Сравнительный анализ топологий лвс реферат

Обновлено: 08.07.2024

Актуальность темы определяется тем, что информационные методы все шире внедряются во все сферы деятельности. Информатизация, конвергенция компьютерных и телекоммуникационных технологий, переход к широкомасштабному применению современных информационных систем в сфере науки и образования обеспечивают принципиально новый уровень получения и обобщения знаний, их распространения и использования. Цель: Спроектировать локальную вычислительную группы компьютерных классов учебного заведения.

Объект исследования: Объектом курсовой работы является процесс проектирования локальной вычислительной сети

Предмет исследования: Поиск и обработка знаний о предмете исследования будет вестись с помощью учебных материалов, указанных в списке литературы и ресурсов сети Интернет.

1. Теоретическое обоснование построение вычислительной локальной сети; Проверить работоспособность сети;

2. Проработка предпосылок и условий для создания вычислительной сети;

3.Создание проекта вычислительной локальной сети.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПОСТРОЕНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ

Локальные и глобальные сети. Сети других типов классификации

· PAN (Personal Area Network) — персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу.

· CAN (Campus Area Network — кампусная сеть) — объединяет локальные сети близлежащих зданий.

· MAN (Metropolitan Area Network) — городские сети между предприятиями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей.

· WAN (Wide Area Network) — глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя локальные сети и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN — сети с коммутацией пакетов (Frame relay). Глобальные сети - открытые сети и ориентированы на обслуживание разных пользователей.

Сети других типов классификации:

По топологии

шинная - локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь и данные, передаваемые любой станцией, становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же шине.

кольцевая - узлы связаны кольцевой линией передачи данных; данные, проходят по кольцу, и по очереди становятся доступными всем узлам сети;

звездная - центральный узел, по которому расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов;

иерархическая - каждое устройство обеспечивает управление устройствами, находящимися ниже в иерархии.

По способу управления

клиент/сервер - в них выделяется один или несколько узлов (серверы), выполняющие в сети управляющие и специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) - терминалы, в них работают пользователи. Сети клиент/сервер различаются по типам серверов. При специализации серверов по определенным приложениям получится сеть распределенных вычислений. Такие сети отличают также от централизованных систем, построенных на мэйнфреймах;

одноранговые - все узлы равноправны; под клиентом понимается объект, запрашивающий некоторые услуги, а под сервером - объект, предоставляющий эти услуги. Каждый узел выполняет функции клиента и сервера.

По методу доступа

Среда передачи данных в локальной вычислительной сети - сегмент коаксиального кабеля. К нему через аппаратуру подключаются узлы - компьютеры и общее периферийное оборудование. Так как среда передачи данных общая, а запросы на сетевые обмены у узлов появляются асинхронно, то возникает проблема разделения общей среды между многими узлами то есть доступ к сети. Доступ к сети - взаимодействие узла сети со средой передачи данных для обмена информацией с другими узлами. Управление доступом к среде - это установка последовательности, в которой станции получают доступ к среде передачи данных.

Различают случайные и детерминированные методы доступа. Среди случайных методов распространён метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий. [1]

На основании изложенного материала было принято решение о использовании метода CSMA/CD.

Сравнительный анализ различных топологий сетей

Сравнительный анализ топологий компьютерных сетей будем проводится на основе следующих признаков:

1) простота структурной организации, которая измеряется количеством каналов связи между станциями сети;

4) время доставки пакетов, которое измеряется в хопах (hop),представляющих собой число промежуточных каналов или узлов на пути передачи данных;

5) стоимость топологии, которая зависит от состава, количества оборудования и от сложности реализации.

Все пять признаков взаимосвязаны. Поэтому более эффективные топологии с позиций надёжности, производительности и времени доставки наиболее сложны в реализации и являются более дорогими. Сравнение рассмотренных топологий представлены в виде табл. 1, признаки будут оцениваться значениями от 1 до 5, причем 1 – это наилучшее значение.[3]

Показатели	Общая шина	Звезда	Кольцо	Многосвязная
Простота	1	2	3	4
Стоимость	1	2	3	4
Надежность	5	4	3	2
Производительность	5	4	3	2
Доставка (время)	5	4	5	3

Простота структурной организации и стоимость – показатели, которые зависят друг от друга. По количеству каналов связи наиболее проста топология общая шина, которая имеет только 1 канал связи. Достоинством общей шины является отсутствие каких-либо дополнительных сетевых устройств. Сеть строится на основе сетевой карты. Отсутствие сложностей при добавлении новых компьютеров. Таким образом, общая шина без сомнений самая простая и дешевая топология. Также дешевыми являются топологии звезда и дерево, что связано с малым количеством типов связей между узлами, то есть каждый компьютер связан напрямую с центральным узлом. В топологии кольцо количество каналов связи равно количеству узлов. Полносвязная топология наиболее сложна и дорога. Поэтому она не распространена при построении больших сетей. При построении глобальных сетей самая распространённая – многосвязная\ячеистая топология. Она занимает промежуточное положение по этим показателям, однако альтернативы этой топологии в глобальных сетях нет. Так как глобальные сети объединяют уже существующие сети.

