Проектирование локальных сетей

Проверка на плагиат показала уникальность текста более 80%
Во введении рассмотрена актуальность выбранной темы, определены объект и предмет исследования, цель курсовой работы, решаемые задачи.
В первой главе, рассмотрены общие свойства и определения применимые к описанию локальных сетей.
Во второй главе, кратко рассмотрен поэтапный процесс проектирования локальных сетей, рассмотрены вопросы выбора возникающие при процессе проектирования. Кроме того, произведен сравнительный анализ вариантов реализации локальных сетей.
В заключении подведен итог по проделанной работе.

...

ВВЕДЕНИЕ
1. ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ
1.1. Типы локальных сетей
1.2. Преимущества и недостатки локальных сетей
1.3. Варианты использования локальных сетей
1.4. Протоколы передачи данных
1.5. Топология сети
1.6. Сетевые устройства и средства коммуникаций
1.7. Серверные операционные системы
1.8. Многоуровневая организация сети
1.9. Организация сети
2. ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ
2.1. Предпроектный этап
2.2. Проектирование. Черновой вариант
2.3. Проектирование. Конечный этап
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Локальные сети в последнее время все более превращаются в обязательную принадлежность любой компании, производства, научной организации. Обучение в школах и вузах проводится с использованием компьютерной техники, отчетность экономических структур практически полностью автоматизирована, различные системы документооборота в организациях компьютеризированы. Практически повсеместно, где в наличии имеется больше двух-трех компьютеров организована и реализована локальная компьютерная сеть. Совершенствование аппаратных и программных средств достигло такого уровня развития, что установка и настройка простейшей сети может быть организована любым более или менее грамотный пользователем, тем более, что на рынке книг имеется множество пособий описывающих поэтапный процесс создания и установки лока льной сети. Назначение сети может быть самым разнообразным, но независимо от конкретных задач общие их принципы построения одинаковы.
Актуальность рассматриваемой в курсовом проекте темы заключается в том, что в наше время проектирование локальных сетей является неотъемлемой частью любого процесса автоматизации деятельности, что безусловно представляет практический интерес.

5) Смешанная топология локальной сети реализуется за счет суперпозиции основных топологий (шина, звезда, кольцо). При смешанной топологии сети в локальной сети возможно объединять сетевые сегменты разных технологий.[11]
Рисунок 6 – Смешанная топология
6) Дерево. Данная топология сети является реализацией соединения нескольких Звезд в одной локальной сети. Как правила в такой сети есть основной сервер, который посредством коммуникаций соединен с группой серверов, каждый из которых реализует соединение с некоторым количеством рабочих станций по топологии звезда. Данная топология очень удобна при наличии в локальной сети нескольких серверов. [8]
Рисунок 7 – Дерево
Таким образом, можно отметить, что существуют три основных топологии локальных сетей: звезда, кольцо, шина, которые являются основой для всех основных вариантов конфигураций сетей.
1.6 . Сетевые устройства и средства коммуникаций
Для соединения в локальной сети компьютеров между собой используются различные средства коммуникации. В основном используются оптоволоконный кабель, витая пара, коаксиальный кабель. В последнее время широко распространены различные виды беспроводных соединений на основе использования радиоканала для передачи данных. Беспроводные соединения компьютеров в локальной сети позволяют перемещать компьютеры в пределах действия радиоканала, в то время как кабель несколько ограничивает любые перемещения. С другой стороны, помехи и потери данных при беспроводном соединении компьютеров намного выше, чем при использовании кабеля, из-за сторонних факторов, влияющих на качество связи (проводимости цифрового сигнала). Следует отметить, что беспроводное соединение в некоторых случаях необходимо, например при невозможности прокладки кабеля из-за технических особенностей строения здания. Выбор коммуникационных средств зависит от многих факторов которые решаются на этапе проектировки локальных сетей.
В качестве коммуникационного оборудования выступают различные устройства:
1) Коммутатор является средством организации виртуальных цепей для передачи информации между двумя его портами, скорости портов от 10 до 1000 Мбит/с могут быть разными у разных портов одного устройства. Коммутаторы применяются как средства сегментации сетей, подключения конечных узлов и построения магистралей.
