КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА_СКС. Основы проектирования локальных компьютерных сетей
 Скачать 0.58 Mb.
|
|
Основы проектирования локальных компьютерных сетей Цели работы Изучение базовых технологий построения локальных сетей; получение навыков конфигурирования локальной компьютерной сети в зависимости от возлагаемых на нее функций и проектирование структурированной кабельной системы для эффективной работы сети. Указания к выполнению работы Перед выполнением работы необходимо повторить следующие разделы теории, изучавшиеся в предыдущих курсах: Основы сетевых технологий. Модель взаимодействия открытых систем OSI. Понятие топологии вычислительной сети. Виды топологий. Основные сетевые технологии: Ethernet, Token Ring. Техническое обеспечение информационно-вычислительных сетей. Коммутаторы, концентраторы, маршрутизаторы. Основные этапы проектирования ЛВС Проектирование информационно-вычислительных сетей – сложный и ответственный процесс. Известно, что любая вычислительная система по своей сути представляет комплекс технических средств, необходимых для функционирования некоторой информационной системы. Поэтому эффективность работы информационной системы во многом зависит от того, соответствует ли ей уровень используемой вычислительной системы. В данной работе рассматриваются основы проектирования локальных информационно- вычислительных сетей (ЛВС). Следует помнить, что универсальных рекомендаций по проектированию, которые бы учитывали все возможные факторы и обстоятельства и давали наилучшее решение во всех случаях, не существует. Тем не менее, можно сформулировать общие подходы к проектированию локальных компьютерных сетей, использование которых хотя бы направит этот процесс в нужное русло. Обычно процесс создания локальной сети включает в себя следующую последовательность этапов: 1. Анализ исходных данных; 2. Выбор основных сетевых решений; 3. Анализ финансовых затрат на проект и принятие окончательного решения; 4. Прокладка кабельной системы; 5. Организация силовой электрической сети; 6. Установка оборудования и сетевого программного обеспечения; 7. Конфигурирование (настройка параметров) сети. Первые три этапа касаются непосредственно процесса проектирования и являются основополагающими. В результате их выполнения формулируется технико-экономическое обоснование (ТЭО), которое включает в себя анализ предметной области и обоснование необходимости создания в организации локальной информационно-вычислительной сети. Кроме того, ТЭО обязательно должно содержать расчеты экономической эффективности, а также итоговое заключение о целесообразности и получаемых перспективах от реализации проекта (в данном случае, создания ЛВС) Определение исходных данных На этом этапе на основе анализа предметной области определяются те базовые требования, которым должна удовлетворять проектируемая локальная сеть. 1. Анализ предметной области необходимо начинать с определения целей разработки ЛВС. В качестве общих можно назвать такие цели как: обеспечение связи, совместная обработка информации, совместное использование данных и файлов, централизованное управление компьютерами, контроль за доступом к важным данным. Разумеется, в каждом конкретном случае перечень целей должен быть уточнен и дополнен. Следует помнить, что всякая цель проектирования и реализации ЛВС возникает не сама по себе, а как одна из целей функционирования некоторой информационной системы. 2. После определения списка целей необходимо выделить функционально- независимые группы пользователей локальной сети и указать для каждой из групп перечень их функций в ЛВС. Например, для пользователей группы «Клиенты туристической фирмы» можно предусмотреть функцию ознакомления с электронными презентациями новых маршрутов, а для пользователей «Менеджер туристической фирмы» – функции доступа к внутренней базе данных фирмы, подключения к глобальным сетям бронирования, связи с другими менеджерами и т.п. Следует помнить, что реализация каждой пользовательской функции должна способствовать достижению ранее заявленных целей разработки локальной сети. 3. Проведенный анализ целей и функций позволяет выдвинуть общие требования к проектируемой ЛВС: Размер сети (количество компьютеров и расстояние между ними в настоящее время, а также в ближайшем будущем и в перспективе); Структура сети (иерархия и основные части – по подразделениям, комнатам, этажам и т.