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

Стандарты 10Base-FL и 10Base-FB не совместимы между собой. Дешевизна оборудования 10Base-FL позволила ему обогнать по распространенности волоконно-оптические сети других стандартов.

Оконцовка оптоволоконных кабелей представляет собой существенно более сложную задачу, чем оконцовка медных кабелей. Необходимо точное совмещение осей светопроводящего материала – волокон и коннекторов. Типы коннекторов в основном отличаются друг от друга размером и формой направляющего ободка. Если в самых первых биконических коннекторах использовались конические ободки, то в настоящее время используются коннекторы типа SC (square cross-section), имеющие ободок квадратного сечения. Для надежного закрепления коннектора в гнезде в ранних типах коннекторов использовалась байонетная (ST) или резьбовая (SMA) фиксация. Сейчас в коннекторах SC используется технология «push-pull», предусматривающая закрепление коннектора в гнезде защелкиванием. Коннекторы типа SC применяются не только в локальных сетях, но также и в телекоммуникационных системах и в сетях кабельного телевидения.

Отдельная проблема – соединение оптических волокон. Надежное и долговечное соединение достигается сваркой волокон, что требует специального оборудования и навыков.

Область применения оптоволокна в сетях Ethernet – это магистральные каналы, соединения между зданиями, а также те случаи, когда применение медных кабелей невозможно из-за больших расстояний или сильных электромагнитных помех на участке прокладки кабеля. На сегодняшний день стандарт 10Base-F вытесняется более скоростными стандартами Ethernet на оптоволоконном кабеле. [13]

В 1992 году группа производителей сетевого оборудования, включая таких лидеров технологии Ethernet как SynOptics, 3Com и ряд других, образовали некоммерческое объединение Fast Ethernet Alliance для разработки стандарта на новую технологию, которая обобщила бы достижения отдельных компаний в области Ethernet-преемственного высокоскоростного стандарта. Новая технология получила название Fast Ethernet.

Одновременно были начаты работы в институте IEEE по стандартизации новой технологии – там была сформирована исследовательская группа для изучения технического потенциала высокоскоростных технологий. За период с конца 1992 года и по конец 1993 года группа IEEE изучила 100-Мегабитные решения, предложенные различными производителями. Наряду с предложениями Fast Ethernet Alliance группа рассмотрела также и другую высокоскоростную технологию, предложенную компаниями Hewlett-Packard и AT&T. [15]

В центре дискуссий была проблема сохранения соревновательного метода доступа CSMA/CD. Предложение по Fast Ethernet сохраняло этот метод и тем самым обеспечивало преемственность и согласованность сетей 10Base-T и 100Base-T. Коалиция HP и AT&T, которая имела поддержку гораздо меньшего числа производителей в сетевой индустрии, чем Fast Ethernet Alliance, предложила совершенно новый метод доступа, называемый Demand Priority. Он существенно менял картину поведения узлов в сети, поэтому не смог вписаться в технологию Ethernet и стандарт 802.3, и для его стандартизации был организован новый комитет IEEE 802.12.

В мае 1995 года комитет IEEE принял спецификацию Fast Ethernet в качестве стандарта 802.3u, который не является самостоятельным стандартом, а представляет собой дополнение к существующему стандарту 802.3 в виде глав с 21 по 30.

1.4.3 Основные характеристики стандарта Token Ring

Сети стандарта Token Ring, также как и сети Ethernet, используют разделяемую среду передачи данных, которая состоит из отрезков кабеля, соединяющих все станции сети в кольцо. Кольцо рассматривается как общий разделяемый ресурс, и для доступа к нему используется не случайный алгоритм, как в сетях Ethernet, а детерминированный, основанный на передаче станциями права на использование кольца в определенном порядке. Право на использование кольца передается с помощью кадра специального формата, называемого маркером или токеном. [20]

Стандарт Token Ring был принят комитетом 802.5 в 1985 году. В это же время компания IBM приняла стандарт Token Ring в качестве своей основной сетевой технологии. В настоящее время именно компания IBM является основным законодателем моды технологии Token Ring, производя около 60% сетевых адаптеров этой технологии.

Сети Token Ring работают с двумя битовыми скоростями – 4 Мб/с и 16 Мб/с. Первая скорость определена в стандарте 802.5, а вторая является новым стандартом де-факто, появившимся в результате развития технологии Token Ring. Смешение станций, работающих на различных скоростях, в одном кольце не допускается.

