Пример диплома 1. Введение На сегодняшний день компьютерные сети прочно вошли в современную жизнь
 Скачать 0.88 Mb.
|
|
1.4 Сетевое оборудование Сетевое оборудование – это устройства, необходимые для работы компьютерной сети, например, маршрутизатор, коммутатор, концентратор, патч-панель и др. Можно выделить активное и пассивное сетевое оборудование. Активное сетевое оборудование - оборудование, за которым следует некоторая «интеллектуальная» особенность. То есть маршрутизатор, коммутатор (свитч) и т.д. являются активным сетевым оборудованием. Пассивное сетевое оборудование - оборудование, не наделенное «интеллектуальными» особенностями. Например, кабельная система: кабель (коаксиальный и витая пара (UTP/STP)); вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45); повторитель (репитер); патч-панель; концентратор (хаб); балун (balun) для коаксиальных кабелей (RG-58) и т.д. монтажные шкафы и стойки; телекоммуникационные шкафы. Основными компонентами сети являются рабочие станции, серверы, передающие среды (кабели) и сетевое оборудование. Рабочие станции – компьютеры сети, на которых пользователями сети реализуются прикладные задачи. Серверы сети – аппаратно-программные системы, выполняющие функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа. Сервером может быть это любой подключенный к сети компьютер, на котором находятся ресурсы, используемые другими устройствами локальной сети. В качестве аппаратной части сервера используется достаточно мощные компьютеры. Сети можно создавать с любым из типов кабеля. 1. Витая пара (TP - Twisted Pair)– это кабель, выполненный в виде скрученной пары проводов. Он может быть экранированным и неэкранированным. Экранированный кабель более устойчив к электромагнитным помехам. Витая пара наилучшим образом подходит для малых учреждений. Недостатками данного кабеля является высокий коэффициент затухания сигнала и высокая чувствительность к электромагнитным помехам, поэтому максимальное расстояние между активными устройствами в ЛВС при использовании витой пары должно быть не более 100 метров. 2. Коаксиальный кабель состоит из одного цельного или витого центрального проводника, который окружен слоем диэлектрика. Проводящий слой алюминиевой фольги, металлической оплетки или их комбинации окружает диэлектрик и служит одновременно как экран против наводок. Общий изолирующий слой образует внешнюю оболочку кабеля. Коаксиальный кабель может использоваться в двух различных системах передачи данных: без модуляции сигнала и с модуляцией. В первом случае цифровой сигнал используется в таком виде, в каком он поступает из ПК и сразу же передается по кабелю на приемную станцию. Он имеет один канал передачи со скоростью до 10 Мбит/сек и максимальный радиус действия 4000 м. Во втором случае цифровой сигнал превращают в аналоговый и направляют его на приемную станцию, где он снова превращается в цифровой. Операция превращения сигнала выполняется модемом; каждая станция должна иметь свой модем. Этот способ передачи является многоканальным (обеспечивает передачу по десяткам каналов, используя для этого всего лишь один кабель). Таким способом можно передавать звуки, видео сигналы и другие данные. Длина кабеля может достигать до 50 км. 3. Оптоволоконный кабель является более новой технологией, используемой в сетях. Носителем информации является световой луч, который модулируется сетью и принимает форму сигнала. Такая система устойчива к внешним электрическим помехам и таким образом возможна очень быстрая, секретная и безошибочная передача данных со скоростью до 2 Гбит/с. Количество каналов в таких кабелях огромно. Передача данных выполняется только в симплексном режиме, поэтому для организации обмена данными устройства необходимо соединять двумя оптическими волокнами (на практике оптоволоконный кабель всегда имеет четное, парное кол-во волокон). К недостаткам оптоволоконного кабеля можно отнести большую стоимость, а также сложность подсоединения. 