Проектирование компьютерной сети в МОУ СОШ №1 г.Абинска

Министерство  транспорта Российской Федерации

Федеральное Агентство  морского и речного транспорта

 

Федеральное государственное  образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ АДМИРАЛА Ф.Ф. УШАКОВА»

─────────────────────────────────────────────

КАФЕДРА АВТ

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО КУРСУ

«ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ  И СЕТИ»

 

ТЕМА: «Проектирование  компьютерной сети в МОУ СОШ №1 г.Абинска»

 

 

 

 

 

Выполнил курсант:

гр.  2131 Симиониди К.С.

Проверил: к.т.н.,

 доцент Панамарев Г.Е.

 

 

Оглавление

 

1. Задание

Создать единую компьютерную сеть в Муниципальном Образовательном Учреждении Средней Образовательной Школе №1 г.Абинска

2. Введение

Современные условия  развития информационных технологий диктуют  необходимость их ускоренного применения, как наиболее оперативного способа контроля, управления и обмена данными, как внутри отдельного подразделения, так и в масштабах целого производственного комплекса. В рамках этого направления требуется внедрение новых перспективных информационных технологий.

Возрастающая важность проблем  информатизации напрямую связана с  переменами, как технологическими, так и социальными. Без информационных технологий нельзя представить ни одно современное предприятие или организацию.

Объединение компьютеров  в сети позволило значительно повысить производительность труда. Компьютеры используются как для офисных нужд, так и для обучения.

Компьютерные сети представляют собой  вариант сотрудничества людей и  компьютеров, обеспечивающего ускорение  доставки и обработки информации. Объединять компьютеры в сети начали более 30 лет назад. Когда возможности компьютеров выросли и ПК стали доступны каждому, развитие сетей значительно ускорилось.

Компьютерная сеть позволит совместно  использовать периферийные устройства, включая: принтеры, плоттеры, дисковые накопители, дисководы, стримеры, сканеры, факс-модемы. Помимо этого позволяет совместно использовать информационные ресурсы: каталоги, файлы, прикладные программы, базы данных, текстовые процессоры.

Данная работа может рассматриваться как один из вариантов построения рабочей сети предприятия. 

3. Архитектуры построения компьютерных сетей

 

Сетевая архитектура - это  совокупность стандартов, топологий  и протоколов, необходимых для создания работоспособной сети.

В конце 70х годов, когда ЛВС стали восприниматься в качестве потенциального инструмента для работы и были сформулированы основные стандарты (Project 802). Project 802 установил основные стандарты для физических компонентов сети - сетевых карт и кабельных систем.

Стандарты ЛВС, определенные Project 802, делятся на 12 категорий, каждая из которых имеет свой номер. Наибольшую популярность получил стандарт 802.3 Ethernet именно на этой архитектуре построения компьютерных сетей остановимся более подробно.

Ethernet - самая популярная в настоящее время сетевая архитектура, Она использует узкополосную передачу со скоростью до 10 Гбит/сек и топологию “звезда”.

Сеть Ethernet имеет следующие характеристики:

традиционная топология - линейная шина;

тип передачи - узкополосная; метод доступа - CSMA/CD;

скорость передачи данных - 10, 100 и 1000 Мбит/сек;

кабельная система - Толстый  и тонкий коаксиальный кабель, витая  пара (UTP, STP), оптоволокно.

Исходя из выше приведенного и анализа основных тенденций  развития сетевых технологий считается  наиболее перспективным использование архитектуры Ethernet. Эта технология на обозримое будущее останется самой распространенной и наиболее подходящей для реализации по соотношению цена/производительность.

3.1.Топологии

Топология – способ соединения компьютеров в сеть. Выбор топологии электрических связей существенно влияет на многие характеристики сети. Например, наличие резервных связей повышает надежность сети и делает возможным балансирование загрузки отдельных каналов. Простота присоединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко расширяемой. Экономические соображения часто приводят к выбору топологий, для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи.

Полносвязная топология (рис. 1, а) соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным. Действительно, каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров сети. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная электрическая линия связи. Полносвязные топологии применяются редко, так как не удовлетворяют ни одному из приведенных выше требований.

Ячеистая топология (mesh) получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей (рис. 1, б). В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей.

Общая шина (рис. 1, в) является очень распространенной (а до недавнего времени самой распространенной) топологией для локальных сетей. В этом случае компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю по схеме «монтажного ИЛИ». Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети. Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля полностью парализует всю сеть.

Топология звезда (рис. 1, г). В этом случае каждый компьютер подключается отдельным 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 лишь 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.

Иногда имеет смысл  строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных  между собой связями типа звезда (рис. 1, д). В настоящее время иерархическая  звезда является самым распространенным типом топологии связей как в  локальных, так и глобальных сетях.

В сетях с кольцевой конфигурацией (рис. 1, е) 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. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями. Кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи - данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому этот узел может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство кольца используется для тестирования связности сети и поиска узла, работающего некорректно. Для этого в сеть посылаются специальные тестовые сообщения.

Рис1. Типовые топологии  сетей.

