Проектирование локально-вычислительной сети общежитий для работников вахтового поселка.

Введение
Успешное производство – это совокупность строго организованных процессов, функционирующий на основе обмена информации и контроля за всей деятельностью компании. Именно для создания этой основы создаются вычислительные сети различных масштабов, создаются на базе программного обеспечения и оборудования от ведущих вендоров. Предлагаемые производителями сетевые решения обладают хорошей экономической эффективностью, надежностью, безопасностью и имеют широкие способности к модернизации.
Все элементы и составляющие процессов в цифровой экономике взаимосвязаны, что неизбежно оказывает влияние на работу компании. Использование персональных компьютеров и корпоративных информационных систем приводит к изменению структуры организации, процессов внутри неё и за счет сокращения персонала, времени на обработку данных и принятие решений, оптимизации бизнес-процедур, – к повышению конкурентоспособности.
По этой причине и появилась необходимость создания и развития сетей для персональных компьютеров и обмена между ними. В результате компьютерные сети явились результатом эволюции компьютерных технологий.
Локальные вычислительные сети (далее – ЛВС) являются неотъемлемой частью любой современной компьютерной сети.
В состав ЛВС помимо персональных компьютеров пользователей могут входить устройства общего доступа, такие как принтер, сканер, система хранения данных и др. ЛВС может быть подключена к сети интернет или к другой локальной сети. Компьютеры в локальной сети могут быть территориально разнесены внутри одного здания или нескольких зданий.
Объединение отдельных персональных компьютеров в ЛВС позволяет:
1) нескольким ПК или другим устройствам осуществлять совместный доступ к отдельному диску (файл-серверу), дисководу DVD-ROM, принтерам, плоттерам, к сканерам и другому оборудованию, что снижает затраты на каждого отдельного пользователя;
2) аналогично использовать сетевые версии прикладного программного обеспечения;
3) обеспечивать новые формы взаимодействия группой пользователей над общим проектом, например;
4) использовать общие средства связи между различными прикладными системами (коммуникационные услуги, передача данных и видеоданных, речи и т.д.).
ЛВС строится по принципам:
1) открытость – возможность подключения дополнительных компьютеров и других устройств, а также линий (каналов) связи без изменения технических и программных средств существующих компонентов сети;
2) гибкость – сохранение работоспособности при изменении структуры в результате выхода из строя любого компьютера или линии связи;
3) эффективность – обеспечение требуемого качества обслуживания пользователей при минимальных затратах.
ЛВС имеет преимущества:
 высокая скорость передачи данных (до 10 Гб), большая пропускная способность;
 низкий уровень ошибок передачи (высококачественные каналы передачи);
 эффективный быстродействующий механизм управления обменом данных;
 определенное число компьютеров, подключаемых к сети.
С помощью ЛВС организации модернизируют свою работу.
В локальных сетях изменился не только принцип использования среды. Быстро растет верхний предел информационной скорости протоколов локальных сетей. В настоящее время иерархия скоростей локальных сетей соответствует иерархии скоростей первичных сетей – от 10 Мбит/с до 100 Гбит/с. Это дает возможность строить на этих технологиях не только локальные сети, но и сети мегаполисов, а также эффективно соединять локальные и глобальные сети без необходимости согласования их скоростей.
Локальные сети, являясь пакетными сетями, используют принцип временного мультиплексирования, то есть разделяют передающую среду во времени. Алгоритм управления доступом к среде является одной из важнейших характеристик любой технологии LAN на разделяемой среде, в значительно большей степени определяя ее облик, чем метод кодирования сигналов или формат кадра.
Цель выпускной квалификационной работы – повышение эффективности производственной деятельности предприятия и работы предприятия за счет совершенствования телекоммуникационной инфраструктуры.
Для достижения цели необходимо спроектировать локальную вычислительную сеть предприятия для чего потребуется:
 выполнить обзор типовых структур построения ЛВС;
 выбрать структуру и сетевые решений ЛВС;
 выбрать технологии, протоколы ЛВС ….






 
Аннотация

Раздел 1 оформлен на 10 листах, содержит 3 таблицы, 7 рисунков.
Локальная вычислительная сеть, топология, технология Ethernet, скорость передачи, кабель связи.
В разделе 1 рассмотрены следующие вопросы:
1) описание технологии связи для организации сети передачи данных;
2) классификация ЛВС;
3) сравнительный анализ по основным показателям ЛВС различных топологий;
4) описание технологии Ethernet.



