Схемы построения локально вычислительных сетей. Как создавать понятные логические (L3) схемы сети

Мы начинаем публикацию цикла статей на тему развертывания небольшой (в пределах дома или небольшого офиса) локальной сети и подключения ее к Интернет.

Полагаю, актуальность этого материала на сегодня довольно высока, так как только за последние пару месяцев несколько моих знакомых, неплохо знающие компьютеры в целом, задавали мне вопросы на сетевые темы, которые я считал очевидными. Видимо таковыми они являются далеко не для всех;-)

По ходу статьи будут использованы термины из сетевой области, большинство их них объясняется в мини-ЧаВо о сетях , составленного Дмитрием Редько.
К сожалению, этот материал давно не обновляется. Хотя он и не потерял актуальности, но в нем довольно много пробелов, поэтому, если найдутся добровольцы эти пробелы заполнить, пишите на емейл, указанный в конце этой статьи.
При первом использовании сетевого термина, с него будет идти гиперссылка на объяснение оного в ЧаВо. Если некоторые термины не будут объяснены по ходу статьи или в ЧаВо, не стесняйтесь упомянуть этот факт в , где эта статья будет обсуждаться.

Итак. В первой части будет рассмотрен самый простой случай. Имеем 2 или более компьютеров со встроенной в материнскую плату или установленной отдельно сетевой картой , коммутатор (switch) или даже без него, а так же канал в Интернет, предоставленный ближайшим провайдером.

Зафиксируем, что на всех компьютерах установлена операционная система Microsoft Windows XP Professional с Service Pack версии 1. Не буду утверждать, что это наиболее массовая ОС, установленная сейчас на компьютерах, но рассматривать все существующие семейства той же Microsoft довольно долго (но, если найдется много страждущих, проанализируем и другие). Версия языка ОС – English. На русской версии все будет работать аналогичным образом, читателям надо будет лишь найти соответствия русских аналогов названий в представленных ниже скришнотах.

Если у нас всего лишь два компьютера и в наличии нет коммутатора, то для создания сети между двумя компьютерами требуется наличие сетевой карты в каждом из них и кросс-овер кабель для объединения компьютеров друг с другом.

Почему кросс-овер и чем плох обычный кабель? В стандартах Ethernet на 10 и 100Мбит (10Base-T и 100Base-TX) для витой пары используется 4 провода (две свитых меж собой пары проводов). Обычно в кабеле, типа витая пара, 8 проводов, но из них используются только 4 (все восемь применяются в Gigabit Ethernet).

После получения кабеля, соединяем с помощью него сетевые карты компьютеров и вуаля - все должно заработать (на физическом уровне). Для проверки работоспособности сети на физическом уровне (уровне сигналов) имеет смысл посмотреть на индикаторы (чаще всего зеленого цвета), которые расположены на сетевой карте вблизи RJ-45 разъема. Как минимум один из них должен отвечать за индикацию наличия линка (физического соединения). Если загорелись индикаторы на обеих сетевых картах, то физический линк есть, кабель обжат верно. Горящий индикатор лишь на одной из двух карт не говорит о том, что на физическом уровне все в порядке. Мерцание этих (или соседних) индикаторов сигнализирует о передаче данных между компьютерами. Если индикаторы на обеих картах не горят, то с большой вероятностью неверно обжат или он поврежден кабель. Так же возможно, что одна из сетевых карт вышла из строя.

Конечно, описанное в предыдущем абзаце не означает, что операционная система видит сетевую карту. Горение индикаторов говорит лишь о наличии физического линка между компьютерами, не более того. Чтобы Windows увидела сетевую карту, нужен драйвер этой карты (обычно, операционка сама находит нужный и ставит его автоматически). Цитата из форума: «Как раз вчера диагностировал случай с подключенной сетевухой, не до конца вставленной в PCI-разъем. В результате “физически” сеть работала, но ОС ее не видела. ».

Рассмотрим вторую ситуацию. Имеется коммутатор и два или более компьютера. Если два компьютера еще можно соединить без коммутатора, то если их три (или больше), то их объединение без свича является проблемой. Хотя проблема и разрешима - для объединения трех компьютеров нужно в один из них вставить две сетевые карты, перевести этот компьютер в режим маршрутизатора (роутера) и соединить его с двумя оставшимися машинами. Но описание этого процесса уже выходит за рамки этой статьи. Остановимся на том, что для объединения в одну локальную сеть трех и более компьютеров нужен коммутатор (тем не менее, есть и другие варианты: можно объединять компьютеры с посощью FireWire интерфейса или USB DataLink кабеля; а так же с помощью беспроводных (WiFi) карт, переведенных в Ad Hoc режим функционирования… но об этом в следующих сериях).

К коммутатору компьютеры подсоединяются прямым кабелем . Какой вариант заделки (568A или 568B) будет выбран - абсолютно не важно. Главное помнить, что с обеих сторон кабеля она (заделка) совпадала.

После обжима кабеля (или покупки оного в магазине), и подсоединения всех имеющихся компьютеров к коммутатору, следует проверить наличие физического линка. Проверка протекает аналогично вышеописанному способу для двух компьютеров. На коммутаторе рядом с портами так же должны присутствовать индикаторы, сигнализирующие о наличии физического соединения. Вполне может оказаться, что индикаторы находятся не рядом (сверху, сбоку, снизу) с портом, а вынесены на отдельную панель. В таком случае они будут пронумерованы в соответствии с номерами портов.

Добравшись до этого абзаца, мы уже имеем физически объединенные в локальную сеть 2 или более компьютеров. Переходим к настройке операционной системы.

Для начала, проверим правильность установок IP-адресации у сетевой карты. По-умолчанию, ОС Windows (2K/XP) сама назначает нужные IP адреса картам, но лучше в этом убедится самим.

Идем в настройки сетевой карты. Это можно сделать двумя путями, через панель управления (Start -> Control Panel -> Network Connection)

Или, если сетевое окружение (Network Places) вынесено на рабочий стол, то достаточно кликнуть по нему правой кнопкой и выбрать Properties (Свойства).

В появившемся окне выбираем нужный сетевой адаптер (обычно он там один). Новое окно сообщает нам довольно много информации. Во-первых, статус соединения (в данном случае - Connected, т.е. физическое подключение есть) и его скорость (100 Мбит). А так же количество посланных и принятых пакетов. Если кол-во принимаемых пакетов равно нулю, а в сети находится более одного компьютера (включенными), то это, возможно, указывает на неисправность нашей сетевой карты или порта коммутатора (если компьютер подключен к нему). Так же возможна неисправность самого кабеля.

Выбрав закладку Support, можно узнать текущий IP адрес и маску подсети, назначенные сетевой карте. По умолчанию, ОС Windows дают адаптерам IP адреса их диапазона 169.254.0.0 -- 169.254.255.254 с маской подсети 255.255.0.0. Обсуждение масок, классов подсетей и так далее выходит за рамки этой статьи. Главное запомнить, что маска подсети у всех компьютеров из одной сети должна совпадать, а IP адреса - различаться. Но опять таки, цифры IP адреса, которые совпадают по позициям с ненулевыми цифрами маски подсети, у всех компьютерах должны быть одинаковыми, т.е. в данном примере у всех хостов из локальной сети в IP адресе будут совпадать две первые позиции цифр - 169.254.

IP-настройки сетевой карты могут задаваться и вручную (Свойства сетевого адаптера -> Properties -> Internet Protocol (TCP/IP) -> Properties). Но в большинстве случаев имеет смысл выставить настройки в значение по умолчанию (автоматическое определение IP адреса и DNS) и операционная система настроит сетевые адаптеры сама.

Кроме сетевых адресов, всем компьютерам нужно задать одинаковое имя рабочей группы. Это настраивается в настройках системы (System Properties). Туда можно попасть через панель управления (System -> Computer Name). Разумеется, можно задавать и разные имена рабочим группам. Это удобно, если у вас много компьютеров в сети и нужно как то логически разделить работающие машины между собой. Следствием этого станет появление нескольких рабочих групп в сетевом окружении (вместо одной).

или, если значок My Computer был выведен на рабочий стол, то правым кликом мыши на этом значке и выборе (Properties -> Computer Name).

В появившемся окне (появляющимся после нажатия кнопки Change) можно изменить имя компьютера (каждой машине - свое уникальное имя). И тут же надо ввести название рабочей группы. У всех компьютеров в локальной сети название рабочей группы должно совпадать.

После этого ОС попросит перезагрузиться, что и нужно будет сделать.

На любом из компьютеров можно «расшаривать» (т.е. выкладывать в общий доступ) директории. Это делается следующим образом:

В проводнике жмем правой кнопкой на директорию, выбираем Свойства (Properties).

Выкладывание директорий в общий доступ осуществляется в закладке Sharing. В первый раз нам предложат согласиться, что мы понимаем то, что делаем.

Во все последующие - достаточно лишь поставить галку в поле Share this foldier (к директории будет открыт доступ по сети только в режиме чтения). Если нужно разрешить изменение данных по сети, то придется поставить галку в поле Allow Network User to Change my Files.

После подтверждения (нажатия OK), значок директории сменится на тот, что показан на скриншоте.

С других компьютеров получить доступ к расшаренным директориям можно, зайдя в сетевое окружение (My Network Places), находящееся в меню Пуск или на рабочем столе, выбрав View Workgroup Computers,

а затем щелкнуть на нужном имени компьютера.

Выложенные в общий доступ директории будут представлены в появившемся окне.

После выбора любой из них можно работать с ними так же, как будто они расположены на локальном компьютере (но, если разрешение на изменение файлов при шаринге директории не было активировано, то изменять файлы не получится, только смотреть и копировать).

Обращаю внимание, что вышеописанный метод без проблем будет работать, если на обоих компьютерах (на котором директория была расшарена и который пытается получить к ней доступ по сети) были заведены одинаковые имена пользователей с одинаковыми паролями. Другими словами, если вы, работая под пользователем USER1, выложили в общий доступ директорию, то что бы получить к ней доступ с другого компьютера, на нем так же должен быть создан пользователь USER1 с тем же самым паролем (что и на первом компьютере). Права пользователя USER1 на другом компьютере (том, с которого пытаются получить доступ к расшаренному ресурсу) могут быть минимальными (достаточно дать ему гостевые права).

Если вышеописанное условие не выполняется, могут возникнуть проблемы с доступом к расшаренным директориям (выпадающие окошки с надписями вида отказано в доступе и тд). Этих проблем можно избежать, активировав гостевой аккаунт. Правда в этом случае ЛЮБОЙ пользователь внутри локальной сети сможет увидеть ваши расшаренные директории (а в случае сетевого принтера - печатать на нем) и, если там было разрешено изменение файлов сетевыми пользователями, то любой сможет их изменять, в том числе и удалять.