4. Радиоволны в микроволновом диапазоне используются в качестве передающей среды в беспроводных локальных сетях, либо между мостами или шлюзами для связи между локальными сетями. В первом случае максимальное расстояние между станциями составляет 200 - 300 м, во втором - это расстояние прямой видимости. Скорость передачи данных - до 2 Мбит/с. Беспроводные локальные сети считаются перспективным направлением развития ЛС. Их преимущество - простота и мобильность. Также исчезают проблемы, связанные с прокладкой и монтажом кабельных соединений - достаточно установить интерфейсные платы на рабочие станции, и сеть готова к работе. Виды сетевого оборудования. Сетевые карты – это контроллеры, подключаемые в слоты расширения материнской платы компьютера, предназначенные для передачи сигналов в сеть и приема сигналов из сети. Терминаторы – это резисторы номиналом 50 Ом, которые производят затухание сигнала на концах сегмента сети. Концентраторы (Hub) – это центральные устройства кабельной системы или сети физической топологии "звезда", которые при получении пакета на один из своих портов пересылает его на все остальные. В результате получается сеть с логической структурой общей шины. Различают концентраторы активные и пассивные. Активные концентраторы усиливают полученные сигналы и передают их. Пассивные концентраторы пропускают через себя сигнал, не усиливая и не восстанавливая его. Повторители (Repeater) – устройства сети, усиливает и заново формирует форму входящего аналогового сигнала сети на расстояние другого сегмента. Повторитель действует на электрическом уровне для соединения двух сегментов. Повторители ничего распознают сетевые адреса и поэтому не могут использоваться для уменьшения трафика. Коммутаторы (Switch) – управляемые программным обеспечением центральные устройства кабельной системы, сокращающие сетевой трафик за счет того, что пришедший пакет анализируется для выяснения адреса его получателя и соответственно передается только ему. Использование коммутаторов является более дорогим, но и более производительным решением. Коммутатор обычно значительно более сложное устройство и может обслуживать одновременно несколько запросов. Если по какой-то причине нужный порт в данный момент времени занят, то пакет помещается в буферную память коммутатора, где и дожидается своей очереди. Построенные с помощью коммутаторов сети могут охватывать несколько сотен машин и иметь протяженность в несколько километров. Маршрутизаторы (Router) – стандартные устройства сети, работающие на сетевом уровне и позволяющее переадресовывать и маршрутизировать пакеты из одной сети в другую, а также фильтровать широковещательные сообщения. Мосты (Bridge) – устройства сети, которое соединяют два отдельных сегмента, ограниченных своей физической длиной, и передают трафик между ними. Мосты также усиливают и конвертируют сигналы для кабеля другого типа. Это позволяет расширить максимальный размер сети, одновременно не нарушая ограничений на максимальную длину кабеля, количество подключенных устройств или количество повторителей на сетевой сегмент. Шлюзы (Gateway) – программно-аппаратные комплексы, соединяющие разнородные сети или сетевые устройства. Шлюзы позволяет решать проблемы различия протоколов или систем адресации. Они действует на сеансовом, представительском и прикладном уровнях модели OSI. Мультиплексоры – это устройства центрального офиса, которое поддерживают несколько сотен цифровых абонентских линий. Мультиплексоры посылают и получают абонентские данные по телефонным линиям, концентрируя весь трафик в одном высокоскоростном канале для передачи в Internet или в сеть компании. Межсетевые экраны (firewall, брандмауэры) – сетевые устройства, реализующие контроль за поступающей в локальную сеть и выходящей из нее информацией и обеспечивающие защиту локальной сети посредством фильтрации информации. Большинство межсетевых экранов построено на классических моделях разграничения доступа, согласно которым субъекту (пользователю, программе, процессу или сетевому пакету) разрешается или запрещается доступ к какому-либо объекту (файлу или узлу сети) при предъявлении некоторого уникального, присущего только этому субъекту, элемента. В большинстве случаев этим элементом является пароль. В других случаях таким уникальным элементом является микропроцессорные карточки, биометрические характеристики пользователя и т. п. Для сетевого пакета таким элементом являются адреса или флаги, находящиеся в заголовке пакета, а также некоторые другие параметры. Функции и характеристики сетевых операционных систем Различают ОС со встроенными сетевыми функциями и оболочки над локальными ОС. По другому признаку классификации различают сетевые ОС одноранговые и функционально несимметричные (для систем «клиент/сервер»). Основные функции сетевой ОС: управление каталогами и файлами; управление ресурсами; коммуникационные функции; защита от несанкционированного