Разработка локальной сети(в рамке!)

Введение
1.1 История развития Сети
1.2 Основные понятия о Сети
1.3 Постановка задачи
2 Основная часть
2.1 Топологии компьютерных сетей
2.2 Модель OSI
2.3 Протокол ТСР/IP
2.4 Понятие уровня протокола
2.5 Обоснование потребности в сети
2.6 Способы использования сети
2.7 Витая пара (Twisted Pair)
2.8 Технология Fast Ethernet
2.9 Коннектор RJ-45
2.10 Выбор коммутатора
2.11 Выбор платы сетевого адаптера
2.12 Решение проблем, связанных с сетевым оборудованием
2.13 Выбор типа сервера
2.14 Выбор аппаратного обеспечения сервера
2.15 Выбор программного обеспечения сервера
2.16 Необходимое оборудование
3 Вывод
4 Использованная литература
...

Введение
1.1 История развития Сети
1.2 Основные понятия о Сети
1.3 Постановка задачи
2 Основная часть
2.1 Топологии компьютерных сетей
2.2 Модель OSI
2.3 Протокол ТСР/IP
2.4 Понятие уровня протокола
2.5 Обоснование потребности в сети
2.6 Способы использования сети
2.7 Витая пара (Twisted Pair)
2.8 Технология Fast Ethernet
2.9 Коннектор RJ-45
2.10 Выбор коммутатора
2.11 Выбор платы сетевого адаптера
2.12 Решение проблем, связанных с сетевым оборудованием
2.13 Выбор типа сервера
2.14 Выбор аппаратного обеспечения сервера
2.15 Выбор программного обеспечения сервера
2.16 Необходимое оборудование
3 Вывод
4 Использованная литература

Введение
1.1 История развития Сети
1.2 Основные понятия о Сети
1.3 Постановка задачи
2 Основная часть
2.1 Топологии компьютерных сетей
2.2 Модель OSI
2.3 Протокол ТСР/IP
2.4 Понятие уровня протокола
2.5 Обоснование потребности в сети
2.6 Способы использования сети
2.7 Витая пара (Twisted Pair)
2.8 Технология Fast Ethernet
2.9 Коннектор RJ-45
2.10 Выбор коммутатора
2.11 Выбор платы сетевого адаптера
2.12 Решение проблем, связанных с сетевым оборудованием
2.13 Выбор типа сервера
2.14 Выбор аппаратного обеспечения сервера
2.15 Выбор программного обеспечения сервера
2.16 Необходимое оборудование
3 Вывод
4 Использованная литература

Внешняя оболочка имеет толщину 0,5-0,6 мм, и обычно изготавливается из привычного поливинилхлорида с добавлением мела, который повышает хрупкость. Это необходимо для точного облома по месту надреза лезвием отрезного инструмента. Кроме этого, начинают применяться так называемые "молодые полимеры", которые не поддерживают горения, и не выделяют при нагреве галогенов. Их широкому внедрению пока мешает только более высокая (на 20-30%) цена.
Самый распространенный цвет оболочки - серый. Оранжевая окраска, как правило, указывает на негорючий материал оболочки, который позволяет прокладывать линии в закрытых областях. В общем случае, цвета не обозначают особых свойств, но их применение позволяет легко отличать коммуникации c разным функциональным назначением, как при монтаже, так и обслуживании.
Отдельно нужно отметить маркировку. Кроме данных о производителе и типе кабеля, она обязательно включает в себя метровые или футовые метки.
Конструкция кабельного сердечника достаточно разнообразна. В недорогих кабелях пары уложены в оболочке "как попало". Более качественные варианты предусматривают парную (по две пары между собой) или четверочную скрутку (все четыре пары вместе). Последний вариант позволяет уменьшить толщину сердечника и достигнуть лучших электрических характеристик. Но относительно высокая стоимость не позволила этим типам кабеля получить широкое распространение в России (и тем более, в недорогих домашних сетях).