Активация гостевого аккаунта производится следующим образом:
Пуск -> панель управления ->
такой вид, как на скриншоте, панель управления приобретает после щелканья на кнопке Switch to Classic View (переключиться к классическому виду)
-> администрирование -> computer management ->

В появившемся окне управления компьютером выбираем закладку управления локальными пользоватлями и группами, находим гостевой (Guest) аккаунт и активируем его. По умолчанию в Windows гостевой аккаунт уже заведен в системе, но заблокирован.

Пару слов о добавлении пользователей в систему (подробнее об этом в следующих статьях). В том же менеджере управления локальными пользователями и группами, щелкаем правой кнопкой мыши на свободном месте списка пользователей, выбираем New user (добавить нового пользователя).

В появившемся окне вводим логин (в данном случае введен user2), полное имя и описание, последние два значения не обязательны ко вводу. Далее назначаем пароль (password), в следующем поле - повторяем тот же самый пароль. Снятие галки User must change password at next logon (пользователь должен сменить пароль при следующем входе в систему), дает пользователю входить в систему под заданным паролем и не будет требовать его смены при первом логоне. А галка напротив Password never expiries (пароль никогда не устареет), дает возможность пользоваться заданным паролем бесконечное время.

По умолчанию, вновь созданный пользользователь входит в группу Users (пользователи). Т.е. у пользователя будут довольно ограниченные права. Тем не менее, их будет довольно много и на локальном компьютере можно будет зайти под этим логином и вполне конфортно работать. Можно еще более ограничить права (до минимума) этого пользователя, выведя его из группы Users и введя в группу Guests (гости). Для этого жмем правой кнопкой мыши на пользователя, выбираем Properties (свойства),

Member of -> Add , в появившемся окне жмем на Advanced (дополнительно)

Жмем Find Now (найти). И в появившемся списке выбираем нужную группу (Guest, гости).

Пользователь введен в группу Guest. Осталось вывести его из группы Users: выделяем ее и щелкаем на кнопке Remove (удалить).

Более гибкое управление доступом к расшареным ресурсам можно получить, отключив режим Simple File Sharing (простой доступ к файлам) в настройках Explorer-а. Но это опять выходит за рамки текущей статьи.

Предоставление в общий доступ (расшаривание) принтеров производится аналогичным способом. На компьютере, к которому подключен принтер, выбираем его значок (через пуск -> принтеры), жмем на нем правой кнопкой мыши, выбираем свойства (properties).

Управление общим доступом к принтеру осуществляется в закладке Sharing. Нужно выбрать пункт Shared As и ввести имя принтера, под которым он будет виден в сетевом окружении.

На других компьютерах, подключенных к той же локальной сети, сетевой принтер, скорее всего, сам появится в меню принтеров. Если этого не произошло, запускаем значок Add Printer (добавить принтер),

который вызовет визард по подключению принтеров.

Указываем ему, что мы хотим подключить сетевой принтер.

В следующем меню указываем, что хотим найти принтер в сетевом окружении. Так же можно ввести прямой UNC до принтера, например, \компьютер1принтер1, воспользовавшись пунктом Connect to this Printer.
UNC (Universal Naming Convention) - Универсальный сетевой путь, используется в операционных системах от Microsoft. Представляется в виде \имя_компьютераимя_расшаренного_ресурса, где имя_компьютера = NetBIOS имя машины, а имя_расшаренного_ресурса = имя расшаренной директории, принтера или другого устройства.

Если мы выбрали пункт поиска принтера в сетевом окружении, то после нажатия кнопки Next появится окно просмотра сетевого окружения, где и нужно выбрать расшареный принтер. После этой операции, с локальной машины можно посылать документы на печать на удаленный принтер.

Итак. Мы получили работоспособную локальную сеть. Пора бы дать ей доступ в Интернет. Далее в этой статье будет рассказано, как организовать такой доступ, используя один из компьютеров в качестве маршрутизатора (роутера). Для этого в нем должно стоять две сетевых карты. Например, одна - встроенная в материнскую плату, а вторая - внешняя, вставленная в PCI слот. Или две внешние, это неважно.

Ко второй сетевой карте роутера (первая смотрит в локальную сеть) подключаем провод, идущий от провайдера. Это может быть витая пара (кроссовер или прямой кабель) от ADSL модема, так же витая пара, протянутая монтажниками локальной сети вашего района или еще что-нибудь.

Вполне возможна ситуация, что ADSL модем (или другое подобное устройство) подключается к компьютеру через USB интерфейс, тогда вторая сетевая карта не нужна вовсе. Возможно так же, что компьютер-роутер является ноутбуком, у которого есть одна сетевая карта, подключенная проводом в локальную сеть и WI-FI (беспроводная) сетевая карта, подключенная к беспроводной сети провайдера.

Главное, что в окне Network Connections видны два сетевых интерфейса. В данном случае (см.скришнот) левый интерфейс (Local Area Connection 5) отвечает за доступ в локальную сеть, а правый (Internet) - за доступ в глобальную сеть Интернет. Разумеется, названия интерфейсов будут отличаться в каждом конкретном случае.

До реализации следующих шагов внешний интерфейс (смотрящий в Интернет) должен быть настроен. Т.е. с компьютера-будущего-роутера доступ в Интернет уже должен работать. Эту настройку я опускаю, так как физически невозможно предусмотреть все возможные варианты. В общем случае интерфейс должен автоматически получить нужные настройки от провайдера (посредством DHCP сервера). Можно проверить, получила ли сетевая карта какие-то адреса, аналогично способу, описанному выше в этой статье. Встречаются варианты, когда представитель провайдера выдает Вам список параметров для ручного конфигурирования адаптера (как правило, это IP адрес, список DNS-серверов и адрес шлюза).

Для активации доступа к Интернет для всей локальной сети кликаем правой кнопкой на внешнем (смотрящим в сторону Интернет) интерфейсе.

Выбираем закладку Advanced. И тут ставим галку напротив пункта Allow other Network Users to Connect through this Computer"s Internet Connection. Если нужно, что бы этим Интернет доступом можно было управлять с других компьютеров локальной сети, включаем Allow other Network Users to Control…

Если на машине не используется какой либо дополнительный файрвол (брандмауэр), помимо встроенного в Windows (т.е. программа, которая была дополнительно установлена на машину), то обязательно включаем файрвол (защита нашего роутера от внешнего мира) - Protect my Computer and Network. Если дополнительный файрвол установлен, то встроенную защиту можно не активировать, а лишь настроить внешний брандмауэр. Главное - что бы файрвол на интерфейсе, смотрящим в сторону Интернет обязательно был включен, встроенный или внешний.

После подтверждения (нажатия кнопки OK) в компьютере активируется режим роутера, реализуемого посредством механизма NAT. А над сетевым интерфейсом, где этот механизм активирован, появляется символ ладони (замочек сверху означает включение защиты файрволом этого интерфейса).

Прямым следствием этого режима является изменение адреса на локальном (смотрящем в локальную сеть) интерфейсе маршрутизатора на 192.168.0.1 с маской подсети 255.255.255.0. Кроме этого на компьютере, выступающем в роли маршрутизатора, активируется сервис DHCP (маршрутизатор начинает раздавать нужные параметры IP-адресации на все компьютеры локальной сети), и DNS (преобразования IP адресов в доменные имена и обратно). Маршрутизатор становится шлюзом по умолчанию для всех остальных компьютеров сети.

А вот как это выглядит с точки зрения остальных компьютеров локальной сети. Все они получают нужные настройки IP-адресации от маршрутизатора по DHCP. Для этого, разумеется, в настройках их сетевых карт должны стоять автоматическое получение IP адреса и DNS. Если это не было сделано, то ничего работать не будет. Настройка автоматического получения IP адреса и DNS была описана выше. Возможно, что компьютер получит нужные адреса от маршрутизатора не сразу, чтобы не ждать, можно нажать кнопку Repair, которая принудительно запросит DHCP сервис выдать нужную информацию.

При правильной настройке сетевой карты, компьютеры получат адреса из диапазона 192.168.0.2---254 с маской 255.255.255.0. В качестве шлюза по умолчанию (default gw) и DNS сервера будет установлен адрес 192.168.0.1 (адрес маршрутизатора).

Начиная с этого момента, компьютеры локальной сети должны получить доступ в Интернет. Проверить это можно, открыв какой-либо сайт в Internet Explorer или пропинговав какой-либо хост в интернете, например, www.ru. Для этого надо нажать Пуск –> Выполнить и в появившемся окошке набрать
ping www.ru -t
Разумеется, вместо www.ru можно выбрать любой другой работающий и отвечающий на пинги хост в Интернет. Ключ «-t» дает возможность бесконечного пинга (без него будет послано всего четыре пакета, после чего команда завершит работу, и окно с ней закроется).

В случае нормальной работы канала в Интернет, вывод на экран от команды ping должен быть примерно такой, как на скриншоте, т.е. ответы (reply) должны идти. Если хост не отвечает (т.е. канал в Интернет не работает или что-то неверно настроено на маршрутизаторе) то вместо ответов (reply-ев) будут появляться timeout-ы. Кстати говоря, не у всех провайдеров разрешен ICMP протокол, по которому работает команда ping. Другими словами, вполне возможна ситуация, что «пинг не проходит», но доступ в Интернет есть (сайты открываются нормально).

Напоследок немного подробнее остановлюсь на механизме NAT. NAT - Network Address Translation, т.е. технология трансляции (преобразования) сетевых адресов. При помощи этого механизма несколько машин из одной сети могут выходить в другую сеть (в нашем случае - несколько машин из локальной сети могут выходить в глобальную сеть Интернет) используя только один IP адрес (вся сеть маскируется под одним IP адресом). В нашем случае это будет IP адрес внешнего интерфейса (второй сетевой карты) маршрутизатора. IP адреса пакетов из локальной сети, проходя через NAT (в сторону Интернет), перезаписываются адресом внешнего сетевого интерфейса, а возвращаясь обратно, на пакетах восстанавливается правильный (локальный) IP адрес машины, которая и посылала исходный пакет данных. Другими словами, машины из локальной сети работают под своими адресами, ничего не замечая. Но с точки зрения внешнего наблюдателя, находящегося в Интернет, в сети работает лишь одна машина (наш маршрутизатор с активированным механизмом NAT), а еще две, три, сто машин из локальной сети, находящейся за маршрутизатором для наблюдателя не видны совсем.