Надежность. Лидером является полносвяная топология. У нее нет узких мест и имеется множество альтернативных путей при выходе какого-либо звена из строя. Наименее надежные топологии: общая шина, звезда и дерево. Многосвязная топология занимает промежуточное положение.

Производительность сети. Производительность будет тем выше, чем больше пакетов одновременно находится в сети. С увеличением числа пакетов производительность растет и при определённом значении наступает насыщение. Насыщение связано с определённым узлом или каналом в сети, нагрузка которого приближается к 1. Поэтому при построении сети обеспечивают равную пропускную способность для всех каналов, что обеспечивает максимальную производительность для полносвязной топологии и минимальную производительность для общей шины.

Время доставки. Необходимо анализировать при условии отсутствия узких мест в сети. В этом случае время доставки связано с числом хопов, то есть каналов связи между соседними узлами. Полносвязная топология обеспечивает время доставки в 1 хоп. Наибольшее время доставки при большом количестве станций в сети с топологией кольцо. В топологии общая шина всё сложнее. Так как шина используется всеми узами, и если для одного узла время доставки оказывается минимальным, то другие узлы ждут своей очереди, и время доставки резко увеличивается. Также в топологии общей шины на время доставки оказывает влияние коллизии, то есть столкновения пакетов.

Решение об использовании той или иной топологии должно приниматься на основе учета всех параметров. Так как может оказаться, что более сложная топология оказалась дешевле, чем более простая.[4]

На основе изложенного материала, было принято решение о применении топологии ”звезда”, так как она обладает наибольшей эффективностью и простотой из приведённых.

Целью теоретической части данной курсовой работы является рассмотрение такого вида сетей как локальная вычислительная сеть (ЛВС). В работе описана ее характеристика, виды, основные элементы, топология построения локальных вычислительных сетей, предоставлены графические изображения схем основных видов топологии. Описано назначение ЛВС, область ее применения.

В практической части описывается алгоритм решения предложенной экономической задачи по осуществляемой страховой деятельности на территории России по видам полисов.

Курсовая работа выполнена при помощи текстового редактора Microsoft Office Word 2003, табличного редактора Microsoft Office Excel 2003, графического редактора Paint, на ноутбуке Acer Aspire 5738ZG с техническими характеристиками: Intel Pentium dual-core processor Т4200 (2.0 GHz, 800 MHz FSB, 1 MB L2 cache).

Основные понятия локальных вычислительных сетей

К локальным компьютерным сетям (ЛВС или LAN – Local Area NetWork) относятся сети, узлы которых располагаются на небольшом расстоянии друг от друга, обычно не дальше нескольких сотен метров. Примерами таких сетей могут служить сети отдельных предприятий и организаций, а также их структурных подразделений. Основным назначением ЛВС является предоставление информационных, вычислительных и технических ресурсов подключенным к сети пользователям [1, С.129-130].

ЛВС имеют характерные отличительные черты, позволяющие их выделить в отдельный класс компьютерных сетей:

Компактное территориальное расположение узлов сети. Расстояние между узлами сети обычно не превышает нескольких сот метров.
В качестве среды передачи данных используется кабельная система.
В качестве узлов сети чаще всего используются персональные компьютеры.
Методы доступа, топологии, компоненты ЛВС разнообразны, имеют высокую степень совместимости и гибкости применения, что позволяет разрабатывать сети любой сложности и архитектуры [1, С.130].

Под архитектурой сети понимается вариант сети с конкретными компонентами сети (компьютеры, данные, программы, сетевое оборудование, различные устройства внешней памяти, принтеры, сканеры и другие устройства), топологией построения и технологией функционирования сети.

Под топологией вычислительной сети понимается изображение сети в виде графа, вершинами которого соответствуют компьютеры сети, отдельные виды сетевого оборудования, а ребрам – физические связи между ними [1, С.113-114]. Также под топологией понимают, различные способы конфигурации соединения кабелей для объединения компьютеров в ЛВС [2, С.72].

Общая характеристика топологий компьютерных сетей

Существуют три основные базовые топологии:

звезда (Star);
кольцо (Ring);
шина (Bus), или общая.

Наряду с перечисленными топологиями компьютерных сетей на практике применяются и различные виды комбинированных топологий, которые получаются в результате комбинаций базовых топологий, это:

полносвязная;
ячеистая;
иерархическая;
смешанная.

Различные виды ЛВС выделяются по следующим признакам:

Технология функционирования сети. В зависимости от используемой технологии работы существуют сети Ethernet,Arcnet,TokenRing.
Топология построения ЛВС. По этому признаку различают сети с шиной, звездообразной, кольцевой и комбинированными топологиями построения.
Наличие или отсутствие сервера в сети. В зависимости от того, имеет ли ЛВС в своем составе выделенный сервер или все узлы сети равноправны, различают иерархические и одноранговые сети.
В зависимости от типа среды передачи данных выделяют сети, построенные на основе коаксиального кабеля, витой пары, волоконно-оптического кабеля. Существуют также ЛВС, отдельные части которых используют разные типы кабелей.