Сети Token Ring, работающие со скоростью 16 Мб/с, имеют и некоторые усовершенствования в алгоритме доступа по сравнению со стандартом 4 Мб/с.

1.5 Метод доступа CSMA/CD

Ethernet использует «случайный» метод доступа к сети (CSMA/CD – carrier-sense multiple access/collision detection) – множественный доступ с обнаружением несущей. В нем отсутствует последовательность, в соответствии с которой станции могут получать доступ к среде для осуществления передачи. В этом смысле доступ к среде осуществляется случайным образом. Преимущество метода: алгоритмы случайного доступа реализуются значительно проще по сравнению с алгоритмами детерминированного доступа. Следовательно, аппаратные средства могут быть дешевле. Поэтому Ethernet более распространен по сравнению с другими технологиями для локальных сетей. При загрузке сети уже на уровне 30% становятся ощутимыми задержки при работе станций с сетевыми ресурсами, а дальнейшее увеличение нагрузки вызывает сообщения о недоступности сетевых ресурсов. Причиной этого являются коллизии, возникающие между станциями, начавшими передачу одновременно или почти одновременно. При возникновении коллизии, передаваемые данные не доходят до получателей, а передающим станциям приходится возобновлять передачу. В классическом Ethernet все станции в сети образовывали домен коллизий (collision domain). При этом одновременная передача любой пары станций приводила к возникновению коллизии.

1.6 Маркерный метод доступа к разделяемой среде

В сетях с маркерным методом доступа право на доступ к среде передается циклически от станции к станции по логическому кольцу. Кольцо образуется отрезками кабеля, соединяющими соседние станции. Таким образом, каждая станция связана со своей предшествующей и последующей станцией и может непосредственно обмениваться данными только с ними. Для обеспечения доступа станций к физической среде по кольцу циркулирует кадр специального формата и назначения – маркер (токен).

Получив маркер, станция анализирует его, при необходимости модифицирует и при отсутствии у нее данных для передачи обеспечивает его продвижение к следующей станции. Станция, которая имеет данные для передачи, при получении маркера изымает его из кольца, что дает ей право доступа к физической среде и передачи своих данных. Затем эта станция выдает в кольцо кадр данных установленного формата последовательно по битам. Переданные данные проходят по кольцу всегда в одном направлении от одной станции к другой.

При поступлении кадра данных к одной или нескольким станциям, эти станции копируют для себя этот кадр и вставляют в этот кадр подтверждение приема. Станция, выдавшая кадр данных в кольцо, при обратном его получении с подтверждением приема изымает этот кадр из кольца и выдает новый маркер для обеспечения возможности другим станциям сети передавать данные.

Время удержания одной станцией маркера ограничивается тайм-аутом удержания маркера, после истечение которого станция обязана передать маркер далее по кольцу.

В сетях Token Ring 16 Мб/с используется также несколько другой алгоритм доступа к кольцу, называемый алгоритмом раннего освобождения маркера (Early Token Release). В соответствии с ним станция передает маркер доступа следующей станции сразу же после окончания передачи последнего бита кадра, не дожидаясь возвращения по кольцу этого кадра с битом подтверждения приема. В этом случае пропускная способность кольца используется более эффективно и приближается к 80% от номинальной.

Для различных видов сообщений передаваемым данным могут назначаться различные приоритеты.

Каждая станция имеет механизмы обнаружения и устранения неисправностей сети, возникающих в результате ошибок передачи или переходных явлений (например, при подключении и отключении станции).

Не все станции в кольце равны. Одна из станций обозначается как активный монитор, что означает дополнительную ответственность по управлению кольцом. Активный монитор осуществляет управление тайм-аутом в кольце, порождает новые маркеры (если необходимо), чтобы сохранить рабочее состояние, и генерирует диагностические кадры при определенных обстоятельствах. Активный монитор выбирается, когда кольцо инициализируется, и в этом качестве может выступить любая станция сети. Если монитор отказал по какой-либо причине, существует механизм, с помощью которого другие станции (резервные мониторы) могут договориться, какая из них будет новым активным монитором. [4]

2.1 Характеристика существующей локальной сети

Организационно-штатная структура управления Солнечногорского филиала следующая: во главе филиала стоит директор ВУЗа. В состав подразделения входят 8 отделов: секретарь, бухгалтерия, отдел кадров, аттестационный отдел, методический отдел, библиотека, хозотдел, ремонтно-сервисная служба.