п.); Основные направления, характер (данные, изображения, звук, видео) и интенсивность информационных потоков; Необходимость подключения к глобальным или другим локальным сетям. Типовые характеристики компьютеров ЛВС. Требования к программному обеспечению, устанавливаемому на компьютерах, объединяемых в сеть. На основе выдвинутых требований проектировщик осуществляет поиск оптимального варианта ЛВС. Выбор основных сетевых решений Выбор сетевых решений для локальной компьютерной сети осуществляется на основе следующих принципов: Сеть должна соответствовать требованиям, сформулированным на этапе анализа исходных данных. Проект сети должен удовлетворять условиям совместимости выбранных программных и аппаратных средств Предложенный вариант проекта ЛВС должен быть наиболее оптимальным с точки зрения некоторого критерия. Архитектура сети должна обеспечивать возможность дальнейшего развития сети. Управление используемым оборудованием должны быть как можно более простым. К основным сетевым решениям, которые проектировщик должен выбрать для проектируемой компьютерной сети, относятся: Выбор сетевой архитектуры, что подразумевает: o Выбор топологии сети, то есть схемы соединения компьютеров, кабельной системы и других сетевых компонентов; o Выбор протокола передачи данных; o Выбор типа кабельной системы; o Выбор сетевого оборудования. Определение параметров серверного оборудования. Определение характеристик рабочих станций. Планирование мер по обеспечению информационной безопасности. Планирование мер защиты от перебоев электропитания. Выбор концепции совместного использования периферийных устройств. Выбор сетевого ПО. Выбор топологии означает выбор схемы соединения компьютеров, кабельной системы и других сетевых компонентов. Существуют три основных вида сетевой топологи: общая шина, звезда и кольцо. Каждая из топологий имеет свои достоинства и недостатки, указанные в таблице 1. Таблица1. Сравнительная характеристика базовых сетевых топологий Характеристики «Звезда» «Кольцо» «Шина» Стоимость организации Средняя Высокая Низкая Надежность передачи данных Средняя Высокая Низкая Масштабируемость Высокая Средняя Низкая Защищенность от прослушивания Хорошая Хорошая Плохая Удобство и простота обслуживания Хорошее Среднее Плохое На практике очень редко удается организовать локальную сеть на базе единственной топологии. Чтобы сеть работала эффективно, сначала необходимо спроектировать структуру сети, то есть определить способ ее разделения на части (сегменты) и схему соединения этих частей между собой. Определение структуры сети должно производиться с использованием сведений, полученных на этапе определения исходных данных: физическое расположение компьютеров по комнатам и этажам, взаимное расположение комнат, относящихся к одному подразделению, направления, характер и объемы информационных потоков внутри и между подразделениями. Идеальным вариантом является ситуация, когда рабочие места сотрудников, занимающихся одной задачей, находятся в одной или рядом расположенных комнатах. В этом случае структура сети будет соответствовать структуре здания (или комплекса зданий) организации. После определения структуры сети, проектировщик принимает решение о выборе топологии – либо общей для всей сети, либо отдельно для каждого сегмента. Выбор согласованных протоколов для передачи данных (выбор сетевой технологии) – одна из важнейших и наиболее сложных задач, возникающих в процессе проектирования ЛВС. В зависимости от метода доступа к передающей среде (каналу передачи данных), различают следующие сетевые технологии: Технология Ethernet; Технология Token Ring. Указанные технологии реализованы на базе международных стандартов Института Инженеров по Электротехнике и Радиоэлектронике (IEEE) и являются широко распространенными в настоящее время. Их сравнительную характеристику можно увидеть в таблице 2. Таблица2. Сравнительная характеристика основных сетевых технологий Характеристика Ethernet Token Ring Используемые топологии Шина, Звезда Кольцо, Звезда Кабельная система Коаксиальный кабель, неэкранированная и экранированная витая пара, волоконно-оптический кабель, радио