доступа; обеспечение отказоустойчивости; управление сетью. Управление каталогами и файлами в сетях заключается в обеспечении доступа к данным, физически расположенным в других узлах сети. Управление осуществляется с помощью специальной сетевой файловой системы. Файловая система позволяет обращаться к файлам путем применения привычных для локальной работы языковых средств. При обмене файлами должен быть обеспечен необходимый уровень конфиденциальности обмена (секретности данных). Управление ресурсами включает обслуживание запросов на предоставление ресурсов, доступных по сети. Коммуникационные функции обеспечивают адресацию, буферизацию, выбор направления для движения данных в разветвленной сети (маршрутизацию), управление потоками данных и др. Защита от несанкционированного доступа — важная функция, способствующая поддержанию целостности данных и их конфиденциальности. Средства защиты могут разрешать доступ к определенным данным только с некоторых терминалов, в оговоренное время, определенное число раз и т.п. У каждого пользователя в корпоративной сети могут быть свои права доступа с ограничением совокупности доступных директорий или списка возможных действий, например, может быть запрещено изменение содержимого некоторых файлов. Отказоустойчивость характеризуется сохранением работоспособности системы при воздействии дестабилизирующих факторов. Отказоустойчивость обеспечивается применением для серверов автономных источников питания, отображением или дублированием информации в дисковых накопителях. Под отображением обычно понимают наличие в системе двух копий данных с их расположением на разных дисках, но подключенных к одному контроллеру. Дублирование отличается тем, что для каждого из дисков с копиями используются разные контроллеры. Очевидно, что дублирование более надежно. Дальнейшее повышение отказоустойчивости связано с дублированием серверов, что, однако требует дополнительных затрат на приобретение оборудования. Управление сетью связано с применением соответствующих протоколов управления. Программное обеспечение управления сетью обычно состоит из менеджеров и агентов. Менеджером называется программа, вырабатывающая сетевые команды. Агенты представляют собой программы, расположенные в различных узлах сети. Они выполняют команды менеджеров, следят за состоянием узлов, собирают информацию о параметрах их функционирования, сигнализируют о происходящих событиях, фиксируют аномалии, следят за трафиком, осуществляют защиту от вирусов. Агенты с достаточной степенью интеллектуальности могут участвовать в восстановлении информации после сбоев, в корректировке параметров управления и т.п. Технология Ethernet Технология Ethernet в своем стремительном развитии уже давно перешагнула уровень локальных сетей. Она избавилась от коллизий, получила полный дуплекс и гигабитные скорости. Широкий спектр экономически выгодных решений позволяет смело внедрять Ethernet на магистралях. По мнению экспертов, мировой рынок Ethernet операторского класса - скромной технологии офисных сетей, используемой сегодня в основных телекоммуникационных сетях, - переживает настоящий бум. Как бы широко ни распространился Ethernet, по мнению аналитиков, все еще впереди.  Рисунок 6 - Схема сети Ethernet на коаксиальном кабеле Любой участник может послать в сеть сообщение, но только тогда, когда в ней «тихо» — нет другой передачи. Например, узел 2 (см. рисунок выше) слушает сеть, и стартует передачу, начиная её адресами отправителя и получателя (компьютер 2 передаёт сообщение для компьютера 4). Передача распространяется по кабелю в обе стороны (поглощаясь терминаторами на концах), и все участники слышат её (в том числе и сам отправитель). Все, кроме компьютера 4, игнорируют передаваемые данные, обнаружив чужой адрес получателя, а компьютер 4 принимает данные полностью.Понятно, что при таком способе передачи нельзя допустить длительного захвата сети одним узлом. Если компьютер 2 задумает переслать компьютеру 4 большой файл, все остальные сетевые участники не скоро получат возможность начать передачу. В силу этой причины сообщения передаются разделёнными на пакеты (в технологии Ethernet они называются кадрами). Длина пакета лежит в диапазоне от 64 до 1518 байтов. Передав один пакет, узел на некоторое время прерывает работуи, если в сети «тихо», отправляет следующий пакет. Но паузой может воспользоваться другой узел и начать свой сеанс передачи. Таким образом, все узлы разделяют одну среду (кабель), имея равные возможности для посылки в сеть информационных пакетов. 