Дипломная работа: Совершенствование существующей локальной вычислительной сети Солнечногорского филиала Современной Гуманитарной Академии

Дипломная работа: Совершенствование существующей локальной вычислительной сети Солнечногорского филиала Современной Гуманитарной Академии

Введение

Сегодня, для эффективного решения ряда производственных и иных задач, уже не достаточно просто иметь большой парк компьютеров, необходимо создавать на их базе целостную структуру, обеспечивающую взаимодействие вычислительных систем, и их отдельных компонентов. Организации всего мира, от крупнейших корпораций до небольших компаний, постоянно развивают и совершенствуют свои вычислительные сети, внедряют новые достижения в области информационных технологий в производственные и иные процессы.

Системы поддержки принятия решений, системы документооборота, системы управления базами данных – все это технологии на порядок увеличивающие эффективность работы любой организации, однако все они практически бесполезны, если вычислительные ресурсы компании не объединены в единую офисную сеть. Именно поэтому ежегодно на развитие корпоративных сетей и систем связи во всем мире выделяются колоссальные деньги.

Целью данной дипломной работы является совершенствование существующей локальной вычислительной сети Солнечногорского филиала Современной Гуманитарной Академии.

Солнечногорский филиал Негосударственного Образовательного Учреждения Современный Гуманитарный Институт существует на рынке образовательных учреждений более шести лет и занимается обучением и подготовкой бакалавров с применением технологий «дистанционного обучения».

Трудно переоценить значимость информационных технологий и для таких областей как наука и образование. Сегодня компьютер является уже не предметом изучения, а средством, способствующим учебному процессу.

Последнее время стали активно развиваться такие проекты как «дистанционное обучение». «Дистанционное обучение» предполагает наличие множество электронных библиотек, банков данных, специализированных электронных учебников. Офисные сети позволяют совместно использовать имеющиеся вычислительные мощности для распределенного решения сложных задач.

Локально вычислительная сеть Солнечногорского филиала имеет одноранговый тип и охватывает сервисную ремонтную службу два компьютерных класса под управлением Windows 98 SE.

Совершенствование образовательных программ, проведение всех видов учебных занятий с применением компьютерных технологий существующая локальная сеть не может удовлетворить качественно учебному процессу. В связи с этим тема данной работы является актуальной для более эффективного обеспечения учебного процесса в Солнечногорском филиале. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1.  Выбор и обоснование типа сети позволяющего более эффективно реализовать учебный процесс.

2.  Выбор сетевой архитектуры для компьютерной сети, топология, метод доступа, тип кабельной системы;

3.  Конфигурация сетевого оборудования – количество серверов, концентраторов, сетевых принтеров;

4.  Выбор операционной системы;

5.  Переход на доменную систему администрирования сети;

6.  Обеспечение безопасности сети;

Реализация предложенной работы необходима для обеспечения учебного процесса в Солнечногорском филиале по учебным и нормативным стандартам базового ВУЗа Современной Гуманитарной Академии. В локальную сеть предложено включить все административные отделы филиала. Это позволит сократить бумажный документооборот внутри института, повысить производительность труда, сократить время на обработку и передачу информации. Как следствие, образуются дополнительные временные ресурсы для реализации новых учебных проектов.

Для учебного заведения крайне необходимо внедрение данного проекта с подключением к сети Internet, что дает оперативное получение руководящих документов из базового ВУЗа для директора филиала и так же обеспечивает учебный процесс в системе IP-helping. Суть системы IP-helping заключается в том, что студент отправляет через сеть Internet возникший вопрос в процессе изучения дисциплины преподавателю в базовый ВУЗ и получает ответ через пару дней.

При объединение компьютеров в локальную сеть появляются новые трудности. Ввиду того, что учебное заведение работает с закрытой информацией, доступ к которой посторонним лицам строго запрещен, то возникает проблема защиты информации в локальной вычислительной сети.

Офисная сеть должна быть реализована таким образом, чтобы обеспечить надлежащую степень защищенности данных и от этого не должно страдать удобство пользователей и администраторов сети.

В качестве основного средства учета студенческой документации в ВУЗе используется база данных «ЛУЧ», прекрасно зарекомендовавшие себя по всем характеристикам. Программа поддерживается операционной системой Windows 2000 и прекрасно работает в локальной сети. Так же в Солнечногорском филиале используются сетевые обучающие программы: Электронная библиотека, Цифровая библиотека, Лабораторные компьютерные занятия, Обучающие программы по Delphi и Java, Слайд-Лекции и многое другое.