Форма внешней оболочки так же может быть различна. Чаще других применяется самая простая - круглая, а для 2-х парных кабелей - овальная. Только для прокладки под половым покрытием, по очевидной причине, используется плоский кабель.
Отдельно стоят кабеля для наружной прокладки. Они обязательно имеют влагостойкую оболочку из полиэтилена, которая наносится (как правило) вторым слоем поверх обычной, поливинилхлоридной. Кроме этого, возможно заполнение пустот в кабеле водоотталкивающим гелем, и бронирование с помощью гофрированной ленты.
По наличию (или отсутствию) экрана, различают несколько типов кабелей:
UTP (unshielded twisted pair), что означает незащищенная витая пара (НЗВП), то есть кабель, витые пары которого не имеют индивидуального экранирования;
FTP (Foiled Twisted Pair) - фольгированная витая пара. Имеет общий экран из фольги, однако у каждой пары нет индивидуальной защиты;
STP (shielded twisted pair) - защищенная витая пара (ЗВП), каждая пара имеет экран;
ScTP (Screened Twisted Pair) - экранированный кабель, который может как иметь, так и не иметь защиту отдельных пар;
Экран выполняется либо плетеным из медной проволоки (хорошая защищает от низкочастотных наводок), либо из токопроводящей фольги (пленки), которая блокирует высокочастотное электромагнитное излучение. Так же на практике часто используют двойные экраны (HIGHT Screen), в которых используются оба способа.
Эффект от применения экрана на первый взгляд достаточно прост - уменьшение внешних наводок на экранированную пару (или несколько пар), и снижение уровня их электромагнитного излучения "наружу".
Но общий экран вызывает рост NEXT (перекрестных наводок, подробно рассмотренных ниже) из-за отражения от экрана, на 10-20%. Далее, экранирование увеличивает затухание в кабеле вследствие добавочной емкости между экраном и витыми парами. Монтаж экранированной системы значительно более сложен (дорог), требует хорошего подбора всех элементов. А самые незначительные ошибки способны ухудшить параметры линии.
Это достаточно, что бы большинство производителей СКС отказалось от применения FTP или ScTP. Но это не снижает значение экрана в условиях очень высокого уровня внешних помех, или при большой вероятности "грозовой" наводки. Последнее существенно практически для всех внешних прокладок.
Однако, нужно подчеркнуть - в домашних сетях (с использованием любого типа кабеля) не создается экранированной кабельной системы. При заземлении экрана появляются лишь отдельные экранированные линии. Наиболее хорошей аналогией будет прокладка обычной витой пары в металлической трубе (этот способ часто применяют в условиях монтажа сетей в промышленных помещениях).
Экран, индивидуальный для каждой пары, действительно позволяет улучшить электрические показатели кабеля, но вызывает значительный рост стоимости, а так же веса и объема. Поэтому, такой вариант имеет смысл использовать в самых крайних случаях.
По вышеизложенным причинам, а именно, благодаря низкой цене, удобному и легкому монтажу, широкое распространение получила только незащищенная витая пара (UTP). Именно она является основой всех современных компьютерных сетей.
Параллельно с уже рассмотренными, используется еще два основных типа кабелей, имеющих несколько другое функциональное применение.
Для магистральных прокладок часто используют кабеля с 10, 25, 50, 100 и более, парами в одной оболочке. Тут ассортимент производителя достаточно широк, что бы удовлетворить любые требования. Есть многоэлементные кабеля, объединяющие одной оболочкой множество 2-х или 4-х парных элементов. Есть многопарные, в которых все витые пары находятся под одной оболочной, и для удобства монтажа разделены на пучки полиэтиленовыми ленточками.