Подробная характеристика топологий компьютерных сетей

Выбор топологии существенно влияет на многие характеристики сети. На рисунке 3.1 представлены базовые топологии сетей.

Шинная топология (рис. 3.1, в) представляет собой наиболее простой способ установки сети. Она требует меньше оборудования, кабелей, времени на настройку, чем другие топологии. Физическая среда передачи состоит из единственного кабеля, который называется общей шиной, к которой подключаются все компьютеры сети. Недостатками являются подключение небольшого числа рабочих станций (не более 30) и полное прекращение работы сети при повреждении общего кабеля [1, С.115]. Шинную архитектуру использует большая часть сетей, построенных на коаксиальных кабелях, таких, как сети Ethernet [2, С.72].

Рис. 3.1. Базовые топологии сетей:

а – звезда; б – кольцо; в – общая шина

В Приложении приведена краткая характеристика базовых топологий вычислительных сетей.

Виды комбинированных топологий представлены на рисунке 3.2.

Ячеистая топология (рис. 3.2, б) предполагает, что любой узел сети располагает не менее чем двумя физическими связями с другими узлами. Данная топология применяется в неблагоприятных условиях агрессивной окружающей среды при недостаточно большой вероятности разрыва сетевых соединений. Если одна из связей доступа к узлу будет нарушена, то всегда в качестве альтернативной связи будет существовать еще одна.

Иерархическая топология (рис. 3.2, в) используется в сетях, где существует жесткое распределение рабочих станций по уровням иерархии. При этом каждый узел более нижнего уровня имеет только одну линию связи с узлом более высокого уровня.

Рис. 3.2. Комбинированные топологии компьютерных сетей:

При построении архитектуры ЛВС следует учитывать существующие зависимости между используемыми технологиями работы, топологиями сети и кабельной системой. Возможные сочетания этих элементов архитектуры определены соответствующими стандартами и спецификациями.

Отметим, что основными методами доступа при построении современных ЛВС являются высокоскоростные технологии Ethernet, которые называются соответственно Fast Ethernet (скорость передачи – 100 Мбит/с) и Gigabit Ethernet (скорость передачи – 1Гбит/с).

Технологии Arcnet (скорость передачи – 2,5 Мбит/с) и Token Ring (скорость передачи – 4 Мбит/с или 16 Мбит/с) в настоящее время практически не используются из-за низкой производительности. Таким образом, технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet являются основными технологиями построения ЛВС. Несмотря на то, что эти технологии являются прямыми преемниками Ethernet, у них отсутствуют многие недостатки, присущие прежней технологии.

Одноранговые ЛВС. В одноранговых ЛВС все компьютеры сети имеют равные права. Ресурсы сети распределены равномерно между разными компьютерами сети. Любой из компьютеров может разделять ресурсы с любыми другими компьютерами ЛВС. При этом компьютер сам управляет использованием ресурса, которым владеет. Это означает наличие возможности предоставления доступа к ресурсу в свободном режиме, по паролю авторизованным компьютерам, или запрещение доступа к ресурсу. Распределение резервов требует наличия информации у каждого компьютера о местонахождении ресурсов сети и способов доступа к ним. Таким образом, в одноранговой сети отсутствуют централизованное администрирование сетью и общее управление безопасностью ресурсов. Компьютеры ЛВС во время предоставления ресурса сталкиваются с падением собственной производительности, в результате образования дополнительных затрат процессорного времени, памяти, загрузки внешних устройств, связанных с обслуживанием запросов сети. В одноранговых ЛВС затруднена процедура резервного копирования данных, при которой необходимо копировать данные с разных компьютеров, повреждение кабеля приводит к остановке работы сети. Перечисленные недостатки одноранговых ЛВС усиливаются при увеличении числа узлов сети. Положительными сторонами являются простота и оперативность их установки, низкая стоимость оборудования и программного обеспечения. Для установки сети требуются только сетевые адаптеры, кабель и операционная система [1, С.132].

Сети с выделенным сервером. Сети с выделенным сервером, называемые еще иерархическими ЛВС, имеют в своем составе функционально ориентированные компьютеры. С технической точки зрения серверы оснащаются мощными многопроцессорными системами, обладающими увеличенным объемом оперативной памяти, высокоскоростными каналами обмена с внешними устройствами, RAID-системами хранения информации на жестких дисках с минимальным временем обращения к данным и т.д. Помимо специальных программных средств, обеспечивающих различные способы защиты данных и серверов от несанкционированного доступа, серверы размещают в специальных помещениях с контролируемым доступом.

К недостаткам сетей с выделенным сервером относятся более высокая их стоимость, сложность построения сети, необходимость постоянного мониторинга за состоянием сети и происходящих процессах, наличие персонала высокой квалификации [1, С.132].