1. Обзор существующих принципов построения сетей

1.1 Понятие локальной вычислительной сети

Локальная сеть (Local Area Network – LAN) позволяет совместно использовать файлы, приложения, программное обеспечение типа клиент / сервер, пересылать электронную почту, разделять (выделять для совместного использования) принтеры, дисковое пространство, модемы, факсы, накопители CD-ROM, т.е. объединять разрозненные компьютеры в работоспособный «коллектив». [32]

Существует множество способов построения локальных сетей. Самый простой – соединение двух компьютеров через их параллельные или последовательные порты. Однако под термином сеть подразумевается нечто иное, чем кабельное соединение.

В большинстве случаев компьютеры соединяются в сеть с помощью сетевого адаптера, который представляет собой отдельную плату, помещаемую в разъем системной платы. Иногда сетевой адаптер интегрирован в системную плату. Все сетевые адаптеры компьютеров соединены кабелем. [25]

Для построения сети необходимы следующие элементы:

■  физическое соединение компьютеров;

■  общий набор правил соединения, называемый протоколом;

■  программное обеспечение, с помощью которого можно распределять ресурсы между другими компьютерами, называемое сетевой операционной системой;

■  совместно используемые ресурсы, такие как принтеры, жесткие диски;

■  программное обеспечение, с помощью которого можно получить доступ к совместно используемым ресурсам, называемое клиентским.

1.2 Классификация локальных сетей по топологии

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей, не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по своему собственному пути. [22]

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, возможные и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. И хотя выбирать топологию пользователю сети приходится нечасто, знать об особенностях основных топологий, их достоинствах и недостатках, наверное, надо всем.

Существует три основных топологии сети:

Шина (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи и информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Сетевая топология «шина»

При использовании топологии «звезда», каждый компьютер подключается к специальному концентратору (хабу). Преимуществом этой топологии является ее устойчивость к повреждениям кабеля – при обрыве перестает работать только один из узлов сети и поиск повреждения значительно упрощается. Недостатком является более высокая стоимость (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Сетевая топология «звезда»

Кольцо (ring), при которой каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута в «кольцо» (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Сетевая топология «кольцо»

Иерархическая – каждое устройство обеспечивает непосредственное управление устройствами, находящимися ниже в иерархии (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Иерархическая сетевая топология

1.3 Два типа сетей

Существует два основных типа локальных сетей, основанных на схеме соединения компьютеров, – клиент / сервер и одноранговая (peer – to – peer – равный-с-равным) сеть.

В одноранговой сети каждый компьютер может соединиться с любым другим компьютером, к которому он подключен (рис. 1.6). Фактически, каждый компьютер может работать и как клиент, и как сервер.

Для небольшой группы пользователей подобные сети легко обеспечивают разделение данных и периферийных устройств. Вместе с тем, поскольку администрирование в одноранговых сетях нецентрализованное, обеспечить развитую защиту данных трудно. [15]

Сети на основе сервера наиболее эффективны только в том случае, когда совместно используется огромное количество ресурсов и данных. Администратор может управлять защитой данных, наблюдая за функционированием сети. В таких сетях может быть один или несколько серверов, в зависимости от объема сетевого трафика, количества периферийных устройств и т.п. Например, в одной сети могут присутствовать принт-сервер, коммуникационный сервер и сервер баз данных. [16] Сервер предназначен для предоставления своих ресурсов всем клиентским компьютерам в сети. Чаще всего сервер расположен в отдельной охраняемой комнате, поскольку именно на нем хранится наиболее важная информация. Остальные компьютеры сети выступают в роли клиентов.

В компьютере, представляющем сервер, установлено больше оперативной памяти, более емкий жесткий диск, более быстрый процессор, чем в клиентском компьютере. Такое требование к ресурсам обусловлено тем, что сервер должен одновременно обрабатывать запросы от нескольких клиентов. На сервере устанавливается специальная сетевая операционная система например Windows NT Server или Windows 2000 Server. Чаще всего сервер предназначен для выполнения определенных задач, например файловый сервер, сервер печати, почтовый сервер и т.д.

Рис. 1.5. Компоненты сети клиент / сервер

Рис. 1.6. Логическая архитектура типичной одноранговой сети

Компьютер – клиент – это обычный персональные компьютеры с установленной операционной системой Windows, который соединяется с сервером, или с другими компьютерами локальной сети.

Существуют также и комбинированные сети, объединяющие свойства обоих типов сетей. Такие сети довольно популярны, хотя для эффективной работы они требуют более тщательного планирования, в связи с этим и подготовка пользователей должна быть выше. [11]

Таблица 1. Характеристика двух основных типов сетей

1.4 Сетевые архитектуры

1.4.1 Сетевая архитектура Ethernet

Днем рождения Ethernet можно считать 22 мая 1973 г., когда Роберт Меткалф (Robert Metcalfe) и Дэвид Боггс (David Boggs) опубликовали докладную записку, в которой описывалась экспериментальная сеть, построенная ими в Исследовательском центре фирмы Xerox в Пало-Альто. При рождении сеть получила имя Ethernet, базировалась на толстом коаксиальном кабеле и обеспечивала скорость передачи данных 2,94 Мбит/с.