10GBASE-CX4 - Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 15 метров), используется медный кабель CX4 и коннекторы InfiniBand. 10GBASE-SR - Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 26 или 82 метров, в зависимости от типа кабеля), используется многомодовое оптоволокно. Он также поддерживает расстояния до 300 метров с использованием нового многомодового оптоволокна (2000 МГц/км). 10GBASE-LX4 - использует уплотнение по длине волны для поддержки расстояний от 240 до 300 метров по многомодовому оптоволокну. Также поддерживает расстояния до 10 километров при использовании одномодового оптоволокна. 10GBASE-LR и 10GBASE-ER - эти стандарты поддерживают расстояния до 10 и 40 километров соответственно. 10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW - Эти стандарты используют физический интерфейс, совместимый по скорости и формату данных с интерфейсом OC-192 / STM-64 SONET/SDH. Они подобны стандартам 10GBASE-SR, 10GBASE-LR и 10GBASE-ER соответственно, так как используют те же самые типы кабелей и расстояния передачи. 10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 - принят в июне 2006 года после 4 лет разработки. Использует экранированную витую пару. Расстояния - до 100 метров. 2 Специальная часть Аналитическая часть Для выполнения работ по созданию локальной сети и настройке оборудования утверждены следующие требования: создание локальной сети и настройка оборудования для доступа к сети интернет, используя для контроля биллинговую систему; свободное подключение сотрудников к ресурсам Интернет только в рабочих целях; выбор оборудования должен быть основан на технических характеристиках, способных удовлетворить требованиям к скорости передачи данных; оборудование должно быть безопасно, защищено от поражения людей электрическим током, не должно создавать электрических помех в сети. Уровень электромагнитных излучений не должен превышать установленные санитарные нормы; у рабочей станции должна иметься розетка с разъемом RJ-45 и в станции должен быть сетевой адаптер, который встроен в системную плату; у рабочей станции, для подключения к сети должен быть сетевой кабель с разъемами RJ-45 на концах; рабочая станция как место работы должно представлять собой полноценный компьютер илиноутбук; наличие wi-fi по всему кабинету; расположение рабочих мест должно удовлетворять требования стандартов размещения оборудования в учебных заведениях; в локальной сети должны присутствовать стационарные и портативные компьютеры; затраты на создание локальной сети должны быть минимизированы; сеть должна быть надежна. 2.1.1 Постановка задачи Объектом для монтажа сети выбрано дошкольное учреждение МДОБУ детский сад «Семицветик» с.Булгаково. Целью работы является разработка сети средствами кабеля UTP (неэкранированная витая пара). Для выполнение поставленной задачи необходимо выполнить следующее: провести исследование и анализ предметной области; ознакомиться с топологиями сети; спроектировать логическую схему сети; спроектировать физическую схему сети; выбрать активное и пассивное оборудование; выбрать серверное оборудование и программное обеспечение; описать работы по монтажу и настройке оборудования; выполнить расчеты количества оборудования. Решение всех поставленных задач будет выполнено с учетом всех стандартов построения, на основе предложенного плана здaния. В результате выполнения дипломного проекта должна быть спроектирована локальная вычислительная сеть детского сада, являющаяся удобной в настройке, установке и использовании. А также проведены расчёты длины кабелей, соединяющих информационные розетки, и подобрано коммутационное оборудование для функционирования всей системы. 2.1.2 Анализ структуры предприятия МДОБУ детский сад «Семицветик» с. Булгаково функционирует в помещении, построенном в 2016г, отвечающем санитарно-гигиеническим, требованиям и правилам пожарной безопасности, а также психолого-педагогическим требованиям к благоустройству дошкольного образовательного учреждения, определённым Министерством образования Российской Федерации. Цель муниципального бюджетного дошкольного образовательного учреждения: создание условий для сохранения и укрепления здоровья дошкольников. Основные задачи муниципального бюджетного дошкольного образовательного учреждения: 1. Формировать познавательные способности детей, уделяя внимание развитию содержательности и связанности речи, логики мышления и экологическим знаниям дошкольников. 