Локальная вычислительная сеть Солнечногорского представительства НОУСГИ существует с 1998 года. Работоспособность сети поддерживается и развивается ремонтно-сервисной службой института. Цель объединения компьютеров в локальную сеть имеет производственный и образовательный характер. Для студентов сеть является средством интерактивного взаимодействия, общения, обучения а так же средой при совместном решении различных учебных задач.

За 6 лет существования, ЛВС претерпела множество качественных изменений. На данный момент она территориально охватывает 4 класса и все отделы филиала. Число рабочих станций, подключенных к сети растет. В настоящее время количество рабочих станций сети филиала оставляет 102 компьютерных рабочих мест. Динамику расширения сети можно видеть на приведенной диаграмме рис 2.1.

Сеть постоянно развивается и модернизируется с учетом появления новых сетевых и информационных технологий, а также с учетом потребностей и возможностей института.

Администрированием и развитием сети занимается группа инженеров ремонтно-сервисной службы института. Основными принципами подбора кадров ремонтно-сервисной службы являются: профессиональная пригодность, желание поддерживать функциональность сети, совершенствовать ее инфраструктуру, а также повышать уровень собственной квалификации в области сетевых технологий.

Рис. 2.1. Динамика расширения ЛВС Солнечногорского филиала НОУСГИ

Офисная сеть Солнечногорского представительства НОУСГИ построена на технологии Ethernet и поддерживает стандарты 10Base-T. Сеть имеет тип топологии иерархическая звезда, то есть существует центральный коммутатор, который связывает между собой дочерние концентраторы. Структурная схема топологии локальной сети до модернизации приведена на рисунке. 2.2.

К концентратору подключены рабочие станции по технологии 10Base-T со скоростью передачи данных 10 Мбит/с.

Сеть имеет одноранговый тип и охватывает два компьютерных класса и сервисную ремонтную службу. Кабельная система полностью построена с использованием симметричного 4-парного медного кабеля («неэкранированная витая пара» или UTP) категории 5 фирмы Alcatel.

Рис. 2–2. Структурная схема топологии локальной сети до модернизации

2.2 Анализ локальной сети

Локальная сеть состоит из двух компьютерных классов по двадцать три персональных компьютера в каждом и сервисной ремонтной службы.

В компьютерной сети используются обучающие программы: лабораторный компьютерный тренинг и индивидуальный компьютерный тренинг. Рассчитаем, ежедневную загруженность персональных компьютеров в локальной сети.

Количество учебных дней в семестре (d) – 90;

Количество групп (g) – 30;

Количество занятий в компьютерном классе за семестр у группы (z) – 50;

Загруженность компьютерных классов в учебный день (x) – ?;

Количество часов отработанных компьютерами за семестр (St);

Количество занятий отработанных компьютерами за семестр (Sz);

x = St / d; где St = Sz * 1,5; где Sz = z * g;

Получим Sz = 30 * 50 = 1500 (кол-во занятий);

St = 1500 * 1,5 = 2250 (кол-во часов);

х = 2250 / 90 * 2 = 12,5 часов.

Ежедневная загруженность персональных компьютеров в локальной сети составляет примерно 12,5 часов сутки.

С развитием программного обеспечения для учебного процесса, увеличением базы учебных продуктов стало возможным проведение большинства типов занятий в компьютерных классах с применением информационных технологий. Анализ показывает, что средняя загруженность персональных компьютеров в существующей локальной сети превышает допустимые нормы. Для обеспечения эффективности учебных занятий необходимо увеличить компьютерный парк и количество компьютерных классов. Это в свою очередь влечет за собой изменение типа сети и ее топологии.

2.3 Модернизация существующей локальной сети Солнечногорского филиала

2.3.1 Функциональная схема локальной вычислительной сети

В связи с внедрением новых учебных продуктов, увеличением количества компьютерных классов и объединения административных отделов филиала необходимо пересмотреть существующую организацию локальной сети. При объединении административных отделов филиала необходимо рассмотреть функциональную схему будущей офисной сети.

2.3.2 Выбор типа сети

В организации точно известно, какой сотрудник и к какой информации должен иметь доступ, следует ориентироваться на более дорогой вариант сети – с выделенным сервером. Только в такой сети существует возможность администрирования прав доступа.