Кабельное оборудование ЛВС. При выборе лучшей передающей среды для ЛВС следует учитывать следующие факторы: скорость передачи данных, возможность применения в конкретных сетевых архитектурах, расстояние между соседними сетевыми устройствами, устойчивость к помехам от внешних источников, стоимость кабеля, сложность установки и модернизации.

В ЛВС применяют три типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов (витая пара), коаксиальные кабели, волоконно-оптические кабели.

Витая пара существует в экранированном варианте, когда пара медных проводов заключается в изоляционный экран, и неэкранированном без изоляционной обертки. Скручивание проводов, а также наличие изоляционного экрана снижают влияние внешних помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю. Все кабели типа витой пары имеют 4 пары скрученных проводов и делятся на 5 категорий, каждая из которых характеризуется определенной совокупностью электромагнитных характеристик (5-я категория позволяет передавать данные со скоростью до 1 Гбит/с).

Коаксиальный кабель состоит из внутренней медной жилы и оплетки, отделенной от жилы слоем изоляции. Существуют два типа коаксиального кабеля, толстый коаксиальный кабель и тонкий.

Толстый коаксиальный кабель достигает в диаметре 10 мм (скорость передачи данных не превышает 10 Мбит/с), тонкий – 5 мм (достигает 100 Мбит/с). Поэтому тонкий коаксиальный кабель используется при прокладке ЛВС в агрессивной внешней среде с высоким уровнем воздействия радио- и электромагнитных волн.

Волоконно-оптический кабель состоит из одной или нескольких стеклянных или пластиковых жил (световодов), по которым распространяются световые сигналы. Жилы покрыты защитной поливинилхлоридной оболочкой. Этот тип кабеля обеспечивает наивысшую скорость передачи данных до 100 Гбит/с. По волоконно-оптическому кабелю можно одновременно передавать по нескольку световых волн. Волоконно-оптический кабель применяется в ЛВС в качестве магистральных каналов передачи данных благодаря высокой скорости передачи и малого затухания сигнала. К достоинствам волоконно-оптического кабеля следует также отнести сложность получения несанкционированного доступа к данным во время передачи и невосприимчивость кабеля к радио- и электромагнитным помехам. Недостатками являются его высокие стоимость и хрупкость, сложность монтажа, а также высокие требования к квалификации обслуживающего персонала [1, С.133].

Практическая часть

1. Общая характеристика задачи

Компания имеет свои филиалы в нескольких городах (рис. 2) и поощряет развитие каждого филиала, предоставляя определенный дисконт. Дисконт пересматривается ежемесячно по итогам общих сумм договоров по филиалам.

В конце каждого месяца составляется общий реестр договоров по всем филиалам (рис. 3).

1. Построить таблицы (рис. 1 – 3).

3. Организовать двумя способами расчет общей суммы полисов по филиалам:

1) подвести итоги в таблице реестра;

2) построить соответствующую сводную таблицу, предусмотрев возможность одновременно отслеживать итоги и по виду полиса.

Основные характеристики топологий вычислительных сетей

Топологии вычислительных сетей

Её достоинства следующие:

- выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;

- хорошая масштабируемость сети;

- лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;

- высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);

- гибкие возможности администрирования.

- выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;

- для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;

- конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

2.3 Рекомендации по решению проблем топологии сети

Спланируйте сетевые подключения внутри помещения и между ними. Я рекомендую использовать сеть с низкой задержкой.

В следующем списке приведен ряд практических советов и рекомендаций:

Между всеми серверами помещения и сервером SQL Server 2008 [2] должна быть обеспечена максимальная пропускная способность локальной сети и минимальная задержка (до 1 миллисекунды (мс)).

1. Не рекомендуется использовать топологию территориально-распределенной сети, в которой сервер SQL Server 2008 развернут удаленно от других компонентов помещения, с сетевой задержкой, превышающей 1 мс. Эта топология не проверялась.

2. Спланируйте адекватную территориально-распределенную сеть, если предполагается использовать зеркальное отображение SQL Server 2008 или доставку журналов SQL Server 2008.

3. Спланируйте использование функции сжатия для резервных копий SQL Server 2008 Enterprise Edition. Задав возможность сжатия в скрипте резервного копирования или настроив для сервера SQL Server 2008 Enterprise Edition сжатие по умолчанию, можно значительно уменьшить размер резервных копий баз данных и доставленных журналов. [14]

Топология и конфигурация сети также входит в физический уровень. Независимо от того, является ли сеть кольцевой сетью с маркерным доступом, звездоподобной сетью, или имеет гибридную конфигурацию, решение о топологии сети принимается с учетом физического уровня. В физический уровень также входит конфигурация кластеров высокой готовности. По большому счету нужно помнить о том, что если физические устройства не знают о передаваемых данных, то они работают на физическом уровне.[8]

В данной работе были рассмотрены основные топологии вычислительных сетей. Основная цель данного исследования заключалась не только в детальном рассмотрении основных топологий вычислительных сетей, но и в их сравнительной оценке, выявлении их достоинств и недостатков. Топологии различаются требуемой длиной соединительного кабеля, удобством соединения, возможностями подключения дополнительных абонентов, отказоустойчивостью, возможностями управления обменом. Топологическая структура влияет на пропускную способность и стоимость локальной сети. Каждая топология сети налагает ряд условий. Например, она может диктовать не только тип кабеля, но и способ его прокладки. На основе проведенного исследования можно сделать выбор наиболее подходящей для определенных целей топологии вычислительной сети.

