Реферат: Проектирование ЛВС в многоэтажном здании

На файл-сервере должна работать специальная сетевая операционная система. Обычно это мультизадачная ОС, использующая защищенный режим работы процессора.

Остальные компьютеры называются рабочими станциями.  Рабочие станции имеют доступ к дискам файл-сервера и совместно используемому принтеру (принтерам) .

В нашей сети необходимо установить один выделенный сервер, который будет выполнять функции (файл-сервера), централизованную обработку запросов других пользователей, хранения информации, сервер должен решать вопросы маршрутизации и транспортировки информации, администрирования сети, централизованного управления сетевыми ресурсами, централизованного обеспечения безопасности и управления доступом.

2.7  Выбор аппаратного обеспечения сервера.   Можно выделить два основных параметра, отличающих сервер от обычных компьютеров. Во-первых, это очень высокая производительность (это касается, разумеется, и эффективного обмена с периферийными устройствами), достаточно мощная дисковая подсистема (преимущественно  со SCSI интерфейсом), а во-вторых, повышенная надежность (сервер как правило работает круглые сутки не выключаясь). Что касается производительности, то для сервера ее довольно часто оценивают в транзакциях. Вообще говоря, под транзакцией понимают совокупность трех последовательных действий: чтение данных, обработка данных и запись данных. Применительно, например, к файл-серверу транзакцией можно считать процесс изменения записи на сервере, когда рабочая станция выполняет модификацию файла, хранимого на сервере.

Немалую роль играет возможность расширения системы и простота ее модернизации, поскольку именно это позволяет обеспечить требуемую производительность не только на текущий момент времени, но и в будущем.

Наибольший интерес представляет максимальный объем оперативной памяти, который можно использовать на данном сервере, возможность установки более мощного процессора, а так же второго процессора (если планируется использование операционной системы, поддерживающей двухпроцессорную конфигурацию). Немаловажным так же остается вопрос о том, какую конфигурацию дисковой подсистемы можно использовать на данном сервере, в первую очередь, какой объем дисков, максимальное их количество. Если в конкретном случае к дисковой подсистеме должны предъявляться особые требования необходимо узнать о возможности применения  RAID- массива, а также возможность "горячей" замены накопителей.

Несомненно, что жизненно важным параметром любого сервера является его качественное и бесперебойное питание. В связи с этим необходимо проверить наличие у сервера нескольких (хотя бы двух) блоков питания. Обычно эти два блока питания работают параллельно, т.е. при выходе из строя одного, сервер продолжает работать, получая питание от другого (исправного) блока питания. При этом должна так же быть возможность их "горячей" замены. И само собой разумеется, необходим источник бесперебойного питания. Его наличие позволяет в случае пропадания напряжения в электросети по крайней мере корректно завершить работу операционной системы и выключить сервер.

Если сервер планируется подключать к двум, физически несвязанным сетям необходимо убедиться в возможности установки второй сетевой платы.

Высокая надежность серверов достигается путем реализации комплекса мер, касающихся как обеспечения необходимого теплообмена в корпусе, контроля температуры важнейших компонентов, слежения за рядом других параметров, так и полного или частичного дублирования подсистем.

Так, в подсистеме памяти наряду с обычным контролем четности часто используется контроль с исправлением ошибок  ECC (Error Checking and Correction).

В принципе сервер может быть реализован и на обычном, стандартном компьютере, имеющим конфигурацию с достаточно хорошими характеристиками. Операционная система, реализующая сервер не предъявляет специальных требований к аппаратному обеспечению, однако надежность при этом будет снижена. Поэтому если в конкретном случае к надежности сервера предъявляются повышенные требования рекомендуется использовать специально предназначенные для этого компьютеры.

Для нашего сервера наиболее подходящим будет следующее аппаратное обеспечение:

- процессор- Pentium III с тактовой частотой 1000 МГц,

- кэш-память - 256 Кб,

- оперативная память - 256 Мб,

- 3 жестких диска  Ultra 1600  SCSI, емкостью 30 Гб,

- сетевая карта - 3com Etherlink XL 10/100 PCI NIC (3c905-TX)

Сервер разместим на третьем этаже, в помещении №2 и подключим непосредственно к концентратору.

2.8  Выбор сетевого программного обеспечения   Основными разработчиками сетевых программных продуктов для серверных  ЛВС  являются фирмы Novell и Microsoft. Семейство основных сетевых операционных систем фирмы Novell содержит продукты  NetWare версий   1.X, 2.X, 3.X, 4.X, 5.X.

