Разработка структуры локальной вычислительной сети многопрофильного предприятия - Цифровые устройства - Скачать бесплатно
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ВОРОНЕЖСКИЙ ИНСТИТУТ ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ
Факультет заочно-послевузовского обучения
Курсовой проект
По дисциплине: «Архитектура ЭВМ и систем»
Тема: «Разработка структуры локальной вычислительной сети
многопрофильного предприятия»
Воронеж 2004 г.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
1. Архитектуры построения компьютерных сетей, выбор архитектуры. 4
2. Обзор протоколов и выбор основного протокола. 7
2.1. TCP/IP 7
2.2. NetBEUI 8
2.3. Х.25 8
2.4. IPX/SPX и NWLink 8
3. Кабельные системы в компьютерных сетях. 9
3.1. Компоненты кабельной системы. 9
4. Сетевое оборудование. 10
5. Типовые требования предъявляемые к оснащению и модернизации типовых
локальных узлов — объектов. 12
5.1. Общие положения 12
5.2. Требования к средствам вычислительной техники 12
5.3. Требования к коммуникационному (сетевому) оборудованию 13
5.4. Требования к системе электропитания 13
5.5. Требования к общесистемному программному обеспечению 14
6. Предлагаемое решение по реализации компьютерной сети. 14
7. СОСТАВ ОБОРУДОВАНИЯ 26
7.1. Аппаратная конфигурация серверов и их оснащение общесистемным ПО.
26
Введение
Современные условия развития информационных технологий диктуют
необходимость их ускоренного применения, как наиболее оперативного способа
контроля, управления и обмена данными, как внутри отдельного подразделения,
так и в масштабах целого производственного комплекса. В рамках этого
направления требуется внедрение новых перспективных информационных
технологий.
Возрастающая важность проблем информатизации напрямую связана с
переменами, как технологическими, так и социальными. Без информационных
технологий нельзя представить ни одно современное предприятие или
организацию.
Современные информационные технологии внедряются в России с небывалым
размахом, опровергая все, даже очень смелые прогнозы. К сожалению многие
предприятия и организации часто ограничиваются решением локальных проблем
не заглядывая в перспективу, это вызвано как отсутствием специалистов
необходимой квалификации, так и не проработанностью государственной
политики в области информатизации. Данная работа может рассматриваться как
один из вариантов построения корпоративной сети.
Все предложения даются на основании и во исполнение, рекомендаций
изложенных в руководящем документе «Специальные требования и рекомендации
по защите информации, составляющей государственную тайну, от утечки по
техническим каналам (СТР)», Москва, 1997г.
1. Архитектуры построения компьютерных сетей, выбор архитектуры.
Сетевая архитектура - это совокупность стандартов, топологий и
протоколов, необходимых для создания работоспособной сети.
В конце 70х годов, когда ЛВС стали восприниматься в качестве
потенциального инструмента для работы и были сформулированы основные
стандарты (Project 802).
Project 802 установил основные стандарты для физических компонентов
сети - сетевых карт и кабельных систем.
Стандарты ЛВС, определенные Project 802, делятся на 12 категорий,
каждая из которых имеет свой номер.
802.1 - объединение сетей
802.2 - управление логической связью
802.3 - ЛВС с множественным доступом, контролем несущей и
обнаружением коллизий (Ethernet)
802.4 - ЛВС топологии “шина” с передачей маркера
802.5 - ЛВС топологии “кольцо” с передачей маркера
802.6 - сеть масштаба города
802.7 - Консультативный совет по широковещательной технологии
802.8 - Консультативный совет по оптоволоконной технологии
802.9 - интегрированные сети с передачей речи и данных
802.10 - безопасность сетей
802.11 - беспроводные сети (радио сети)
802.12 - ЛВС с доступом по приоритету запроса
Наибольшую популярность получил стандарт 802.3 Ethernet именно на
этой архитектуре построения компьютерных сетей остановимся более подробно.
Ethernet - самая популярная в настоящее время сетевая архитектура,
Она использует узкополосную передачу со скоростью 10 Мбит/сек и топологию
“шина”, а для регулирования трафика в основном кабеле - CSMA/CD.
Сеть Ethernet имеет следующие характеристики:
традиционная топология - линейная шина;
другие топологии - звезда - шина;
тип передачи - узкополосная;
метод доступа - CSMA/CD;
спецификации -802.3;
скорость передачи данных - 10, 100 и 1000 Мбит/сек;
кабельная система - Толстый и тонкий коаксиальный кабель, витая пара
(UTP, STP), оптоволокно.