Практическая значимость проведенного исследования вполне очевидна материалы и выводы данной работы помогут разбираться в преимуществах и недостатках топологий, влияющих на производительность сети, могут быть использованы для выбора наиболее подходящей топологии при проектировании компьютерных сетей предприятий.

1. Борисенко А. А. Локальная сеть. Просто как дважды два. – М.: Эксмо, 2008. – 192 с.

2. Ватаманюк А. Создание и обслуживание сетей в Windows 7. – СПб.: Питер, 2010. – 224 с.

3. Вишневский В. М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. – М.: Техносфера, 2003. – 506 с.

4. Гаранин М. В., Журавлев В. И., Кунегин С. В. Системы и сети передачи информации: учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 2001. – 335 с.

5. Гук М. Аппаратные средства локальных сетей: энциклопедия. – СПб.: Питер, 2000. – 576 с.

6. КомпьютерПресс. №8/2002. – М.: КомпьютерПресс, 2002. – 192 с.

12. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. – СПб.: Питер, 2001. – 668 с.

13. Палмер М., Синклер Р. Б. Проектирование и внедрение компьютерных сетей. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 740 с.

14. Родичев Ю. А. Компьютерные сети: архитектура, технологии, защита: учеб. пособие для вузов. – Самара: Универс-группа, 2006. – 468 с.

15. Спортак М. А. Компьютерные сети: энциклопедия пользователя: в 2-х книгах. – Киев: ДиаСофт, 1999. – 432 с.

16. Столлингс В. Передача данных. – СПб.: Питер, 2004. – 750 с.

[1] Fast Ethernet (IEEE802.3u, 100BASE-X) — набор стандартов передачи данных в компьютерных сетях, со скоростью до 100 Мбит/с, в отличие от обычного Ethernet (10 Мбит/с)

[2] Это система управления реляционными базами данных (СУБД), разработанная корпорацией Microsoft. SQL Server 2008 направлен на то, чтобы сделать управление данными самонастраивающимся, самоорганизующимся и самообслуживающимся механизмом — для реализации этих возможностей были созданы технологии SQL Server Always On. Это позволит уменьшить до нуля время нахождения сервера в нерабочем состоянии.

Раздел: Информатика, программирование
Количество знаков с пробелами: 29687
Количество таблиц: 1
Количество изображений: 5

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

На тему: Топология локальных сетей

Выполнил: специалист по программному обеспечению

Чурилов Семен Витальевич

Компьютерная сеть – это система компьютеров, связанная каналами передачи информации. Обмен информацией производится по каналам передачи информации. Эти каналы могут иметь различные физические принципы: звуковые волны, радиоволны, электрические сигналы; для компьютеров это могут быть кабельные, оптоволоконные, радиоканалы…

Топология локальных сетей

Под топологией вычислительной сети понимается способ соединения ее отдельных компонентов (компьютеров, серверов, принтеров и т.д.). Различают три основные топологии:

топология типа звезда;

топология типа кольцо;

топология типа общая шина.

При использовании топологии типа звезда информация между клиентами сети передается через единый центральный узел. В качестве центрального узла может выступать сервер или специальное устройство - концентратор (Hub).

Топология сети "Звезда"

Преимущества данной топологии состоят в следующем:

Высокое быстродействие сети, так как общая производительность сети зависит только от производительности центрального узла.

Отсутствие столкновения передаваемых данных, так как данные между рабочей станцией и сервером передаются по отдельному каналу, не затрагивая другие компьютеры.

Однако помимо достоинств у данной топологии есть и недостатки:

Низкая надежность, так как надежность всей сети определяется надежностью центрального узла. Если центральный компьютер выйдет из строя, то работа всей сети прекратится.

Высокие затраты на подключение компьютеров, так как к каждому новому абоненту необходимо ввести отдельную линию.

При топологии типа кольцо все компьютеры подключаются к линии, замкнутой в кольцо. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер.

Топология сети "Кольцо"

Передача информации в такой сети происходит следующим образом. Маркер (специальный сигнал) последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, которому требуется передать данные. Получив маркер, компьютер создает так называемый "пакет", в который помещает адрес получателя и данные, а затем отправляет этот пакет по кольцу. Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя.

После этого принимающий компьютер посылает источнику информации подтверждение факта получения данных. Получив подтверждение, передающий компьютер создает новый маркер и возвращает его в сеть.

Преимущества топологии типа кольцо состоят в следующем:

Протяженность сети может быть значительной. Т.е. компьютеры могут подключаться к друг к другу на значительных расстояниях, без использования специальных усилителей сигнала.

К недостаткам данной топологии относятся:

Низкая надежность сети, так как отказ любого компьютера влечет за собой отказ всей системы.

