Белорусский Государственный Университет Информатики и Радиоэлектроники Кафедра Сиут пояснительная записка
 Скачать 220.12 Kb.
|
2.1 Обзор сетевых кабелей и компонентов кабельной системыДля локальных сетей существует три принципиальные схемы соединения: с помощью витой пары, коаксиального или волоконно-оптического кабеля. Для передачи информации так же могут использоваться спутники, лазеры, микроволновое излучение и т.п., но подобная экзотика выходит за область рассмотрения этого курсового проекта. 2.1.1 Витая пара Витая пара в настоящее время является самой распространённой средой передачи и представляет собой пару свитых проводов. Кабель, составленный из нескольких витых пар, как правило, покрыт жёсткой пластиковой оболочкой, предохраняющей его от воздействия внешней среды и механических повреждений. Схема витой пары представлена на рис. 2.1 .  Рисунок 2.1. Кабель из витых пар В нормальных условиях витая пара поддерживает скорость передачи данных от 10 до 100 Мбит/с. Однако ряд факторов может существенно снизить скорость передачи данных, в частности, потеря данных, перекрёстное соединение и влияние электромагнитного излучения. Для уменьшения влияния электрических и магнитных полей применяется экранирование (кабель из витых пар покрывается фольгой или оплёткой). Но после экранирования витой пары в значительной степени увеличивается затухание сигнала. Под затуханием сигнала подразумевается его ослабление при передаче из одной точки сети в другую. Экранирование изменяет сопротивление, индуктивность и ёмкость таким образом, что линия становится склонной к потере данных. Подобные потери могут сделать витую пару нежелательной и ненадёжной средой передачи. И экранированная, и неэкранированная витая пара используется для передачи данных на несколько сотен метров. В соответствии со спецификациями ассоциации электронной и телекоммуникационной промышленности вводится пять стандартных категорий кабеля из витых пар. При определении категорий кабеля используется только неэкранированная витая пара (UTP). Кабель первой категории используется для передачи голосовых данных. С начала 80-х годов кабель САТ 1 используется в основном в качестве проводки телефонных линий. Кабель первой категории не сертифицирован для передачи данных любого типа и в большинстве случаев не рассматривается как среда для передачи цифровых данных. Кабель второй категории используется для передачи информации со скоростью не более 4 Мбит/с. Этот тип проводки характерен для сетей устаревшей сетевой топологии, использующих протокол с передачей маркера. Кабель тактируется частотой 1 Мгц. Кабель третьей категории в основном используется в локальных сетях с устаревшей архитектурой Ethernet 10base-T и сертифицирован для передачи данных со скоростью до 16 Мбит/с. Кабель тактируется частотой 16 МГц. Кабель четвёртой категории используется в качестве среды соединения сетей с кольцевой архитектурой или архитектурой 10base-T/100base-T. Кабель САТ 4 сертифицирован для передачи данных со скоростью до 16Мбит/с и состоит из четырёх витых пар. Тактируется частотой 20 МГц. Кабель пятой категории является самой распространённой средой передачи для Ethernet. Кабель поддерживает скорость передачи данных до 100Мбит/с и используется в сетях с архитектурой 100base-T и 10base-T. Кабель тактируется частотой 100 МГц. 2.1.2 Коаксиальный кабельКоаксиальный кабель является широко распространённой и достаточно удобной средой передачи данных. Такое название кабель получил вследствие того, что состоит из двух проводников. Один проводник (цельная или витая жила) экранируется вторым, который тоже может быть сплошным или переплетённым. Проводники, как правило, разделены слоем диэлектрического материала. Сам кабель покрыт пластиковой оболочкой. Коаксиальный кабель лучше защищён от помех и позволяет увеличить длину сегмента сети. Использующие коаксиальный кабель сети стандартов 10base-2 – приблизительно 180 м. На рис. 2.2 и 2.3 показан коаксиальный кабель в разрезе.  Рисунок 2.2. Сечение коаксиального кабеля. Рисунок 2.3. Продольный разрез коаксиального кабеля. С увеличением диаметра коаксиального кабеля пропускная способность повышается. Однако одновременно с этим увеличиваются затраты на выполнение проводки из такого кабеля, поскольку необходимо использовать специальные инструменты. Характерные свойства коаксиального кабеля: Он менее подвержен влиянию шума по сравнению с витой парой. Кабель состоит из двух концентрических проводников, разделённых слоем диэлектрического материала. Импеданс коаксиального кабеля может быть равен 75 Ом (кабель толщиной ½ дюйма) или 50 Ом (кабель толщиной 3/8 дюйма). 