2. Продолжить работу по снижению уровня тревожности, формированию уверенности и адекватной самооценки детей дошкольного возраста в процессе игровой деятельности. 3. Систематизировать работу по социально-нравственному развитию детей, формированию у детей старшего дошкольного возраста позитивных навыков общения со сверстниками, речевому и гостевому этикету. 4. Совершенствовать формы работы по развитию личности ребенка во взаимодействии детского сада и семьи. Работа детского сада помимо обучения детей связана с накоплением информации о детях, родителях, сотрудниках детского сада. Информационная система детского сада позволит сэкономить массу времени по внесению данных, их обработке, составлению отчетов. Хранение информации в файлах компьютера дешевле, чем на бумаге. Базы данных позволяют хранить, структурировать информацию и извлекать оптимальным для пользователя образом. Использование компьютера позволяет сберечь значительные средства и время для получения необходимой информации различными работниками дошкольного учреждения, а также упрощает доступ и ведение, поскольку основывается на комплексной обработке данных. Компьютерная техника находится на одном этаже в разных кабинетах, расстояния не превышает восьмидесяти метров, между станциями. Сотрудники используют портативные 4G модемы для выхода в интернет, печатающая техника подключена по USB интерфейсу. Для обмена информации используются съемные накопители и почту. Для повышения производительности работы необходимо организовать монтаж локальной вычислительной сети. Таблица 1 - Определение функций пользователей Наименование должности Перечень функций Заведующий Обработка текстов, Пользование базой данных; Передача данных по сети; Доступ к глобальной сети Internet; Использование электронной почты; Делопроизводитель Обработка текстов; Передача данных по сети; Пользование базой данных; Доступ к глобальной сети Internet; Использование электронной почты; Старший воспитатель Обработка текстов; Передача данных по сети; Доступ к глобальной сети Internet; Использование электронной почты; Работа с сайтом; Использование приложения 1С; Пользование базой данных Воспитатели Использование электронной почты; Обработка текстов; Передача данных по сети; Пользование базой данных; Завхоз Обработка текстов; Передача данных по сети; Пользование базой данных; Доступ к глобальной сети Internet; Использование электронной почты; Использование приложения 1С Музыкальные руководители Использование электронной почты; Обработка текстов; Передача данных по сети; Пользование базой данных; Окончание таблицы 1 Психолог Использование электронной почты; Обработка текстов; Передача данных по сети; Пользование базой данных; Схема помещений МДОБУ детский сад «Семицветик»с. Булгаково проведена на рисунке 7. Рисунок 7 - Схема помещений МДОБУ детский сад «Семицветик» 2.1.3 Выбор топологии ЛВС Под топологией локальной снести обычность понимается физическое расположение компьютеров снести другач относительность другачизспособный соединения иох линиями связист.Существует тори основных топологии снести: 1) шпинат(bus),пари которой всуе компьютерный параллельность подключаются ка одной линии связникиз информация опт каждогодно компьютера одновременность передается восемь остальным компьютерам; 2) звезда(star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них используетсвоюотдельнуюлинию связи; 3) кольцо (ring), пари котором каждый компьютерный передает информацию навсегда только одному компьютеру, следующему вэ цепочке, ад получает информацию столько опт предыдущего во цепочке компьютера, щи этаж цепочка замкнута вэ «кольцо». На практике нередко используют щи комбинации базовых топологий, дно большинство сетей ориентированный именной над этилтори. Таблица 2 - Основные характеристики типовых топологий ЛВС Характеристики топологии вычислительных сетей Звезда Кольцо Шина Ценность расширения Незначительная Средняя Средняя Присоединение абонентов Пассивное Активное Пассивное Защита от отказов Незначительная Незначительная Высокая Размеры системы Любые Любые Ограниченны Защищенность от прослушивания Хорошая Хорошая Незначительная Ценность подключения Незначительная Незначительная Высокая Действие системы при больших нагрузках Хорошее Удовлетворительное Плохое Потенциальность работы в реальном режиме времени Очень хорошая Неплохая Плохая Разводка кабеля Хорошая Удовлетворительная Хорошая Обслуживание Очень хорошее Среднее Среднее Наиболее лучшим вариантом является антропология типаж «звезда (star)».