Для подключения абонентского оборудования, и коммутации используются гибкие кабеля (шнуры, патч-корды). Из-за необходимости устойчивости к постоянным изгибам, проводник у них выполнен не из одной, а из семи более тонких медных проволок толщиной около 0,2 мм каждая (многопроволочная конструкция). Той же цели служит более толстая (до 0,25 мм) изоляция, и внешняя оболочка повышенной гибкости.
Параметры, определяющие электрические свойства витой пары
Электрические свойства витой пары, как обычной направляющей системы электромагнитных колебаний характеризуются сопротивлением R, индуктивностью проводников L, емкостью C, и проводимостью изоляции G.
Рисунок 8 Упрощенная эквивалентная электрическая схема витой пары
Величины R и G обуславливают тепловые потери в меди и диэлектрике соответственно. L и C определяют реактивность системы, или, иначе говоря, ее частотные свойства.
Активное сопротивление R постоянному току зависит от материала проводника, его геометрических размеров, и его температуры. По распространенному стандарту EIA/TIA-568A это значение не должно превышать 19,2 Ом на короткозамкнутом шлейфе длиной в 100 метров при температуре 20° С. Эту величину можно легко измерить простым омметром.
С увеличением частоты сигнала, активное сопротивление растет. Это обусловлено прохождением тока в основном по части, обращенной к другому проводнику (эффект близости). Вытеснение тока к поверхности проводника (скин-эффект) для проводов тоньше 0,8 мм мало заметен, но какое-то минимальное влияние на уменьшение эффективного сечения то же оказывает.
Проводимость изоляции G является мерой качества материала и его нанесения на поверхность отдельного проводника. Сопротивление току утечки связанное с несовершенством диэлектрика, может достигать нескольких единиц гигаом, и на сегодня его можно не учитывать. Поэтому, в основном на проводимость изоляции влияют затраты на поляризацию диполей материала диэлектрика.
Особенно много их содержится в поливинилхлориде, часто используемом для витой пары низкой категории. В более качественных кабелях обычно используются полиэтилен или тефлон, рассеяние энергии в которых гораздо ниже. Еще ниже этот показатель для вспененных материалов, применяемых для кабелей высшего класса.
Индуктивность L можно разделить на внешнюю (определяемую геометрией и магнитными свойствами проводника), и внутреннюю (создаваемую магнитным полем протекающего тока). Внутренняя индуктивность имеет слабую тенденцию к уменьшению с ростом частоты.
Два проводника, составляющих пару, можно рассматривать как конденсатор, емкость которого, C, не зависит от частоты. Она определяется материалом изоляции, геометрическими размерами проводников, и расстоянием между ними. По стандарту, для современных кабелей, величина емкости составляет не более 5,6 нФ.
Особо нужно отметить, что применение экрана вызывает рост емкости примерно на 30%, что существенно снижает его эксплуатационные свойства такого кабеля.
Рисунок 9 Частотная зависимость электрических свойств витой пары
Волновое сопротивление хорошо характеризует однородность тракта передачи электромагнитной энергии. Его неоднородности неизбежно вызывают отражения части сигнала, и ухудшение качества линии. Поэтому, достаточно очевидно, что все составляющие, включая сетевые адаптеры, должны иметь одинаковое волновое сопротивление. Иначе, можно сказать, должны быть согласованы.
Как правило, неоднородности волнового сопротивления на реальных коммуникациях являются следствием некачественного монтажа (изгиб, давление, растяжение, перекручивание).
Для нашей локальной сети выбираем пятую категорию витой пары. Так как на основе этого кабеля можно построить высокопроизводительную сеть за сравнительно небольшие деньги. Цена такого кабеля на сегодняшний день составляет примерно 7 рублей за метр.
