Проектирование ЛВС предприятия ФГУП «Техморгео»

Логическая  структура сети представлена в прил. 3.

 

 

6.   ВЫБОР ТОПОЛОГИИ СЕТИ И МЕТОДОВ ДОСТУПА

6.1 Выбор топологии сети

Топология (структура) локальной сети – конфигурация физических связей сети, порядок соединения компьютеров в сети и внешний вид сети.

При помощи кабеля в локальной сети каждый компьютер  соединяется с другими компьютерами. Структуру локальной сети можно  описать с помощью сетевой  информационной модели. Рассмотрим некоторые  базовые топологии сети.

6.1.1 Шинная топология

Общая шина –  вариант соединения компьютеров  между собой, когда кабель проходит от одного компьютера к другому, последовательно соединяя компьютеры между собой.

Преимущества  шинной сети:

• возможность добавления или исключения узлов без повторной инициализации сети;
• обеспечение работоспособности сети при выходе из строя одного или нескольких узлов;
• возможность распределённого управления работой сети через узловые интерфейсы;
• шина требует меньше кабеля для соединения компьютеров и поэтому дешевле, чем другие схемы кабельных соединений;
• значительное повышение надежности работы сети за счет использования коаксиального кабеля.

 

 

Недостатки  шинной сети:

• невозможность одновременной передачи информации несколькими станциями;
• сеть с шинной топологией трудно диагностировать. Разрыв кабеля или неправильное функционирование одного из компьютеров может привести к тому, что другие узлы не смогут взаимодействовать друг с другом. В результате вся сеть становится неработоспособной.

6.1.2 Звездообразная топология

К каждой рабочей  станции подходит отдельный кабель из одного концентратора/коммутатора, который обеспечивает централизованное управление всей сетью, определяет маршруты передачи сообщений, подключает периферийные устройства.

Преимущества  сети с топологией «звезда»:

• если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети;
• сети, построенные на концентраторах/коммутаторах, легко расширить;
• при использовании топологии «звезда» легче найти неисправность в кабельной сети.

Недостатки:

• при отказе центрального концентратора/коммутатора становится неработоспособной вся сеть;
• все компьютеры должны соединяться с центральной точкой, это увеличивает расход кабеля, и, следовательно, такие сети обходятся дороже, чем сети с иной топологией.

6.1.3 Кольцевая топология

Кольцевая топология  подразумевает, что все компьютеры связаны в кольцо, и функции  сервера распределены между всеми  машинами сети.

 

Преимущества  кольцевых сетей:

• гарантируется доступ каждого абонента через определенные интервалы времени независимо от нагрузки сети;
• допускается одновременная передача информации несколькими абонентами;
• невысокая стоимость сетевых интерфейсов, реализующих прямые методы передачи и управления доступом в сеть;

Недостатки  кольцевых сетей:

• при добавлении или замене узла необходимы остановка в работе ЛВС и временный разрыв сети;
• справедливое совместное использование сети обеспечивает постепенное снижение ее производительности в случае увеличения числа пользователей и перегрузки;
• выход из строя узла сети прерывает работу всей сети;
• кольцевую сеть трудно диагностировать.

Основная  задача проектирования состоит в  построении качественной ЛВС. На основе всей  вышеприведенной информации о топологиях построения сетей, достоинствах и недостатках каждой из них, и  в соответствии с характеристиками создаваемой сети оптимальным вариантом будет построение ЛВС на основе топологии «звезда». При такой топологии значительно повышается надежность сети, поскольку выход из строя какого-нибудь ее узла не влияет на работу сети в целом. [5]

6.2 Выбор  метода доступа

Важнейшей характеристикой  обмена информацией в локальных  сетях являются так называемые методы доступа, регламентирующие порядок, в котором рабочая станция получает доступ к сетевым ресурсам и может обмениваться данными.

Метод доступа  – это набор правил, определяющий использование канала передачи данных, соединяющего узлы сети.