При планировании офисной сети были определены следующие требования:

1.  Централизованный доступ к данным. Хранение данных на выделенном файл-сервере с разграничением прав доступа к информации;

2.  Сетевая печать;

3.  Доступ к электронной почте;

4.  Централизованный доступ к сетевой базе данных «Луч». Хранение базы данных на выделенном сервере с разграничением прав доступа;

5.  Распределение системы учета и автоматизация бухгалтерских расчетов;

6.  Использование Internet-технологий для обеспечения учебного процесса;

7.  Обеспечение информационной безопасности и сохранности данных.

Анализ структуры предприятия и функциональной нагрузки офисной сети показал необходимость перехода на другой тип сети. В таблице 1 приведены основные характеристики двух типов сетей. Сеть типа «клиент-сервер» наиболее полно удовлетворяет требованиям ЛВС филиала: разграниченный доступ к информации, широкая комплексная защита ресурсов и пользователей.

При модернизации офисной сети одним из главных этапов является создание предварительной схемы. При этом в зависимости от типа сети возникает вопрос об ограничении длины кабельного сегмента. Это может быть несущественно для небольшого офиса, однако если сеть охватывает несколько этажей здания, проблема предстает в совершенно ином свете. В таком случае необходима установка дополнительных репитеров (repeater).

Офисная сеть Солнечногорского представительства НОУСГА будет располагаться на одном этаже, и расстояние между сегментами сети не столь велико, чтобы требовалось использование репитеров.

Очень важную роль играет план помещения на выбор топологии сети

(Приложение 3 План помещений после модернизации ЛВС) где:

1.  Директор предприятия

2.  Секретарь (отдел прямого подчинения;

3.  Бухгалтерия; Отдел кадров; Методический отдел;

4.  Аттестационный отдел;

5.  Библиотека;

6.  Хозотдел;

7.  Ремонтно-сервисная служба;

8.  Класс с приборами тестирования 1; Класс с приборами тестирования 2;

9.  Компьютерный класс №1;

10.  Компьютерный класс №2;

11.  Компьютерный класс №3;

12.  Компьютерный класс №4;

- Принтер;

- ПК;

- Сервер.

После определения места установки сервера можно сразу определить, какое количество кабеля потребуется.

Сервером называют любой сетевой компьютер, предоставляющий свои ресурсы другим компьютерам. Это может быть: хранение файлов, печать, совместное использование приложений и т.д. [19]

Размещение сервера является важным аспектом при построении офисной сети.

На выбор места влияет несколько факторов:

1.  постоянный доступ к серверу для технического обслуживания;

2.  необходимость ограничения доступа к серверу по соображениям защиты информации.

Сервер было решено установить в помещении сервисной ремонтной службы, так как только это помещение удовлетворяет требованиям, помещение изолированно от посторонних лиц, следовательно, доступ к серверу будет ограничен. В то же время в помещении сервисной ремонтной службы более удобно проводить обслуживание сервера, так как при установке сервера в кабинете директора обслуживание будет затрудненно в связи с выполнением ими своих служебных обязанностей, а в кабинете отдела кадров доступ к серверу посторонних лиц не сильно затруднен. Размещение же сервера в компьютерных классах не отвечает ни одному условию.

В сервисной ремонтной службе размещено 3 сервера:

Luch – сервер базы данных c установленным программным обеспечением база данных информационная система «Луч» версии 4.00 использующая для хранения данных о студентах в Access Microsoft office XP.

TVServer – сервер приложений содержит компьютерные обучающие программы, которые запускают на клиентских рабочих станциях в компьютерных классах.

NetServer – коммуникационный сервер обеспечивает доступ из офисной сети в Internet и принт-сервер, предоставляющий принтер для печати.

2.3.3 Выбор сетевой топологии

Сетевая архитектура – это комбинация стандартов, топологий и протоколов, необходимых для создания работоспособной сети. [14]

Выбор топологии определяется, в частности, планировкой помещения, в котором разворачивается ЛВС. Кроме того, большое значение имеют затраты на приобретение и установку сетевого оборудования, что является важным вопросом для фирмы, разброс цен здесь также достаточно велик.

