Состав и характеристика сетевого оборудования ЛВС

Введение

 

Оценивая процессы функционирования современных предприятий, следует отметить тенденцию возрастающего использования компьютерных технологий в производстве, а также для управления предприятием и технологическими процессами. В зависимости от характера производства, в управлении может участвовать от одного и до сотни, а то и сотни тысяч, компьютеров, разнесенных в пространстве и соединенных средствами связи в сеть.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой систему обмена информацией и распределенной обработки данных, охватывающей небольшую территорию внутри предприятий и организаций, ориентированная на коллективное использование общесетевых ресурсов - аппаратных (оборудование сети), программных и информационных.

Основное сетевое оборудование ЛВС: кабели с оконечным приемо-передающим оборудованием; рабочие станции - компьютеры; серверы - более мощные компьютеры; сетевые адаптеры - сетевые платы; модемы; концентраторы; коммутаторы; маршрутизаторы и мосты.

На современном рынке компьютерной техники и технологии сетевое оборудование ЛВС, включая персональные компьютеры, представлено великим множеством различных видов, модификаций, разработками конкурирующих фирм - изготовителей. Такого класса оборудование обновляется непрерывно, в среднем устаревает за 5-7 лет, что создает объективную необходимость для специалистов компьютерных технологий и специалистов, связанных с вычислительной техникой, постоянно следить за колебаниями рынка и проводить на любой необходимый текущий момент анализ состава и характеристик сетевого оборудования ЛВС. Тема актуальна. Сказанное выше и личная моя заинтересованность, как автора выпускной квалификационной работы в выполнении технического задания на модернизацию действующей ЛВС на сервисном торговом предприятии ООО «Торг-Сервис», где я проходил производственную практику, и определили выбор темы.

Предмет исследования выпускной квалификационной работы - оборудование локальной вычислительной сети (ЛВС).

Объектом исследования является состав и характеристики сетевого оборудования ЛВС.

Целью выпускной квалификационной работы является анализ состава и характеристик сетевого оборудования ЛВС.

Задачи исследования вытекают из поставленной цели:

. Изучить научную литературу по рассматриваемой проблеме.

. Определить структуру и функции модели локальной вычислительной сети (ЛВС), абстрактной сетевой модели, разработка сетевых протоколов.

. Провести обзор и анализ состава и характеристик сетевого оборудования локальной вычислительной сети.

. Обследовать ЛВС ООО «Торг-Сервис» и провести анализ сетевого оборудования с целью модернизации работы действующей на предприятии сети в рамках технического задания.

. Разработать и внедрить в производство элементы модернизации сети.

Локальная вычислительная сеть - ничто без аппаратных средств, оборудования сети, являющихся «опорой» сети, без средств связи оборудования между собой и с сервером сети. Структурированные кабельные системы, универсальная передающая среда данных в ЛВС; серверные шкафы, разъемы, кроссовые панели являются протокольно независимым оборудованием. Все остальное оборудование по своему устройству и функциям существенно зависят от того, какой конкретно протокол в них реализован. Основное из них - сетевые адаптеры (СА), концентраторы или хабы, мосты и коммутаторы как средство логической структуризации сети, компьютеры.

Методами исследований в выпускной квалификационной работе являются анализ научной литературы, систематизация и интеграция теоретических знаний и практических навыков.

Работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников, графическая часть работы представлена в приложениях.

 

1. Анализ состава и характеристик сетевого оборудования ЛВС

 

.1 Характеристика предметной области

 

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой систему обмена информацией и распределенной обработки данных, охватывающей небольшую территорию внутри предприятий и организаций, ориентированная на коллективное использование общественных ресурсов - аппаратных, программных и информационных.

Основной задачей, решаемой при создании локальных компьютерных сетей, [1, С.121] является обеспечение совместимости оборудования по электрическим и механическим характеристикам и обеспечение совместимости информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этой задачи относится к области стандартизации и основано на так называемой модели OSI (модель взаимодействия открытых систем - Model of Open System Interconnections). Модель OSI была создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO (International Standards Organization) [9, С.174].

Сетевая модель OSI (ЭМВОС), базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection Basic Reference Model, 1978 г.), - абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов. Предлагает взгляд на компьютерную сеть с точки зрения измерений. Каждое измерение обслуживает свою часть процесса взаимодействия оборудования. Благодаря такой структуре совместная работа сетевого оборудования и программного обеспечения становится гораздо проще и прозрачнее.

Согласно модели OSI архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях (общее число уровней - до семи). Самый верхний уровень - прикладной [21, С.86]. На этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной системой. Нижний уровень - физический. Он обеспечивает обмен сигналами между устройствами. Обмен данными в системах связи происходит путем их перемещения с верхнего уровня на нижний, затем транспортировки и, наконец, обратным воспроизведением на компьютере клиента в результате перемещения с нижнего уровня на верхний.

Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи возможных уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты, называемые протоколами. Они определяют характер аппаратного взаимодействия компонентов сети (аппаратные протоколы) и характер взаимодействия программ и данных (программные протоколы). Физически функции поддержки протоколов исполняют аппаратные устройства (интерфейсы) и программные средства (программы поддержки протоколов). Программы, выполняющие поддержку протоколов, также называют протоколами.

Каждый уровень архитектуры подразделяется на две части:

спецификацию услуг;

спецификацию протокола.

Спецификация услуг определяет, что делает уровень, а спецификация протокола - как он это делает, причем каждый конкретный уровень может иметь более одного протокола.

Рассмотрим функции, выполняемые каждым уровнем программного обеспечения:

. Физический уровень осуществляет соединения с физическим каналом, так, отсоединения от канала, управление каналом. Определяется скорость передачи данных и топология сети.

Самый нижний уровень модели предназначен непосредственно для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радио-эфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между сетевым носителем и сетевым устройством.

Определяемые на данном уровне параметры: тип передающей среды, тип модуляции сигнала, уровни логических «0» и «1» и т. д.

На этом уровне работают концентраторы (хабы), повторители (ретрансляторы) сигнала и медиаконверторы.

Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие виды среды передачи данных как оптоволокно, витая пара, коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются: V.35, RS-232C, RS-485, RJ-11, RJ-45, разъемы AUI и BNC.

. Канальный уровень добавляет в передаваемые массивы информации вспомогательные символы и контролирует правильность передаваемых данных. Здесь передаваемая информация разбивается на несколько пакетов или кадров. Каждый пакет содержит адреса источника и места назначения, а также средства обнаружения ошибок.

-ой уровень предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные он упаковывает в кадры, проверяет на целостность, если нужно, исправляет ошибки (формирует повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием.

Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на два подуровня - MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC (Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня. На этом уровне работают коммутаторы, мосты.

. Сетевой уровень определяет маршрут передачи информации между сетями, [41, С.183] обеспечивает обработку ошибок, а так же управление потоками данных. Основная задача сетевого уровня - маршрутизация данных (передача данных между сетями).

-й уровень сетевой модели OSI предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и «заторов» в сети.

Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю. На этом уровне работает маршрутизатор (роутер).

. Транспортный уровень связывает нижние уровни (физический, канальный, сетевой) с верхними уровнями, которые реализуются программными средствами. Этот уровень разделяет средства формирования данных в сети от средств их передачи. Здесь осуществляется разделение информации по определенной длине и уточняется адрес назначения.

-й уровень модели предназначен для обеспечения надёжной передачи данных от отправителя к получателю. При этом уровень надёжности может варьироваться в широких пределах. Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющих только основные транспортные функции (например, функции передачи данных без подтверждения приема), и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных.

Примеры: UDP ограничивается контролем целостности данных в рамках одной датаграммы, и не исключает возможности потери пакета целиком, или дублирования пакетов, нарушение порядка получения пакетов данных. TCP обеспечивает надёжную непрерывную передачу данных, исключающую потерю данных или нарушение порядка их поступления или дублирования, может перераспределять данные, разбивая большие порции данных на фрагменты и наоборот склеивая фрагменты в один пакет.

. Сеансовый уровень осуществляет управление сеансами связи между двумя взаимодействующими пользователями, определяет начало и окончание сеанса связи, время, длительность и режим сеанса связи, точки синхронизации для промежуточного контроля и восстановления при передаче данных; восстанавливает соединение после ошибок во время сеанса связи без потери данных.

Примеры: UDP ограничивается контролем целостности данных в рамках одной датаграммы, и не исключает возможности потери пакета целиком, или дублирования пакетов, нарушение порядка получения пакетов данных. TCP обеспечивает надёжную непрерывную передачу данных, исключающую потерю данных или нарушение порядка их поступления или дублирования, может перераспределять данные, разбивая большие порции данных на фрагменты и наоборот склеивая фрагменты в один пакет.

. Представительский уровень - управляет представлением данных в необходимой для программы пользователя форме, производит компрессию и декомпрессию данных. Задачей данного уровня является преобразование данных при передаче информации в формат, который используется в информационной системе. При приеме данных данный уровень представления данных выполняет обратное преобразование.

Этот уровень отвечает за преобразование протоколов и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с прикладного уровня, он преобразует в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразует в формат, понятный приложениям. На этом уровне может осуществляться сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.

Уровень 6 (представлений) эталонной модели OSI обычно представляет собой промежуточный протокол для преобразования информации из соседних уровней. Это позволяет осуществлять обмен между приложениями на разнородных компьютерных системах прозрачным для приложений образом. Уровень представлений обеспечивает форматирование и преобразование кода. Форматирование кода используется для того, чтобы гарантировать приложению поступление информации для обработки, которая имела бы для него смысл. При необходимости этот уровень может выполнять перевод из одного формата данных в другой.