2.8 Технология Fast Ethernet
Fast Ethernet использует метод передачи данных CSMACD - множественный доступ к среде с контролем несущей и обнаружением коллизий. Fast Ethernet налагает ограничение на расстояние между подключаемыми устройствами – не более 100 метров. Для того чтобы снизить перегрузку, сети стандарта Fast Ethernet разбиваются на сегменты, которые объединяются с помощью мостов и маршрутизаторов. Сегодня при построении центральной магистрали, объединяющей серверы, используют коммутируемый Fast Ethernet. Fast Ethernet-коммутаторы можно рассматривать как высокоскоростные много портовые мосты, которые в состоянии самостоятельно определить, в какой из его портов адресован пакет. Коммутатор просматривает заголовки пакетов и таким образом составляет таблицу, определяющую, где находится тот или иной абонент с таким физическим адресом. Это позволяет ограничить область распространения пакета и снизить вероятность переполнения, посылая его только в нужный порт. Только широковещательные пакеты рассылаются по всем портам.
Официальный стандарт 803.u установил три различных спецификации для физического уровня Fast Ethernet.
100Base-TX - для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 5 или экранированной витой паре STP Type1;
Стандарт 100BaseTX требует применения двух пар UTP или STP. Одна пара служит для передачи, другая – для приема. Этим требованиям отвечают два основных кабельных стандарта: EIA/TIA-568 UTP Категории 5 и STP Типа 1 компании IBM. В 100BaseTX привлекательно обеспечение полнодуплексного режима при работе с сетевыми серверами, а также использование всего двух из четырех пар восьмижильного кабеля - две другие пары остаются свободными и могут быть использованы в дальнейшем для расширения возможностей сети.
Недостатки: этот кабель дороже других восьмижильных кабелей, кроме того, для работы с ним требуется использование пробойных разъемов и коммутационных панелей, удовлетворяющих требованиям Категории 5. Нужно добавить, что для поддержки полнодуплексного режима следует установить полнодуплексные коммутаторы.
100Base-T4 - для четырёхпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 3, 4 или 5.
100BaseT4 предназначен для использования в сетях, где уже проложена кабельная система, но кабель не соответствует категории 5. 100BaseT4 является расширением стандарта 10BaseT с пропускной способностью от 10 М бит/с до 100 Мбит/с. Стандарт 100BaseT включает в себя протокол обработки множественного доступа с опознаванием несущей и обнаружением конфликтов CSMA/CD. В 100BaseT4 используются все четыре пары восьмижильного кабеля: одна для передачи, другая для приема, а оставшиеся две работают как на передачу, так и на прием. Таким образом, в 100BaseT4 и прием, и передача данных могут осуществляться по трем парам. Раскладывая 100 Мбит/с на три пары. 100BaseT4 уменьшает частоту сигнала, поэтому для его передачи довольно и менее высококачественного кабеля. Для реализации сетей 100BaseT4 подойдут кабели UTP Категорий 3 и 5, равно как и UTP Категории 5 и STP Типа 1.В 10BaseT расстояние между концентратором и рабочей станцией не должно превышать 100метров. Поскольку соединительные устройства (повторители) вносят дополнительные задержки, реальное рабочее расстояние между узлами может оказаться еще меньше.
Недостатки же состоят в том, что для 100BaseT4 нужны все четыре пары и что полнодуплексный режим этим протоколом не поддерживается.
100Base-FX - для многомодового оптоволоконного кабеля, используются два волокна.
Fast Ethernet включает также стандарт для работы с многомодовым оптоволокном с 62.5-микронным ядром и 125-микронной оболочкой. Стандарт 100BaseFX ориентирован в основном на магистрали - на соединение повторителей Fast Ethernet в пределах одного здания. Традиционные преимущества оптического кабеля присущи и стандарту 100BaseFX: устойчивость к электромагнитным шумам, улучшенная защита данных и большие расстояния между сетевыми устройствами.
2.9 Коннектор RJ-45
Восьмиконтактный модульный соединитель (Вилка (Plug)) – «народное название» "RJ-45".
Таблица 3 Коннектор RJ-45
Вилка "RJ-45" похожа на вилку от импортных телефонов, только немного большего размера и имеет восемь контактов.
