть предоставляется пользователям не как количество компьютеров, а как единая вычислительная машина с системой разделения времени.
• Управляемость. Сеть нужно сконструировать так, чтобы облегчить текущий контроль и управление для обеспечения стабильности ее работы.
• Совместимость. Способность сети включать в себя программное обеспечение и аппаратное обеспечение, поддерживающее стеки протоколов и коммуникационные средства различных производителей.
• Отказоустойчивость. Способность сети скрыть от пользователя отказ ее отдельных элементов.
• Надежность.

Выбор топологии сети.

Необходимо  выбрать способ организации физических связей, то есть топологию. Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам - электрические и информационные связи между ними. Компьютеры, подключенные к сети, часто называют станциями или узлами сети.

Рассмотрим  некоторые, наиболее встречающиеся  топологии.

Полносвязная  топология. Соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным. Чаще этот вид топологии используется в глобальных сетях при небольшом количестве компьютеров.

Ячеистая  топология. Получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей. Данная топология допускает соединение большого числа компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей.

Общая шина. Самая распространенная топология для локальных сетей. В этом случае компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю по схеме «монтажного ИЛИ». Передаваемая информация может передаваться в обе стороны. Основное преимущество такой схемы является дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Самый серьезный недостаток -низкая надежность.

Топология звезда. В этом случае каждый компьютер подключается отельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. Главное преимущество этой топологии перед общей шиной - существенно большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются только того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи.

К недостаткам  топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора. Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда. В настоящее время иерархическая звезда является распространенным типом топологии связей, как в локальных, так и в глобальных сетях.

В сетях с кольцевой топологией данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компьютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер.

Существуют сети со смешанной топологией.

В рамках разрабатываемого проекта локальной сети самым

оптимальным выбором можно считать топологию  «звезда». Во-первых, эта топология занимает доминирующее положение в индустрии. Отказоустойчивость в этом случае довольно высока. При необходимости расширения сети этот вариант не потребует значительного вложения денежных средств, при этом можно строить разветвленные сети довольно сложной структуры, используя сегментацию сети. Данная топология является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями.

Выбор типа сетевого кабеля.

Теперь необходимо выбрать тип сетевого кабеля для  объединения компьютеров в сеть.

Кабели являются наиболее распространенной физической средой передачи информации в сети.

Физическая  среда передачи может представлять собой кабель, то есть набор проводов.

При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:

• Стоимость монтажа и обслуживания;
• Скорость передачи информации;
• Ограничение на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей - повторителей);
• Безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном  обеспечение этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость и безопасность передачи данных.