Разработка локальной вычислительной сети и ее программного обеспечения

Книга может быть использована в  качестве учебника для старших классов  общеобразовательных школ по курсу  «Основы информатики и информационных технологий», как пособие для компьютерных курсов, а также как самоучитель для начинающих пользователей ПК.

3. «Hard ‘n’ Soft» компьютерный журнал для всех.

Этот журнал отображает все нужные и интересные факты компьютерного  мира . Причем достоверность информации гарантирована. Он рассказывает об основании «Intel»; «Multimedia-новости»; «Games»; «Оборудование»; «Программы»; «Новости».А главное в нем всегда можно найти то что тебя интересует.   

      

Эти источники способствовали решению  вопросов проектирования ЛВС и разработки индивидуального программного обеспечения.

 

 

 

 

 

 

 

1.2  Постановка  задачи

 

1. Компьютерная сеть проектируется для офисного здания, в котором необходимо обеспечить взаимодействие 72 компьютеров. Кабельная инфраструктура строится на базе нескольких центров (больших типа менеджерского и аналитического отдела и маленьких типа бухгалтерского кабинета или кабинета руководителя фирмы).
2. Проектируемая сеть должна обеспечивать решение следующих задач:

• Сетевое хранение данных или сетевая печать;
• Электронная почта;
• Высоко производственная коллективная работа с информацией;
• Публикация документов во внутренней сети или в Интернете;
• Резервное копирование файлов сервера.
3. Распределение персональных компьютеров по центрам
4. Активное сетевое оборудование

               Параметры производительности:

• Полоса пропускания канала связи должна составлять 10 Мбит/с;
• Необходимо выделять эту полосу пропускания для каждой станции (коммутируемая сеть)

5. Параметры:
• Превышение количества рабочих мест над числом персональных компьютеров не должно превышать 30%;
• Монтаж кабельной системы в кабинетах должен быть выполнен в узком коробе;
• Бетонные стены составляют не менее 10%
6. Минимальная норма площади на 1 рабочее место 6 кв. метров при высоте 3,5 м.
7. Программное обеспечение:
• Программное обеспечение должно быть предоставлено продукцией фирмы Microsoft;
• Операционная система персонального компьютера Windows NT;
• Предпочитаемый язык интерфейса операционной системы – русский;
• Офисное приложение персонального компьютера – Microsoft office NT;
8. Конфигурацию серверов и ПК выбирает руководитель;

9. Источник бесперебойного питания (время работы от батареи должно составлять не менее 7 мин.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Проектно-технологический  раздел

 

1. Проектирование ЛВС

 

2.1.1   Уточненное техническое задание

 

Для подготовки проекта компьютерной сети была произведена проверка плана предприятия, обмер помещений и уточнение их номеров, выяснено количество рабочих мест.

Рабочие места на предприятии  можно разделить на следующие  группы:

1. Рабочие места сотрудников предприятия могут создавать значительную пиковую нагрузку, особенно в первые минуты работы. Это может произойти в момент одновременного скачивания несколькими сотрудниками файлов, необходимых для проведения работы. 

 Учтем,  что:

• эта нагрузка кратковременна;
• не предполагается выполнения приложений, критичных ко времени реакции и пропускной способности сети.

2. Рабочие места менеджеров в целом сходны с рабочими местами сотрудников, но для обеспечения рабочего процесса требуется больше ресурсов, предоставляемых сетью. Поэтому средняя нагрузка будет больше, пиковая – меньше. 

3. Рабочее место директора предприятия, не предполагают большой средней нагрузки на сеть, т. к. он будут использоваться в основном для расчетов, обработки результатов экспериментов, запуска специальных приложений.

4. Рабочие место управляющих, занимающихся организационными вопросами. Пиковая нагрузка, которую они создают, невелика, т. к. в основном это документооборот.

 

Логическая структура  сети.

 

Исходя из плана здания, расположения помещений и их назначения предлагается следующая логическая структура сети.

На каждое рабочее  место ставится по компьютеру.

У двух секретарей планируется  установить по серверу. Этим достигается  разгрузка сетевого трафика по сравнению  с тем, если бы на этаже был установлен единственный сервер. Большее количество серверов т.к. сеть может не справиться. Кроме того, организованные таким образом сегменты легче администрируются, а ресурсы, предоставляемые сетью, могут быть оптимально настроены на нужды кобинеты в соответствии с их профилем.

 

Проектирование структуры  сети

 

Поверочный расчет структуры  разработанной сети (расчет трафика  в отдельных ее сегментах и  в сети целом).

1. Исходя из профиля и назначения  рабочих мест, а также организации  доступа, основным видом трафика в сети будет информация, передаваемая с web-узлов, так как она будет доступна для всех пользователей сети. Поэтому, условно полагая, что данный сервис постоянно используется и для каждого рабочего места информация, запрошенная по сети, равна до 15 условных страниц информации, каждая из которых условно весит до 100 кб (текст и графика), т.е. в сумме около 1,5 Мб на место на 1,5 часа. Получим, что среднее значение данного вида трафика составляет 0.017 МБ/c.