1 - контакты 8 шт. 
2 - фиксатор разъема
3 - фиксатор провода
Вид со стороны контактов
Контакт 1
2
3
4
5
6
7
Контакт 8
Вид со стороны кабеля
Вид спереди. 
На новой, неиспользованной вилке, контакты выходят за пределы корпуса.
В процессе обжима они будут утоплены внутрь корпуса, прорежут изоляцию (2) провода и воткнутся в жилу(1).
Вилки делятся на экранированные и неэкранированные, со вставкой и без, для круглого и для плоского кабеля, для одножильного и для многожильного кабеля, с двумя и с тремя зубцами. Полезно вместе с вилкой на кабель устанавливать защитный колпачок.
Разводка проводов по стандарту TIA\EIA-T568-B для обжимки коннектором RJ-45 (слева направо): 1)бело-оранжевый; 2)оранжевый; 3)бело-зелёный; 4)синий; 5)бело-синий; 6)зелёный; 7)бело-коричневый; 8)коричневый.
Правильная обжимка «витой пары»

Неправильная обжимка «витой пары»
Ниже показано, как НЕ ДОЛЖНО выглядеть соединение кабеля и RJ-45 коннектора. Слева жилы слишком длинные и изоляция не доходит до держателя. Справа жилы слишком коротки и не доходят до контактной площадки.

Обжимной инструмент
Вид коннектора RJ-45
2.10 Выбор коммутатора
Коммутаторы бывают пассивными и активными. Еще коммутаторы бывают управляемые и неуправляемые. Неуправляемые коммутаторы не позволяют изменять свои характеристики путем несложных манипуляций (аппаратно или при помощи программного обеспечения). Они имеют постоянные, неизменяемые характеристики. Управляемые коммутаторы позволяют менять свои характеристики обычно при помощи специального программного обеспечения, входящего в их комплект. Единственным недостатком управляемых коммутаторов является довольно высокая их стоимость. Их целесообразно использовать в специализированных сетях с достаточно высокими требованиями.
Коммутаторы семейства NetGear ENxxx являются сердцем сети. Коммутаторы ENxxx поддерживают технологию "plug and play" и не требуют какой-либо установки параметров.
Семейство ENxxx содержит коммутаторы с числом портов от 4 до 32, один из которых можно использовать для подключения дополнительного коммутатора (каскадирование).
Рисунок 10 Коммутатор
Местоположение/Расстояния/Питание
Выбор места установки коммутатора является наиболее важным этапом планирования сети. Коммутатор разумно расположить так чтобы от компьютеров до коммутатора были минимальные расстояния (на равном приблизительно расстоянии от всех компьютеров). Такое расположение позволит минимизировать расход кабеля. Длина кабеля от коммутатора до любого из подключаемых к сети компьютеров или периферийных устройств не должна превышать 100 метров.
Коммутатор можно поставить на стол или закрепить его на стене с помощью входящих в комплект скоб. Установка коммутатора на стене позволяет упростить подключение кабелей, если они уже проложены.
При планировании сети важно не забыть о возможности наращивания (каскадирования) коммутаторов ENxxx. Вы можете собрать в одном месте несколько коммутаторов (для увеличения числа портов), соединив их через порты расширения.
Рисунок 11 Каскадирование коммутаторов
Так же важно не забыть о розетке для питания коммутатора. Требования к питающей сети приведены в Руководстве пользователя, входящим в комплект коммутатора.
Для нашей сети подойдет коммутатор D-Link <DES-1008D/E+> Fast Ethernet Switch 8-port (8UTP, 10/100Mbps). В нашей сети имеется 90 компьютеров, 1 файл сервер, поэтому 122 порта для их подключения будет достаточно. 122\8=15,25 т.е. 16 коммутаторов.