В 1985 году фирма Novell выпустила сетевую ОС, названную  Advanced NetWare 1.0 (версия 1.2 появилась чуть позже, в том же году), которая явилась первой ОС, использующая преимущества защищенного режима процессора 80286.

Версия 2.0 Advanced  NetWare была выпущена в 1986-м году и предоставляла  ЛВС  улучшенные характеристики, лучшую производительность и возможности организации межсетевого обмена. Одной из выдающихся особенностей данной версии была способность соединять до четырех различных сетей с одним файловым сервером.

С появлением процессоров  80386  фирма выпустила следующую версию продукта  NetWare 3.12 которая использовала преимущества этих процессоров. Она предоставляет расширенные возможности: доступ к памяти до 4 гигабайт для кэширования, присоединение к одному серверу до 250 пользователей, максимальный размер файла до 4 гигабайт, один файл может располагаться на нескольких носителях. До 100000 файлов могут быть открыты одновременно.

Версия 3.12 ОС  NetWare воплотила обещание фирмы Novell поддерживать рабочие станции под управлением различных ОС. На сервере могут храниться файлы для рабочих станций с операционными системами  Dos, Macintosh, OS/2, UNIX. Для этого на сервере, управляемом ОС NetWare 3.12 предусмотрены специальные атрибуты для имен файлов.

В 1993-м году фирмой была выпущена версия  NetWare 4.X  Эта версия полностью совместима с предыдущими версиями систем, однако в эту версию фирма внесла ряд существенных новшеств.  Стало возможным присоединение к серверу с рабочих станций, работающих под управлением OC Windows всех версий, включая Windows 95, 98, и более поздние версии. Для этого необходимо инсталлировать на рабочих станциях специальную программу, входящую в комплект системы NetWare 4.X.

NetWare 4.X  позволяет одновременную работу до 1000 пользователей, против 250, как это было в предыдущей версии, причем фирма продает лицензии на определенное количество пользователей (от 5 до 1000).

На настоящий момент фирмой Novell выпущена версия  NetWare 5.X. В ней еще больше улучшена совместимость с рабочими станциями, работающими на операционных системах семейства Windows, причем администрирование сервера возможно только с рабочей станции под управлением  ОС Windows. Во всех предыдущих системах это делалось из ОС  Ms-Dos.

              Сетевые операционные системы фирмы Microsoft

В 1995-м  году фирмой  Microsoft была разработана операционная система  Windows NT в качестве серверной платформы. Windows NT является уникальной и мощной ОС. При ее разработке преследовались следующие цели: надежность, производительность, переносимость, масштабируемость, совместимость и безопасность.

Надежность позволяет использовать Windows NT в качестве основы для задач, требующих именно этого свойства. Она идеально приспособлена для работы в качестве сетевого сервера и рабочей станции, где требуется повышенная устойчивость и высокая производительность.

Будучи истинно 32-х разрядной системой, Windows NT работает в 32-х битовой линейной модели памяти, которая позволяет адресовать 4 Гбайт (свыше 4-х миллиардов байт) памяти.

Windows NT использует метод вытесняющей многозадачности, что гарантирует адекватное распределение ресурсов процессора на протяжении всей работы системы. Это также предотвращает монопольный захват процессора приложением и остановку системы в тех случаях, когда приложение работает нестабильно или внезапно прекратило работу. Это позволяет  Windows NT работать даже тогда, когда другая операционная система окончательно бы зависла.

Транзакционная файловая система (NTFS)  Windows NT усовершенствована и предельно надежна. Используя транзакции, Windows NT имеет возможность отменить незавершенную или неправильную операцию записи, возникающую в случае сбоя аппаратного или программного обеспечения (например, внезапное отключение электропитания во время записи файла). Благодаря такому подходу файловая система Windows NT гораздо менее подвержена разрушению при различных нештатных ситуациях.

Все составляющие части Windows NT используют 32-х битовый код что позволяет повысить скорость работы по сравнению операционными системами использующими 16-ти разрядную технологию.

Операционная система Windows NT существует в двух вариантах- Wndows NT Server и Windows NT Workstation. Первая предназначена для использования в качестве сервера и имеет все возможности для его реализации. Вторая предназначена для рабочих станций, ее целесообразно использовать на рабочих станциях, где требуется повышенная защищенность и надежность работы.

На текущий момент фирмой Microsoft выпущена ОС  Windows 2000. В эту версию вложено несколько новых усовершенствований, среди них: поддержка файловой системы  FAT32, в связи с чем стало возможным использование жестких дисков больших емкостей и возможность использование их емкости с меньшими потерями, по сравнению с более старой файловой системой  FAT16. Еще в систему внесена технология  Plug-and-Play, позволяющая упростить процесс инсталляции новых аппаратных компонентов. В операционной системе Windows NT этих возможностей не было

Эта система также выпущена в двух вариантах  Windows 2000 Server - для сервера и Windows 2000 Professional - для рабочих станций. В недалеком будущем фирма Microsoft планирует выпуск новых сетевых операционных систем.