2) Мост является средством передачи информации между двумя логическими сегментами, по логике работы является частным случаем коммутатора.
3) Хаб – устройство, к которому подключаются кабели от множества конечных узлов и коммуникационных устройств.
4) Концентратор считается синонимом хаба, но может использоваться шире, может включать набор коммутаторов соединяющих разные технологии.
5) Маршрутизатор – устройство с несколькими физическими интерфейсами, возможно, различных сетевых технологий.
Существуют и иные коммуникационные устройства, оптимизированные под функции и задачи конкретных сетей. [1]
Вывод: выбор сетевого оборудования на этапе проектирования определяет скорость и качество передачи в локальной сети.
1.7 . Серверные операционные системы
Для локальных сетей на основе технологии клиент-сервер очень важным является выбор программного обеспечения устанавливаемого непосредственно на сервер. Серверная операционная система определяет характер взаимодействия компьютеров в локальной сети, обеспечивая управление программным обеспечением используемым станциями. На рынке программных продуктов существует множество серверных операционных систем, позволяющих решать различные задачи. Условно самые популярные программные продукты можно разделить на два типа: серверные операционные системы Windows (наиболее часто используемые Window 2003 Server, Window 2008 Server) и серверные операционные системы Unix. Выбор программного обеспечения для сервера основывается на задачах и функциях локальной сети, каждая операционная система имеет свои достоинства и недостатки, что, в свою очередь, также влияет на выбор. Во многом выбор серверной операционной системы определяется предпочтением специалиста, который планирует сопровождение сети в дальнейшем, потому как по функциональности данные операционные системы практически одинаковы.[10]
Вывод: при выборе серверной операционной системы необходимо руководствоваться назначением проектируемой локальной сети.
1.8 . Многоуровневая организация сети
Для обеспечения единообразного представления данных при передаче информации в линиях связи была сформирована Международная организация по стандартизации (ISO). Эта организация предназначена для разработки модели международного коммуникационного протокола, в рамках которой должны создаваться международные стандарты систем передачи данных. ISO разработала базовую модель взаимодействия OSIкоторая стала международным стандартом для разработки систем передачи данных.
Модель содержит семь уровней:
1) Физический – битовые протоколы передачи данных.
2) Канальный – формирование кадров, управление доступом к среде.
3) Сетевой – маршрутизация, управление потоками данных.
4) Транспортный – обеспечение взаимодействия удаленных процессов.
5) Сеансовый – поддержка диалога между удаленными процессами.
6) Представительный – интерпретация передаваемых данных.
7) Прикладной – пользовательское управление данными.
Основная идея этой модели в том, что каждому уровню отводится конкретная роль.[6]
Таким образом, благодаря многоуровневой организации сети общая задача передачи данных разбивается на отдельные, легко обозримые задачи, что значительно упрощает процесс передачи данных.
1.9 . Организация сети
В настоящее время существует ряд базовых технологий организации локальных сетей:
1) Локальная сеть Ethernet. Основные принципы работы данной спецификации: все устройства, подключаемые к сети равноправны, то есть любая станция может начать передачу данных в любой момент времени, если передающая среда свободна, данные передаваемые одной станцией доступны всем станциям сети. На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина. В настоящее время наиболее часто используемая технология локальной сети, первоначально спецификация предполагала использование коаксиального кабеля, впоследствии появилась возможность использования витой пары и оптоволоконных кабелей.
2) Локальная сеть Token Ring.Основные положения этого метода: устройства подключаются к сети по топологии кольцо: все устройства подключенные к сети могут передавать данные только получив разрешение на передачу, реализованное маркером; в любой момент времени только одна станция в сети обладает правом передачи данных. В настоящее время данная технология считается устаревшей.[18]
3) Беспроводные сети. Эта технология включает в себя стандарты по реализации локальных сетей на базе классических проводных спецификаций, без использования кабеля для соединения устройств. За основу берется использование радиоканалов различных частот, в настоящее время эта технология постепенно вытесняет локальные сети с кабельной системой.[2]
Таким образом, в настоящее время на основе старых проверенных временем технологий организации локальных сетей создаются новые, более совершенные с точки зрения технического прогресса.