Для подключения нового клиента необходимо отключить работу сети.

При большом количестве клиентов скорость работы в сети замедляется, так как вся информация проходит через каждый компьютер, а их возможности ограничены.

Общая производительность сети определяется производительностью самого медленного компьютера.

При топологии типа общая шина все клиенты подключены к общему каналу передачи данных. При этом они могут непосредственно вступать в контакт с любым компьютером, имеющимся в сети.

Топология сети "Шина"

Передача информации в данной сети происходит следующим образом. Данные в виде электрических сигналов передаются всем компьютерам сети. Однако информацию принимает только тот компьютер, адрес которого соответствует адресу получателя. Причем в каждый момент времени только один компьютер может вести передачу данных.

Преимущества топологии общая шина:

Вся информация находится в сети и доступна каждому компьютеру.

Рабочие станции можно подключать независимо друг от друга. Т.е. при подключении нового абонента нет необходимости останавливать передачу информации в сети.

Построение сетей на основе топологии общая шина обходится дешевле, так как отсутствуют затраты на прокладку дополнительных линий при подключении нового клиента.

Сеть обладает высокой надежностью, т.к. работоспособность сети не зависит от работоспособности отдельных компьютеров.

К недостаткам топологии типа общая шина относятся:

Низкая скорость передачи данных, т.к. вся информация циркулирует по одному каналу (шине).

Быстродействие сети зависит от числа подключенных компьютеров. Чем больше компьютеров подключено к сети, тем медленнее идет передача информации от одного компьютера к другому.

Для сетей, построенных на основе данной топологии, характерна низкая безопасность, так как информация на каждом компьютере может быть доступна с любого другого компьютера.

Самым распространенным типом сети с топологией общая шина является сеть стандарта Ethernet со скоростью передачи информации 10 - 100 Мбит/сек.

Мы рассмотрели основные топологии ЛВС. Однако на практике при создании ЛВС организации могут одновременно использоваться сочетание нескольких топологий. Например, компьютеры в одном отделе могут быть соединены по схеме звезда, а в другом отделе по схеме общая шина, и между этими отделами проложена линия для связи.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой коммуникационную систему, объединяющую компьютеры и периферийное оборудование на ограниченной территории, обычно не больше нескольких зданий или одного предприятия. В настоящее время ЛВС стала неотъемлемым атрибутом в любых вычислительных системах, имеющих более 1 компьютера. Основные преимущества, обеспечиваемые локальной сетью — возможность совместной работы и быстрого обмена данными, централизованное хранение данных, разделяемый доступ к общим ресурсам, таким как принтеры, сеть Internet и другие. Еще одной важнейшей функцией локальной сети является создание отказоустойчивых систем, продолжающих функционирование (пусть и не в полном объеме) при выходе из строя некоторых входящих в них элементов. В ЛВС отказоустойчивость обеспечивается путем избыточности, дублирования; а также гибкости работы отдельных входящих в сеть частей (компьютеров). Конечной целью создания локальной сети на предприятии или в организации является повышение эффективности работы вычислительной системы в целом. Построение надежной ЛВС, соответствующей предъявляемым требованиям по производительности и обладающей наименьшей стоимостью, требуется начинать с составления плана. В плане сеть разделяется на сегменты, подбирается подходящая топология и аппаратное обеспечение.

Объектом проекта является локальная вычислительная сеть.

Субъектом проекта является железнодорожный вокзал.

Целью данной курсовой работы является проектирование локальной вычислительной сети для железнодорожного вокзала. Офис располагается в трёхэтажном здании.

В данной курсовой работе требуется:

˗дать характеристику предприятия, для которого проектируется ЛВС (вид деятельности, решаемые задачи, количество зданий и помещений, поэтажные планы); провести сравнительный анализ возможных топологий сети и выбрать из них наиболее предпочтительную; дать описательную сущность эталонной модели взаимосвязи открытых систем (OSI) и сетевых протоколов; разработать структурно-функциональную схему ЛВС; рассчитать производительность каналов и соединительной аппаратуры или устройств и подобрать соответствующее оборудование. Актуальность работы

Нужна помощь в написании курсовой?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Актуальность курсовой работы состоит в том, что данная локальная сеть является средством для организации эффективного функционирования железнодорожного вокзала. Данная локальная сеть проектируется с целью совместного использования общих ресурсов, таких как локальные диски, сетевой принтер, Интернет и т.д. Все пользователи сети будут иметь выход в интернет со своего рабочего места, это поможет им общаться и обмениваться файлами, не покидая рабочего места. В свою очередь системный администратор сможет настроить удаленный компьютер, установить на нем необходимое программное обеспечение со своего рабочего места.

1. Теоретический раздел

1.1Эталонная модель взаимодействия открытых систем OSI

Для обеспечения обмена данными между компьютерными сетями были разработаны международные стандарты многоуровневых протоколов, известные как эталонная модель взаимодействия открытых систем OSI (OpenSystemInterconnection).