2.1.3 Волоконно-оптический кабельЭто тонкая и гибкая среда, позволяющая передавать данные в виде световых волн по стеклянному «проводнику» или кабелю. Волоконно-оптические линии связи используются на расстояниях свыше одного километра. Характерной их особенностью является высокая защищённость от несанкционированного подключения (что не удивительно, поскольку для передачи данных не используются электрические сигналы). Существует две разновидности кабеля: одномодовый и многомодовый. Устройство волоконно-оптического кабеляКоаксиальный и волоконно-оптический кабель устроены почти одинаково. Сердечник последнего состоит из сплетения тонких стеклянных волокон и заключён в пластиковую оболочку, отражающую свет обратно к сердечнику. Плакирование покрыто концентрическим защитным слоем пластика. На рис. 2.4 показано устройство волоконно-оптического кабеля. Рисунок 2.4. Волоконно-оптический кабель Все данные в компьютере представляются с помощью нулей и единиц. Все стандартные кабели передают бинарные данные с помощью электрических импульсов. И только волоконно-оптический кабель, используя тот же принцип, передаёт данные с помощью световых импульсов. Источник света посылает данные по волоконно-оптическому «каналу», а принимающая сторона должна преобразовать полученные данные в необходимый формат (см. рис. 2.5). Одномодовый и многомодовый кабель В относительно тонком волоконно-оптическом канале свет будет распространяться вдоль продольной оси канала. В учебниках физики этот эффект упоминается в следующей формулировке – «импульсы света распространяются в осевом (аксиальном) направлении». Именно это и происходит в одномодовом кабеле (см. рис. 2.6). Однако преимущества этого типа передачи ограничены. С целью устранения подобных ограничений стали выпускать подобный кабель. Но тут возникла другая проблема – лучи света имеют свойство входить в канал под различными углами волны проходят различное расстояние и прибывают к получателю в разное время. Этот эффект, проиллюстрированный на рис. 2.7, получил название модальной дисперсии.  Источник света Волоконно-оптический кабель Приёмник 1 Рисунок 2.5. Принцип работы волоконно-оптического кабеля. Оболочка Плакирование  Рисунок 2.6. В тонком кабеле свет распространяется по одномодовому пути Оболочка Плакирование  Аксиальный луч Рисунок 2.7. В толстом кабеле неаксиальные лучи подвержены модальной дисперсии Чем больше количество мод света в канале, тем уже полоса пропускания. В дополнение к тому, что различные импульсы достигают получателя практически одновременно, усиление дисперсии приводит к наложению импульсов и введению получателя в «заблуждение». В результате снижается общая пропускная способность. Одномодовый кабель передаёт только одну моду световых импульсов. Скорость передачи данных при этом достигает десятков гигабит в секунду. Одномодовый кабель в состоянии поддерживать несколько гигабитных каналов одновременно, используя для этого световые волны разной длины. Следовательно, пропускная способность многомодового волоконно-оптического кабеля ниже, чем у одномодового. Простейший способ уменьшения дисперсии – нивелирование волоконно-оптического кабеля. В результате лучи света синхронизируются таким образом, что дисперсия на стороне приёмника уменьшается. Дисперсия также может быть уменьшена путем ограничения количества длин световых волн. Оба метода позволяют в некоторой степени уменьшить дисперсию, но не в состоянии привести скорость передачи данных в соответствие с одномодовым волоконно-оптическим кабелем. В США широко используется многомодовый волоконно-оптический кабель 62.5/125. Обозначение «62.5» соответствует диаметру сердечника, а обозначение «125» – диаметру плакирования (все величины приведены в микронах). Из одномодовых распространены кабели с маркировкой 5-10/125. Ширина полосы пропускания обычно приводится в МГц/км. Хорошей моделью взаимоотношений полосы пропускания и дальности передачи служит резиновый жгут – с увеличением расстояния полоса пропускания сужается (и наоборот). В случае передачи данных на расстояние 100 метров полоса частот многомодового кабеля составляет 1600 Мгц при длине волны 850 нм. Аналогичная характеристика одномодового кабеля составляет приблизительно 888 ГГц. Основные характеристики волоконно-оптического кабеля: Абсолютный иммунитет к электромагнитным излучениям. Возможна передача данных на расстояние до 10 км. В лабораторных условиях реально достичь скорости передачи до 4 Гбит/с. В качестве источника света может использоваться светоизлучающий диод или лазер. 