Курсовой проект. Создание локальной сети учреждения. Актуальность темы дипломной работы "Построение локальной сети учреждения, на примере мбоу сош 52 города Екатеринбурга". Объект
 Скачать 0.88 Mb.
|
|
ВВЕДЕНИЕ Компьютерной сетью называют совокупность узлов (компьютеров, терминалов, периферийных устройств), имеющих возможность информационного взаимодействия друг с другом с помощью специального коммуникационного оборудования и программного обеспечения. Размеры сетей варьируются в широких пределах - от пары соединенных между собой компьютеров, стоящих на соседних столах, до миллионов компьютеров, разбросанных по всему миру (часть из них может находиться на космических объектах). По широте охвата принято деление сетей на несколько категорий: локальные вычислительные сети - ЛВС или LAN (Local-Area Network), позволяют объединять компьютеры, расположенные в ограниченном пространстве. Для локальных сетей, как правило, прокладывается специализированная кабельная система, и положение возможных точек подключения абонентов ограничено этой кабельной системой. Иногда в локальных сетях используют беспроводную связь (Wireless), но при этом возможности перемещения абонентов сильно ограничены. Локальные сети можно объединять в крупномасштабные образования:(Campus-Area Network) - кампусная сеть, объединяющая локальные сети близко расположенных зданий; MAN (Metropolitan-Area Network) - сеть городского масштаба; WAN (Wide-Area Network) - широкомасштабная сеть;(Global-Area Network) - глобальная сеть Сетью сетей в наше время называют глобальную сеть - Интернет. Для более крупных сетей устанавливаются специальные проводные и беспроводные. В современных организациях, как то учебные заведения, бизнес офисы, 3 магазины или административные здания для обеспечения более быстрой, удобной совместной работы принято использовать локальные вычислительные сети (ЛВС). Все вышесказанное определяет актуальность темы дипломной работы "Построение локальной сети учреждения, на примере МБОУ СОШ №52 города Екатеринбурга". Объект: Проектирование локальной сети. Предмет: Проектирование и организация школьной сети. Целью дипломной работы: изучить и систематизировать теоретический материал, необходимый для построения ЛВС; организовать и настроить работу ЛВС в школе № 52 г. Екатеринбурга. Для решения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: Изучить теоретические основы ЛВС. Изучить программно-аппаратные средства. Изучить механизмы построения, работы ЛВС. Исследовать администрирование ЛВС. Рассмотреть механизмы обслуживания ЛВС в школе. Дипломная работа состоит из двух глав: теоретическая и практическая. В первой главе рассмотрена основная теория локальных сетей, а именно: Протоколы, способы передачи информации по сети, аппаратные средства передачи данных. Во второй главе рассмотрены следующие аспекты: Общие цели информатизации школы, техническое задание директора школы, выбор операционной системы, выбор типа локальной сети, настройка сервера, удаленный доступ к компьютерам учеников, а также ограничение прав доступа к тем или иным ресурсам операционной системы. ГЛАВА 1. Локальные сети. Структура, характеристики, функции 1.1 История развития вычислительных сетей Необходимо отметить, что в настоящее время кроме компьютерных сетей применяются и терминальные сети. Следует различать компьютерные сети и терминальные сети. Терминальные сети строятся на других, чем компьютерные сети, принципах и на другой вычислительной технике. К терминальным сетям, например, относятся: сети банкоматов, кассы предварительной продажи билетов на различные виды транспорта и т.д. Первые мощные компьютеры 50-годов, так называемые мэйнфреймы, были очень дорогими и предназначались только для пакетной обработки данных. Пакетная обработка данных самый эффективный режим использования процессора дорогостоящей вычислительной машины. С появлением более дешевых процессоров начали развиваться интерактивные терминальные системы разделения времени на базе мэйнфреймов. Терминальные сети связывали мэйнфреймы с терминалами. Терминал - это устройство для взаимодействия с вычислительной машиной, которое состоит из средства ввода (например, клавиатуры) и средств вывода информации (например, дисплея). Сами терминалы практически никакой обработки данных не осуществляли, а использовали возможности мощной и дорогой центральной ЭВМ. Эта организация работы называлась "режимом разделения времени", так как центральная ЭВМ последовательно во времени решала задачи множества пользователей. При этом совместно использовались дорогие вычислительные ресурсы. Удаленные терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам мощных ЭВМ. Затем мощные ЭВМ объединялись между собой, так появились глобальные вычислительные сети. Таким образом, сначала сети применялись для передачи цифровых данных между терминалом и большой вычислительной машиной. Первые ЛВС появились в начале 70-х годов, когда были выпущены мини-компьютеры. Мини-компьютеры были намного дешевле мэйнфреймов, что позволило использовать их в структурных подразделениях предприятий. Затем появилась необходимость обмена данными между машинами разных