Основным преимуществом такой снести является ещё устойчивость ка сбоям, возникающим вследствие неполадок ная отдельных рабочих станциях милли из-за повреждения сетевого кабеля. В ввиду физического месторасположения компьютеров, будем использовать 2вариант топологияж «звезда». Данная топология обеспечить наём соединение всех компьютеров вэ локальную сесть находящихся над расстоянии не более 100 метровый другач опт другач, чтоб обусловленность длинной одногодка сегментация светик.Логическая схема объединения компьютеров в сеть («Звезда») в МДОБУ детский сад «Семицветик» приведена на рисунке 8. Рисунок 8 – Логическая схема построения ЛВС 2.1.4 Выбор среды передачи данных По физической среде передачи данных компьютерные сети можно разделить на кабельные и беспроводные. Кабельные сети, как следует из названия, используют в качестве среды передачи кабель, соединяющий в соответствии с выбранной топологией компьютеры и другие узлы компьютерной сети. Как правило, используется кабель с медными жилами для передачи электрических сигналов или кабель на основе оптоволокна. В зависимости от вида и поколения сети, протяженности линий связи, места прокладки и др. могут выбираться кабели достаточно разнообразных характеристик. Как правило, в локальных сетях используется кабель «витая пара». Если этим кабелем надо соединить сети соседних зданий, то его следует использовать в экранированном варианте. При построении протяженных локальных сетей, в городских, а также в глобальных сетях будет использоваться оптоволоконный кабель, который обеспечивает высокое качество и скорость передачи данных на большие расстояния, а также слабо подвержен влиянию извне. Следует также отметить, что компьютерные сети могут создаваться и на основе телефонной инфраструктуры, использовать ту же кабельную систему, что и стационарная телефонная связь. В настоящее время такое решение не обеспечивает существующих потребностей скорости и качества передачи информации, однако во времена становления глобальных сетей именно телефонная инфраструктура позволила быстро создать сети, объединяющие города, страны и континенты, а также обеспечить подключение к этим сетям конечных пользователей. Беспроводные сети используют в качестве среды передачи радиоэфир либо другие решения, не требующие использования кабельной проводки. Беспроводные технологии используются для всех видов компьютерных сетей. Так, в глобальных сетях используется спутниковая передача, на городском уровне – беспроводные сети сотовых операторов (3G, LTE, WiMAX и др.), в локальных сетях широко применяется технология Wi-Fi, а в персональных – Bluetooth. Надо учитывать, что радиоэфир – это не единственная возможность построения беспроводных сетей. Свое применение нашли сети и на основе инфракрасного излучения. Это различные решения, позволяющие соединить фрагменты локальных сетей рядом стоящих зданий (там, где в силу тех или иных причин невозможно использовать кабель или радиоэфир), а также технология соединения мобильных устройств пользователя через инфракрасный порт. Таким образом, в нашем проекте, при прокладке ЛВС будет использована медная среда передачи данных (неэкранированная витая пара) категории 5е. Реализовать ЛВС, отвечающую поставленным целям и требованиям, можно применив технологию FastEthernet на витой паре, т.к. одними из требований заказчика являлись скорость 10-100 Мбит/с и достаточно невысокая цена. С этой точки зрения данная технология является наиболее оптимальной. Также положительной стороной является доступность материалов и имеющегося коммуникационного оборудования. 2.1.5 Выбор активного и пассивного оборудования Для совместной работы с файлами, необходим отдельный компьютер, который будет выполнять обязанности файлового сервера. На нем будут храниться документы, доступ к которым будет обеспечен компьютерам сети. Кроме этого понадобится коммутатор, чтобы соединить несколько компьютеров в один сегмент. Далее стоит отметить, что одним из требований к ЛВС было наличие Wi-Fi. Чтобы его обеспечить, необходимо использовать Wi-Fi роутер. Кроме того, для прокладки сети будет необходим сам кабель и розетки, а также короба, чтобы защитить провода от повреждений. Для сетевого оборудования понадобится шкаф. Итак, можно сделать вывод, что для создания локальной сети