2.1.4 Обзор кабельных соединений и компоновки Ethernet Существует четыре основные схемы кабельных соединений, используемых в среде Ethernet: толстая Ethernet, тонкая Ethernet, Ethernet на витой паре, волоконно-оптическая Ethernet. Различиями в их спецификации, компоновки и количестве узлов обусловлена разница производительности конкретных систем Ethernet. Скорость передачи для всех типов Ethernet одинакова и составляет 10 Мбит/с. Схемой соединения для каждого типа может быть конфигурация либо в виде шины, либо в виде звезды. Толстая Ethernet – 10Base5 передача данных – 10 Мбит/с, однополосная; схема соединений – в виде шины; тип кабеля, используемого в среде толстой Ethernet, - как правило, широкий коаксиальный (диаметром 4 дюйма); максимальная длина сегмента - 500 м; сегменты кабеля толстой Ethernet должны иметь 50-омную оконечную нагрузку; для удлинения сегмента можно использовать повторители и другие устройства, также как кабельные концентраторы; рабочие станции и сетевые устройства подключаются к сети через внешние трансиверы, или MAU; для подключения трансивера к кабельной среде используется разъём типа отвод-вампир; к сегменту толстой Ethernet можно подключить до 100 рабочих станций или устройств LAN; система кабельных соединений толстой Ethernet обеспечивает более надёжную защиту от электрических помех. Тонкая Ethernet передача данных – 10 Мбит/с, однополосная; схема соединений – в виде шины; тип кабеля, чаще всего используемый в этой среде, - RG58A; максимальная длина сегмента – 185 м; сегменты кабеля тонкой Ethernet должны иметь 50-омную оконечную нагрузку; для удлинения сегмента можно использовать повторители и другие устройства, также как кабельные концентраторы; рабочие станции и сетевые устройства подключаются к сети через внешние трансиверы, или MAU. Они могут быть внешними или внутренними по отношению к сетевым платам; для подключения трансивера к кабельной среде используется адаптер типа BNC-T; к одному сегменту тонкой Ethernet посредством трансиверов может подключаться не более 30 рабочих станций или сетевых устройств. Ethernet на витой паре – 10Base-T передача данных – 10 Мбит/с, однополосная; схема соединений – в виде звезды; тип кабеля, чаще всего используемый в этой среде, - неэкранированная витая пара, уровни 3, 4 и 5; центральные кабельные концентраторы служат для подключения отдельных кабелей – отводов 10Base-T к рабочим станциям и устройствам локальной сети; максимальная длина сегмента на один UTP кабель-отвод Ethernet – 100 м. Эта величина может меняться в зависимости от изготовителя конкретного кабельного концентратора и сетевого адаптера; сетевые платы Ethernet, основанные на UTP, обычно поставляются с внутренними UTP-трансиверами. В случае отсутствия внутренних UTP-трансиверов можно подобрать соответствующее внешнее устройство, с помощью которого стандартные платы для толстой и тонкой Ethernet смогут работать в схеме UTP; в качестве разъёма сетевой платы обычно используется модульное гнездо RJ45 с положительными и отрицательными парами приёма и передачи, основанными на 8-игольчатых соединениях; кабельные соединения UTP легко монтировать и обслуживать, их относительная стоимость невысока. Они восприимчивы к электрическим помехам и должны монтироваться в соответствии со спецификацией. Волоконно-оптическая Ethernet 10Base-F передача данных – 10 Мбит/с, однополосная; схема соединений – в виде звезды; обычно используется 50- или 100-микронный волоконно-оптический кабель; для подключения отдельных кабелей-отводов 10Base-F к рабочим станциям и устройствам локальной сети используются центральные волоконно-оптические кабельные концентраторы или многопортовые повторители; максимальная длина сегмента на один волоконно-оптический кабель-отвод Ethernet - до 2100 м; волоконно-оптический кабель обеспечивает максимальную защиту от помех со стороны источников электроэнергии. Кабельные разъёмы Ethernet. В зависимости от типа Ethernet, для соединения с сетевыми платами, трансиверами, повторителями и концентраторами используются различные типы кабельных разъёмов. Все устройства, предназначенные для работы с толстой Ethernet, снабжены 15-игольчатым AUI- или DIX-разъёмом. Рабочая станция или другое устройство подключается к трансиверу Ethernet посредством кабеля интерфейса подключения устройства, соединяющего DIX-разъём на сетевой плате Ethernet с DIX-разъёмом на трансивере. Трансивер, в свою очередь, подключается к коаксиальному кабелю Ethernet либо с помощью разъёмов, либо с помощью отвода-вампира, который вгрызается непосредственно в кабель. Для соединения двух коаксиальных кабелей используется целый ряд разъёмов коаксиальных кабелей. Для подключения кабелей Ethernet непосредственно к разъёму на рабочей станции или другому устройству в среде тонкой Ethernet служит Т-образный разъём BNC. Надо отметить, что разъём часто является источником различных проблем с тем или иным кабельным сегментом в среде тонкой Ethernet. Чтобы избежать их, необходимо