подразделений. Для этого многие предприятия стали соединять свои мини- компьютеры и разрабатывать программное обеспечение, необходимое для их взаимодействия. В результате появились первые ЛВС. Появление персональных компьютеров послужило стимулом для дальнейшего развития ЛВС. Они были достаточно дешевыми и являлись идеальными элементами для построения сетей. Развитию ЛВС способствовало появление стандартных технологий объединения компьютеров в сети: Ethernet, Arcnet, Token Ring. Появление качественных линии связи обеспечили достаточно высокую скорость передачи данных - 10 Мбит/с, тогда как глобальные сети, использовали только плохо приспособленные для передачи данных телефонные каналы связи, имели низкую скорость передачи - 1200 бит/c. Из-за такого различия в скоростях многие технологии, применяемые в ЛВС, были недоступны для использования в глобальных. В настоящее время сетевые технологии интенсивно развиваются, и разрыв между локальными и глобальными сетями сокращается во многом благодаря появлению высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам ЛВС. Новые технологии сделали возможным передачу таких несвойственных ранее вычислительным сетям носителей информации, как голос, видеоизображения и рисунки. Сложность передачи мультимедийной информации по сети связана с ее чувствительностью к задержкам при передаче пакетов данных (задержки обычно приводят к искажению такой информации в конечных узлах связи). Но эта проблема решается и конвергенция телекоммуникационных сетей (радио, телефонных, 6 телевизионных и вычислительных сетей) открывает новые возможности для передачи данных, голоса и изображения по глобальным сетям Интернет. 1.2 Что такое локальная вычислительная сеть Локальная вычислительная сеть (ЛВС, локальная cеть, сленг. локалка; англ. Local Area Network, LAN) - компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт). Также существуют локальные сети, узлы которых разнесены географически на расстояния более 12 500 км (космические станции и орбитальные центры). Несмотря на такие расстояния, подобные сети всё равно относят к локальным. Существует множество способов классификации сетей. Основным критерием классификации принято считать способ администрирования. То есть в зависимости от того, как организована сеть и как она управляется, её можно отнести к локальной, распределённой, городской или глобальной сети. Управляет сетью или её сегментом сетевой администратор. В случае сложных сетей их права и обязанности строго распределены, ведётся документация и журналирование действий команды администраторов. Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптические кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные - через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства. Отдельная локальная вычислительная сеть может иметь связь с другими локальными сетями через шлюзы, а также быть частью глобальной вычислительной сети (например, Интернет) или иметь подключение к ней. Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. Следует отметить, что ранее использовались протоколы Frame Relay, Token ring, которые на сегодняшний день встречаются всё реже, их можно увидеть 7 лишь в специализированных лабораториях, учебных заведениях и службах. Для построения простой локальной сети используются маршрутизаторы, коммутаторы, точки беспроводного доступа, беспроводные маршрутизаторы, модемы и сетевые адаптеры. Реже используются преобразователи (конвертеры) среды, усилители сигнала (повторители разного рода) и специальные антенны. Маршрутизация в локальных сетях используется примитивная, если она вообще необходима. Чаще всего это статическая либо динамическая маршрутизация (основанная на протоколе RIP). Иногда в локальной сети организуются рабочие группы - формальное объединение нескольких компьютеров в группу с единым названием. Сетевой администратор - человек, ответственный за работу локальной сети или её части. В его обязанности входит обеспечение и контроль физической связи, настройка активного оборудования, настройка общего доступа и предопределённого круга программ, обеспечивающих стабильную работу сети. Технологии локальных сетей реализуют, как правило, функции только двух нижних уровней модели OSI - физического и канального. Функциональности этих уровней достаточно для доставки кадров в пределах стандартных топологий, которые поддерживают LAN: звезда (общая шина), кольцо и дерево. Однако из этого не следует, что компьютеры, связанные в локальную сеть, не поддерживают протоколы уровней, расположенных выше канального. Эти протоколы также устанавливаются и работают на узлах локальной сети, но выполняемые ими функции не относятся к технологии LAN. 1.3 Общая структура организации локальных вычислительных сетей Из достаточно ярко выраженных иерархических уровней состоит структура ЛВС - уровня доступа и уровня распределения, а также - магистрали. Основная магистраль и самый верхний уровень ЛВС - это корпоративная информационная сеть передачи данных, обеспечивающая взаимодействие всех 8 ресурсов. Затем идут структурные фрагменты, которые можно выделить по какому-нибудь признаку - ЛВС здания, например. В