Основная задача такой модели — упрощение и облегчение обмена информацией при использовании различных программных и аппаратных средств.

Эталонная модель определяет семь функциональных уровней, каждый из которых соответствует отдельной физической или логической части компьютерной сети и поддерживает работу высших уровней:

Нужна помощь в написании курсовой?

1.2 Протокол TCP/IP

В основе работы глобальной сети Интернет лежит набор (стек) протоколов TCP/IP. Стек протоколов TCP/IP — набор сетевых протоколов передачи данных, используемых в сетях, включая сеть Интернет. Название TCP/IP происходит из двух наиважнейших протоколов семейства — TransmissionControlProtocol (TCP) и InternetProtocol (IP), которые были разработаны и описаны первыми в данном стандарте.

Протокол IP — это протокол, описывающий формат пакета данных, передаваемого по сети.

Протокол TCP — это протокол следующего уровня, предназначеный для контроля передачи и целостности передаваемой информации.

Стек протоколов TCP/IP включает в себя четыре уровня:

˗прикладной уровень (applicationlayer), транспортный уровень (transportlayer), сетевой уровень (Internetlayer), канальный уровень (linklayer). Протоколы этих уровней полностью реализуют функциональные возможности модели OSI. На стеке протоколов TCP/IP построено всё взаимодействие пользователей в IP-сетях. Стек является независимым от физической среды передачи данных.

Сетевой уровень (Internetlayer) изначально разработан для передачи данных из одной (под)сети в другую. Примерами такого протокола является X.25 и IPC в сети ARPANET. С развитием концепции глобальной сети в уровень были внесены дополнительные возможности по передаче из любой сети в любую сеть, независимо от протоколов нижнего уровня, а также возможность запрашивать данные от удалённой стороны, например в протоколе ICMP (используется для передачи диагностической информации IP-соединения) и IGMP (используется для управления multicast-потоками).

Канальный уровень (Linklayer) описывает, каким образом передаются пакеты данных через физический уровень, включая кодирование (то есть специальные последовательности бит, определяющих начало и конец пакета данных). Ethernet, например, в полях заголовка пакета содержит указание того, какой машине или машинам в сети предназначен этот пакет. Примеры протоколов канального уровня — Ethernet, IEEE 802.11 WirelessEthernet, SLIP, TokenRing, ATM и MPLS.

2. Специальный раздел

.1 Выбор типа сети

Существует два типа локальных вычислительных сетей:

˗одноранговая сеть; сеть типа клиент-сервер. Данные модели определяют взаимодействие компьютеров в локальной вычислительной сети. В одноранговой сети все компьютеры равноправны между собой. При этом вся информация в системе распределена между отдельными компьютерами. Любой пользователь может разрешить или запретить доступ к данным, которые хранятся на его компьютере. В одноранговой сети пользователю, работающему за любым компьютером доступны ресурсы всех других компьютеров сети. Например, сидя за одним компьютером, можно редактировать файлы, расположенные на другом компьютере, печатать их на принтере, подключенном к третьему, запускать программы на четвертом. К достоинствам такой модели организации сети относится простота реализации и экономия материальных средств, так как нет необходимости приобретать дорогой сервер. Несмотря на простоту реализации, данная модель имеет ряд недостатков:

Нужна помощь в написании курсовой?

˗низкое быстродействие при большом числе подключенных компьютеров; отсутствие единой информационной базы; отсутствие единой системы безопасности информации; зависимость наличия в системе информации от состояния компьютера, т.е. если компьютер выключен, то вся информация, хранящиеся на нем, будет недоступна. Одноранговую модель сети можно рекомендовать для небольших организациях при числе компьютеров до 20 шт. В сетях типа клиент-сервер имеется один (или несколько) главных компьютеров — серверов. Серверы используются для хранения всей информации в сети, а также для ее обработки. В качестве достоинств такой модели следует выделить:

˗высокое быстродействие сети; наличие единой информационной базы; наличие единой системы безопасности. Однако у данной модели есть и недостатки. Главный недостаток заключается в том, что стоимость создания сети типа клиент-сервер значительной выше, за счет необходимости приобретать специальный сервер. Также к недостаткам можно отнести и наличие дополнительной потребности в обслуживающем персонале — администраторе сети.

Основным критерием выбора типа сети является необходимость подключения ПК филиала, который будет играть роль сервера в данной сети.

Исходя из этого выбираем сеть типа клиент-сервер.

2.2 Выбор топологии сети

Топология локальной сети является одним из самых критичных факторов, влияющих на производительность. В случае необходимости три основные топологии (звездообразную, кольцевую и шинную) можно комбинировать произвольным образом. Большинство современных технологий локальный сетей не только приветствуют, но даже обязывают использовать творческий подход.

˗Топология типа звезда В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. Главное преимущество такой топологии — большая надежность, любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. К недостаткам данной топологии относится высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора.

˗Кольцевая топология Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой либо станции не прервался канал связи между остальными станциями. Достоинства — большое количество абонентов, не чувствительность к изменению их количества, наличие усиления сигнала в кольце.