проверить, правильно ли он подсоединён к коаксиальному кабелю. Ethernet 10 Base-T используется для соединений между сетевыми платами 10Base-T и интеллектуальными кабельными концентраторами, базирующимися на UTP Ethernet, стандартный разъём телефонного типа RJ45. На обычном кабельном концентраторе довольно часто встречаются различные разъёмы типа Ethernet для организации соединений между разнотипными сетями. Например, на задней панели обычного кабельного концентратора 10 Base-T очень часто можно увидеть DIX-разъём для подключения AUI толстой Ethernet, а также BNC-разъём для подключения стандартной толстой Ethernet. Это позволяет интегрировать системы различных типов Ethernet с целью организации их совместной работы. На одной плате Ethernet очень часто размещаются разъёмы BNC, RJ45 и AUI.  Рисунок 2.8. Основные разъёмы для различных сред Ethernet На рис. 2.8 показаны основные виды разъёмов, встречающихся в системах различных типов Ethernet, в том числе DIX-разъём толстой Ethernet, разъём тонкой Ethernet и разъём RJ45 10Base-T, для UTP. 2.2 Анализ и выбор сетевого оборудования При проектировании локальной сети Ethernet будет использовано следующее оборудование: платы сетевого адаптера; активные концентраторы; сервер; источник бесперебойного питания; мост. 2.2.1 Платы сетевого адаптера Платы сетевого адаптера выступают в качестве физического интерфейса между ПК и средой передачи. Платы вставляются в ISA и PCI слоты расширения всех сетевых ПК и серверов. Чтобы обеспечить физическое соединение между ПК и сетью, к соответствуюшему разъёму, или порту, платы подключается сетевой кабель. Платы сетевых адаптеров предназначены для : подготовки данных, поступающих от ПК, к передаче по сетевому кабелю; передачи данных к другим ПК; управления потоками данных между ПК и кабелем. Плата сетевого адаптера состоит из аппаратной части и встроенных программ, записанных в ПЗУ. Эти программы реализуют функции подуровней управления логической связью и управления доступом к среде канального уровня OSI. Перед тем как послать данные в сеть, плата сетевого адаптера должна перевести их из формы, понятной ПК, в форму в которой они могут передаваться по сетевому кабелю. Плата сетевого адаптера принимает параллельные данные и организует их для последовательной, побитовой передачи. Этот процесс завершается переводом цифровых данных ПК в электрические и оптические сигналы, которые и передаются по сетевым кабелям. Отвечает за эти преобразования трансивер (приёмопередатчик). Плата сетевого адаптера, помимо преобразования данных, должна указать своё местонахождение, или адрес, - чтобы её могли отличить от остальных плат. Для этого на плате сетевого адаптера существуют переключатели, которыми устанавливается номер (адрес) ПК. Основными элементами сетевых адаптеров являются: приёмопередатчик (трансивер); сетевой контроллер; память микропрограмм; оперативная память. Сетевые адаптеры Ethernet бывают двух типов: со скоростью передачи 10 Мбит/с и 100 Мбит/с. Они известны высокой надёжностью, а возникающие проблемы с кабелем и адаптерами легко поддаются диагностике. 2.2.2 Сетевые серверы Под сервером понимается компьютер, предоставляющий свои ресурсы другим компьютерам. Сервер осуществляет обработку и хранение основной информации, находящейся в компьютерной сети. В связи с разнообразием используемой информации и видов её обработки существуют различные типы серверов, наиболее распространённым из которых является файловый сервер. Под файловым сервером понимается компьютер, подключённый к сети используемый для хранения файлов данных к которым обращаются рабочие станции. С точки зрения пользователя файловый сервер рассматривается как центральный архив, в котором хранится общая ля всех рабочих станций информация. Централизованное хранение данных позволяет более эффективно осуществлять контроль над данными, а также доступ к ним со стороны пользователей. В более сложных компьютерных сетях кроме файлового сервера могут присутствовать и другие виды серверов, например: сервер печати, сервер базы данных, Web-сервер, почтовый сервер и др. По составу оборудования серверы мало чем отличаются от рабочих станций, однако к самому оборудованию предъявляются более высокие требования. Это связано с тем, что файловый сервер должен достаточно быстро обрабатывать множество запросов от всех рабочих станций. С увеличением числа рабочих станций и сложности решаемых задач значительно возрастают требования к серверу по производительности, объёму памяти, надёжности. В табл 2.1 представлены минимальные требования к аппаратному обеспечению для сетевого сервера. Таблица 2.1 Требования к аппаратному обеспечению для сетевого сервера