и инфракрасные каналы Экранированная и неэкранированная витая пара, волоконно-оптический кабель Стоимость Низкая Высокая Макс. скорость передачи данных До 1 Гбит/с До 200 Мбит/с Надежность передачи данных Низкая Высокая Масштабируемость Низкая Средняя Удобство и простота обслуживания Средняя Низкая На скорость и надежность передачи данных, а также на максимальный размер сети существенное влияние оказывает и выбор кабельной системы, используемой для соединения сегментов сети и отдельных компьютеров. В настоящее время используют такие типы кабельной системы как экранированная и неэкранированная витая пара, одномодовый и многомодовый волоконно-оптический кабель. Сравнительные характеристики различных типов кабелей приведены в таблице 3. Таблица3. Сравнительная характеристика основных типов кабельных систем Характеристика Неэкранированная витая пара Экранированная витая пара Волоконно- оптический кабель Стоимость Низкая Средняя Высокая Скорость передачи данных До 1 Гбит/с До 1 Гбит/с До 1 Гбит/с Защита от помех Низкая Средняя Высокая Размер линии связи Низкий Низкий Высокий Удобство прокладки и обслуживания Выше средней Ниже средней Низкая Мобильность Средняя Низкая Низкая При выборе сетевого оборудования необходимо учитывать многие факторы, в том числе: Требования к скорости и интенсивности передачи данных в проектируемой ЛВС (по сети в целом и по отдельным сегментам); Требования к структуре сети и возможный выбор сетевых топологий; Выбранную сетевую технологию (Ethernet, Token Ring и т.п.); Выбранные типы кабеля сети, требования к максимальному размеру сети (в том числе отдельных соединяющих сегментов) и защищенности от помех. Стоимость и технические характеристики конкретных аппаратных средств (сетевых адаптеров, повторителей, концентраторов, коммутаторов, мостов, маршрутизаторов и др.). Следует помнить, что все рассмотренные аспекты выбора сетевой архитектуры должны рассматриваться не в отрыве друг от друга, а комплексно. При определении характеристик серверного оборудования и оборудования рабочих компьютеров сети следует ориентироваться на требования, выдвинутые в процессе анализа исходных данных. Кроме того, следует принять решение относительно выбора организации управления в ЛВС. В настоящее время по данному основанию разделяют следующие виды компьютерных сетей: Одноранговые сети (сети с децентрализованным управлением); Серверные сети с «толстым» клиентом (сети с централизованным управлением, прикладное программное обеспечение размещено и на клиенте, и на сервере); Серверные сети с «тонким» клиентом (сети с централизованным управлением, прикладное программное обеспечение размещено только на сервере); В таблице 4 рассмотрены некоторые характеристики указанных видов ЛВС. Таблица4. Сравнительная характеристика ЛВС с разной организацией управления Характеристика Одноранговая сеть Серверная сеть с «толстым» клиентом Серверная сеть с «тонким» клиентом Стоимость серверного оборудования Отсутствует Высокая Очень высокая Стоимость рабочих станций Высокая Средняя Низкая Макс. размер сети Низкий Высокий Высокий Защита информации Низкая Выше средней Высокая Удобство управления Низкое Высокое Высокое Планирование мер по обеспечению информационной безопасности и защиты от сбоев электропитания заключается в выборе дополнительных аппаратных или программных средств, в том числе таких, как: Применение механизмов шифрования данных; Использование электронной цифровой подписи; Применение средств контроля и подстановки трафика; Использование источников бесперебойного питания для обеспечения надежной работы серверных и иных сетевых устройств. Каждая из приведенных выше мер позволяет повысить соответствующий «показатель качества» проектируемой компьютерной сети, однако стоимость ЛВС при этом также возрастает. При выборе программного обеспечения для проектируемой сети особое значение имеет выбор сетевой операционной системы (СОС). В настоящее время широкое распространение получили СОС Novel Netware и СОС Microsoft Windows (Server) (разумеется, это не единственные возможные варианты). Многие специалисты указывают, что при примерно равных затратах на покупку ПО, сетевая операционная система обеспечивает более высокий уровень защиты данных от несанкционированного доступа и быстродействия