основе - узлы ЛВС здания, которые объединяют с помощью кабельных соединений коммутаторы рабочих групп, что распределены по этажам этого здания. Вот так приблизительно выглядит уровень распределения. А уровень доступа можно определить, если рассматривать ЛВС здания, состоящую из нескольких коммутаторов, которые подключены к магистрали и осуществляют доступ серверного оборудования и СВТ к сетевым информационным ресурсам. Обязательно надо отметить, что структура ЛВС находится в строгом соответствии с архитектурой построения сети и обеспечивает связь и доступность всех её узлов на всех уровнях. Поэтому проектные работы по построению активного оборудования ЛВС проводят единым циклом. Структура ЛВС имеет несколько разновидностей. Различают такие виды структур: "звезда" - все элементы системы подключены к единому центральному узлу; кольцо - все элементы ЛВС связаны друг с другом последовательно, по замкнутой цепи; шина (передача информации осуществляется по коммуникационному пути, доступному всем устройствам) Эти виды структуры ЛВС являются базовыми, имеют ряд значительных недостатков и используются в небольших фирмах или зданиях. Для крупных сетей применяется древовидная структура ЛВС. Древовидная структура ЛВС содержит несколько иерархических уровней. На самом высоком уровне находится главная транспортная магистраль ЛВС, с помощью которой взаимодействуют все элементы системы. На следующем уровне - уровне распределения - расположены коммутаторы групп, выделенных по какому-либо признаку (например ЛВС 9 отдела, ЛВС этажа или здания). На нижнем уровне - уровне доступа -расположены устройства (коммутаторы), осуществляющие доступ серверов к ресурсам сети. Структура ЛВС обязательно соответствует архитектуре сети и должна обеспечить взаимодействие и доступность всех узлов сети. 1.4 Классификация локальных вычислительных сетей В настоящее время вопросам классификации ЛВС уделяется серьезное внимание. Это связано с тем, что современные вычислительные сети могут охватывать значительные территории, применяться для решения задач различной сложности и назначения, использовать различные среды и протоколы передачи данных. Таким образом, при проектировании локальной вычислительной сети, перед заказчиком и исполнителем встает вопрос об однозначности применяемой терминологии. Признаков, по которым осуществляется классификация ЛВС, достаточно много. Ниже приводятся некоторые из них. . По расстоянию между узлами (охвату географической территории). Различают местные (ограниченные зданием или группой зданий), территориальные или региональные (действующие в пределах ограниченной территории но охватывающие значительное географическое пространство -город, область, страну) и глобальные (связывающие узлы, находящиеся в различных регионах и точках мира) 2. Классификация ЛВС по способу управления подразделяет их на сети с выделенными серверами, одноранговые сети (все узлы сети равноправны) и терминальные (сети использующие т. н. сетецентрическую концепцию построения, при которой оборудование конечного пользователя предоставляет только функции ввода-вывода, а все запросы на обработку и получение информации выполняет сетевое ядро). . 3. Классификация ЛВС по топологии. Этот признак определяет 10 способы соединения узлов сети и обмена информацией между ними. Различают широковещательные, последовательностные и смешанные топологии. К широковещательным топологиям относят архитектуру "шина" или "магистраль" (все узлы присоединяются к магистральному кабельному сегменту, данные передаваемые одной станцией доступны для всех); "звезда" -каждая рабочая станция связана с центральным узлом отдельным каналом, центральный узел осуществляет трансляцию данных одного узла к остальным. . К последовательностным топологиям относят архитектуру "кольцо" - каждый узел "слышит" только данные от двух соседних узлов. При необходимости осуществляет их дальнейшую трансляцию. . По используемой физической среде. . В настоящее время в этом способе классификации выделяют проводные кабельные сети, оптоволоконные кабельные сети и беспроводные сети. 5. По методу доступа. Различают случайные и детерминированные методы доступа рабочих станций к среде передачи данных. Наиболее известными из них являются метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (Carrier Sense Multiple Access /Collision Detection CSMA/CD), который регламентируется стандартом IEEE 802.3 (Ethernet) и метод передачи маркера - стандарт IEEE 802.5 (Token Ring). 