На основании вышеприведенного анализа сетевых операционных систем в качестве сетевой ОС для нашей сети выбираем  Microsoft Windows 2000. Сервер нашей сети работает под управлением  Microsoft Windows 2000 Server. На рабочих станциях установлена операционная система  Microsoft Windows Millenium 

2.9 Выбор сетевого протокола.   Протокол - это набор правил и процедур, регулирующих порядок осуществления связи. Естественно, все компьютеры, участвовавшие в обмене данными, должны работать по одному и тому же протоколу, чтобы по завершении передачи вся информация восстанавливалась в первоначальном виде.

Сетевые протоколы управляют адресацией, маршрутизацией, проверкой ошибок и запросами на повторную передачу пакета (в случае обнаружения ошибки в процессе передачи). Наиболее популярны из них следующие:

- IP (Internet Protocol) - TCP/IP - протокол для передачи данных. Применяется для работы с глобальной сетью (Доступа в Internet). Промышленный стандартный набор протоколов, которые обеспечивают связь в гетерогенной (неоднородной) среде, т.е. обеспечивают совместимость между компьютерами разных типов. Совместимость - одно из основных преимуществ данного протокола, поэтому на большинстве  ЛВС  применяют данный протокол. Кроме того  TCP/IP является маршрутизируемым протоколом для сетей масштаба предприятия. Поскольку  TCP/IP поддерживает маршрутизацию, обычно его используют в качестве межсетевого протокола.

Однако вышеуказанный протокол имеет два недостатка: размер и недостаточно высокую скорость работы.  TCP/IP - относительно большой стек протоколов, который может вызвать проблемы у  MS-DOS-клиентов. Однако для операционных систем  Windows NT или Windows 95,98 и более поздних версий размер не является проблемой, а скорость работы сравнима со скоростью протокола IPX (наиболее быстрым из всех протоколов).   

 - IPX (Internetwork Packet Exchange) - протокол фирмы Novell для передачи и маршрутизации пакетов. Используется для взаимодействия с сетями  NetWare.

-NWLink - реализация протокола IPX/SPX фирмой Microsoft;

- NetBEUI - транспортный протокол, обеспечивающий услуги транспортировки данных для сеансов и приложений NetBIOS. Обеспечивает связь компьютеров в сети Microsoft.  Не поддерживает маршрутизацию.

На основе вышеприведенной информации обо всех сетевых протоколах для нашей сети выбираем протокол  TCP/IP, так этот протокол наиболее полно обеспечивает все необходимые нам функции, главной из которых является выход на глобальную сеть (Internet).

2.10 Организация подключения графопостроителей    Графопостроители в нашем случае подключаются к ЛВС также, как и персональные компьютеры.    

2.11 Выбор метода защиты сети и данных.   Рассматривая объект защиты с позиции защиты циркулирующей в сети информации, в общем случае автономную ЛВС можно представить как сеть, элементами которой являются малые комплексы средств автоматизации - персональные компьютеры с различным набором внешних устройств, а каналами связи - кабельные магистрали.

Возможные каналы несанкционированного доступа к информации в ЛВС такие же, как и в больших вычислительных сетях. Единственным отличием ЛВС, учитывая ее относительно малую территорию размещения, является возможность расположения каналов связи ЛВС на охраняемой территории, что значительно сокращает количество потенциальных нарушителей. В нашем случае концентраторы располагаются в коридорных помещениях под потолком, в связи с этим оперативный доступ к ним достаточно затруднен, т.е подключиться в коридорном помещении к свободному порту концентратора за короткое время практически невозможно.

            Операционная система Windows 2000 имеет такие средства защиты, как присвоение каждому пользователю своего имени (логина) и пароля, т.е пользователи при загрузке на своих рабочих станциях операционной системы должны ввести свой логин и пароль, для получения доступа к ресурсам сервера. Кроме того, в операционной системе Windows 2000 имеются и такие возможности, как назначение определенных прав доступа к каждой директории на жестком диске, (только чтение, чтение и запись), причем эти права можно присвоить каждому пользователю по разному, т.е несколько пользователей могут иметь доступ к одной и той же директории, но одни из них будут иметь доступ только для чтения, а другие чтения и записи. Без ввода логина и пароля, или их ошибочного ввода пользователь доступа к ресурсам сервера не получает. 