при данном типе сетевого оборудования. Кроме того, эксплуатационные расходы при использовании СОС Novell заметно ниже аналогичных расходов при использовании СОС Microsoft Windows (особенно для больших ЛВС). С другой стороны, СОС Microsoft Windows обеспечивают более высокий уровень совместимости с программным обеспечением рабочих компьютеров сети, что положительно сказывается на эффективности работы ЛВС. Поэтому для небольших и средних компьютерных сетей использование СОС Microsoft Windows является вполне оправданным. Выбор оптимального варианта ЛВС Обычно для заданной предметной области можно составить несколько вариантов конфигурации локальной компьютерной сети, каждый из которых удовлетворяет требованиям, выдвинутым на этапе определения исходных данных. Между собой эти варианты могут сильно различаться по стоимости реализации, уровню быстродействия и надежности передачи данных и т. д. Для выбора оптимального проекта проводится системная оценка всех вариантов ЛВС по восьми основным критериям: Быстродействие (скорость передачи данных); Надежность (защищенность передачи данных от искажений и помех); Информационная безопасность (защищенность от несанкционированного доступа к информации, защищенность информации от возможных потерь); Мобильность (как один из показателей эффективности использования ЛВС); Стоимость организации и эксплуатации сети; Масштабируемость (возможность увеличения размера сети в будущем); Удобство организации и обслуживания ЛВС. Задание к контрольной работе 1. Определить цели и функции ЛВС согласно направлению деятельности организации; 2. Выдвинуть общие требования к ЛВС; 3. Обосновать выбор основных сетевых решений ЛВС (топология, протокол передачи данных, тип кабеля, сетевое оборудование и т.д.); 4. Обосновать выбор способа управления сетью и конфигурацию сетевого оборудования – количество серверов, концентраторов, сетевых принтеров; 5. Создать структурную схему кабельной сети согласно ГОСТ Р 53246-2008; 6. Рассмотреть вопрос безопасность сети; 7. Представить спецификацию оборудования со стоимостью всех элементов ЛВС. Результат выбора каждого пункта должен быть получен в ходе анализа с точки зрения соотношения цена/качество/эффективность. Внимание! Недостаточно полная раскрытая работа может послужить основанием для ее возврата. Варианты заданий: План помещения (первая цифра шифра): Вариант 0 Дано: четыре помещения по 10 персональных компьютеров в каждом, а также два принтера. Вариант 1 Дано: два помещения по 6 (№1) и 7 (№2) персональных компьютеров, полиграфический центр №3 с 5 ПК, а также 4 принтера. Вариант 2 Дано: фирма с основным офисом A и удаленным на расстояние 3 км филиалом B. Вариант 3 Дано: фирма имеет три отдела (1, 3 и 6 соответственно), руководители отделов расположены в кабинетах 2, 4 и 5. Вариант 4 Дано: фирма имеет три подразделения в кабинетах 1, 2 и 3. Кабинет директора и секретаря расположены в кабинетах A и B соответственно. Серверную предполагается разместить в кабинете S. Вариант 5 Дано: два кабинета для персонала 1 и 2 и четыре кабинета для руководителей A, B, C и D. Вариант 6 Дано: центральный офис (central office - CO) и сеть его представительств 1, 2, 3, 4, 5, расположенных на большом удалении друг от друга (но не более 3 км) с однотипным набором технических средств. Вариант 7 Дано: здание имеет три этажа с однотипной планировкой. Вариант 8 Дано: фирма имеет три отдела (1, 2, 3), приемную А, кабинет директора B, кабинет секретаря C, отдел сетевого обслуживания D, серверную S, отдел безопасности E. Вариант 9 Дано: четыре помещения для персонала и серверная S. Вид сетевой технологии (вторая цифра шифра): Четная цифра - Технология Ethernet; Нечетная цифра - Технология Token Ring. Сфера деятельность организации (третья цифра шифра): 0. Информационная система для факультета университета. 1. Информационная система для филиала банка. 2. Информационная система для небольшого торгового предприятия. 3. Информационная система для поликлиники. 4. Информационная система для больницы. 5. Информационная система железнодорожной станции. 6. Информационная система для школы. 7. Информационная система для библиотеки. 8. Информационная система для юридической фирмы. 9. Информационная система для фирмы по разработке программного обеспечения. |