потребуется следующее оборудование: файловый сервер; маршрутизатор с поддержкой Wi-Fi; коммутатор; сетевой кабель; короба; информационные розетки; коммутационный шкаф; конечное сетевое оборудование – компьютеры и ноутбуки. Подбор маршрутизатора Маршрутизатор (роутер) – сетевое устройство, используемое в компьютерных сетях передачи данных, которое, на основании информации о топологии сети (таблицы маршрутизации) и определённых правил, принимает решения о пересылке пакетов сетевого уровня модели OSI их получателю. Обычно применяется для связи нескольких сегментов сети. Существует 2 вида маршрутизаторов: программный и аппаратный (программно-аппаратный). В первом случае он является частью операционной системы одного из компьютеров сети, во втором случае - специальным вычислительным устройством. Аппаратный маршрутизатор – специализированное устройство, собранное на узкоспециализированном процессоре RISC или ARM, объединяющее в отдельном корпусе множество маршрутизирующих модулей. Программный маршрутизатор – это рабочая станция или выделенный сервер, имеющий несколько сетевых интерфейсов и снабженный специальным программным обеспечением, настроенным на маршрутизацию. Несмотря на то, что программный маршрутизатор обладают более гибким функционалом, чем аппаратный, в данном проекте он применяться не будет, так является менее надежным и более сложным в использовании. Так же к нему пришлось бы докупать адаптер Wi-Fi. В отличие от коммутаторов и мостов, в таблицах маршрутизации этих устройств записываются номера подсетей, а не MAC-адреса. Вторым отличием является активный обмен с другими маршрутизаторами информацией о топологии связей в подсетях, их пропускная способность и состояние каналов. Основные требования, которые предъявляются к маршрутизатору в проекте – это функциональность и скорость работы. Требование скорости работы маршрутизатора важно, так как к нему будет подключено одновременно несколько компьютеров. Функциональность характеризуется набором поддерживаемых сетевых протоколов, протоколов маршрутизации, портов, наличие Wi-fi. Она достигается с помощью использования модульной конструкции, когда в одно шасси устанавливается несколько блоков с портами определенного типа. Благодаря технологии Wi-Fi можно осуществлять выход с ноутбуков, КПК, сотовых телефонов и других устройств, оборудованных приемниками Wi-Fi в интернет без подключения сетевого кабеля. Wi-Fi позволяет развивать сеть без весомых материальных затрат путем добавления точек доступа и приемников. Преимущества Wi-Fi: Позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, может уменьшить стоимость развёртывания и расширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений и в зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводными сетями. Wi-Fi-устройства широко распространены на рынке. А устройства разных производителей могут взаимодействовать на базовом уровне сервисов. Wi-Fi сети поддерживают роуминг, поэтому клиентская станция может перемещаться в пространстве, переходя от одной точки доступа к другой. Wi-Fi – это набор глобальных стандартов. В отличие от сотовых телефонов, Wi-Fi оборудование может работать в разных странах по всему миру. Недостатки Wi-Fi: Частотный диапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах неодинаковы. Обычно Wi-Fi-роутер работает в диапазоне 2.4 GHz, также в этом диапазоне работает множество других устройств, таких как устройства, поддерживающие Bluetooth, это ухудшает электромагнитную совместимость. Довольно высокое по сравнению с другими стандартами потребление энергии, что уменьшает время жизни батарей и повышает температуру устройства. Наложение сигналов закрытой или использующей шифрование точки доступа и открытой точки доступа, работающих на одном или соседних каналах может помешать доступу к открытой точке доступа. Эта проблема может возникнуть при большой плотности точек доступа. Для сравнения было взято три вида от разных фирм-производителей – D-Link, TP-Link, Asus – приблизительно равной стоимости. Данные о них приведены в таблице 3. Таблица 3 – Сравнение характеристик маршрутизаторов Название D-Link DIR-506L TP-Link TL-WR940N Asus RT-N53 Пропускная способность 150 Мбит/с 300 Мбит/с 300 Мбит/с Защита информации WPA и WPA2, (WPS) PBC/PIN WEP, WPA, WPA2, 802.1x 64-bit WEP, 128-bit WEP, WPA2-PSK, WPA-PSK, WPA-Enterprise, WPA2-Enterprise, WPS support Наличие Wi-Fi Есть Есть Есть Скорость портов 10/100 Мбит/сек 100 Мбит/сек 