С одной стороны, механизм NAT очень удобен. Ведь, получив лишь один IP адрес (одно подключение) от провайдера, можно вывести в глобальную сеть хоть сотню машин, буквально сделав несколько кликов мышкой. Плюс локальная сеть автоматически защищается от злоумышленников - она просто не видна для внешнего мира, за исключением самого компьютера-маршрутизатора (многочисленные уязвимости семейства ОС от Microsoft опять выпадают за рамки этой статьи, отмечу лишь, что активировать защиту, т.е. включать файрвол на внешнем интерфейсе маршрутизатора, о чем было сказано выше, нужно обязательно). Но есть и обратная сторона медали. Не все протоколы (и, соответственно, не все приложения) смогут работать через NAT. Например, ICQ откажется пересылать файлы. Netmeeting, скорее всего, не заработает, могут возникнуть проблемы с доступом на некоторые ftp-сервера (работающие в активном режиме) и т.д. Но для подавляющего большинства программ механизм NAT останется полностью прозрачным. Они его просто не заметят, продолжив работать, как ни в чем не бывало.

Но. Что делать, если внутри локальной сети стоит WEB или какой-либо другой сервер, который должен быть виден снаружи? Любой пользователь, обратившись по адресу http://my.cool.network.ru (где my.cool.network.ru - адрес маршрутизатора), попадет на 80й порт (по умолчанию WEB сервера отвечают именно на этому порту) маршрутизатора, который ничего не знает о WEB-сервере (ибо он стоит не на нем, а где-то внутри локальной сети ЗА ним). Поэтому маршрутизатор просто ответит отлупом (на сетевом уровне), показав тем самым, что он действительно ничего не слышал о WEB (или каком-либо ином) сервере.

Что делать? В этом случае надо настроить редирект (перенаправление) некоторых портов с внешнего интерфейса маршрутизатора внутрь локальной сети. Например, настроим перенаправление порта 80 внутрь, на веб сервер (который у нас стоит на компьютере 169.254.10.10):

В том же меню, где активировали NAT, жмем кнопку Settings и выбираем в появившемся окне Web Server (HTTP).

Так как мы выбрали стандартный протокол HTTP, который уже был занесен в список до нас, то выбирать внешний порт (External Port), на который будет принимать соединения маршрутизатор и внутренний порт (Internel Port) на который будет перенаправляться соединение в локальную сеть, не нужно, - там уже выставлены стандартное значение 80. Тип протокола (TCP или UDP) уже так же определен. Осталось лишь задать IP адрес машины в локальной сети, куда будет перенаправлено входящее из Интернет соединение на веб-сервер. Хотя, как меня правильно поправили в форуме, лучше задавать не IP адрес, а имя этой машины. Так как IP-адрес (который выдается автоматически, DHCP сервером), вполне может сменится, а имя машины - нет (его можно поменять лишь вручную).

Теперь с точки зрения внешнего наблюдателя (находящегося в Интернет), на маршрутизаторе (локальная сеть за ним по прежнему не видна) на 80м порту появился веб-сервер. Он (наблюдатель) будет с ним работать как обычно, не предполагая, что на самом то деле веб-сервер находится совсем на другой машине. Удобно? Полагаю, да.

Если потребуется дать доступ извне к какому-нибудь нестандартному сервису (или стандартному, но не занесенному заранее в список), то вместо выбора сервисов из списка в вышеприведенном скриншоте, надо будет нажать кнопку Add и ввести все требуемые значения вручную.

Вместо заключения

В первой части цикла статей была рассмотрена возможность организации доступа локальной сети в Интернет с помощью встроенных возможностей Windows XP от компании Microsoft. Не следует забывать, что полученный в результате настройки компьютер-маршрутизатор должен работать постоянно, ведь если он будет выключен, остальные хосты из локальной сети доступ в Интернет потеряют. Но постоянно работающий компьютер - не всегда удобно (шумит, греется, да и электричество кушает).

Варианты организации доступа локальных сетей в глобальную, не ограничиваются вышеописанным. В следующих статьях будут рассмотрены другие способы, например посредством аппаратных маршрутизаторов. Последние уже фигурировали в обзорах на нашем сайте, но в тех статьях упор делался на тестирование возможностей, без особых объяснений, что эти возможности дают пользователю. Постараемся исправить это досадное упущение.

Навигация

• Часть первая - построение простейшей проводной сети
• Часть третья - использование WEP/WPA шифрования в беспроводных сетях

Структурированная кабельная система – это набор коммутационных элементов (кабелей, разъемов, кроссовых панелей и шкафов), а также методика их совместного использования, которая позволяет создавать регулярные, легко расширяемые структуры связей в вычислительных сетях.

Структурированная кабельная система представляет своего рода «конструктор», с помощью которого проектировщик сети строит нужную ему конфигурацию из стандартных кабелей, соединенных стандартными разъемами и коммутируемых на стандартных кроссовых панелях. При необходимости конфигурацию связей можно легко изменить – добавить компьютер, сегмент, коммутатор, изъять ненужное оборудование, а также поменять соединения между компьютерами и коммутаторами.

При построении структурированной кабельной системы подразумевается, что каждое рабочее место на предприятии должно быть оснащено розетками для подключения телефона и компьютера, даже если в этот момент этого не нужно. То есть хорошая структурированная кабельная система строится избыточной. В будущем это может сэкономить средства, так как изменения в подключении новых устройств можно производить за счет перекоммутации уже проложенных кабелей.

Согласно заданию структурная схема расположения зданий, в каждом из которых находится своя подсеть, представлена на рис. 2.1.

Рисунок 2.1 – Структурная схема расположения зданий

Структурная схема подсетей каждого из зданий представлена на рис. 2.2 – 2.3. Так как 5-ти этажных зданий два, и они имеют одинаковое количество коммутационного оборудования и ПК, то их структурные схемы идентичны.

Рисунок 2.2 – Структурная схема подсети 5-ти этажного здания

Рисунок 2.3 – Структурная схема подсети 4-х этажного здания

Структурная схема соединения подсетей в одну сеть представлена на рис. 2.4.

Рисунок 2.4 – Общая структурная схема сети

В зданиях технология – FastEthernet, между зданиями –FDDI, выход в интернет с каждого здания по радиоканалу.

3 Выбор оборудования и кабеля

3.1 Выбор коммутаторов

Коммутатор (англ. switch) – устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю. Это повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости обрабатывать данные, которые им не предназначались.

В данном курсовом проекте в каждой комнате зданий располагаются комнатные коммутаторы – коммутаторы рабочих групп, на каждом этаже – этажный коммутатор, объединяющий коммутаторы рабочих групп своего этажа, и корневой коммутатор, находящийся в серверной комнате на первом этаже, к которому подключаются коммутаторы всех этажей.

Коммутационное оборудование (коммутаторы, маршрутизаторы) было выбрано от фирмы производителя Cisco. По данным Dell"Oro Group компания Cisco занимает 60% мирового рынка сетевого оборудования, то есть, больше, чем все остальные конкуренты. У этого производителя имеется наиболее широкая линейка по всем сетевым решениям, широкий спектр технологий, протоколов, идеологий, как стандартных, так и своих собственных, позволяющих расширить возможности сети, широчайшие возможности по поиску неисправностей, встроенные практически во все устройства Cisco.

По оптимальному соотношению цены, производительности и функциональности были выбраны представленные ниже модели коммутаторов, относящиеся к серии Cisco 300, разработанной специально для малых предприятий. Линейка включает в себя целый ряд недорогих управляемых коммутаторов, предоставляющих мощную основу для поддержания корпоративной сети.

Особенности коммутаторов Cisco серии 300

обеспечивают высокую доступность и производительность, необходимую для важнейших бизнес-приложений, одновременно сокращая возможное время простоя.

позволяют контролировать сетевой трафик с применением таких современных функций, как анализ качества обслуживания, статическая маршрутизация третьего уровня, поддержка протокола IPv6.

имеют понятные инструменты с веб-интерфейсом; возможность массового развертывания; сходные функции во всех моделях.

позволяют оптимизировать расход энергии, при этом не оказывая влияния на производительность.

3.1.1 Коммутаторы рабочих групп

Согласно заданию на курсовую работу в 4-х этажном здании в трех комнатах на каждом этаже находится по 35 компьютеров, а в двух 5-ти этажных зданиях в одной комнате на каждом этаже – 31 компьютер, для соединения которых выбирается коммутатор SG300-52, имеющий 48 портов (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Коммутатор рабочей группы SG300-52

Коммутатор SG300-52 (цена: 7522 грн.), фирмы производителя Cisco, оснащен 48 портами 10/100/1000 Мбит/с для сетей Ethernet с автоматическим согласованием скоростей для портов RJ45, что облегчает установку устройства.

Данный коммутатор обеспечивает хорошую производительность и позволяет повысить характеристики рабочей группы и пропускную способность сети и главного узла, гарантируя простоту и гибкость установки и настройки. Благодаря компактному размеру корпуса устройство идеально для размещения на ограниченном пространстве рабочего стола; также устройство может монтироваться в стойку. Динамические светоиндикаторы отображают состояние коммутатора в режиме реального времени и позволяют провести базовую диагностику работы устройства.

Основные технические характеристики коммутатора SG300-52представлены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Технические характеристики коммутатора SG300-52

	Управляемый коммутатор
Интерфейс	4 x SFP (mini-GBIC), 48 x Gigabit Ethernet (10/100/1000 Мбит/с)
	SNMP 1, RMON 1, RMON 2, RMON 3, RMON 9, Telnet, SNMP 3, SNMP 2c, HTTP, HTTPS, TFTP, SSH,
Протокол маршрутизации	Static IPv4 routing, 32 routes
Таблица MAC адресов	16000 записей
	128 MB (RAM), Flash память – 16 МВ
Алгоритм шифрования
Дополнительные возможности	До 32 статических маршрутов и до 32 IP-интерфейсов Трансляция DHCP на уровне 3 Трансляция User Datagram Protocol (UDP) Функция Smartports упрощает конфигурацию и управление безопасностью Встроенная утилита конфигурации, доступ через веб-интерфейс (HTTP/HTTPS) Двойной стек протоколов IPv6 и IPv4 Обновление программного обеспечения
Поддерживаемые стандарты	IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet, IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet, IEEE 802.3ab 1000BASE-T Gigabit Ethernet, IEEE 802.3ad LACP, IEEE 802.3z Gigabit Ethernet, IEEE 802.3x Flow Control, IEEE 802.1D (STP, GARP, and GVRP),IEEE 802.1Q/p VLAN, IEEE 802.1w RSTP, IEEE 802.1s Multiple STP, IEEE 802.1X Port Access Authentication, IEEE 802.3af, IEEE
	Внутренний источник питания. 120-130 В переменного тока, 50/60 Гц, 53 Вт.
Условия окр. среды	Рабочая температура: 0°C ~40°C
Размеры (ШхДхВ)	440*260*44 мм

Для двух 5-ти этажных зданий, у которых в оставшихся комнатах на каждом этаже находится соответственно по 18 и 25 компьютеров, выбираются для соединения 18 компьютеров – коммутатор на 24 порта – SF300-24P (цена: 4042 грн.), а для соединения 25 компьютеров – два коммутатора, каждый на 16 портов – SG300-20 (цена: 3023 грн.), которые представлены нарис. 3.2. Оставшиеся порты – на резерв.