2.11 Выбор платы сетевого адаптера
В качестве сетевых аппаратных средств рабочих станций и сервера выбираем сетевые платы 3COM EtherLink XL 10/100 PCI NIC (3C905-TX) так как фирма 3COM дает пожизненную гарантию на свою продукцию и делает ее с неплохим качеством. Количество сетевых карт равно количеству подключаемых компьютеров, т. е. 91.
При выборе сетевой карты, нужно обратить внимание на то, с какой шиной — PCI или ISA — она работает. Сейчас большинство сетевых карт предназначено для размещения в PCI-слоты. Поскольку шина PCI более быстродействующая, ее предпочтительно использовать в сетях Fast Ethernet.
Обычно на сетевой карте имеется несколько индикаторов, представляющих собой обычные светодиоды. Индикаторы показывают, в каком режиме работает сетевая карта и передает она в данный момент данные или нет. Чаще всего используется три-четыре индикатора. Перечислим информацию, передаваемую индикаторами:
• исправность сетевого соединения;
• режим работы: полу или полнодуплексный;
• скорость передачи данных 10 или 100 Мбит/с;
• идет передача данных или нет.
Для отображения режима работы и скорости передачи могут использоваться не два индикатора, а один. Например, компания 3Com для демонстрации скорости передачи использует два индикатора, a SMC — один, цвет которого меняется в зависимости от значения скорости — 10 или 100 Мбит/с. Естественно, чем больше у сетевого адаптера индикаторов, тем больше информации о роботе сети у вас имеется.
Существует еще ряд характеристик, которые в ряде случаев следует учитывать при выборе сетевых карт. К ним относятся: наличие Boot ROM, то есть возможность загрузки с сетевой карты (а не, например, с винчестера);
наличие режима Bus master, то есть возможность независимой работы с шиной; поддержка удаленного управления и администрирования (например, SNMP). Кроме того, многие производители сетевого оборудования и ПО, разработали программные средства, позволяющие увеличить производительность работы сетевых адаптеров.
Таблица 4 Характеристики сетевой карты
3Com Ether Link 10/100 PCI
Характеристики: PCI-Bus master-архитектура; Поддержка стандартов 10Ваsе-Т и 100BaseTX; Автоматическое определение скорости; Поддержка режима Full Duplex; Три индикатора: передача данных, работа в режиме 10 Мбит/с, работа в режиме 100 Мбит/с; Удаленная загрузка; Размер буфера — 4 Кбайт; Пожизненная гарантия.
Поддерживает: Novell NetWare 3. x и 4. x. Windows 3. x, Windows NT, Windows 95, Windows 98, LINUX, Solaris и др.
Сетевая карта комбинированная (BNC+RJ45), шина PCI.
Одновременное использование двух разъемов недопустимо.
1 - Разъем под витую пару (RJ-45)
2 - Разъем для коаксиального провода (BNC)
3 - Шина данных PCI
4 - Панелька под микросхему BootROM 
5 - Микросхема контроллера платы (Chip или Chipset)
Рисунок 12 Сетевая карта
Разъём PCI
Рисунок 13 Разъём PCI
Еще бывает шина данных PCI (разъемы белого цвета). Сетевые карты, предназначенные для PCI, надо вставлять в разъем PCI.
В компьютере
Рисунок 14 В компьютере
По умолчанию новые адаптеры обычно имеют следующие параметры указанные в таблице 5.
Таблица 5 параметры новых адаптеров по умолчанию
I/O Base (I/O_SEL)
300
Interrupt (IRQ)
3
BootROM (удаленная загрузка)
Disable (отключена)
BootROM address
C800H
SS Jumper
Standard speed (стандартная скорость)
Для установки сетевого адаптера в компьютер необходимо выполнить следующие операции:
1. Выключить компьютер и отсоединить от компьютера все кабели во избежание повреждения оборудования;
2. Снять крышку корпуса компьютера;
3. Выбрать подходящий разъем расширения и снять заглушку на задней стенке корпуса;