«Звезда» – это топология с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты. Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким образом ложится очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Понятно, что сетевое оборудование центрального абонента должно быть существенно более сложным, чем оборудование периферийных абонентов. О равноправии абонентов в данном случае говорить не приходится. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией «звезда» в принципе невозможны, так как управление полностью централизовано, конфликтовать нечему. [5]

Если говорить об устойчивости звезды к отказам компьютеров, то выход из строя периферийного компьютера никак не отражается на функционировании оставшейся части сети, зато любой отказ центрального компьютера делает сеть полностью неработоспособной. Поэтому должны приниматься специальные меры по повышению надежности центрального компьютера и его сетевой аппаратуры. Обрыв любого кабеля или короткое замыкание в нем при топологии «звезда» нарушает обмен только с одним компьютером, а все остальные компьютеры могут нормально продолжать работу.

В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а концентратор, или хаб (hub), выполняющий ту же функцию, что и репитер. Он восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их в другие линии связи.

К числу других преимуществ использования концентраторов относятся:

·  простота изменения или расширения сети: достаточно просто подключить еще один компьютер или концентратор;

·  централизованный контроль за работой сети и сетевым трафиком: во многих сетях активные концентраторы наделены диагностическими возможностями, позволяющими определить работоспособность соединения.

Рассмотрев преимущества существующей топологии, решено было модернизировать сеть по существующей топологии.

2.3.4 Конфигурирование сервера

Сервер в сетях клиент / сервер – это компьютер, который обслуживает все рабочие станции, предоставляя для них свое дисковое пространство. Обычно серверами являются компьютеры, построенные на старших моделях процессоров Pentium III или Pentium 4, имеющие не меньше 64 Мбайт памяти. В большинстве серверов, как правило, устанавливаются недорогие мониторы и клавиатуры, что связано с малоинтенсивным использованием консоли сервера. Серверы не требуют постоянного наблюдения и обслуживания, что же касается дискового пространства, то почти на всех серверах установлен один или несколько быстродействующих жестких дисков большой емкости. Качество серверов должно быть очень высоким, так как, обслуживая всю сеть, они выполняют намного больше работы, чем обычная рабочая станция. [2]

Очевидно, что производительность офисной сети не в последнюю очередь зависит от компьютера, используемого в качестве сервера. При использовании Windows 2000 Server необходимо ориентироваться на наиболее высокоскоростной компьютер. При выборе сервера можно приобрести уже собранный компьютер, предлагаемый производителями и поставщиками компьютерной техники, или произвести сборку вручную.

Владея определенным опытом, самостоятельно собранный под заказ сервер может составить конкуренцию готовому продукту. Необходимо обратить внимание на следующие компоненты при сборке сервера.

1. Процессор сервера указывает жесткому диску, какие данные сохранить, а какие извлечь. Даже если в вашей локальной сети работают всего несколько пользователей и расширения ее не предвидится, то целесообразнее вложить средства в сервер с быстрым процессором Pentium III или Pentium 4, имеющим достаточный объем памяти.

В функции процессора входит выполнение команд, которые он получает от запускаемого пользователем программного обеспечения. Понятно, что от скорости работы процессора зависит скорость выполнения того или иного приложения, т.е. программа и сетевая операционная система будут работать быстрее на компьютере с более быстрым процессором.

Наиболее предпочтительными являются многопроцессорные (чаще всего двухпроцессорные) серверы. Такой сервер обеспечивает большую производительность и отказоустойчивость – при выходе из строя одного процессора остальные будут продолжать работать.

2. Сетевая операционная система, как и любое другое приложение, загружается в память компьютера; естественно, объем памяти должен быть достаточным. В одноранговой сети необходимое количество памяти определяется требованиями используемых на станции приложений, но для эффективной работы в локальной сети с выделенным сервером объем его памяти должен быть равным 64 Мбайт или больше. Для работы Windows 9x в одноранговой среде необходимо минимум 32 Мбайт памяти, для работы Windows 2000 Server – еще больше.

3. Жесткий диск – один из самых важных компонентов сервера, используемый для хранения файлов различных пользователей локальной сети. В основном от надежности, скорости доступа и вместимости жесткого диска зависит, можно ли эффективно использовать ресурсы сети. Наибольшим ограничением на производительность в средних локальных сетях является время доступа к жесткому диску сервера, а самый распространенный повод для недовольства пользователей этих же сетей – нехватка свободного пространства на этом диске. [26]

Страницы: 1, 2, 3, 4