Рисунок 3.2 – Коммутатор рабочей группы SF300-24P (а) и SG300-20 (б)

Модель SF300-24P представляет собой 24-портовый управляемый коммутатор для сетей. Эти коммутаторы предоставляют все необходимые возможности для работы критически важных бизнес-приложений, защиты конфиденциальной информации и оптимизации полосы пропускания для более эффективной передачи данных в сети. Поддержка plug-and-play и автоматического согласования скоростей позволяют коммутатору автоматически определять тип подключаемого устройства (например, сетевой адаптер Ethernet) и выбирать наиболее подходящую скорость. Для контроля подключения кабеля и стандартной диагностики используются светодиодные индикаторы LED. Коммутатор можно устанавливать на столе или монтировать в стойку.

Коммутатор SG300-20 предназначен для малых рабочих групп и оснащен 18 портами Ethernet 10/100/1000BASE-TX и 2 mini-GBIC. Функционал данных коммутаторов схож с функционалом коммутатора SF300-24P, так как они оба относятся к одной серии Cisco 300.

Основные технические характеристики коммутатора SF300-24P представлены в таблице 3.2, а коммутатора SG300-20 – табл. 3.3.

Таблица 3.2 – Технические характеристики коммутатора SF300-24P

	Управляемый коммутатор
Интерфейсы	24 порта Ethernet 10Base-T/100Base-TX - разъем RJ-45, поддержка PoE ; консольный порт управления - 9 пин D-Sub (DB-9); 4 Ethernet порта 10Base-T/100Base-TX/1000Base-T - разъем RJ-45, 2 порт для SFP (mini-GBIC) модулей.
Протокол удаленного администрирования
Протокол маршрутизации	Static IPv4 routing
Таблица MAC адресов	16000 записей
	128 MB (RAM), Flash память – 16 МВ
Алгоритм шифрования
Управление	SNMP версий 1, 2c и 3 Встроенный программный агент RMON для управления, наблюдения и анализа трафика Двойной стек протоколов IPv6 и IPv4 Обновление программного обеспечения Зеркалирование портов DHCP (опции 66, 67, 82, 129 и 150) Функция Smartports упрощает конфигурацию и управление безопасностью Облачные службы Другие функции управления: Traceroute; управление через единый IP-адрес; HTTP/HTTPS; SSH; RADIUS; DHCP-клиент; BOOTP; SNTP; обновление Xmodem; диагностика кабеля; ping; системный журнал; клиент Telnet (поддержка SSH)
Поддерживаемые стандарты	IEEE 802.3 10BASE-T Ethernet IEEE 802.3u 100BASE-TX Fast Ethernet IEEE 802.3ab 1000BASE-T Gigabit Ethernet IEEE 802.3ad LACP IEEE 802.3z Gigabit Ethernet IEEE 802.3x Flow Control IEEE 802.1D (STP, GARP, and GVRP) IEEE 802.1Q/p VLAN IEEE 802.1w RSTP IEEE 802.1s Multiple STP IEEE 802.1X Port Access Authentication IEEE 802.3af IEEE 802.3at
Производительность	Неблокируемая коммутация на скорости до 9.52 миллионов пакетов/с (размер пакетов 64 байта)Матрица коммутации: до 12.8 Гбит/сРазмер пакетного буфера: 4 Мб
Доступность	Автоматическое отключение питания на портах RJ-45 Gigabit Ethernet при отсутствии соединения, повторное включение при возобновлении активности

Таблица 3.3 – Технические характеристики коммутатора SF300-20

	Управляемый коммутатор
Интерфейсы	18 портов Ethernet 10Base-T/100Base-TX - разъем RJ-45, 2 порта для SFP (mini-GBIC) модулей.
Протокол удаленного администрирования	SNMP 1, RMON 1, RMON 2, RMON 3, RMON 9, Telnet, SNMP 3, SNMP 2c, HTTP, HTTPS, TFTP, SSH,
Протокол маршрутизации	Static IPv4 routing
Таблица MAC адресов	16000 записей
	128 MB (RAM), Flash память – 16 МВ, объем буфера - 1 МВ
Алгоритм шифрования	802.1x RADIUS, HTTPS, MD5, SSH, SSH-2, SSL/TLS
Протоколы управления	IGMPv1/2/3, SNMPv1/2c/3
Поддерживаемые стандарты	IEEE 802.1ab, IEEE 802.1D, IEEE 802.1p, IEEE 802.1Q, IEEE 802.1s, IEEE 802.1w, IEEE 802.1x, IEEE 802.3, IEEE 802.3ab, IEEE 802.3ad, IEEE 802.3at, IEEE 802.3u, IEEE 802.3x, IEEE 802.3z
Поддерживаемые сетевые протоколы	IPv4/IPv6, HTTP, SNTP, TFTP, DNS, BOOTP, Bonjour
Функционал	Поддержка управления потоками Зеркальное отражение порта Объединение каналов Поддержка Jumbo Frames Контроль "широковещательного шторма" Ограничение скорости DHCP клиент Протокол Spanning tree и др.
	Внутренний источник питания. 120-130 В переменного тока, 50/60 Гц, 53 Вт.
Условия окр. среды	Рабочая температура: 0°C ~40°C

3.1.2 Коммутаторы этажей

Для соединения коммутаторов рабочих групп используются этажные коммутаторы, в качестве которых выбран коммутатор SRW208G-K9 (цена: 1483 грн.), имеющий 8 портов (рис. 3.3).

Рисунок 3.3 – Этажный коммутатор SRW208G-K9

Коммутатор SRW208G-K9 оборудован 8 RJ45 портами для Fast Ethernet, 1 портом Gigabit Ethernet и двумя портами SFP (mini-GBIC), которые работают в режиме с автоматической настройкой и определением скорости.

Cisco Catalyst 2960 – серия новых интеллектуальных коммутаторов Ethernet с фиксированной конфигурацией. Они обеспечивают потребность в передаче данных со скоростью 100 Мбит/сек и 1 Гбит/сек, позволяют использовать LAN сервисы, например, для сетей передачи данных, построенных в филиалах корпораций. Семейство Catalyst 2960 позволяет обеспечить высокую безопасность данных за счет встроенного NAC, поддержки QoS и высокого уровня устойчивости системы.

Основные особенности:

Высокий уровень безопасности, усовершенствованные списки контроля доступа (ACL);

Организация контроля сети и оптимизация ширины канала с использованием QoS, дифференцированного ограничения скорости и ACL.

Для обеспечения безопасности сети коммутаторы используют широкий спектр методов аутентификации пользователя, технологии шифрации данных и организации разграничения доступа к ресурсам на основании идентификатора пользователя, порта и MAC адресов.

Коммутаторы просты в управлении и конфигурировании

Доступна функция aвтоконфигурации посредством Smart портов для некоторых специализированных приложений.

Основные технические характеристики данного коммутатора, фирмы производителя Cisco, совпадают с характеристиками, представленными в табл. 3.2. для коммутатора той же фирмы.

3.1.3 Корневые коммутаторы

Для соединения этажных коммутаторов используются корневые коммутаторы, в качестве которых в каждом здании был выбран коммутатор – SG300-20, имеющий 16 портов. Данный коммутатор также был выбран и как коммутатор рабочей группы, его описание представлено в п. 3.1.1.

3.2 Выбор маршрутизаторов

Маршрутизатор (роутер) – устройство, имеющиее минимум два сетевых интерфейса и пересылающее пакеты данных между различными сегментами сети, принимающий решения о пересылке на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором.

Маршрутизаторы помогают уменьшить загрузку сети, благодаря её разделению на домены коллизий или широковещательные домены, а также благодаря фильтрации пакетов. В основном их применяют для объединения сетей разных типов, зачастую несовместимых по архитектуре и протоколам. Нередко маршрутизатор используется для обеспечения доступа из локальной сети в сеть Интернет, осуществляя функции трансляции адресов и межсетевого экрана.

Для соединения зданий в одну сеть используется маршрутизатор, в качестве которого был выбран Cisco 7507 серии 7500 (цена: 121360 грн.), имеющий возможность подсоединения модуля FDDI (рис. 3.4).

Рисунок 3.4 – Маршрутизатор Cisco 7507

Данный маршрутизатор был выбран исходя из возможности подсоединения модуля FDDI, оптимальной цены из всей линейки данной серии и того, что модульные маршрутизаторы Cisco серии 7500 являются самыми мощными маршрутизаторами фирмы Cisco. Они удовлетворяют самым высоким требованиям, предъявляемым к современным сетям передачи данных. Гибкая модульная архитектура маршрутизаторов этой серии позволяют использовать их в крупных узлах сети, подбирая оптимальные решения.

Серия Cisco 7500 состоит из трех моделей. Cisco 7505 имеет один процессор маршрутизации и коммутации (RSP1= Route/Switch Processor), один блок питания и четыре слота для интерфейсных процессоров (всего 5 слотов). Cisco 7507 и Cisco 7513 с семью и тринадцатью слотами соответственно, обеспечивают большую пропускную способность и могут быть укомплектованы двумя RSP2 или PSP4 и резервным источником питания. В сочетании с новой, дублированной шиной CyBus, маршрутизаторы Cisco 7507/7513 обладают непревзойденными возможностями в части производительности и надежности. Это достигается благодаря новой, распределенной мультипроцессорной архитектуре, включающей в себя три элемента:

Интегрированный процессор маршрутизации и коммутации (RSP);

Новый многоцелевой (Versatile) интерфейсный процессор (VIP);

Новая высокоскоростная шина Cisco CyBus.

В конфигурации с двумя RSP (интегрированный процессор маршрутизации и коммутации), Cisco 7500 распределяет функции между основным и вспомогательным RSP, увеличивая производительность системы, а в случае отказа одного из процессоров, другой берет на себя все функции.