Самыми распространенными  методами доступа в ЛВС являются Ethernet, Token Ring, Arcnet, реализуемые соответствующими сетевыми адаптерами, которые устанавливаются в каждом ПК и обеспечивает передачу и прием информации по каналам связи.

Метод доступа Ethernet является самым распространенным в ЛВС. Свое название он получил от первой ЛВС, разработанной фирмой Xerox в 1972 году. Этот метод характеризуется  тем, что отправляемое сообщение  одной станцией распространяется по шине в обе стороны и принимается  одновременно всеми узлами, подключенными  к общему кабелю. Но поскольку сообщение  имеет адрес станции, для которой предназначена информация, оно распознает данные и принимает их. Остальные станции сообщение игнорируют. Это метод множественного доступа. При этом методе доступа узел, прежде чем послать данные по каналу связи, прослушивает его, и только убедившись, что канал свободен, посылает пакет с сообщением. Если канал занят, узел повторяет попытку передать пакет через случайный промежуток времени. Несмотря на предварительное прослушивание канала, в сети могут возникать конфликты (коллизии), заключающиеся в одновременной передаче пакетов двумя узлами. Они связаны с тем, что имеется временная задержка сигнала при прохождении его по каналу: сигнал послан, но не дошел до узла, прослушивающего канал, вследствие чего узел счел канал свободным и начал передачу.

Метод доступа Arcnet используется в основном в ЛВС  звездообразной топологии, имеющей  центральный узел (компьютер или  пассивный соединитель), к которому через концентратор подключены все ПК сети. Концентратор выполняет функции распределения и усиления сигналов. Все сообщения в сети проходят через центральный узел, при этом коллизий (столкновений) сообщений не происходит. Метод доступа Arcnet является наиболее быстродействующей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа сети.

Метод доступа Token Ring используется в ЛВС кольцевой  топологии. Сообщения в такой сети циркулируют по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Сообщение последовательно передается от одной станции к другой. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий ПК распознает и получает только адресованное ему сообщение. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять по каналам связи одно за другим. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций в сети. Для того чтобы кольцо при выходе одного узла продолжало функционировать организуется обратный путь передачи информации или производится переключение на запасное кольцо. [2]

При определении  сетевой технологии были приняты  во внимание следующие факторы:

• эффективность по соотношению цена-качество;
• надежность передачи данных;
• производительность не менее 100 Мбит/с.

Этим требованиям  удовлетворяет технология Fast Ethernet. По сравнению с Ethernet, обеспечивающей пропускную способность только 10 Мбит/с, технология Fast Ethernet имеет десятикратное увеличение пропускной способности. При этом осуществляется поддержка традиционных сред передачи данных – витой пары и волоконно-оптического кабеля. Также в сетях Fast Ethernet сохраняется метод случайного доступа к среде передачи данных CSMA/CD.

Аббревиатура CSMA/CD  означает «Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection » (коллективный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий). С помощью данного метода все компьютеры получают равноправный доступ в сеть. Каждая рабочая станция перед началом передачи данных проверяет, свободен ли канал. По окончании передачи каждая рабочая станция проверяет, достиг ли адресата отправленный пакет данных.  Если ответ отрицательный, узел производит повторный цикл передачи/контроля приема данных и так до тех пор, пока не получит сообщение об успешном приеме информации адресатом. [4]

Так как этот метод хорошо зарекомендовал себя именно в малых и средних сетях,  для организации ЛВС предприятия данный метод подойдет. К тому же сетевая архитектура Fast Ethernet, которую и будет использовать сеть предприятия, использует именно этот метод доступа.