Ключевой фигурой в судьбе Ethernet становится Роберт Меткалф, который в 1979 г. для воплощения своих идей в жизнь создает собственную компанию 3Com, одновременно начиная работать консультантом в Digital Equipment Corporation (DEC). В DEC Меткалф получает задание на разработку сети, спецификации на которую не затрагивали бы патентов Xerox. Создается совместный проект Digital, Intel и Xerox, известный под названием DIX. Задачей консорциума DIX был перевод Ethernet из лабораторно-экспериментального состояния в технологию для построения новых систем, работающих с немалой на то время скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Таким образом, Ethernet превращался из разработки Xerox в открытую и доступную всем технологию, что оказалось решающим в становлении его как мирового сетевого стандарта. [18]

В феврале 1980 г. результаты деятельности DIX были представлены в IEEE, где вскоре была сформирована группа 802 для работы над проектом. Ethernet закреплял свои позиции в качестве стандарта. Для успешного внедрения технологии важное значение сыграли дальнейшие шаги «родителей» Ethernet по взаимодействию с другими производителями чипов и аппаратного обеспечения – так, например, группа разработчиков Digital представила чип Ethernet и исходные тексты его программного обеспечения компаниям Advanced Micro Devices (AMD) и Mostek. В результате возможность производить совместимые чипсеты Ethernet получили и другие компании, что сказалось на качестве «железа» и снижении его стоимости. В марте 1981 г. 3Com представила 10 Мбит/с Ethernet-трансивер, а в сентябре 1982 г. – первый Ethernet-адаптер для ПК.

После выхода первых изделий, в июне 1983 г. IEEE утвердил стандарты Ethernet 802.3 и Ethernet 10Base5. В качестве среды передачи предусматривался «толстый» коаксиальный кабель, а каждый узел сети подключался с помощью отдельного трансивера. Такая реализация оказалась дорогостоящей. Дешевой альтернативой с применением менее дорогого и более тонкого коаксиального кабеля, стал 10Base2. Станции уже не требовали отдельных трансиверов для подключения к кабелю. В такой конфигурации Ehternet начал победное шествие по просторам экс – СССР. Главными его преимуществами была простота развертывания и минимальное количество активного сетевого оборудования. Сразу же определились и недостатки. На время подключения новых станций приходилось останавливать работу всей сети. Для выхода сети из строя достаточно было обрыва кабеля в одном месте, поэтому эксплуатация кабельной системы требовала от технического персонала проявлений прикладного героизма.

Следующим шагом развития Ethernet стала разработка стандарта 10Base-T, предусматривавшего в качестве среды передачи неэкранированную витую пару (Unshielded Twisted Pair – UTP). В основу этого стандарта легли разработки SynOptics Communications под общим названием LattisNet, которые относятся к 1985 г. В 10Base-T использовалась топологии «звезда», в которой каждая станция соединялась с центральным концентратором (hub). Такой вариант реализации устранял необходимость прерывания работы сети на время подключения новых станций и позволял локализовать поиск обрывов проводки до одной линии концентратор-станция. Производители получили возможность встраивать в концентраторы средства мониторинга и управления сетью. В сентябре 1990 г. IEEE утверждает стандарт 10Base-T.

Спецификация Ethernet 10Base5 предусматривает выполнение следующих условий (рис. 1.7).

Среда передачи – «толстый» около 12 мм в диаметре коаксиальный кабель (RG-8 или RG-11) с волновым сопротивлением 50 Ом.

Длина кабеля между соседними станциями не менее 2,5 м.

Максимальная длина сегмента сети не более 500 метров.

Общая длина всех кабелей в сегментах не более 2,500 метров.

Общее число узлов на один сегмент сети не более 100.

Сегмент оканчивается терминаторами, один из которых должен быть заземлен. [19]

Ответвительные кабели могут быть сколь угодно короткими, но расстояние от трансивера до адаптера не более 50 метров. В идеальном случае расстояние между соседними станциями должно быть кратно 2,5 м. Основные преимущества 10Base5: большая длина сегмента, хорошая помехозащищенность кабеля и высокое напряжение изоляции трансивера. Благодаря этим качествам «толстый» Ethernet чаще всего применялся для прокладки базовых сегментов (Backbone). Сейчас этот стандарт практически полностью вытеснен более дешевыми и производительными реализациями Ethernet. [11]