Маршрутизатор Cisco 7507 является модульным маршрутизатором, предназначен для построения магистралей крупных сетей и работает практически со всеми технологиями локальных и глобальных сетей и со всеми основными сетевыми протоколами.

Серия Cisco 7507 поддерживает очень широкий диапазон соединений, среди которых: Ethernet, Token Ring, FDDI, Serial, HSSI, ATM, Channelized T1, Fractionalized E1 (G.703/G.704), ISDN PRI, Channel Interface for IBM mainframes.

Сетевые интерфейсы располагаются на модульных процессорах, которые обеспечивают прямое соединение между высокоскоростной магистралью Cisco Extended Bus (CxBus) и внешней сетью. Семь разъемов доступны под интерфейсные процессоры в модели Cisco 7507. Возможность "горячей" замены позволяет добавлять, заменять или удалять процессорные модули CxBus без прерывания работы сети. Для хранения информации используется стандартная Flash-память. Все модели поставляются с комплектом для монтажа в стандартную 19" стойку.

Существует такие интерфейсные модули связи:

Ethernet Intelligent Link Interface - 2/4 порта Ethernet с возможностью высокоскоростной фильтрации (29000 п/с), поддержкой алгоритмов Transparent Bridging и Spanning Tree, конфигурирование с помощью системы Optivity;

Token Ring Intelligent Link Interface - 2/4 порта Token Ring 4/16 Мб/с;

FDDI Intelligent Link Interface - 2 порта, поддерживающие два соединения SAS или одно соединение DAS, фильтрация со скоростью до 500000 п/с;

ATM Intelligent Link Interface.

3.3 Выбор кабеля

Кабель – конструкция из одного или нескольких изолированных друг от друга проводников (жил), или оптических волокон, заключённых в оболочку. Кроме собственно жил и изоляции может содержать экран, силовые элементы и другие конструктивные элементы. Основное назначение – передача высокочастотного сигнала в различных областях техники: для систем кабельного телевидения, для систем связи, авиационной, космической техники, компьютерных сетей, бытовой техники и т. д. При использовании коммутаторов протокол Fast Ethernet может работать в дуплексном режиме, в котором нет ограничений на общую длину сети, а остаются ограничения на длину физических сегментов, соединяющих соседние устройства (коммутатор-адартер и коммутатор-коммутатор).

По заданию внутри зданий использована технология Fast Ethernet со спецификацией 100Base-TX, в качестве линии связи – неэкранированная витая пара (UTP) 5 категории.

Между зданиями – технология FDDI, в качестве линии связи используется

кабель оптический для наружной прокладки.

Кабель UTP для внутренней прокладки, 2 пары, категория 5, используется в абонентской разводке при предоставлении доступа к услугам сети передачи данных. Для прокладки был выбран кабель фирмы производителя Neomax – NM10000 (рис. 3.4) из-за высокой прочности и долгого срока службы, его характеристики представлены в таблице 3.4.

Рисунок 3.4 – UTP, 2 пары, кат. 5е: 1 - Внешняя оболочка; 2 - Витая пара

Таблица 3.4 – Основные характеристики кабеля UTP, кат.5

Проводник	проволока из электролитической меди
Изоляция жил	полиэтилен высокой плотности
Диаметр проводника (жилы)	0,51 мм (24 AWG)
Диаметр проводника с оболочкой	0,9 ± 0,02 мм
Внешний диаметр (размер) кабеля
Толщина внешней оболочки
Цвет витых пар:	синий-белый/синий, оранжевый-белый/оранжевый
Радиус изгиба кабеля:	4 внешних диаметра кабеля
Рабочая температура:	20°C – +75°C

3.4 Выбор беспроводного оборудования

Для доступа в интернет каждого из зданий используется радиоканал. В качестве антенны на БПС выбрана направленная антенна Maximus Sector 515812-В (рис. 3.5, а), а на зданиях в качестве точки доступа внешнего исполнения выбрана – WiFi-точка доступа TP-Link TL-WA7510N(рис. 3.5, б). Данное оборудование было выбрано по оптимальному соотношению цена и функциональность.

В качестве диапазона работы был выбран частотный диапазон 5ГГц, так как диапазон 2,4 ГГц является более насыщенным (загруженным) по причине повсеместного распространения беспроводных сетей. На этой частоте работают: старый стандарт 802.11b, недавно ушедший 802.11g и 802.11n. Вне зависимости от того, используете ли вы 802.11b, 802.11g или 802.11n – вы передаете данные по одному и тому же каналу. Еще одним недостатком 2,4 ГГц является наличие «побочных шумов» в беспроводном канале, которые ухудшают проходимость канала, поскольку он разделяет спектр со множеством других нелицензированных устройств – микроволновых печей, мини-мониторов, беспроводных телефонов и др. Также количество используемых радиоканалов в диапазоне 2,4 ГГц ограничено. Диапазон 5 ГГц является менее насыщенным и имеет больше используемых каналов за счет немного более короткой зоны действия.

Рисунок 3.5 – Беспроводное оборудование: а) антенна; б) точка доступа

Модель TL-WA7510N (цена: 529 грн.) представляет собой наружное беспроводное устройство дальнего действия, работает в частотном диапазоне 5 ГГц и осуществляет передачу данных по беспроводному соединению со скоростью до 150 Мбит/с. Устройство имеет антенну с двойной поляризацией и коэффициентом усиления 15 дБи, которая является ключевым элементом для построения соединений Wi-Fi на большие дистанции. Она предназначена для передачи сигнала с углами излучения 60 градусов по горизонтали и 14 градусов по вертикали, увеличивая силу сигнала за счет концентрации излучения в заданном направлении.

Благодаря всепогодному корпусу и температурной устойчивости внутреннего аппаратного обеспечения, точка доступа может функционировать в различных природных условиях, в солнечную или дождливую погоду, при сильном ветре или в снегопад. Встроенная защита от разрядов статического электричества до 15 КВ и защита от молний до 4000 В может предотвратить скачки напряжения в грозу, что гарантирует стабильность работы устройства. Кроме этого устройство имеет терминал заземления для более профессионального уровня защиты для некоторых опытных пользователей.

Устройство может работать не только в режиме точка доступа. Модель TL-WA7510N также поддерживает рабочие режимы маршрутизатор-клиент точки доступа, маршрутизатор-точка доступа, мост, ретранслятор и клиент, что позволяет значительным образом расширить сферу применения устройства, предоставить пользователям как можно более многофункциональный продукт.

Благодаря питанию от инжектора PoE, наружная точка доступа может использовать кабель Ethernet для одновременной передачи данных и электричества где бы не находилась точка доступа на расстояние до 60 метров. Наличие этой функции увеличивает возможные варианты размещения точки доступа, позволяя расположить точку доступа в наиболее подходящем месте для получения лучшего качества сигнала.

Основные характеристики TL-WA7510N представлены в табл. 3.5.

Таблица 3.5 – Характеристики TL-WA7510N

Интерфейс	1 порт 10/100 Мбит/с с автоопределением RJ45(Авто-MDI/MDIX, PoE) 1 внешний разъем Reverse SMA 1 терминал заземления
Стандарты беспроводной передачи данных	IEEE 802.11a , IEEE 802.11n
	Направленная антенна с двойной поляризацией, коэффициент усиления 15 дБи
Размеры (ШхДхВ)	250 x 85 x 60,5 мм (9,8 x 3,3 x 2,4 дюйма)
Ширина луча антенны	По горизонтали: 60° По вертикали: 14°
	Защита от статического электричества 15 кВ Защита от ударов молнии до 4000 В Встроенный терминал заземления
Продолжение табл. 3.5
Частотный диапазон	5,180-5,240 ГГц 5,745-5,825 ГГц Примечание: частота зависит от региона или страны.
Скороcть передачи сигналов	11a: до 54 Мбит/с (динамическая) 11n: до 150 Мбит/с (динамическая)
Чувствительность (прием)	802.11a 54 Мбит/с: -77 дБм 48 Мбит/с: -79 дБм 36 Мбит/с: -83 дБм 24 Мбит/с: -86 дБм 18 Мбит/с:-91 дБм 12 Мбит/с:-92 дБм 9 Мбит/с:-93 дБм 6 Мбит/с:-94 дБм	802.11n 150 Мбит/с: -73 дБм 121,5 Мбит/с: -76 дБм 108 Мбит/с: -77 дБм 81 Мбит/с: -81 дБм 54 Мбит/с:-84 дБм 40,5 Мбит/с:-88 дБм 27 Мбит/с:-91 дБм 13,5 Мбит/с:-93 дБм
Режимы работы	Маршрутизатор-точка доступа Маршрутизатор-клиент точки доступа (клиент WISP) Точка доступа / клиент / мост / ретранслятор
Защита беспроводной сети	Включение/выключение SSID; Фильтр по MAC-адресу 64/128/152-битное шифрование WEP WPA/WPA2, WPA-PSK/WPA2-PSK(AES/TKIP)
Дополнительные возможности	Поддержка PoE на расстояние до 60 метров 4-уровневый светодиодный индикатор

Секторная антенна Maximus Sector 515812-В (цена: 991 грн.) вертикальной поляризации изготовлена в антенном кожухе из УФ-стойкого пластика с литым алюминиевым кронштейном. Высококачественные материалы позволяют применять антенну в тяжёлых погодных условиях. Её можно использовать для базовых станций малых, средних и больших размеров. Антенна выдаёт сильный и стабильный сигнал на средних и больших расстояниях. Основные характеристики представлены в табл. 3.6.

Таблица 3.6 – Технические характеристики Maximus Sector 515812-В

Современные компьютерные технологии невозможно представить себе без объединения всевозможных устройств в виде стационарных терминалов, ноутбуков или даже мобильных девайсов в единую сеть. Такая организация позволяет не только быстро обмениваться данными между разными устройствами, но и использовать вычислительные возможности всех единиц техники, подключенной к одной сети, не говоря уже о возможности доступа к периферийным составляющим вроде принтеров, сканеров и т. д. Но по каким принципам производится такое объединение? Для их понимания необходимо рассмотреть локальной сети, часто называемую топологией, о чем дальше и пойдет речь. На сегодняшний день существует несколько основных классификаций и типов объединения любых устройств, поддерживающих сетевые технологии, в одну сеть. Конечно же, речь идет о тех девайсах, на которых установлены специальные проводные или беспроводные сетевые адаптеры и модули.

Схемы локальных компьютерных сетей: основная классификация

Прежде всего в рассмотрении любого типа организации компьютерных сетей необходимо отталкиваться исключительно от способа объединения компьютеров в единое целое. Тут можно выделить два основных направления, используемых при создании схемы локальной сети. Подключение по сети может быть либо проводным, либо беспроводным.