100 Мбит/сек Межсетевой экран (FireWall) Нет Есть Есть NAT, DHCP-сервер Есть Есть Есть Статическая маршрутизация Нет Есть нет Web-интерфейс На основе браузера Есть Есть Количество портов 1 4 4 Размеры (ШхВхГ) 102,9x79,8x22,3мм 200x28x140мм 172x145x60мм Цена 2150,00 руб. 2160,00 руб. 2800,00 руб. По итогу сравнения был выбран маршрутизатор TP-Link TL-WR940N имеющий подходящие для данной сети характеристики и сравнительно невысокую стоимость. Подбор коммутатора Устройства канального уровня, которые позволяют соединить несколько физических сегментов локальной сети в одну большую сеть. Коммутация локальных сетей обеспечивает взаимодействие сетевых устройств по выделенной линии без возникновения коллизий, с параллельной передачей нескольких потоков данных. Одной из главных характеристик для коммутатора является количество портов, оно определяет количество соединяемых компьютеров. В качестве коммутационного оборудования был выбран коммутатор, а не концентратор, так как по цене они практически не различаются, но коммутаторы имеют ряд преимуществ: 1) повышение пропускной способности сети (коммутатор имеет способность «запоминать» адрес каждого компьютера, подключённого к его портам и действовать как регулировщик – только передавать данные на компьютер адресата и ни на какие другие, так же устраняются ненужные передачи и тем самым освобождается сетевая пропускная способность); 2) коммутаторы предоставляют каждому узлу сети выделенную пропускную способность протокол. Выбор метода коммутации В коммутаторах локальных сетей могут быть реализованы различные методы передачи кадров. Коммутация с промежуточным хранением (store-and-forward) -коммутатор копирует весь принимаемый кадр в буфер и производит его проверку на наличие ошибок. Если кадр содержит ошибки (не совпадает контрольная сумма, или кадр меньше 64 байт или больше 1518 байт), то он отбрасывается. Если кадр не содержит ошибок, то коммутатор находит адрес приемника в своей таблице коммутации и определяет исходящий интерфейс. Затем, если не определены никакие фильтры, он передает этот кадр приемнику. Этот способ передачи связан с задержками - чем больше размер кадра, тем больше времени требуется на его прием и проверку на наличие ошибок. Коммутация без буферизации (cut-through) - коммутатор локальной сети копирует во внутренние буферы только адрес приемника (первые 6 байт после префикса) и сразу начинает передавать кадр, не дожидаясь его полного приема. Это режим уменьшает задержку, но проверка на ошибки в нем не выполняется. Существует две формы коммутации без буферизации: Коммутация с быстрой передачей (fast-forward switching) - эта форма коммутации предлагает низкую задержку за счет того, что кадр начинает передаваться немедленно, как только будет прочитан адрес назначения. Передаваемый кадр может содержать ошибки. В этом случае сетевой адаптер, которому предназначен этот кадр, отбросит его, что вызовет необходимость повторной передачи этого кадра. Коммутация с исключением фрагментов (fragment-free switching) - коммутатор фильтрует коллизионные кадры, перед их передачей. В правильно работающей сети, коллизия может произойти во время передачи первых 64 байт. Поэтому, все кадры, с длиной больше 64 байт считаются правильными. Этот метод коммутации ждет, пока полученный кадр не будет проверен на предмет коллизии, и только после этого, начнет его передачу. Такой метод коммутации уменьшает количество пакетов, передаваемых с ошибками. Для использования в небольшой сети детского сада, предпочтительнее всего коммутатор с коммутацией промежуточного хранения – store-and-forward. Выбор класса коммутатора Для того чтобы выбрать коммутатор, оптимально подходящий под нужды сети, нужно знать его уровень. Этот параметр определяется на основании того, какую сетевую модель OSI (передачи данных) использует устройство. Устройства первого уровня, использующие физическую передачу данных, уже практически исчезли с рынка. Пример физического уровня – хабы, у которых информация передается сплошным потоком. Уровень 2 - используется так называемая канальнаясетевая модель. Устройства разделяют поступающую информацию на отдельные пакеты (кадры, фреймы), проверяют их и направляют конкретному девайсу-получателю. Основа распределения информации в коммутаторах второго уровня - MAC-адреса. Из них свитч составляет таблицу адресации, запоминая, какому порту какой MAC-адрес соответствует. IP-адреса они не понимают Уровень 3 |