Для обеспечения требуемой производительности серверы оснащаются высокопроизводительными процессорами, например Pentium II с тактовой частотой 266-450 МГц. С целью повышения производительности в серверах широко используется кэш-память. Эта сверхбыстродействующая память предназначена для временного хранения команд и данных, к которым происходит наиболее частое обращение. Кэш-память использует специализированные быстродействующие микросхемы SRAM-памяти. Содержимое кэш-памяти постоянно меняется, т.е. информация, ряд технических решений. В первую очередь это касается к которой обращаются менее часто, заменяется на информацию к которой происходит наиболее частое обращение. С целью повышения надёжности и отказоустойчивости в сетевых серверах применяется использования в качестве оперативной памяти, так называемой EDC-памяти, обеспечивающей в процессе чтения/записи обнаружение и исправление одиночных ошибок. В настоящее время это тип памяти переходит в стандартное оборудование сетевых серверов [3]. Для предотвращения потери информации при работе с жёсткими дисками в серверах используется система RAID – избыточные массивы недорогих дисков. Системы RAID включает набор жёстких дисков, при этом реализуются различные режимы одновременной записи одной и той же на несколько жёстких дисков. Это позволяет в случае сбоя жёсткого диска восстанавливать данные с резервной копии, находящейся на другом диске. Существует 5 уровней системы RAID, отличающихся способом организации дублирования информации и, соответственно, возможностью её восстановления. Для обеспечения нормальной работы сети и предотвращения потери информации при внезапном отключении питания сервер должен быть снабжён источником бесперебойного питания (UPS).Источник бесперебойного питания использует аккумуляторную батарею для поддержания работоспособности сервера в течение времени, достаточного для сохранения данных и нормального завершения работы. Сетевые серверы должны иметь возможность наращивать свои ресурсы. В связи с этим серверы проектируются с учётом возможности установки более мощных или дополнительных процессоров, оперативной памяти и жёстких дисков. 2.2.3 Анализ источников бесперебойного питания Источники бесперебойного питания (ИБП) – это автоматический внешний источник энергии, который поддерживает работоспособность сервера или других устройств в случае сбоев электрической сети. Системы бесперебойного питания используют способность ИБП взаимодействовать с операционными системами через специальный интерфейс. Стандартная система бесперебойного питания обеспечивает две важные для сети функции: питание сервера в течение некоторого времени; управление безопасным завершением работы системы. Источником энергии обычно служат аккумуляторы. Система работает следующим образом. При нарушении питания ПБП извещает пользователей о сбое и предупреждает их о необходимости закончить работу. Затем, выждав определённый промежуток времени, ИБП организованно закрывает систему. Качественная система бесперебойного питания, кроме того, способна предотвратить доступ к серверу новых пользователей, а также пошлёт администратору сети сообщение о сбое питания. Лучшие системы бесперебойного питания работают в интерактивном режиме. При сбое питания во внешней сети оно начинает поступать от ИБП. Процесс переключения на питание от батарей никоим образом не затрагивает пользователей. Существуют также резервные системы бесперебойного питания, которые включаются при отсутствии энергии в основной сети. Они дешевле интерактивных систем, но не так надёжны [2]. При выборе ИБП необходимо учитывать потребляемую мощность оборудования, для которого необходима установка ИБП. 2.2.4 Концентраторы В настоящее время одним из стандартных компонентов сетей становится концентратор. А в сетях с топологией «звезда» он служит центральным узлом (рис. 2.9).  Рисунок 2.9. Концентратор – центральный узел в сети с топологией «звезда» Активные концентраторы Среди концентраторов выделяются активные и пассивные. Активные концентраторы регенерируют и передают сигналы так же, как это делают репитеры. Иногда их называют многопортовыми репитерами – они имеют от 8 до 12 портов для подключения компьютеров. Пассивные концентраторы Некоторые типы концентраторов являются пассивными, например монтажные панели или коммутирующие блоки. Они просто пропускают через себя сигнал как узлы коммутации, не усиливая и не восстанавливая его. Пассивные концентраторы не надо подключать к источнику питания. Гибридные концентраторы Гибридными называются концентраторы, к которым можно подключать кабели различных типов. Сети, построенные на концентраторах, легко расширить, если подключить дополнительные концентраторы (рис. 2.10).  