В первом случае используются специальные коаксиальные кабели или витые пары. Такая технология получила название Ethernet-соединения. Однако в случае использования в схеме локальной вычислительной сети коаксиальных кабелей их максимальная длина составляет порядка 185-500 м при скорости передачи данных не более 10 Мбит/с. Если применяются витые пары классов 7, 6 и 5е, их протяженность может составлять 30-100 м, а пропускная способность колеблется в пределах 10-1024 Мбит/с.

Беспроводная схема соединения компьютеров в локальной сети основана на передачи информации посредством радиосигнала, который распределяется между всеми подключаемыми устройствами, раздающими девайсами, в качестве которых могут выступать маршрутизаторы (роутеры и модемы), точки доступа (обычные компьютеры, ноутбуки, смартфоны, планшеты), коммутационные устройства (свитчи, хабы), повторители сигнала (репитеры) и т. д. При такой организации применяются оптоволоконные кабели, которые подключаются непосредственно к основному раздающему сигнал оборудованию. В свою очередь, расстояние, на которое можно передавать информацию, возрастает примерно до 2 км, а в радиочастотном диапазоне в основном применяются частоты 2,4 и 5,1 МГц (технология IEEE 802.11, больше известная как Wi-Fi).

Проводные сети принято считать более защищенными от внешнего воздействия, поскольку напрямую получить доступ ко всем терминалам получается не всегда. Беспроводные структуры в этом отношении проигрывают достаточно сильно, ведь при желании грамотный злоумышленник может запросто вычислить сетевой пароль, получить доступ к тому же маршрутизатору, а уже через него добраться до любого устройства, в данный момент использующего сигнал Wi-Fi. И очень часто в тех же государственных структурах или в оборонных предприятиях многих стран использовать беспроводное оборудование категорически запрещается.

Классификация сетей по типу соединения устройств между собой

Отдельно можно выделить полносвязную топологию схем соединения компьютеров в локальной сети. Такая организация подключения подразумевает только то, что абсолютно все терминалы, входящие в сеть, имеют связь друг с другом. И как уже понятно, такая структура является практически не защищенной в плане внешнего вторжения или при проникновении злоумышленников в сеть посредством специальных вирусных программ-червей или шпионских апплетов, которые изначально могли бы быть записаны на съемных носителях, которые те же неопытные сотрудники предприятий по незнанию могли подключить к своим компьютерам.

Именно поэтому чаще всего используются другие схемы соединения в локальной сети. Одной из таких можно назвать ячеистую структуру, из которой определенные начальные связи были удалены.

Общая схема соединения компьютеров в локальной сети: понятие основных типов топологии

Теперь кратко остановимся на проводных сетях. В них можно применять несколько наиболее распространенных типов построения схем локальных сетей. Самыми основными видами являются структуры типа «звезда», «шина» и «кольцо». Правда, наибольшее применение получил именно первый тип и его производные, но нередко можно встретить и смешанные типы сетей, где используются комбинации всех трех главных структур.

Топология «звезда»: плюсы и минусы

Схема локальной сети «звезда» считается наиболее распространенной и широко применяемой на практике, если речь идет об использовании основных типов подключения, так сказать, в чистом виде.

Суть такого объединения компьютеров в единое целое состоит в том, что все они подключаются непосредственно к центральному терминалу (серверу) и между собой не имеют никаких связей. Абсолютно вся передаваемая и принимаемая информация проходит непосредственно через центральный узел. И именно эта конфигурация считается наиболее безопасной. Почему? Да только потому, что внедрение тех же вирусов в сетевое окружение можно произвести либо с центрального терминала, либо добраться через него с другого компьютерного устройства. Однако весьма сомнительным выглядит тот момент, что в такой схеме локальной сети предприятия или государственного учреждения не будет обеспечен высокий уровень защиты центрального сервера. А внедрить шпионское ПО с отдельного терминала получится только при наличии физического доступа к нему. К тому же и со стороны центрального узла на каждый сетевой компьютер могут быть наложены достаточно серьезные ограничения, что особенно часто можно наблюдать при использовании сетевых операционных систем, когда на компьютерах отсутствуют даже жесткие диски, а все основные компоненты применяемой ОС загружаются непосредственно с главного терминала.

Но и тут есть свои недостатки. Прежде всего связано это с повышенными финансовыми затратами на прокладку кабелей, если основной сервер находится не в центре топологической структуры. Кроме того, скорость обработки информации напрямую зависит от вычислительных возможностей центрального узла, и если он выходит из строя, соответственно, на всех компьютерах, входящих в сетевую структуру, связи нарушаются.

Схема «шина»

Схема соединения в локальной сети по типу «шины» тоже является одной из распространенных, а ее организация основана на применении единого кабеля, через ответвления которого к сети подключаются все терминалы, в том числе и центральный сервер.

Главным недостатком такой структуры можно назвать высокую стоимость прокладки кабелей, особенно для тех случаев, когда терминалы находятся на достаточно большом удалении друг от друга. Зато при выходе из строя одного или нескольких компьютеров связи между всеми остальными компонентами в сетевом окружении не нарушаются. Кроме того, при использовании такой схемы локальной сети проходящая через основной канал очень часто дублируется на разных участках, что позволяет избежать ее повреждения или невозможности ее доставки в пункт назначения. А вот безопасность в такой структуре, увы, страдает довольно сильно, поскольку через центральный кабель вредоносные вирусные коды могут проникнуть на все остальные машины.

Структура «кольцо»

Кольцевую схему (топологию) в некотором смысле можно назвать морально устаревшей. На сегодняшний день она не используется практически ни в одной сетевой структуре (разве что только в смешанных типах). Связано это как раз с самими принципами объединения отдельных терминалов в одну организационную структуру.

Компьютеры друг с другом соединяются последовательно и только одним кабелем (грубо говоря, на входе и на выходе). Конечно, такая методика снижает материальные затраты, однако в случае выхода из строя хотя бы одной сетевой единицы нарушается целостность всей структуры. Если можно так сказать, на определенном участке, где присутствует поврежденный терминал, передача (прохождение) данных попросту стопорится. Соответственно, и при проникновении в сеть опасных компьютерных угроз они точно так же последовательно проходят от одного терминала к другому. Зато в случае присутствия на одном из участков надежной защиты вирус будет ликвидирован и дальше не пройдет.

Смешанные типы сетей

Как уже было сказано выше, основные типы схем локальных сетей в чистом виде практически не встречаются. Гораздо более надежными и в плане безопасности, и по затратам, и по удобству доступа выглядят смешанные типы, в которых могут присутствовать элементы основных видов сетевых схем.

Так, очень часто можно встретить сети с древовидной структурой, которую изначально можно назвать неким подобием «звезды», поскольку все ответвления идут из одной точки, называемой корнем. А вот организация ветвей в такой схеме подключения по локальной сети может содержать в себе и кольцевые, и шинные структуры, делясь на дополнительные ответвления, часто определяемые как подсети. Понятно, что такая организация является достаточно сложной, и при ее создании необходимо использовать дополнительные технические приспособления вроде сетевых коммутаторов или разветвителей. Но, как говорится, цель оправдывает средства, ведь благодаря такой сложной структуре важную и конфиденциальную информацию можно защитить очень надежно, изолировав ее в ветках подсетей и практически ограничив к ней доступ. То же самое касается и вывода из строя составляющих. При таком построении схем локальных сетей совершенно необязательно использовать только один центральный узел. Их может быть несколько, причем с совершенно разными уровнями защиты и доступа, что еще больше повышает степень общей безопасности.

Логистическая топология

Особо важно при организации сетевых структур обратить внимание на применяемые способы передачи данных. В компьютерной терминологии такие процессы принято называть логистической или логической топологией. При этом физические методы передачи информации в различных структурах могут весьма существенно отличаться от логических. Именно логистика, по сути своей, определяет маршруты приема/передачи. Очень часто можно наблюдать, что при построении сети в виде «звезды» обмен информацией осуществляется с использованием шинной топологии, когда сигнал может приниматься одновременно всеми устройствами. В кольцевых логических структурах можно встретить ситуации, когда сигналы или данные принимаются только теми терминалами, для которых они предназначены, несмотря даже на последовательное прохождение через все сопутствующие звенья.

Наиболее известные сети

Выше пока что рассматривалось исключительно построение схем локальных сетей на основе технологии Ethernet, которая в самом простом выражении использует адреса, протоколы и стеки TCP/IP. Но ведь в мире можно найти огромное количество сетевых структур, которые имеют отличные от приведенных принципы сетевой организации. Наиболее известными из всех (кроме Ethernet с использованием логической шинной топологии) являются Token Ring и Arcnet.

Сетевая структура Token Ring в свое время был разработана небезызвестной компанией IBM и базируется на логической схеме локальной сети «маркерное кольцо», что определяет доступ каждого терминала к передаваемой информации. В физическом отношении также применяется кольцевая структура, однако она имеет свои особенности. Для объединения компьютеров в единое целое имеется возможность использования либо витой пары, либо оптоволоконного кабеля, но скорость передачи данных составляет всего лишь 4-16 Мбит/с. Зато маркерная система по типу "звезды" позволяет передавать и получать данные только тем терминалам, которые имеют на это право (помечены маркером). Но основным недостатком такой организации является то, что в определенный момент такими правами может обладать только одна станция.

Не менее интересной выглядит и схема локальной сети Arcnet, созданная в 1977 году компанией Datapoint, которую многие специалисты называют самой недорогой, простой и очень гибкой структурой.

Для передачи информации и подключения компьютеров могут применяться коаксиальные или оптоволоконные кабели, но также не исключается возможность использования витой пары. Правда, в плане скорости приема/передачи эту структуру особо производительной назвать нельзя, поскольку в максимуме обмен пакетами может производиться на скорости подключения не более 2,5 Мбит/с. В качестве физического подключения используется схема «звезда», а в логическом - «маркерная шина». С правами на прием/передачу дело обстоит точно так же, как и в случае с Token Ring, за исключением того, что передаваемая от одной машины информация доступна абсолютно всем терминалам, входящим в сетевое окружение, а не какой-то одной машине.