2. Трафик, связанный с документооборотом,  частично входит в рассмотренный выше, остальная же часть его пренебрежимо мала, поэтому в расчете он не учитывается.

3. Основная загрузка сети будет  происходить в результате передачи  больших массивов информации, файлов  и т. д. Во избежание перегрузки  сети, заторов и просто замедления работы на рабочих местах некоторых сотрудниках предлагается ограничить доступ к файлам, а всю необходимую для проведения работ информацию сбрасывать заранее. Это позволит избежать огромной пиковой нагрузки на сеть в начале работы. В целом же объем передаваемых файлов с одного рабочего места не превышает в среднем 10 Мбайт за час.

4. При этом необходимо учесть  также рабочие места менеджеров, главных менеджеров, секретарей  и директора, так как они  имеют расширенный доступ к  ресурсам сети. В зависимости от вида производимых работ трафик локальных сегментов может достигать при пиковых нагрузках до 500 МБайт/час, например, при передаче больших объемов графической информации. В целом же он несколько больше, чем трафик в кабинетах персонала – примерно 20 МБайт в час при интенсивной работе.

5. САПР и среды программирования  будут иметь практические нулевые  показатели по загрузке сети  из-за собственной специфики (т.е.  разработки производятся на ResearchStation и систематическую нагрузку на  сеть не оказывают) поэтому их можно не учитывать.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.2 Топология  сети

 

Термин « топология », или « топология сети », характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. 

Топология  — это стандартный термин, который используется профессионалами при описании основной компоновки  сети.

 

Выбор той или иной топологии влияет:

• на состав необходимого сетевого оборудования;
• характеристики сетевого оборудования;
• возможности расширения сети;
• способ управления сетью.

 

Если Вы поймете, как используются различные  топологии, вы сумеете  понять, какими возможностями обладают различные типы  сетей . Чтобы  совместно использовать ресурсы  или выполнять другие сетевые  задачи, компьютеры должны быть подключены друг к другу. Для этой цели в большинстве сетей применяется кабель.

Однако просто подключить компьютер  к кабелю, соединяющему другие компьютеры, не достаточно. Различные типы кабелей  в сочетании с различными сетевыми платами, сетевыми операционными системами и другими компонентами требуют и различного взаимного расположения компьютеров.

Каждая  топология   сети  налагает ряд условий. Например, она может  диктовать не только тип кабеля, но и способ его прокладки.  Топология  может также определять способ взаимодействия компьютеров в  сети. Различным видам  топологий  соответствуют различные методы взаимодействия, и эти методы оказывают большое влияние на  сеть.

 

Все  сети  строятся на основе трех базовых  топологий:

• шина (bus);
• звезда (star);
• кольцо (ring).

 

Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля [сегмента (segment)], топология называется шиной. В том случае, когда компьютеры подключены к сегментам кабеля, исходящим из одной точки, или концентратора, топология называется звездой. Если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут в кольцо, такая топология носит название кольца.

Хотя сами по себе базовые  топологии несложны, в реальности часто встречаются довольно сложные  комбинации, объединяющие свойства нескольких топологий.

 

Шина

 

Топологию «шина» часто называют «линейной шиной» (linear bus). Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.

В  сети  с  топологией  «шина» компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде электрических сигналов. Чтобы понять процесс взаимодействия компьютеров по шине, Вы должны уяснить следующие понятия:

• передача сигнала;
• отражение сигнала;
• терминатор.

 

Передача сигнала

 

Данные в виде электрических  сигналов передаются всем компьютерам  сети; однако информацию принимает  только тот, адрес которого соответствует  адресу получателя, зашифрованному в  этих сигналах. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу.

 

Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть.

 

Однако вывести прямую зависимость  между пропускной способностью сети и количеством компьютеров в  ней нельзя. Ибо, кроме числа компьютеров, на быстродействие сети влияет множество  факторов, в том числе:

• характеристики аппаратного обеспечения компьютеров в сети;
• частота, с которой компьютеры передают данные;
• тип работающих сетевых приложений;
• тип сетевого кабеля;
• расстояние между компьютерами в сети.

 

Шина — пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных  топологиях  компьютеры регенерируют сигналы и передают их по  сети.

 

Отражение сигнала

 

Данные, или электрические сигналы, распространяются по всей сети - от одного конца кабеля к другому. Если не предпринимать  никаких специальных действий, сигнал, достигая конца кабеля, будет отражаться и не позволит другим компьютерам осуществлять передачу. Поэтому, после того как данные достигнут адресата, электрические сигналы необходимо погасить.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Терминатор

 

Чтобы предотвратить отражение  электрических сигналов, на каждом конце кабеля устанавливают терминаторы (terminators), поглощающие эти сигналы. Все концы сетевого кабеля должны быть к чему-нибудь подключены, например к компьютеру. К любому свободному — неподключенному — концу кабеля должен быть подсоединен терминатор, чтобы предотвратить отражение электрических сигналов.

 

Нарушение целостности сети сами по себе компьютеры остаются полностью  работоспособными, но до тех пор, пока сегмент разорван, они не могут  взаимодействовать друг с другом.

 

Звезда

 

 

При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором (hub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к центральному, главному, компьютеру.