3.2. Обзор протоколов и выбор основного протокола

Основными протоколами  используемыми в локальных сетях  являются:

• протокол TCP/IP;
• протокол NetBEUI;
• протокол IPX/SPX и NWLink;
• протокол X.25;

3.2.1. TCP/IP

Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP) - Промышленный стандартный набор протоколов, которые обеспечивают связь в гетерогенной среде, то есть обеспечивают совместимость между компьютерами разных типов. Совместимость - одно из основных преимуществ ТСР/IP, поэтому большинство  ЛВС поддерживает его. Кроме того, ТСР/IP предоставляет доступ к ресурсам Interneta, а также маршрутизируемый протокол для сетей масштаба предприятия. Поскольку ТСР/IP поддерживает маршрутизацию, он обычно используется в качестве межсетевого протокола. Благодаря своей популярности ТСР/IP стал стандартом де - факто для межсетевого взаимодействия.

ТСР/IP имеет два главных недостатка: размер и недостаточная скорость работы.

3.2.2. NetBEUI

NetBEUI - расширенный интерфейс NetBIOS первоначально NetBIOS и NetBEUI были тесно связаны и рассматривались как один протокол. Затем некоторые производители ЛВС так обособили NetBIOS, протокол сеансового уровня, что он уже не мог использоваться на ряду с другими маршрутизируемыми транспортными протоколами. Этот протокол предоставляет программ средство для осуществления сеансов связи с другими сетевыми программами. Он очень популярен, так как поддерживается многими приложениями. NetBEUI небольшой быстрый и эффективный протокол Транспортного уровня, который поставляется со всеми сетевыми продуктами фирмы Microsoft. Преимуществам NetBEUI относится небольшой размер стека, высокая скорость передачи данных по сети и совместимость со всеми сетями Microsoft. Основной недостаток NetBEUI он не поддерживает маршрутизацию. Это ограничение относится ко всем сетям Microsoft.

3.2.3. Х.25

Х.25 - набор протоколов для сетей с коммутацией пакетов  его использовали службы коммутации, которые должны были соединять удаленные терминалы с мэйн фреймами.

3.2.4. IPX/SPX и NWLink

IPX/SPX и NWLink - стек протоколов используемый в сетях NET WARE фирмы NOVELL. Как и NetBEUI, относительно небольшой и быстрый протокол, но, в отличии от NetBEUI он поддерживает маршрутизацию.

NWLink - реализация IPX/SPX  фирмы Microsoft. Это транспортный маршрутизируемый протокол.

Исходя из выше приведенного и анализа  основных тенденций развития сетевых  протоколов считается наиболее перспективным  использование протокола TCP/IP как наиболее полно удовлетворяющего предъявляемым требованиям.

3.3. Кабельные системы в компьютерных сетях

Сегодня подавляющее  большинство компьютерных сетей  в качестве среды передачи использует провода или кабели. Существуют различные  типы кабелей, которые удовлетворяют потребностям всевозможных сете от больших до малых.

В большинстве сетей применяется  только три основные группы кабелей:

• коаксиальный кабель (coaxial cable);
• витая пара (twisted pair): неэкранированная (unshielded) или                   экранированная (shielded);
• оптоволоконный кабель: одно модовый, много модовый (fiber optic).

На сегодня самый  распространенный тип кабеля и наиболее подходящий по своим характеристикам - это неэкранированная витая пара. Остановимся на ней и при проектировки сети будем использовать кабель стандарта 100BASE-TX и 1000BASE-T.

3.4. Компоненты кабельной системы

К компонентам кабельной  системы относятся пассивные  соединители. Для подключения витой пары к компьютеру используется коннекторы RJ-45 имеющие восемь контактов (для работ требуются RJ-45 в экране). Для построения развитой кабельной системы и в тоже время для упрощения работы с ней требуются следующие компоненты.

Распределительные стойки и полки, предназначены для монтажа кабеля. Они позволяют централизованно  организовать множество соединений и при этом занимают достаточно мало места.

Коммутационные панели, существуют различные типы панелей в том  числе и в экране. Количество портов может меняться от 8 до 96.

Розетки, соединители, с помощью кабеля соединяются с коммутационными панелями. Они обеспечивают скорость передачи до 100 Мбит/сек.

3.5. Сетевое оборудование

К сетевому оборудованию относятся:

• сетевые карты;
• концентраторы;
• коммутаторы;
• маршрутизаторы;
• специальное оборудование для доступа к глобальным сетям.

Сетевые карты, являются одной из важнейших компонент любой компьютерной сети. Сетевые карты выступают в качестве физического интерфейса для соединения, между компьютером и сетевым кабелем. Сетевая карта вставляется в свободный слот расширения на материнской плате компьютера и различаются по типу используемого разъема: ISA, EISA, PCI.

Концентратор, является центральной частью компьютерной сети в случае реализации топологии «звезда». И является самым простым устройством при создании компьютерных сетей. У него отсутствует возможность управления и применяется, как правило в сетях малых офисов или подразделений. 

Коммутатор, выступает в качестве ведущего элемента компьютерной сети. Обеспечение связи с базовой магистралью или группой серверов по высокоскоростным каналам, может соединять сегменты сети, служит также для изоляции трафика в сети, что способствует более высоким скоростям передачи информации.