Краткие сведения по настройке проводного и беспроводного подключения

Теперь кратко остановимся на некоторых важных моментах создания и применения любой из описанных схем локальной сети. Программы сторонних разработчиков при использовании любой из известных операционных систем для выполнения таких действий не нужны, поскольку основные инструменты предусмотрены в их стандартных наборах изначально. Однако в любом случае необходимо учитывать некоторые важные нюансы, касающиеся настройки IP-адресов, которые применяются для идентификации компьютеров в сетевых структурах. Разновидностей всего две - статические и динамические адреса. Первые, как уже понятно из названия, являются постоянными, а вторые могут изменяться при каждом новом соединении, но их значения находятся исключительно в одном диапазоне, устанавливаемом поставщиком услуг связи (провайдером).

В проводных корпоративных сетях для обеспечения высокой скорости обмена данными между сетевыми терминалами чаще всего используются статические адреса, назначаемые каждой машине, находящейся в сети, а при организации сети с беспроводным подключением обычно задействуются динамические адреса.

Для установки заданных параметров статического адреса в Windows-системах используются параметры протокола IPv4 (на постсоветском пространстве шестая версия еще особо широкого распространения не получила).

В свойствах протокола достаточно прописать IP-адрес для каждой машины, а параметры маски подсети и основного шлюза являются общими (если только не используется древовидная структура с множеством подсетей), что выглядит очень удобным с точки зрения быстрой настройки подключения. Несмотря на это, динамические адреса использовать тоже можно.

Они назначаются автоматически, для чего в настройках протокола TCP/IP имеется специальный пункт, в каждый определенный момент времени присваиваются сетевым машинам прямо с центрального сервера. Диапазон выделяемых адресов предоставляется провайдером. Но это абсолютно не значит, что адреса повторяются. Как известно, в мире не может быть двух одинаковых внешних IP, и данном случае речь идет либо о том, что они изменяются только внутри сети либо перебрасываются с одной машины на другую, когда какой-то внешний адрес оказывается свободным.

В случае с беспроводными сетями, когда для первичного подключения используются маршрутизаторы или точки доступа, раздающие (транслирующие или усиливающие) сигнал, настройка выглядит еще проще. Главное условие для такого типа подключения - установка автоматического получения внутреннего IP-адреса. Без этого соединение работать не будет. Единственный изменяемый параметр - адреса серверов DNS. Несмотря на начальную установку их автоматического получения, зачастую (особенно при снижении скорости подключения) рекомендуется выставлять такие параметры вручную, используя для этого, например, бесплатные комбинации, распространяемые компаниями Google, Yandex и т. д.

Наконец, даже при наличии только какого-то определенного набора внешних адресов, по которым в интернете идентифицируется любое компьютерное или мобильное устройство, изменять их тоже можно. Для этого предусмотрено множество специальных программ. Схема локальной сети может иметь любую из выше перечисленных вариаций. А суть применения таких инструментов, которые чаще всего представляют собой либо VPN-клиенты, либо удаленные прокси-серверы, состоит в том, чтобы изменить внешний IP, который, если кто не знает, имеет четкую географическую привязку, на незанятый адрес, по расположению находящийся в совершенно в другой локации (хоть на краю света). Применять такие утилиты можно непосредственно в браузерах (VPN-клиенты и расширения) либо производить изменение на уровне всей операционной системы (например, при помощи приложения SafeIP), когда некоторым приложениям, работающим в фоновом режиме, требуется получить доступ к заблокированным или недоступным для определенного региона интернет-ресурсам.

Эпилог

Если подводить итоги всему вышесказанному, можно сделать несколько основных выводов. Первое и самое главное касается того, что основные схемы подключения постоянно видоизменяются, и их в начальном варианте практически никогда не используют. Наиболее продвинутыми и самыми защищенными являются сложные древовидные структуры, в которых дополнительно может использоваться несколько подчиненных (зависимых) или независимых подсетей. Наконец, кто бы что ни говорил, на современном этапе развития компьютерных технологий проводные сети, даже несмотря на высокие финансовые затраты на их создание, все равно по уровню безопасности на голову выше, чем простейшие беспроводные. Но беспроводные сети имеют одно неоспоримое преимущество - позволяют объединять компьютеры и мобильные устройства, которые географически могут быть удалены друг от друга на очень большие расстояния.

При Президенте Российской Федерации»

Брянский филиал

Кафедра математики и информационных технологий

Направление подготовки 230700.62 - Прикладная информатика

КУРСОВАЯ РАБОТА

Проектирование локальной вычислительной сети образовательного учреждения

Вариант 5

по курсу «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»

Кирюшин Р.О.

группа ПОО-12

Научный руководитель

Квитко Б.И.,

канд. техн. наук, проф. кафедры

Брянск 2014

ВВЕДЕНИЕ 3

1. ОПИСАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО ПРОЕКТНОГО РЕШЕНИЯ 9

1.1 ОПИСАНИЕ СХЕМЫ ОРГАНИЗАЦТ СВЯЗИ ЛВС 9

1.2 РАЗМЕЩЕНИЕ АКТИВНОГО ОБОРУДОВАНИЕ ЛВС 11

2. РАСЧЕТ КОМПОНЕНТОВ СКС 23

2.1 КАБЕЛИ И КАБЕЛЬНАЯ СИСТЕМА 30

2.2 КАБЕЛЬНЫЕ КАНАЛЫ И МОНТАЖНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ 36

3.ИТОГОВАЯ КАЛЬКУЛЯЦИЯ 39

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 49

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 40

Введение

Локальные вычислительные сети - это сети, предназначенные для обработки, хранения и передачи данных, и представляет из себя кабельную систему объекта (здания) или группы объектов (зданий). На сегодняшний день трудно представить работу современного офиса без локальной вычислительной сети, без информационно-вычислительной сети сейчас не обходиться не одно предприятие.

Причиной создания локальной сети является:

· Контроль за доступом к важным документам;

· Совместная обработка информации;

· Совместное использование файлов.

Актуальность выполнения данной работы заключается в том, что обеспечение фирмы компьютерами с наличием локальной вычислительной сети и доступом в интернет дает сотрудникам:

· Производить быструю обработку бумажной информации, её хранение;

· Вести электронную базу своих клиентов;

· Иметь доступ к последним новейшим статьям, законам и т.д. находящимся в сети Интернет;

· Пользоваться локальной и защищенной электронной почтой.

Объект исследования – компьютерные сети.

Предмет исследования – локальная вычислительная сеть.

Цель выполнения курсовой работы является приобретение практических навыков анализа технического задания и проектирование ЛВС стандарта IEEE 802.3 (Ethernet).

Чаще всего локальные сети построены на технологиях Ethernet или Wi-Fi. 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.

Для проведения работы нам нужно будет хорошо ознакомиться с ЛВС, узнать все ее нюансы. Для этой задачи нам потребуется анализ литературы по этой теме.

План расположения корпусов зданий изображен на рисунке 1.

Помещения, в которых будут расположены рабочие места, объединенные создаваемой ЛВС, представлены в таблице 1.

Здание	Этаж	Номер комнаты	Число компьютеров
Итого: 40 компьютеров + сервер
Итого: 51 компьютер + сервер в 216 кабинете
Итого: 91 компьютер + 2 сервера

Планы рассматриваемых этажей помещений приведены на рис. 2, 3, 4.

Рисунок 4. План третьего этажа здания 2

Помещения, представленные на строительных планах, имеют следующий размеры: один «оконный шаг» (ширина однооконной комнаты) – В 0 =4м; глубина всех комнат (от входа к окну) – L 0 =6м; ширина многооконной комнаты – В j =В 0 ·m, где m – число окон, j – номер комнаты; ширина коридора – В к =2м; высота всех помещений – Н=3м.

Рабочие станции и серверное оборудование должны подключаться к ЛВС по технологии IEEE 802.3 1000BASE-T. Соседние здания должны быть соединены по технологии IEEE 802.3ab (гигабитные сети на основе оптоволоконного кабеля), способ прокладки ВОК - подземный. Рекомендуется использовать активное оборудование HP. Максимальное время электропитания от накопителей ИБП – 20 мин. Проектом должно быть предусмотрено выделение специальных помещений для организации рабочего места администратора сети и размещения активного оборудования ЛВС. Назначением проектируемой ЛВС является обеспечение связи между указанными этажами двух зданий, в которых располагается образовательное учреждение, а также информационный обмен между классами в пределах этажа. Курсовая работа выполняется по унифицированному техническому заданию (ТЗ) на проектирование локальной вычислительной сети образовательного учреждения.

1. Описание предлагаемого проектного решения

Описание схемы организации связи ЛВС

Топология сети - звезда. Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая (по сравнению с достигаемой в других топологиях). Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает. Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. В сети, построенной по топологии типа “звезда”, каждая рабочая станция подсоединяется кабелем (витой парой) к концентратору. 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 концентратор по всем линиям связи всем ПК. Информация поступает на все рабочие станции, но принимается только теми станциями, которым она предназначается.

Однако данная топология имеет и свои недостатки, например, производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

В соответствии с техническим заданием при проектировании будут использоваться следующие технологии:

· Gigabit Ethernet (IEEE 802.3ab 1000Base T). Данную технологию будем использовать для соединения абонентов ЛВС и для соединения сервера с ЛВС вместо технологии Gigabit Ethernet IEEE 802.3 1000Base X. Спецификация IEEE 802.3ab была предложена в 1999 году для того, чтобы обеспечить передачу данных со скоростью 1000 Мбит/сек по кабелю UTP 5e категории и при этом увеличить максимальную длину сегмента сети до 100 м.

· IEEE 802.3ab 1000Base-SX. Данную технологию будем использовать для соединения зданий и коммутаторов внутри одного здания (расположенных далеко друг от друга), так как она позволяет соединять сегменты сети, находящиеся на расстоянии до 550 м, скорость передачи 1000 Мбит/сек, для соединения используется оптоволоконный кабель (многомодовое волокно) 50 или 62,5 мкм.

Для организации горизонтальной подсистемы (подсистемы этого типа соответствуют этажам здания) лучше всего использовать экранированную витую пару 5e категории. Хотя она не так удобна для прокладки в помещениях как неэкранированная витая пара (и значительно дороже), сеть, построенная на экранированных компонентах, работает значительно надежнее и удовлетворяет требованиям по излучению и помехозащищенности, установленным европейскими нормами EN 55022 (класс В) и EN 50082-1. Она позволяет передавать данные со скоростью 1000 Мбит/сек.

Для организации вертикальной кабельной системы, которая соединяет этажи здания, будет использоваться оптоволоконный кабель, предназначенный для прокладки внутри помещений. Преимущество ВОК: передает данные на большие расстояния, не чувствителен к электромагнитным и радиочастотным помехам. Основным недостатком ВОК является его стоимость и стоимость прокладки.