Обобщая изложенное, можно отметить, что процесс проектирования локальных сетей базируется на теоретических знаниях об основных характеристиках, целях, назначениях и конструктивных особенностях проектируемых сетей.
2. ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ
Проектирование локальных сетей – сложный технологический процесс, во многом определяющий насколько гибкой, функциональной, надежной будет локальная сеть.
2.1 . Предпроектный этап
На данном этапе проектирования происходит оценка необходимости создания локальной сети или ее расширения, территориальных особенностей, в пределах которых будет располагаться локальная сеть, ставятся основные задачи, оценивается примерный объем последующих работ. Предпосылками создания локальной сети являются:
1) Некоторое количество отдельно работающих компьютеров не имеющих возможности гибко обмениваться информацией между собой и с другими территориально удаленными компьютерами.
2) Необходимость создания общедоступной базы данных для накопления и хранения информации в требуемых объемах.
3) Накопленное программное и информационное обеспечение, не используемое в полном объеме и не имеющее общего стандарта хранения
4) Возможность подключения к глобальной вычислительной сети (например, сети интернет) ограничена подключением отдельных пользователей, не имеющих связи с другими компьютерами, что снижает эффективность данного подключения и требует дополнительных расходов для расширения доступа к глобальной сети в виде организации дополнительных подключений.
Предпроектный этап предполагает тесное сотрудничество технических специалистов с заказчиком в поисках оптимального плана реализации его требований. Составляется техническое задание – документ, который включает в себя информацию о типе локальной сети, количестве рабочих мест, и коммутационных узлов, назначении отдельных элементов локальной сети и прочие организационные моменты. [14]
Таким образом, на данном этапе проектирования определяется постановка задачи для проектировщиков, и во многом от ее качества и полноты зависит насколько спроектированная локальная сеть будет отвечать тем или иным требованиям.
2.2 . Проектирование, черновой вариант
На данном этапе проектирования на основе технического задания решаются определяется архитектура и организация будущей сети.
В первую очередь определяют тип локальной сети.
Выбор типа сети во многом зависит и от территориального расположения рабочих станций между собой, а так же от их общего количества. На рисунке 8 отображена схема выбора типа локальной сети по данным параметрам:
Рисунок 8 – Выбор типа сети на основании данных о расположении станций
Так же выбор типа сети зависит от преимуществ и недостатков реализации выбранной архитектуры и ее соответствии заявленным требованиям.
В Таблице 1 представлен сравнительный анализ типов локальных сетей
Таблица 1 – Сравнительный анализ одноранговой локальной сети и сети на основе сервера
Тип
Достоинства
Недостатки
Вариант использования
Одноранговая сеть
- Низкая цена
- Быстрая реализация
- Доступна в эксплуатации
-Позволяет пользователям самостоятельно распределять ресурсы
-Не требует привлечения квалифицированного специалиста (администратора сети)
- При выходе из строя одного компьютера структура сети не нарушается
- Большая нагрузка на сеть
- Затрудненный поиск данных в следствии отсутствия четкой организации
- Возможно подключение малого количества пользователей
- Слабая защита данных
- Отсутствие централизованного управления
Подходит для небольших компаний (не более 10 компьютеров), рабочие станции в которой расположены недалеко друг от друга, стремящейся сократить расходы на локальную сеть.
Тип
Достоинства
Недостатки
Вариант использования
Клиент-сервер
- Централизованное управление
- Так как основная нагрузка ложится на сервер, требования к техническим характеристикам рабочих станций снижается
- Данные, хранящиеся на сервере хорошо защищены
- Высокая стоимость оборудования
- Если сервер выходит из строя, сеть становится неработоспособной
- Поддержка и обслуживание такой сети требует участия квалифицированного специалиста
Оптимальный вариант для крупных производств, компаний, организаций с большим количеством рабочих станций
После того, как разработчик определился с типом сети, выбирается ее топология. В Таблице 2 приведен сравнительный анализ различных конфигураций локальных сетей:
Таблица 2 – Сравнительный анализ топологий локальных сетей
Топология
Описание
Ячеистая
Достоинства:
-Высокая отказоустойчивоть
Недостатки:
- Большой расход кабеля
- Сложность и высокая стоимость реализации
Варианты использования: Может использоваться в локальных сетях с очень большим количеством рабочих станций
Звезда