В основе построения любой сети стоит эталонная модель OSI (Open
System Interconnection, Взаимодействие открытых систем), Эта модель
разделяет работающее оборудование и процессы, происходящие при объединение
компьютерных сетей согласно логике их работы. Каждый из уровней выполняет
свою специфическую, функцию тем самым облегчая проектирование всей системы
в целом. При сетевом обмене сообщаются соответствующие уровни двух
компьютеров делаемся это не напрямую, а путем запроса на обслуживание у
ниже лежащего. Уровни могут иметь одинаковую реализацию, а могут и разную.
Самое главное то, что они идентично работаю демонстрируя полное
взаимопонимание. Самому нижнему уровню не некого “свалить” работу, поэтому
физическая реализация должна совпадать (по крайней мере на уровне одного
сегмента сети).
На каждом из уровней единицы информации называются по разному. На
физическом уровне мельчайшая единица - бит. На канальном уровне информация
объединена во фреймы, На сетевом уровне мы говорим о дейтаграммах. На
транспортном уровне единицей измерения является сегмент. Прикладные уровни
обмениваются сообщениями. Прямая параллель с файловой системой на диске -
локальные изменения намагниченности (биты) объединены в сектора, имеющие
заголовки, сектора объединяются в блоки, а те, в свою очередь, в файлы,
тоже имеющие заголовки, содержащие служебную информацию.
Важно понимать, что эталонная модель не является чем то реальным,
таким что обеспечивает связь. Сама по себе она не заставляет коммуникации
функционировать и служит лишь для классификации. Она классифицирует то, что
непосредственно вместе работает, а именно- протоколы. Протоколы считаются
набором спецификаций, определяющих реализацию одного или нескольких уровней
OSI. Спецификация протоколов разрабатываются стандартизирующими
организациями, так и производителями оборудования. Многие разработанные
производителями протоколы оказываются настолько успешными, что применяются
не только разработчиками но и другими фирмами становясь стандартом де-
факто.
Физический уровень определяет механические и электрические параметры
среды передачи, сетевых плат, соединителей, способы помещения информации в
среду передачи и извлечения ее оттуда. Спецификации физического уровня
определяют тип разъема и назначение ножек, уровень сигнала, скорость
передачи и т.д.
Канальный уровень формирует из битов, получаемых от физического
уровня, последовательности пакетов или фреймов. Здесь также осуществляется
управление доступом к разделяемой всеми сетевыми устройствами передающей
среде и обнаруживается и корректируется часть ошибок. Как и большинство
других уровней канальный добавляет заголовок передаваемой информации. В
заголовке обычно содержится физический адрес приемника, адрес источника и
другая информация.
Сетевой уровень заведует движением информации по сетям, состоящим из
нескольких или многих сегментов. Для успешного решения этой задачи в
протокол данного уровня вносится информация о логическом адресе источника и
адреса пакета. При прохождении пакетов через узлы, соединяющие различные
сети, эта информация анализируется и пакет пересылается к следующему узлу,
принадлежащему уже другому сегменту. Информация о том , куда пересылать
пакет, может содержаться в таблицах устройства выполняющего роль
маршрутизатора, или вычисляться в реальном времени. Таким образом, пакеты
путешествуют по сети переходя от узла к узлу. В функции сетевого уровня
входит также идентификация и удаление “заблудившихся” пакетов, то есть
таких которые прошли через некоторое число узлов, ноток и не попали к
адресату.
Транспортный уровень находится в самом центре эталонной модели. Он
отвечает за гарантированную доставку данных, компенсируя ошибки которые
могут возникать при работе нижележащих уровней. “Гарантированная” доставка
не означает, что данные попадут к адресату в любом случае: оборванный
кабель, отстыкованный разъем, вышедшая из строя сетевая карта - все это
“гарантирует именно недоставку”. Однако надежные реализации протоколов
транспортного уровня обеспечивают подтверждение успеха или не успеха
доставки, информируя вышележащие уровни которые предают сообщения по
требовавшему обслуживания программному приложению. Гарантированная доставка
осуществляется при помощи различных механизмов, среди которых -
установление и разрыв соединения, механизм подтверждения и контроль
скорости потока.