Рисунок 2.10. Гибридный концентратор Использование концентраторов даёт ряд преимуществ. Разрыв кабеля в сети с обычной топологией «линейная шина» приведёт к «падению» всей сети. Между тем разрыв кабеля, подключённого к концентратору, нарушит работу только одного сегмента. Остальные сегменты останутся работоспособными. К числу других преимуществ использования концентраторов относятся: простота изменения или расширения сети: достаточно просто подключить ещё один компьютер или концентратор; использование различных портов для подключения кабелей разных типов; централизованный контроль за работой сети и сетевым трафиком: во многих сетях активные концентраторы наделены диагностическими возможностями, позволяющими определить работоспособность соединения. Мост состоит из аппаратных и программных средств, необходимых для связывания в одну интерсеть двух отдельных ЛВС, или подсетей, расположенных в одном месте. Мост самого простого типа анализирует 48-битовое поле адреса пункта назначения пакета и сравнивает этот адрес с таблицей, в которой указаны адреса всех рабочих станций данного сегмента сети. Если адрес не соответствует ни одному из указанных в таблице, мост передаёт пакет в следующий сегмент. Эти простые мосты продолжают передавать пакеты, переход за переходом, до тех пор, пока они не достигнут сегмента сети, содержащей компьютер с указанным адресом пункта назначения. Мосты, участвующие в таком процессе анализа таблиц адресов и передачи пакетов, называются прозрачными мостами. Этот метод используется во всех Ethernet-мостах и в некоторых мостах в сетях Token Ring. Принцип работы моста такого типа показан на рис. 2.11. Некоторые мосты создают собственные таблицы сетевых адресов. Такие мосты проверяют адрес отправителя и адрес получателя каждого пакета, передаваемого в те ЛВС, к которым они подключены. Затем они строят таблицы адресов, в которых перечисляются адреса отправителей пакетов их сети, имеющих соответствующий этой сети номер. После этого мосты сверяют адреса получателей пакетов с адресами отправителей. Обнаружив совпадение, мост фильтрует пакет и посылает его по сети дальше; станция-адресат распознает свой адрес и копирует этот пакет в свою память. Если совпадения нет, пакет продвигается, т.е. ему позволяется перемещаться через мост в следующий сегмент сети. Широковещательные и групповые пакеты продвигаются всегда, поскольку их поля адресов получателей никогда не используются как адреса отправителей. Мосты «не понимают» протоколов более высокого уровня и не связаны с ними. Они функционируют на подуровне управления доступом к среде передачи (МАС) канального уровня модели OSI и отстоят далеко от протоколов верхних уровней типа XNS и TCP/IP. Если обе сети соответствуют станндартам управления логическим каналам IEEE 802.2, то мост может их связать независимо от различий в средах передачи и методах доступа. Как станет ясно из дальнейшего рассмотрения, это значит, что фирмы могут соединять мостами свои сети Ethernet, сети Token Ring и ЛВС стандарта 802.3, используя 100BaseX Ethernet на витых парах класса передачи данных, 100BaseТ Ethernet на неэкранированных витых парах или тонкий коаксиальный кабель. 2.3 Обзор операционных систем 2.3.1 Unix/Linux Прародитель сетевых операционных систем UNIX, имеет несколько «потомков» и разновидностей, причём версии её продолжают модернизироваться и улучшаться по сей день. Основные разработчики, корпорации Digital Equipment, Hewlett-Packard и Sun Microsystems, предлагают специальные версии UNIX, работающие на выпускаемых этими компаниями рабочих станциях. Главный вопрос, достаточно продолжительное время связанный с UNIX, заключается в том, будет ли эта операционная система вытеснена операционными системами, работающими на персональных компьютерах. Microsoft и Intel прилагают титанические усилия, пытаясь стать монополистами, однако на рынке всегда найдётся место для производителей, которые в состоянии предложить конкурентоспособные продукты. Специалисты соглашаются с тем, что некоторые «разновидности» UNIX будут развиваться постоянно, что объясняется их тесной связью с Internet. Операционные системы UNIX изначально задумывались и создавались для обеспечения живучести систем и поддержки сетевого оборудования. Эта причина позволила UNIX просуществовать многие годы в качестве единственно возможного решения. Поддержка многозадачности одновременно сделала UNIX потенциальным кандидатом для использования в скоростных сетях. Высокая производительность и мобильность лишь дополняют список причин. благодаря которым операционная система UNIX может быть использована на сложных рабочих станциях. Применение таким мощным вычислительным станциям можно найти во многих инженерных и научно-исследовательских работах. Linux представляет собой версию UNIX, адаптированную для процессоров Intel. Большинство преимуществ UNIX при работе на таких платформах остаются незамеченными, поскольку процессоры Intel и их клоны постоянно улучшаются, а взглядыпользователей, как правило, прикованы к программным продуктам компании Microsoft, которые не уступают в эффективности UNIX и поразительно легки в использовании. 