Функцией подсистемы кампуса будет являться объединение в сеть подсистем двух зданий. Для вертикальной подсистемы и подсистемы кампуса будет использоваться технология 1000 Base-SX.

Крупные компании имеют в обороте большой объем данных разного характера:

• текстовые файлы;
• графические;
• изображения;
• таблицы;
• схемы.

Для руководства важно, чтобы вся информация имела удобный формат, легко конвертировалась и передавалась на любом носителе в нужные руки. Но бумажные документы давно начали сменяться оцифрованными, так как компьютер может содержать множество данных, с которыми намного удобнее работать с помощью автоматизации процессов. Также этому способствует перемещение сведений, отчетов и договоров партнерам или проверяющим компаниям без длительных переездов.

Так появилась необходимость повсеместного снабжения отделов фирм электронно-вычислительными устройствами. Вместе с этим встал вопрос о соединении этих приборов в единый комплекс для защиты, сохранности и удобства перемещения файлов.

В этой статье мы расскажем, как облегчить проектирование локальной вычислительной (компьютерной) сети на предприятии.

Что такое ЛВС, ее функции

Это связующее подключение ряда компьютеров в одно замкнутое пространство. Часто такой метод используется в крупных компаниях, на производстве. Также можно самостоятельно создать небольшую связь из 2 – 3 приборов даже в домашних условиях. Чем больше включений в структуру, тем она становится сложнее.

Виды составления сетей

Бывает два типа подключения, они различаются по сложности и наличию руководящего, центрального звена:

• Равноправные.
• Многоуровневые.

Равнозначные, они же одноранговые, характеризуются схожестью по техническим характеристикам. На них идет одинаковое распределение функций – каждый пользователь может получить доступ во все общие документы, совершить одинаковые операции. Такая схема легка в управлении, для ее создания не требуется множественных усилий. Минусом является ее ограниченность – не более 10 членов может вступить в этот круг, в ином случае нарушается общая эффективность работы, скорость.

Серверное проектирование локальной сети компании более трудоемкое, однако, у такой системы выше уровень защиты информации, а также есть четкое распределение обязанностей внутри паутины. Самый лучший по техническим характеристикам (мощный, надежный, с большей оперативной памятью) компьютер назначается сервером. Это центр всей ЛВС, здесь хранятся все данные, с этой же точки можно открывать или прекращать доступ к документам другим пользователям.

Функции компьютерных сетей

Основные свойства, которые нужно учесть при составлении проекта:

• Возможность подключения дополнительных устройств. Первоначально в сетке может находиться несколько машин, с расширением фирмы может понадобится дополнительное включение. При расчете мощности на это стоит обратить внимание, иначе понадобится делать перепланировку и докупать новые расходные материалы повышенной прочности.
• Адаптация под разные технологии. Необходимо обеспечить гибкость системы и ее приспособленность к разным сетевым кабелям и разным ПО.
• Наличие резервных линий. Во-первых, это относится к точкам выхода рядовых компьютеров. При сбое должна быть возможность подключить другой шнур. Во-вторых, нужно обеспечить бесперебойность работы сервера при многоуровневом подключении. Это можно сделать, обеспечив автоматический переход на второй концентратор.
• Надежность. Оснащение бесперебойниками, резервами автономной энергии, чтобы минимизировать возможность перебоя связи.
• Защита от посторонних влияний и взлома. Хранящиеся данных можно защищать не просто паролем, а целой связкой приспособлений: концентратор, коммутатор, маршрутизатор и сервер удаленного доступа.
• Автоматизированное и ручное управление. Важно установить программу, которая будет анализировать состояние сетки в каждый момент времени и оповещать о неисправностях для быстрого их устранения. Пример такого софта – RMON. При этом можно использовать и личный мониторинг через интернет-серверы.

Составление технических требований для проектирования и расчета локальной сети (ЛВС) на предприятии

Из свойств выходят условия, которые нужно учитывать при составлении проекта. Весь процесс конструирования начинается с составления технического задания (ТЗ). Оно содержит:

• Нормы по безопасности сведений.
• Обеспечение всем подключенным компьютерам доступа к информации.
• Параметры по производительности: время реакции от запроса пользователя до открытия нужной страницы, пропускная способность, то есть объем данных в работе и задержка передачи.
• Условия надежности, то есть готовность длительной, даже постоянной работы без перебоев.
• Замену комплектующий – расширение сетки, дополнительные включения или монтаж аппаратуры другой мощности.
• Поддержку разных видов трафика: текст, графика, мультимедийный контент.
• Обеспечение централизованного и дистанционного управления.
• Интеграцию различных систем и программных пакетов.

Когда ТЗ составлено с соблюдением потребностей пользователей, выбирается вид включенности всех точек в одну сеть.

Основные топологии ЛВС

Это способы физического соединения устройств. Самые частотные представлены тремя фигурами:

• шина;
• кольцо;
• звезда.

Шинная (линейная)

При сборке используется один ведущей кабель, от него уже отходят провода к пользовательским компьютерам. Основной шнур напрямую подключен к серверу,который хранит информацию. В нем же происходит отбор и фильтрация данных, предоставление или ограничение доступов.

Преимущества:

• Отключение или проблемы с одним элементом не нарушают действия остальной сетки.
• Проектирование локальной сети организации довольно простое.
• Относительно низкая стоимость монтажа и расходных материалов.

Недостатки:

• Сбой или повреждение несущего кабеля прекращает работу всей системы.
• Небольшой участок может быть подключен таким образом.
• Быстродействие может от этого страдать, тем более если связь проходит между более чем 10 устройствами.

«Кольцо» (кольцевая)

Все пользовательские компьютеры соединены последовательно – от одного прибора к другому. Так часто делают в случае одноранговых ЛВС. В целом эта технология применяется все реже.

Преимущества:

• Нет расходов на концентратор, маршрутизатор и прочее сетевое оборудование.
• Передавать информацию могут сразу несколько пользователей.

Недостатки:

• Скорость передачи во всей сетке зависит от мощности самого медленного процессора.
• При неполадках в кабеле или при отсутствии подключения любого элемента прекращается общая работа.
• Настраивать такую систему достаточно сложно.
• При подключении дополнительного рабочего места необходимо прерывать общую деятельность.

«Звезда»

Это параллельное включение устройств в сеть к общему источнику – серверу. Как цент чаще всего применяется хаб или концентратор. Все данные передаются через него. Таким способом может осуществляться работа не только компьютеров, но и принтеров, факсов и прочего оборудования. На современных предприятиях это самый частотный применяемый метод организации деятельности.

Преимущества:

• Легко выполнить подключение еще одного места.
• Производительность не зависит от быстродействия отдельных элементов, поэтому остается на стабильном высоком уровне.
• Просто найти поломку.

Недостатки:

• Неисправность центрального прибора прекращает деятельность всех пользователей.
• Количество подключений обусловлено числом портов серверного устройства.
• На сетку расходуется много кабеля.
• Дороговизна оборудования.

Этапы программного проектирования ЛВС

Это многоступенчатый процесс, который требует компетентного участия многих специалистов, так как следует предварительно рассчитать необходимую пропускную способность кабелей, учесть конфигурацию помещений, установить и настроить технику.

Планирование помещений организации

Следует расположить кабинеты работников и начальства в соответствии с выбранной топологией. Если для вас подходит форма звезды, то стоит поместить основную технику в ту комнату, что является основной и располагается в центре. Это же может быть офис руководства. В случае шинного распределения, сервис может находиться в самом удаленном по коридору помещении.

Построение схемы локальной сети

Чертеж можно сделать в специализированных программах автоматизированного проектирования. Идеально подходят продукты компании «ЗВСОФТ» – в них содержатся все базовые элементы, которые потребуются при построении.

Сетка должна учитывать:

• максимальное напряжение;
• последовательность вхождений;
• возможные перебои;
• экономичность установки;
• удобная подача электроэнергии.

Характеристики ЛВС необходимо подбирать в соответствии с планом помещений организации и используемым оборудованием.

Параметры компьютеров и сетевых устройств

При выборе и покупке элементов сетки важно учитывать следующие факторы:

• Совместимость с разными программами и новыми технологиями.
• Скорость передачи данных и быстродействие аппаратов.
• Количество и качество кабелей зависит от выбранной топологии.
• Метод управления обменов в сети.
• Защищенность от помех и сбоев обмоткой проводов.
• Стоимость и мощность сетевых адаптеров, трансиверов, репитеров, концентраторов, коммутаторов.

Принципы проектирования ЛВС с помощью компьютерных программ

При составлении проекта важно учесть большое количество нюансов. В этом поможет программное обеспечение от ZWSOFT. Компания занимается разработкой и продажей многофункциональных софтов для автоматизации работы инженеров-проектировщиков. Базовый САПР – является аналогом популярного, но дорогого пакта от Autodesk – AutoCAD, но превосходит его по легкости и удобству лицензирования, а также по более лояльной ценовой политике.

Преимущества программы:

• Интуитивно понятный, удобный интерфейс в черном цвете.
• Широкий выбор инструментов.
• Работа в двухмерном и трехмерном пространстве.
• 3D-визуализация.
• Интеграция с файлами большинства популярных расширений.
• Организация элементов ЛВС в виде блоков.
• Подсчет длин кабельных линий.
• Наглядное расположение элементов и узлов.
• Одновременная работа с графикой и текстовыми данными.
• Возможность установки дополнительных приложений.

Для ZWCAD – модуль, который расширяет функции базового САПРа в сфере проектирования мультимедийных схем. Все чертежи выполняются с автоматизированным расчетом кабелей локальной вычислительной сети и их маркировкой.

Преимущества:

• автоматизация подбора коммутационных систем;
• широкая библиотека элементов;
• параллельное заполнение кабельного журнала;
• автоматическое создание спецификаций;
• добавление оборудования в библиотеку;
• одновременная работа нескольких пользователей с базой данных;
• схематичные отметки расположения устройств и предметов мебели.

Поможет сделать проект в объемном виде, создать его в 3D. Интеллектуальные инструменты позволяют быстро проложить трассы ЛВС до точек подключения, наглядно представить места прохождения кабелей, организовать пересечения линий, выполнить разрезы подключаемого оборудования и технологической мебели (в том числе в динамическом режиме). С помощью редактора компонентов можно создать библиотеку как шкафов, коммутационных аппаратов, кабелей, зажимов и проч., а также присвоить им характеристики, на основе которых в дальнейшем можно составить спецификации и калькуляции. Таким образом, функции этого софта помогут завершить генплан помещений организации с трассировкой всех линий ЛВС.

Создавайте проект локальной вычислительной сети в своем предприятии вместе с программами от «ЗВСОФТ».