 
1 Обзор типовых структур построения ЛВС
1.1 Классификация ЛВС
Построение локальной вычислительной сети для предприятия может производиться с использование различных принципов.
На основании данных принципов локальные вычислительные сети можно классифицировать по следующим критериям:
1) по расстоянию между узлами сети различают:
 региональные (Metropolitan Area Network MAN), которые используют технологии глобальных сетей для объединения локальных сетей в конкретном географическом регионе, например в городе;
 глобальные (Wide Area Network, WAN), которые могут соединять сети по всему миру, например сети нескольких городов, регионов или стран;
 локальные (Local Area Network, LAN), размещаются на ограниченной территории, например одного или нескольких зданий;
 корпоративные (сети крупного предприятия), представляют собой совокупность нескольких связанных между собой локальных вычислительных сетей, принадлежащих одному предприятию или учреждению в одном или нескольких близко расположенных корпусах (зданиях, цехах и т.п.).
2) по способу управления сети разделяют на:
 клиент/сервер, когда имеются один или несколько центральных узлов (серверы), выполняющих в сети обслуживающие, специальные или управляющие функции,при этом остальные узлы (клиенты) являются терминальными (клиенты), на них работают пользователи в рамках предоставляемых привилегий и прав;
 одноранговые, когда все узлы таких сетей равноправны; т.к. под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером – объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера
 псевдосети, позволяют связывать компьютеры вместе через последовательные или параллельные порты и не нуждаются в дополнительных устройствах. Иногда связь в такой сети называют связью по нуль-модему (не используется модем). Само соединение называют нуль-модемным.
Кроме того, существует в настоящее время сетецентрическая концепция, которая подразумевает, что пользователь имеет дешевое оборудование предназначено для обращения к удаленным компьютерам, а обслуживает заказы на выполнение вычислений и получения информации сама сеть. Таким образом, пользователь может не приобретать прикладное программное обеспечение, ему необходимо оплачивать выполненные заказы. Такие компьютеры получили название «тонкий клиентами» или сетевыми компьютерами.
3) по методу доступа различают:
 случайный, к которому относится известный метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection, CSMA/CD);
 детерминированный, в котором преобладают маркерные методы доступа, т.е.. метод доступа к среде передачи данных в ЛВС, основанный на передаче полномочий передающей станции с помощью специального информационного объекта, называемого маркером.
4) по сетевой топологии различают:
 шина (bus), когда все узлы сети параллельно подключаются к единой линии связи и информация от каждого узла одновременно передается всем остальным узлам сети;
 звезда (star), когда к одному центральному узлу сети присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи;
 кольцо (ring), когда компьютеры последовательно объединяются в кольцо и передача информации производится только в одном направлении, т.е. каждый из компьютеров получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, а передаёт только одному компьютеру, находящимся в цепочке за ним.
Сетевые топологии локальных вычислительных сетей могут быть различными.
Под топологией вычислительной сети понимается физическое размещение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их между собой. Топология определяет тип используемого кабеля, требования к оборудованию, надежность работы, методы управления обменом, возможности расширения сети.
Топология «шина» показана на рисунке 1.1.



Рисунок 1.1 – Сетевая топология «шина»

Преимущества шинной топологии:
 малое время строительства сети;
 низкая стоимость (за счет кабеля меньшей длины и меньшего числа сетевых устройств);
 простая настройка;
 выход из строя любого из узлов не приводит к ухудшению работы всей сети.
К недостаткам данной топологии можно отнести:
 некоторые неполадки в сети (обрыв кабеля, выход из строя терминатора), полностью блокируют работу всей сети;
 сложное выявление неисправностей;
 увеличение числа узлов снижает общую производительность сети.
Топология «звезда» показана на рисунке 1.2.



Рисунок 1.2 – Сетевая топология «звезда»

К достоинствам топологии «звезда» относятся:
 выход из строя любого узла или повреждение кабеля на любой из линий не отражается на функционировании всей сети;
 наилучшая масштабируемость: для подключения нового узла достаточно проложить кабель и подключить его к компьютеру и коммутатору;
 наилучшие показатели ремонтопригодности сети в целом;
 высокая производительность;
 простая настройка и администрирование.
К недостаткам можно отнести:
 выход из строя центрального коммутатора приводит к нарушению функционирования сети в целом;
 большая величина затрат на сетевое оборудование – необходимо дополнительное сетевое оборудование (коммутатор);
 число узлов сети ограничивается количеством портов в коммутаторе.
Топология «кольцо» показана на рисунке 1.3.



Рисунок 1.3 – Сетевая топология «кольцо»

К достоинствам топологии «кольцо» относятся:
 простая установка;
 отсутствие дополнительного сетевого оборудования;
 устойчивая работа без падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети.
К недостаткам данной топологии можно отнести:
каждый узел сети активно участвует в пересылке информации;
 при выходе из строя хотя бы одного из них или обрыве кабеля – функционирование всей сети останавливается;
 подключение нового узла требует выключения всей сети;
 сложный процесс конфигурирования и настройки;
 трудность диагностики неисправностей.
«Ячеистая» топология показана на рисунке 1.4.


Рисунок 1.4 – Сетевая топология «ячеистая»

При создании глобальных (WAN) и региональных (MAN) сетей используется чаще всего «ячеистая» топология. Изначально данная топология была создана для телефонных сетей. Каждый узел в такой сети выполняет функции приема, маршрутизации и передачи данных.
Достоинства топологии «ячеистая»:
 очень надежная, при выходе из строя любого сегмента существует маршрут, по которому данные могут быть переданы заданному узлу;
 обладает высокой устойчивостью к перегрузкам сети, всегда может быть найден маршрут, наименее загруженный передачей данных;
 проблем с трафиком нет, так как для каждого компьютера есть выделенные каналы «точка-точка»;
 проста идентификация неисправностей;
 обеспечивает высокую конфиденциальность и безопасность;
 добавление новых устройств не приведет к нарушению передачи данных;
 обладает надежными функциями, позволяющими справиться с любой ситуацией.
Недостатки технологии «ячеистая»:
 стоимость монтажа и поддержания достаточно высока, т.к. несмотря на частичность сетки всё равно требуется большое количество коммутационных линий;
 трудность построения и коммутирования сети при большом количестве соединяемых устройств;
 требования к энергопотреблению выше, поскольку все узлы должны оставаться активными все время и распределять нагрузку;
 высокий риск избыточных соединений.