Сеансовый уровень отвечает за вызовы удаленных процедур. Это
специальный поддерживаемый соответствующими протоколами интерфейс, при
котором вызов программной процедуры производится на одном компьютере а
выполнение - на другом, после чего результат возвращается к вызвавшей
программе так, словно процедура была выполнена локально. Сеансовый уровень
также контролирует установление, течение и завершение сеанса связи между
взаимодействующими программами, что и отражается в его названии.
Представительский уровень занимается преобразованиями формата,
упаковкой , распаковкой, шифрованием и дешифрованием здесь осуществляется
преобразование исключительно формата, а не логической структуры данных. То
есть представляет данные в том виде и формате, какой необходим для
последнего из выше лежащих уровней.
Последний прикладной уровень он отвечает за интерфейс с пользователем
и взаимодействие прикладных программ выполняемых на взаимодействующих
компьютерах. Предоставляемые услуги - электронная почта идентификаци
пользователей, передача файлов и т.п.
[pic]
Рисунок 1. Семиуровневая модель OSI для протоколов связи локальных сетей
Исходя из выше приведенного и анализа основных тенденций развития
сетевых технологий считается наиболее перспективным использование
архитектуры Ethernet. Эта технология на обозримое будущее останется самой
распространенной и наиболее подходящей для реализации по соотношению
цена/производительность.
2. Обзор протоколов и выбор основного протокола.
Основными протоколами используемыми в локальных сетях являются:
- протокол TCP/IP;
- протокол NetBEUI;
- протокол IPX/SPX и NWLink;
- протокол X.25;
2.1. TCP/IP
Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP) -
Промышленный стандартный набор протоколов, которые обеспечивают связь в
гетерогенной среде, то есть обеспечивают совместимость между компьютерами
разных типов. Совместимость - одно из основных преимуществ ТСР/IP, поэтому
большинство ЛВС поддерживает его. Кроме того, ТСР/IP предоставляет доступ
к ресурсам Interneta, а также маршрутизируемый протокол для сетей масштаба
предприятия. Поскольку ТСР/IP поддерживает маршрутизацию, он обычно
используется в качестве межсетевого протокола. Благодаря своей популярности
ТСР/IP стал стандартом де - факто для межсетевого взаимодействия.
ТСР/IP имеет два главных недостатка: размер и недостаточная скорость
работы. ТСР/IP - относительно большой стек протоколов, который может
вызвать проблемы у MS-DOS клиентов. Однако для таких ОС, как Windows NT
или Windows 95 размер не является проблемой, а скорость работы сравнима со
скоростью протокола IPX/SPX.
2.2. NetBEUI
NetBEUI - расширенный интерфейс NetBIOS первоначально NetBIOS и
NetBEUI были тесно связаны и рассматривались как один протокол. Затем
некоторые производители ЛВС так обособили NetBIOS, протокол сеансового
уровня, что он уже не мог использоваться на ряду с другими
маршрутизируемыми транспортными протоколами. NetBIOS - это интерфейс
сеансового уровня с ЛВС, который выступает в качестве прикладного
интерфейса с сетью, Этот протокол предоставляет программ средство для
осуществления сеансов связи с другими сетевыми программами. Он очень
популярен, так как поддерживается многими приложениями. NetBEUI небольшой
быстрый и эффективный протокол Транспортного уровня, который поставляется
со всеми сетевыми продуктами фирмы Microsoft. Преимуществам NetBEUI
относится небольшой размер стека, высокая скорость передачи данных по сети
и совместимость со всеми сетями Microsoft. Основной недостаток NetBEUI он
не поддерживает маршрутизацию. Это ограничение относится ко всем сетям
Microsoft.
2.3. Х.25
Х.25 - набор протоколов для сетей с коммутацией пакетов его
использовали службы коммутации, которые должны были соединять удаленные
терминалы с мэйн фреймами.
2.4. IPX/SPX и NWLink
IPX/SPX и NWLink - стек протоколов используемый в сетях NET WARE
фирмы NOVELL. Как и NetBEUI, относительно небольшой и быстрый протокол, но,
в отличии от NetBEUI он поддерживает маршрутизацию.
NWLink - реализация IPX/SPX фирмы Microsoft. Это транспортный
маршрутизируемый протокол.
Исходя из выше приведенного и анализа основных тенденций развития
сетевых протоколов считается наиболее перспективным использование протокола
TCP/IP как наиболее полно удовлетворяющего предъявляемым требованиям.