2.3.2 Windows NT 4 Windows NT можно рассматривать как потенциальную замену известной UNIX или же просто как очередную операционную систему Microsoft. Третья (и основная) версия операционной системы NT имеет разновидности для установки на рабочие станции и на серверы. Основное отличие заключается в использовании оболочки Windows 95. Рассматриваемая операционная система характеризуется и высшим уровнем стабильности работы. Основное внимание разработчики уделили улучшению поддержки внешних устройств и расширению возможности работы с Internet. Хотя компания Microsoft имела достаточно времени на выпуск новой версии Windows, ей не удалось сделать должный акцент на возможностях работы с Internet и интрасетью. Надеемся, что положение будет исправлено в обновлённых версиях NT. Windows NT 4 – это сетевая операционная система, предлагающая практически такие же функциональные возможности, что и операционные системы UNIX. Поскольку она базируется на одной из основных операционных систем и действительно является многозадачной средой, NT 4 представляет собой очень эффиктивную платформу. Не следует забывать, что UNIX была разработана почти тридцать лет назад, в то время как NT находится в стадии становления. Этой операционной системе необходимо время на то, чтобы стать такой же сильной, как UNIX. 2.3.3 NetWare Эта лидирующая на рынке сетевая операционная система в последнее время терпит значительные убытки от серъезного застоя. Занимая большой сегмент рынка сетевых операционных систем, компания Novell все же отстала от коньюктуры. Теперь, когда распроданы собственные программные продукты WordPerfect и Borland, взор компании вновь обращен на построение мощных сетевых операционных систем. Novell всегда предлагала прекрасное программное обеспечение, однако, как известно, именно конкуренция способствует созданию самого лучшего. В отличие от предыдущих двух сетевых операционных систем, которые действительно являются операционными, для NetWare необходима базовая операционная система. Подобный выбор был сознательным решением компании и доказал непреодолимость этого препятствия для Novell. Программные продукты компании Novell до сих пор достаточно широко представлены во всем мире и являются неотъемлимой частью сетевых сред. Хорошо настроена система подготовки технического персанала, который продолжает и будет продолжать поддерживать данные продукты. Novell придется смириться с тем, что ее продукты будут считаться менее эффективными по сравнению с программным обеспечением компании Microsoft (или других компаний), поскольку Novell теряет свой сектор рынка. Эта компания все еще выпускает достаточно надежные средства, которые могут работать в течении многих лет. Их высокую производительность стоит рассматривать отдельно. В течении последних нескольких лет компания Novell пытается отреагировать на популярность интрасетей. Ее сетевая операционная система отлично подходит для создания такого рода среды и начинает проявлять себя на рынке. Появление и широкое распостронение броузеров также отразилось на стратегии компании, пытающейся отвоевать небольшой сектор рынка. Выводы В данном разделе был произведён обзор и анализ сетевого оборудования и операционных систем. На основании этого можно сделать следующие выводы: в сети Ethernet 10BaseT используется витая пара, являющаяся самой распространённой средой передачи в последнее время; при проектировании сети нет необходимости использовать повторители, т.к. они установлены прямо на сетевых адаптерах; для взаимодействия ЛВС Ethernet с ЛВС Token Ring используются мосты; для оптимизации работы сети необходимо установить сетевой сервер; для сервера необходимо установить операционную систему Windows NT, поскольку она является самой перспективной ОС; для защиты сетевого оборудования от перепадов напряжения необходимо использовать источник бесперебойного питания. 3. Обоснование выбора аппаратно-программной платформы 3.1 Обоснование выбора среды передачи Для построения кабельной системы ЛВС необходимо выбрать среду передачи. При выборе типа кабеля необходимо учитывать следующие условия: тип ЛВС, размеры проектируемой ЛВС, скорость передачи в сети. Выше были рассмотрены три типа кабелей: витая пара, коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель. Применение коаксиального кабеля или волоконно-оптического кабеля нецелесообразно, т.