 

 

7. ПЛАНИРОВАНИЕ  ФИЗИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ СЕТИ С ПРИВЯЗКОЙ  К ПРЕДПРИЯТИЮ

Выбор кабельной  системы зависит от интенсивности сетевого трафика, требований к защите информации, максимального расстояния, требований к характеристикам кабеля, стоимости реализации. Кабельная система должна соответствовать условиям ее применения. К числу факторов, влияющих на стоимость и пропускную способность кабеля, относятся:  простота монтажа, экранирование, перекрестные помехи, скорость передачи, стоимость кабеля, затухание сигнала, стоимость оборудования, необходимого для подключения кабеля. [9]

Сравнительные характеристики различных типов  кабеля приведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Сравнительные характеристики различных типов  кабеля

Характеристики	Тонкий коаксиальный кабель (10 Base 2)	Толстый коаксиальный кабель (10 Base 5)	Витая пара (10 Base T)	Оптоволоконный
Стоимость	Невысокая	Средняя	Невысокая	Высокая
Эффективная длинна кабеля	185 м	500 м	100 м	2 км
Скорость передачи	10 Мбит/с	10 Мбит/с	4 Мбит/с - 100 Мбит/с	100 Мбит/с - 1 Гбит/с
Гибкость	Гибкий	Менее гибкий	Самый гибкий	Не гибкий
Простота монтажа	Средняя	Средняя	Высокая	Средняя

 

Проанализировав характеристики различных типов  кабеля и физическое расположение компьютеров, в качестве кабельной системы  для нашей сети выбираем кабель «витая пара» 10 Base-T UTP Level 5. Так как данный вид кабеля является наиболее дешевым соединением, позволяет передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с, легко наращивается, не вызывает особых сложностей при монтаже и длина сегмента не превышает 100 метров.

По определению, витая пара – это два изолированных  провода, скрученных между собой. Именно скрутка позволяет предотвратить некоторые типы помех, наводимые на кабеле. Обычно для  Ethernet 10 Base-T используется кабель, имеющий две витые пары: одну на передачу и одну на прием. [6]

Пассивная часть  кабельной структуры  ЛВС включает в себя:  сам кабель, настенные  розетки  RJ-45, патч-корды с разъемами RJ-45/5L  (кабель для соединения настенных розеток с разъемами на сетевом адаптере компьютера, принтера или факса).

При разработке логической структуры проектируемой  ЛВС точно было определено количество и расположение рабочих станций, а также активного сетевого оборудования. На основании полученной логической модели, была спланирована физическая структура ЛВС, представленная в прил. 4.

 

 

8. ВЫБОР СЕТЕВОЙ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

Операционная  система представляет собой комплекс программ, предназначенных для эффективного использования всех средств ЭВМ в процессе решения задачи и организации взаимосвязи между пользователем и ЭВМ.

Правильный выбор операционной системы требует тщательного взвешивания всех «за» и «против». Ведь ошибка в этом вопросе приводит к неоправданным затратам на разработку прикладных программ, эксплуатацию самой вычислительной системы и ее стыковки с вычислительными сетями.

В первую очередь  следует отметить, что задача выбора операционной системы распадается на две подзадачи: выбор операционной системы сервера и выбор операционной системы для клиента. [3]

8.1 Выбор  операционной системы для клиентской  части

На выбор  операционной системы самое прямое влияние оказывают аппаратные средства. Оставшихся после загрузки операционной системы ресурсов должно хватать для стабильной работы пользовательских приложений. Поэтому при выборе оцениваются потребности в оперативной памяти, дисковой памяти и вычислительных ресурсах процессора. Очень важным является набор поддерживаемых аппаратных платформ. Поскольку корпоративная информационная система предполагает наличие компьютерной сети, операционная система должна поддерживать ряд сетевых протоколов.

Существенное  влияния на выбор операционной системы  оказывает специфика пользовательских приложений. Именно эта специфика определяет, будет ли использован однозадачный алфавитно-цифровой или многозадачный продукт с мощным графическим интерфейсом. Кроме прочего операционная системы должна обеспечивать определенный уровень защиты данных от несанкционированного доступа. При выборе следует учитывать также стоимость операционной системы, поскольку даже небольшая разница в стоимости одной лицензии умноженная на число пользователей может вылиться в круглую сумму.

В качестве операционных систем клиентской части, как правило, выбирают Windows, OS/2, Linux и др. В настоящее время лидером является Windows. Несмотря на многочисленные упреки, именно она удовлетворяет основные потребности пользователей. Поэтому практически все коммерческие продукты имеют версии для Windows.