1.5 Адресация в локальных вычислительных сетях В локальных сетях, основанных на протоколе IPv4, могут использоваться специальные адреса, назначенные (стандарты RFC 1918 и RFC 1597 ) 10.0.0.0-10.255.255.255; 172.16.0.0-172.31.255.255; 192.168.0.0-192.168.255.255. Такие адреса называют частными, внутренними, локальными или "серыми"; эти адреса не доступны из сети Интернет. Необходимость 11 использовать такие адреса возникла из-за того, что при разработке протокола IP не предусматривалось столь широкое его распространение, и постепенно адресов стало не хватать. Для решения этой проблемы был разработан протокол IPv6, однако он пока малопопулярен. В различных непересекающихся локальных сетях адреса могут повторяться, и это не является проблемой, так как доступ в другие сети происходит с применением технологий, подменяющих или скрывающих адрес внутреннего узла сети за её пределами - NAT или прокси дают возможность подключить ЛВС к глобальной сети (WAN). Для обеспечения связи локальных сетей с глобальными применяются маршрутизаторы (в роли шлюзов и файрволов). Конфликт IP адресов - распространённая ситуация в локальной сети, при которой в одной IP-подсети оказываются два или более компьютеров с одинаковыми IP-адресами. Для предотвращения таких ситуаций и облегчения работы сетевых администраторов применяется протокол DHCP, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес и другие параметры, необходимые для работы в сети TCP/IP. 1.6 Топология локальных сетей Все компьютеры в локальной сети соединены линиями связи. Геометрическое расположение линий связи относительно узлов сети и физическое подключение узлов к сети называется физической топологией. В зависимости от топологии различают сети: шинной, кольцевой, звездной, иерархической и произвольной структуры. Различают физическую и логическую топологию. Логическая и физическая топологии сети независимы друг от друга. Физическая топология -это геометрия построения сети, а логическая топология определяет направления потоков данных между узлами сети и способы передачи данных. В настоящее время в локальных сетях используются следующие физические топологии: физическая "шина" (bus); физическая "звезда" (star); физическое "кольцо" (ring); физическая "звезда" и логическое "кольцо" (Token Ring). Шинная топология Сети с шинной топологией используют линейный моноканал (коаксиальный кабель) передачи данных, на концах которого устанавливаются оконечные сопротивления (терминаторы). Каждый компьютер подключается к коаксиальному кабелю с помощью Т-разъема (Т - коннектор). Данные от передающего узла сети передаются по шине в обе стороны, отражаясь от оконечных терминаторов. Терминаторы предотвращают отражение сигналов, т. е. используются для гашения сигналов, которые достигают концов канала передачи данных. Таким образом, информация поступает на все узлы, но принимается только тем узлом, которому она предназначается. В топологии логическая шина среда передачи данных используются совместно и одновременно всеми ПК сети, а сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления по среде передачи. Так как передача сигналов в топологии физическая шина является широковещательной, т. е. сигналы распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной. Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой Ethernet (классы 10Base-5 и 10Base-2 для толстого и тонкого коаксиального кабеля соответственно). Преимущества сетей шинной топологии: отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом; сеть легко настраивать и конфигурировать; сеть устойчива к неисправностям отдельных узлов. Недостатки сетей шинной топологии: разрыв кабеля может повлиять на работу всей сети; ограниченная длина кабеля и количество рабочих станций; трудно определить дефекты соединений Топология типа "звезда" В сети построенной по топологии типа "звезда" каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору или хабу (hub). Концентратор обеспечивает параллельное соединение ПК и, таким образом, все компьютеры, подключенные к сети, могут общаться друг с другом. Данные от передающей станции сети передаются через хаб по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается. Так как передача сигналов в топологии физическая звезда является широковещательной, т.е. сигналы от ПК распространяются одновременно во все направления, то логическая топология данной локальной сети является логической шиной. Данная топология применяется в локальных сетях с архитектурой 10Base-T Ethernet. Преимущества сетей топологии звезда: легко подключить новый ПК; имеется возможность централизованного управления; сеть устойчива к неисправностям отдельных ПК и к разрывам соединения отдельных ПК. Недостатки сетей топологии звезда: отказ хаба влияет на работу всей сети; большой расход кабеля; Топология "кольцо" В сети с топологией кольцо все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо (необязательно окружность), по которому передаются данные. Выход одного ПК соединяется со входом другого ПК. Начав движение из одной точки, данные, в конечном счете, попадают на его начало. Данные в кольце всегда движутся в одном и том же направлении. Принимающая рабочая станция распознает и получает только адресованное ей сообщение. В сети с топологией типа физическое кольцо используется маркерный доступ, который предоставляет станции право на использование кольца в определенном порядке. Логическая топология данной сети - логическое кольцо. Данную сеть очень легко создавать и настраивать. К основному недостатку сетей топологии кольцо является то, что повреждение линии связи в одном месте или отказ ПК приводит к неработоспособности всей сети. Как правило, в чистом виде топология "кольцо" не применяется из-за своей ненадёжности, поэтому на практике применяются различные модификации кольцевой топологии. |