Проанализировав вышеприведенные методы защиты информации в сети для нашей сети выбираем метод защиты на основе встроенных компонентов в сетевую ОС Windows 2000 Server

Раздел 3  РАСШИРЕНИЕ СЕТИ

3.1 Определение объема и типа трафика передаваемого по внешним каналам.   Для связи с головной организацией необходим выход из локальной сети в глобальную (Internet). Связь с глобальной сетью осуществляется кратковременными сеансами, в связи с чем планируемый трафик не напряженный. Тип трафика - электронная почта, передача и прием небольших файлов.

3.2 Выбор типа канала связи.  Для организации модемной связи и доступа в Internet выбираем обычную коммутируемую телефонную линию. В помещении №1 на 1-м этаже в один из компьютеров устанавливаем модем и настраиваем доступ в Internet по коммутируемой связи (программу "удаленный доступ к сети") в стандартных средствах Windows . Можно так же настроить доступ с других рабочих станций в Internet, при помощи встроенных средств ОС Windows Millenium Edition через главный компьютер, в котором установлен модем.

3.3 Выбор модема.  Для того, чтобы передавать информацию от компьютера к компьютеру по коммутируемой телефонной сети, необходимо устройство, осуществляющее преобразование сигнала цифровой формы (последовательность нулей и единиц) в аналоговую форму (плавно меняющийся уровень напряжения). Эту функцию способно выполнять устройство, называющееся "модемом".

Среди всего существующего набора модемов их можно классифицировать по следующим признакам :

- по функциональному назначению (телефонные, телеграфные, радио, факс-модемы, модемы для речевой (голосовой) почты ;

-  по конструктивному исполнению (внешние- подключаемые с помощью кабеля к последовательному порту компьютера ;  внутренние- в виде платы расширения, устанавливаемой в свободный слот расширения на материнской плате компьютера ;

-  по типу поддерживаемых протоколов  (Bell 103j , Bell 212a , V.22 , V.22bis , V.32 , V.34 , V.42 , V.90 (56K)

-  по скоростным характеристикам  (низкоскоростные- обеспечивающие скорость передачи 300, 600, 1200, 2400 bps  и высокоскоростные- обеспечивающие скорость  19 200 bps и выше  В настоящее время изделия, обеспечивающие скорость до 24 000 bps уже практически полностью вышли из применения. На сегодняшний день стандартом для модема считается протокол  V.90  и скорость передачи до 56 Кбит/с. В некоторых случаях требуется и более высокая скорость. 

            -  по принципу работы  (синхронные и асинхронные) ;

            - по типу стандартизации команд  (так называемые  Hayes-совместимые модемы, поддерживающие (де-факто) систему команд, разработанную фирмой Hayes и несовместимые, которые не поддерживают эту систему команд) ;

-  по реализации протоколов коррекции ошибок  (модемы, поддерживающие эти протоколы на аппаратном уровне, и модемы, не поддерживающие протоколы коррекции ошибок и требующие для их поддержки специального программного обеспечения).

Для нашего выбора будут рассмотрены только  Hayes-совместимые, высокоскоростные модемы для коммутируемых телефонных линий, то есть для обычной городской и междугородной телефонной сети. В таблице 3.1 приведены характеристики некоторых  современных  высокоскоростных модемов.     

                                                                                                 Таблица 3.1                                                                                                                            

Исходя из всей вышеприведенной информации о характеристиках модемов для нашей сети выбираем модель  US Robotics Courier 56K

              Раздел 4  РАСЧЕТ НЕОБХОДИМОГО КОЛИЧЕСТВА              

                                               ОБОРУДОВАНИЯ        

                               Определение общего расхода кабеля

          Для подключения рабочих станций и сервера к концентратору по схеме "звезда" используется кабель  10Base-T  Level 5.  Расчет необходимого количества кабеля приведен в таблице 4.1          

                                                                                                                   Таблица 4.1

           Для расчета фактической суммы длины всех сегментов сети умножим число 1495,0 на 100 (на масштаб):  1495,0 * 100 = 149500 см  149500 см соответствуют 1495-ти метрам . Общая длина кабеля рассчитывается по формуле :

                         Dобщ =  å Dсег * 1,3 ;

                         Где  Dобщ - общая длина кабеля;

                         å  Dсег - суммарная длина всех сегментов сети;

                         1,3 - коэффициент резерва.