3. Кабельные системы в компьютерных сетях.
Сегодня подавляющее большинство компьютерных сетей в качестве среды
передачи использует провода или кабели. Существуют различные типы кабелей,
которые удовлетворяют потребностям всевозможных сете от больших до малых.
В большинстве сетей применяется только три основные группы кабелей:
- коаксиальный кабель (coaxial cable);
- витая пара (twisted pair):
- неэкранированная (unshielded);
- экранированная (shielded);
- оптоволоконный кабель, одно модовый, много модовый (fiber optic).
На сегодня самый распространенный тип кабеля и наиболее подходящий по
своим характеристикам - это витая пара в частности экранированная.
Остановимся на ней более подробно.
Кабель экранированная витая пара (STP) имеет медную оплетку, которая
обеспечивает большую защиту чем неэкранированная витая пара. Кроме того
пары проводов STP обмотаны фольгой. В результате экранированная витая пара
обладает прекрасной изоляцией, защищающей предаваемые данные от внешних
помех. Все это говорит о том, что STP меньше подвержена воздействию
электрических помех и может передавать сигналы на большее расстояние, а
также меньше излучает и собственных побочных электромагнитных полей. И
состоит из четырех витых пар медного провода. С целью снижения взаимных
наводок шаг скрутки у всех пар различен. Провода пар различаются цветом
изоляции, причем один из них окрашен целиком, а другой белого цвета с
нанесенной полосой цвета пары. Цвет, шаг скрутки и диаметр строго
нормированы. Экранированная витая пара способна передавать данные со
скоростью до 100 Мбит/сек.
3.1. Компоненты кабельной системы.
К компонентам кабельной системы относятся пассивные соединители. Для
подключения витой пары к компьютеру используется коннекторы RJ-45 имеющие
восемь контактов (для работ требуются RJ-45 в экране). Для построения
развитой кабельной системы и в тоже время для упрощения работы с ней
требуются следующие компоненты.
Распределительные стойки и полки, предназначены для монтажа кабеля.
Они позволяют централизованно организовать множество соединений и при этом
занимают достаточно мало места.
Коммутационные панели, существуют различные типы панелей в том числе
и в экране. Количество портов может меняться от 8 до 96.
Розетки, соединители, с помощью кабеля соединяются с коммутационными
панелями. Они обеспечивают скорость передачи до 100 Мбит/сек.
4. Сетевое оборудование.
К сетевому оборудованию относятся:
- сетевые карты;
- концентраторы;
- коммутаторы;
- маршрутизаторы;
- спец оборудование для доступа к глобальным сетям.
Сетевые карты, являются одной из важнейших компонент любой
компьютерной сети. Сетевые карты выступают в качестве физического
интерфейса для соединения, между компьютером и сетевым кабелем. Сетевая
карта вставляется в свободный слот расширения на материнской плате
компьютера и различаются по типу используемого разъема: ISA, EISA, PCI.
Основное назначение сетевой карты:
- подготовка данных, поступающих от компьютера, к передаче по сетевому
кабелю;
- передача данных другому компьютеру;
- управление потоком данных между компьютером и кабельной системой.
Кроме того, сетевая плата, принимает данные из кабеля и переводит их
в форму, понятую центральному процессору компьютера. Также каждая сетевая
карта имеет уникальный адрес (MAC). Сетевые адреса определены комитетом
IEEE, этот комитет закрепляет за каждым производителем некий интервал
адресов. Производители «зашивают» эти адреса в микросхемы сетевой карты.
Концентратор, является центральной частью компьютерной сети в случае
реализации топологии «звезда». И является самым простым устройством при
создании компьютерных сетей. У него отсутствует возможность управления и
применяется, как правило в сетях малых офисов или подразделений.
Коммутатор, выступает в качестве ведущего элемента компьютерной сети.
Обеспечение связи с базовой магистралью или группой серверов по
высокоскоростным каналам, может соединять сегменты сети, служит также для
изоляции трафика в сети, что способствует более высоким скоростям передачи
информации. Коммутаторы решают следующие проблемы:
- увеличивают размеры сети;
- увеличивают максимальное количество компьютеров в сети;
- устраняют узкие места, появляющиеся в результате подключения
избыточного числа компьютеров и, как следствие, возрастание трафика.
Коммутатор при работе выполняет следующие действия:
- «слушает» весь трафик;
- проверяет адреса источника и получателя пакетов Ethernet;
- строит таблицу маршрутизации, состоящую из MAС адресов;
- передает пакеты Ethernet.