к. волоконно-оптический кабель предназначен для передачи информации на большие расстояния. Он имеет высокую стоимость, и возникают сложности и дополнительные затраты при развёртывании. Коаксиальный кабель предназначен для передачи информации на короткие расстояния. Учитывая вышесказанное можно сделать вывод что витая пара – единственно правильное решение. Данный тип кабеля обладает высокой скоростью передачи (до 100 Мбит/с), низкой стоимостью, а развёртывание не предоставляет трудностей. В ЛВС Ethernet 10BaseT используется витая пара. В данном дипломном проекте будет использована «неэкранированная витая пара» (UTP), т.к. при использовании экранированной витой пары в значительной степени увеличивается затухание и линия становится склонной к потере данных, а это не допустимо. 3.2 Обоснование выбора сетевого оборудования Для построения ЛВС Ethernet необходимо выбрать следующее сетевое оборудование: концентраторы; сетевые адаптеры; сервер; мост, для обеспечения взаимодействия проектируемой сети Ethernet с сетью Token Ring. При выборе концентратора необходимо учитывать следующие требования: обеспечение работы сети со скоростью 10 Мбит/с; использование в качестве среды передачи кабеля «неэкранированная витая пара» (UTP). Учитывая вышеизложенные требования, в проектируемой ЛВС будет использоваться четыре 16-ти портовых концентратора Ethernet HUB 1016B, работающих со скоростью 10 Мбит/с и использующих в качестве среды передачи кабель UTP 5-й категории. Для выполнения этих требований будут использованы концентраторы Ethernet NE 2000. Для обеспечения взаимодействия сети Ethernet с сетью Token Ring будет использоваться мост Ethernet RS 232. Это автономное устройство, использующее маршрутизацию источника, способное работать на скорости 10 Мбит/с, располагающее собственными управляющими возможностями, что облегчает управление и контроль данного устройства. В соответствии с требованиями, изложенными в табл. 2.1 на сети устанавливается сервер Compaq ProLiant 2000, который обладает следующими характеристиками: процессор Intel Pentium II 450 Мгц; видеоадаптер ASUS V3000 Riva 128; объём оперативной памяти 128 Мб; объём памяти жёсткого диска 4*4,3 Гб; 3,5” дисковод; CD-ROM. 3.3 Обоснование выбора операционной системы В предыдущем разделе обсуждались три наиболее распространённые системы Microsoft Windows NT 4.0, Novell Net Ware и Unix/Linux. В данном дипломном проекте в качестве сетевой операционной системы будет использована ОС Windows NT 4.0. Основанием для выбора этой операционной системы послужило следующее. Эта версия была выпущена в конце 1996 года и сразу же стала пользоваться популярностью. Она объединяет в себе улучшенную интеграцию с Internet, повышенную производительность, отличную совместимость с другими операционными системами Microsoft. Windows NT разрабатывалась как современная операционная система, которая должна была не только учитывать уроки, преподнесённые классическими системами, но и предоставить новые решения. Она достигает всех этих целей именно благодаря своей очень гибкой, стабильной и безопасной структуре [16]. Одним из основных преимуществ Windows NT считается абсолютная переносимость системы. Большая часть её кода написана на легко переносимом языке С. Специфические функции и вызовы аппаратных средств обрабатываются специальным уровнем абстракции аппаратных средств. На современном неоднородном промышленном рынке высокий уровень совместимости с другими продуктами является одним из основных условий выживания сетевой операционной системы. Для высокоэффективной работы в сети максимально оптимизирован и сетевой стек NT, поэтому при использовании высококачественного дорогого оборудования он может достигать уровня сетевой производительности рабочих станций с UNIX. Важной особенностью современных операционных систем является возможность расширения или модернизации в соответствии с усовершенствованием технологии. Возможность дальнейшей модернизации NT обеспечивается благодаря её полной модульности. Отдельные компоненты могут быть переписаны или перестроены независимо от других, при этом основные функциональные возможности не пострадают. Рациональность такого гибкого подхода доказывается быстрым развитием возможностей и производительности NT на протяжении своего жизненного цикла. До недавнего времени все сетевые операционные системы представляли собой приложения, загружаемые поверх автономной операционной системы. Важнейшее различие между сетевой операционной системой Windows NT и другими операционными системами как раз в том и состоит, что сетевые возможности встроены в саму Windows NT. Исходя из вышеизложенного на сервере будет установлена сетевая операционная система Microsoft Windows NT Server. |