 Длина кабеля при соединении по топологии "звезда-шина"  зависит от количества и месторасположения рабочих станций, сервера, и прочего сетевого оборудования, так как от каждого сетевого устройства до концентратора прокладывается отдельный кабель. Таким образом, длина кабеля определяется суммированием длин всех сегментов сети. Общая длина кабеля "витой пары" составляет:  Dобщ = 1495 * 1,3 = 1943 метра. Общая длина коаксиального кабеля (для соединения между концентраторами) составляет :

12,3+7,3+7,3+12,3+12,1+4,3+4,3+12,1+3,0+7,0+5,3+5,3+7,0+3,0 = 102,6 

          Dобщ = 102,6 * 1,3 =  133,3 метра.                                         

     4.2  Составление спецификации оборудования для построения ЛВС

         Спецификация оборудования, которое необходимо приобрести для построения данной локальной сети,  подключения ее к глобальной, подключения графопостроителей и защиты данных представлена в виде таблицы 4.2        

                                                                                                              Таблица 4.2                                                                                                    

          Расположение техники по помещениям представлено в таблице 4.3

                                                                                                                  Таблица 4.3

                    Раздел 5  РАСЧЕТ СТОИМОСТИ РАЗРАБОТКИ

Определяем общие затраты на оборудование для реализации сети. Подсчет затрат на оборудование производится по спецификации (табл.7), результат расчета представлен в таблице 5.1

                                                                                                                  Таблица 5.1

                Раздел 6  СОСТАВЛЕНИЕ КРАТКОГО ПЛАНА СЕТИ

            В результате проведенного анализа составляем краткий план сети, который отражает все выбранные компоненты и характеристики планируемой сети. Краткий план сети представлен в таблице 6.1

                                                                                                            Таблица 6.1

        Раздел 7  ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

                                        ПРИ РАБОТЕ НА ПЭВМ                   

              Важнейшая проблема современного общества - безопасность работы с компьютерами. При работе с компьютерами наблюдается заболевание глаз, появляются головные боли, ухудшается осанка.

              Санитарные нормы и правила содержат требования к проектированию, изготовлению и эксплуатации отечественных и импортных дисплеев и ПК, к проектированию, строительству и реконструкции помещений, предназначенных для эксплуатации всех типов ЭВМ и ПК, производственного оборудования и игровых комплексов на основе ПК. Визуальные эргономические параметры дисплеев и ПК являются параметрами безопасности, неправильный выбор которых приводит к ухудшению здоровья пользователей.

            При проектировании и разработке дисплеев сочетания визуальных эргономических параметров и их значения, соответствующие оптимальным и допустимым диапазонам, полученные в результате испытаний в аккредитованных Госстандартом России лабораториях, должны вноситься в техническую документацию на дисплеи, без чего их эксплуатация не допускается.

           Для того, чтобы снизить риск вышеуказанных заболеваний при работе с компьютерами необходимо соблюдать следующие условия:

           1) Каждый компьютер должен иметь дисплей, соответствующий нормам безопасности, утвержденных Госстандартом России.

           2)  При работе с дисплеями старых выпусков желательно, чтобы они имели защитный экран, лучше, если он уже установлен изготовителем.

           3)  Лицо, работающего должно находиться как минимум на расстоянии 20-30 см, желательно на большем расстоянии.

           4)  Голова должна находиться на одном уровне с верхней точкой монитора или на 5 см. ниже.

           5)  Рекомендуется использовать стул с высокой функциональной спинкой.

           6) После 40 минут непрерывной работы рекомендуется делать 15-ти минутный перерыв, полностью отходя от экрана на достаточно большое расстояние.

          7) Необходимо правильно выбрать режим монитора (отрегулировать яркость и контрастность изображения При цветном мониторе также необходимо отрегулировать насыщенность изображения.

         8)  Регулярно проветривать помещение.

         9) В помещении, где стоит компьютер должно быть больше комнатных растений.

       10) На один компьютер должно приходиться 5-7 квадратных метров площади помещения.

                                              ЗАКЛЮЧЕНИЕ

          В данном курсовом проекте была разработана ЛВС помещения, расположенного в 3-х этажном здании, имеющая выход на глобальную сеть. Был сделан обоснованный выбор типа сети на основе рассмотрения множества вариантов. Предусмотрено расширение сети для ее дальнейшего роста. В пункте расчета необходимого количества оборудования приведены данные и расчеты используемого оборудования, стоимость разработки составляет 20085 у.е. что является достаточно недорогой стоимостью с учетом экономии кабеля и прочих компонентов. Составлен краткий план сети, где указаны все характеристики используемых компонентов. В разделе "Охрана труда и техника безопасности" рассмотрена тема "Профессиональные заболевания при работе на ЭВМ и их профилактика", где рассмотрены и даны профилактические меры для предотвращения этих заболеваний.

             В целом курсовой проект содержит все необходимые данные для построения ЛВС.