Можно сказать, что коммутаторы обладают некоторым «интеллектом»,
поскольку изучают, куда следует направлять данные. В начале работы таблица
маршрутизации пуста, но затем она наполняется и концентратор изучая эти
данные знает расположение компьютеров в сети. На сегодняшний день
использование коммутаторов самый перспективный способ построения
компьютерных сетей.
Маршрутизатор - это элемент компьютерной сети объединяющей несколько
сетевых сегментов с различными протоколами и архитектурами. Маршрутизаторы
могут выполнять следующие функции:
- фильтровать и изолировать трафик;
- соединять сегменты сети;
Таблица данных которая находится в маршрутизаторе содержит сетевые
адреса. Она включает следующую информацию:
- все известные сетевые адреса;
- способы связи с другими сетями;
- возможные пути между маршрутизаторами;
- стоимость передачи данных по маршруту.
На основании этих данных маршрутизатор выбирает наилучший маршрут для
данных, сравнивая стоимость и доступность различных вариантов.
Маршрутизаторы требуют специальной адресации: им понятны только номера
сетей и адреса локальных сетевых карт. К удаленным компьютерам
маршрутизаторы обращаться не могут.
Маршрутизаторы могут работать не со всеми протоколами, а только с
маршрутизируемыми, к ним относятся:
- DECnet;
- TCP/IP;
- IPX/SPX;
- OSI;
- XNS.
К не маршрутизируемым протоколам относятся:
- LAT;
- NetBEUI.
Маршрутизаторы объединяют сети и обеспечивают фильтрацию пакетов. Они
также определяют наилучший маршрут для передачи данных. Перед применением
маршрутизаторов необходимо убедится, что в сети отсутствуют не
маршрутизируемые протоколы.
Использование маршрутизаторов оправдано, если сеть имеет выход в
глобальные сети или при использовании в качестве узлового элемента сети,
уровня корпорации.
Спец оборудованием, называются специальное терминальное оборудование
для доступа к глобальным сетям. Более подробный обзор этого оборудования
будет приведен в следующих материалах.
5. Типовые требования предъявляемые к оснащению и модернизации типовых
локальных узлов — объектов.
5.1. Общие положения
Размещение и монтаж оборудования должны быть выполнены в соответствии с:
- "Временными санитарными нормами и правилами для работников
вычислительных центров" (в том числе: 6 кв.м. на одного человека с
учетом максимального числа одновременно работающих в смену);
- СНиП 2-09-04-87;
- Административные и бытовые здания и помещения производственных
предприятий";
- "Правилами устройства электроустановок";
- "Инструкцией по проектированию зданий и помещений для ЭВМ";
- справочником "Абонентские устройства ГТС";
- справочником "Монтажник связи";
- справочником "Стандарты по локальным вычислительным сетям";
- ГОСТ 11326.2-79, ГОСТ 11326.16-79;
- структурной схемой ЛВС;
- необходимыми документами по обеспечению режимных мероприятий,
специальными требованиями, предъявляемыми к электронно-
вычислительной технике (ЭВТ) объектов информации соответствующей
категории и предписаниями на эксплуатацию.
5.2. Требования к средствам вычислительной техники
Стандартными средствами при оснащении объектов являются ПЭВМ типа
РС/АТ. ПЭВМ монтируется в стандартном системном блоке “защищенном” с
дисководами для гибких магнитных дисков и лазерных компакт дисков “СD-ROM”.
Оснащается манипуляторами типа “мышь” и клавиатурой. На все средства
вычислительной техники обязательно должно быть заключения по СП и СИ.
Вычислительные ресурсы ПЭВМ должны обеспечивать надежное
функционирование аппаратно - программных средств и гарантийный срок
эксплуатации не мнение 3 (трех) лет. После чего подвергать модернизации или
капитальному ремонту с прохождением СП и СИ.
Частота кадровой развертки для монитора должна составлять не менее 75
Гц.
5.3. Требования к коммуникационному (сетевому) оборудованию
Аппаратный комплекс средств коммуникационного оборудования должен
обеспечивать обмен информацией, как закрытого так и открытого характера.
Базироваться на современных технологиях передачи информации. На все
средства коммуникационного оборудования обязательно должно быть заключения
по СП и СИ.
Для локальных сетей объектов локальная
|