Рис. 1.7. Ethernet 10Base5

Сеть Ethernet 10Base2 часто называют «тонкой Ethernet» или Thinnet из-за применяемого кабеля. Это одна из самых простых в установке и дешевых типов сетей. Топология сети – общая шина. Кабель прокладывается вдоль маршрута, где размещены рабочие станции, которые подключаются к сегменту при помощи Т-коннекторов. Отрезки сети, соединяющие соседние станции, подключаются к T-коннекторам при помощи BNC-разъемов. Для соединения двух отрезков кабеля применяются I-коннекторы. В сети не более 1024 станций. Сейчас 10base2 применяется в «домашних» сетях. [29]

Рис. 1.8. Ethernet 10Base2

Ограничения по спецификации Ethernet 10Base2 (рис. 1.8):

Среда передачи – «тонкий» (около 6 мм в диаметре) коаксиальный кабель (RG-58 различных модификаций) с волновым сопротивлением 50 Ом.

Длина кабеля между соседними станциями не менее 0,5 м.

Максимальная длина сегмента сети не более 185 метров.

Общая длина всех кабелей в сегментах (соединенных через повторители) не более 925 метров.

Общее число узлов на один сегмент сети не более 30.

Сегмент оканчивается терминаторами, один из которых заземляется.

Ответвления от сегмента недопустимы.

Правило 5–4–3

Правила построения сетей, использующих физическую топологию «общая шина».

В этом случае действует правило 5–4–3, т.е.:

·  не более чем 5 сегментов сети;

·  могут быть объединены не более чем 4-мя повторителями;

·  при этом станции могут быть подключены не более чем к 3-м сегментам, остальные 2 могут быть использованы для увеличения общей длины сети. [31]

Спецификация Ethernet 10Base-T

Соответствует стандарту IEEE 802.3i, принятому в 1991 г.

Ограничения спецификации Ethernet 10Base-T:

·  Среда передачи – неэкранированный кабель на основе витой пары (UTP – Unshielded Twisted Pair) категории 3 и выше. При этом задействуются 2 пары – одна на прием, вторая на передачу.

·  Физическая топология «звезда».

·  Длина кабеля между станцией и концентратором не более 100 м.

·  Максимальный диаметр сети не более 500 метров.

·  Количество станций в сети не более 1024.

В сети 10Base-Т термин «сегмент» применяют к соединению станция-концентратор. Дополнительные расходы в 10Base-T, связанные с необходимостью наличия концентратора и большим количеством кабеля, компенсируются большей надежностью и удобством эксплуатации. Индикаторы, присутствующие даже на самых простых концентраторах, позволяют быстро найти неисправный кабель. Управляемые модели концентраторов способны осуществлять мониторинг и управление сетью. Совместимость кабельной системы со стандартами Fast Ethernet увеличивает пропускную способность без изменения кабельных систем. Для оконцовки кабеля применяются восьмиконтактные разъемы и розетки RJ-45. [20]

Рис. 1.9. Ethernet 10Base – Т

Правила построения сетей, использующих физическую топологию «звезда».

Правило 5–4–3 можно интерпретировать в этом случае следующим образом:

·  каскадно могут объединяться не более чем 4 концентратора;

·  «дерево» каскадируемых концентраторов должно быть построено таким образом, чтобы между двумя любыми станциями в сети было не более чем 4 концентратора;

В смешанных сетях могут быть исключения из этого правила – например, если один из хабов поддерживает не только витую пару, но и оптоволоконный кабель, то допустимое число каскадируемых концентраторов увеличивается до 5.

Стандарт 10Base-F

Среда передачи данных стандарта 10Base-F – оптоволокно. В стандарте повторяется топология и функциональные элементы 10Base-T: концентратор, к портам которого с помощью кабеля подключаются сетевые адаптеры станций. Для соединения адаптера с повторителем используется два оптоволокна – одно на прием, второе на передачу.

Существует несколько разновидностей 10Base-F. Первым стандартом для использования оптоволокна в сетях Ethernet был FOIRL (Fiber Optic Inter-Repeater Link). Ограничение длины оптоволоконных линий между повторителями 1 км при общей длине сети не более 2,5 км. Максимальное число повторителей – 4.

В стандарте 10Base-FL, предназначенном для соединения станций с концентратором, длина сегмента оптоволокна до 2 км при общей длине сети не более 2,5 км. Максимальное число повторителей также 4. Ограничения длин кабелей даны для многомодового кабеля. Применение одномодового кабеля позволяет прокладывать сегменты длиной до 20 км.

Существует также стандарт 10Base-FB, предназначенный для магистрального соединения повторителей. Ограничение на длину сегмента – 2 км при общей длине сети 2,74 км. Количество повторителей – до 5. Характерной особенностью 10Base-FB является способность повторителей обнаруживать отказы основных портов и переходить на резервные за счет обмена специальными сигналами, которые отличаются от сигналов передачи данных. [20]

Страницы: 1, 2, 3, 4