Нужна помощь в написании курсовой?

2.3 Выбор оборудования и типа кабеля

На основании разработанной структурной схемы и выбранной сетевой технологии необходимо выбрать сетевое оборудование и тип кабеля для проектирования плана расположения оборудования и прокладки кабеля. Для выбранного оборудования необходимо привести основные его характеристики.

Таблица 1 — Конфигурация проектируемой сети

Для соединений между рабочими станциями и коммутаторами рабочих групп, а так же соединения между коммутаторами на этажах используем технологию 100Base-TX. Среда передачи данных — кабель UTP категории 5. Это кабель на основе неэкранированной витой пары (UTP). Образует звездообразную топологию на основе концентратора. Расстояние между концентратором и конечным узлом — не более 100 м. В 100Base-TX передача данных осуществляется по двум парам проводов, каждая из которых передаёт только в одну сторону. Каждый из абонентов подключается с помощью такого кабеля к концентратору, использование которого здесь обязательно.

Для соединения между зданиями используем технологию 100BASE-FX. Cреда передачи 100BASE-FX — оптоволоконный кабель. Компьютеры соединяются с помощь двух разнонаправленных оптоволоконных кабелей. Для представления данных при передаче по кабелю определён метод кодирования — 4B/5B. При этом методе каждые 4 бита данных подуровня MAC представляются 5 битами. Избыточный бит позволяет применить потенциальные коды при представлении каждого из пяти битов в виде оптических импульсов. Максимальная длина кабеля — 400м.

Для соединения серверов с коммутатором используется технологию GigabitEthernet (1000BASE-T). Специальная рабочая группа 802.3ab разработала вариант GigabitEthernet на UTP категории 5. Для обеспечения скорости в 1000 Мбит/с используется одновременная передача данных по четырем неэкранированным витым парам, скорость в 250 Мбит/с обеспечивает метод кодирования РАМ-5, полнодуплексный режим поддерживается за счет встречной одновременной передачи информации по каждой паре с выделением принимаемого сигнала из общего с помощью сигнальных процессоров DSP.

Нужна помощь в написании курсовой?

Для выбора оборудования определим следующие основные параметры сети:

˗Топология сети: звездно-шинная. Тип сети: FastEthernet Метод доступа: CSMA/CD В качестве среды передачи внутри зданий будем использовать неэкранированную витую пару пятой категории. Между зданиями проложим оптоволокно.

Коммутаторы необходимо выбирать, руководствуясь следующим принципом:после подсоединения к коммутатору всех кабелей должно оставаться несколько свободных портов, чтобы при выходе из строя одного из портов, соответствующий кабель можно было сразу перекинуть на свободный порт.

На 1 и 2 этажах здания железнодорожного вокзала будет располагаться коммутатор D-LinkDES-3026. Этот коммутатор является недорогим устройством, обеспечивающим работу в сети в соответствии с требованиями любого сегмента бизнеса. Благодаря наличию комбо-портов 10GBase-T/SFP+, коммутатор предоставляет широкие возможности подключения, упрощая, таким образом, сетевую интеграцию. За счет высокой производительности коммутатор DXS-1210-12SC позволяет использовать такие услуги как облачные сервисы, виртуализация, а также приложения server-to-server. DXS-1210-12SC является идеальным решением для предприятий малого и среднего бизнеса. Используя технологию D-LinkGreen, коммутатор DXS-1210-12SC способен экономить энергию без ущерба для производительности и функциональных возможностей устройств. Данный коммутатор оснащен бесшумными интеллектуальными вентиляторами, которые способны изменять скорость вращения в зависимости от температуры, что позволяет экономить энергию и снизить расходы без влияния на производительность. Коммутатор также определяет статус соединения на каждом порту и обеспечивает автоматический переход неактивных портов в спящий режим. Благодаря используемому чипсету коммутатор DXS-1210-12SC позволяет существенно сократить энергозатраты.

На 3 этаж нужно расположить коммутатор с большим количеством портов и лёгким управлением, поэтому я остановлюсь на коммутаторе D-LinkDGS-1100-18. Это устройство представляет собой недорогое решение для класса SOHO и предприятий малого и среднего бизнеса, а также для организации сети предприятий, например, для филиалов и помещений для деловых встреч, где требуется простое управление. Коммутатор DGS-1100-18 поддерживает управление с помощью утилиты D-LinkNetworkAssistant или через Web-интерфейс. Пользователю доступна расширенная конфигурация и основные настройки обнаруженных устройств, например, смена пароля и обновление программного обеспечения. Удобный графический Web-интерфейс предоставляет сетевым администраторам возможность удаленного управления сетью на уровне портов. Коммутатор поддерживает функцию LoopbackDetection и диагностику кабеля, что позволяет сетевым администраторам быстро и легко находить и устранять проблемы в сети. Функция LoopbackDetection используется для обнаружения петель и автоматического отключения порта, на котором обнаружена петля. Функция диагностики кабеля предназначена для определения типов медных кабелей, а также типа неисправности кабеля.

Выбор комплектующих для сервера.

В нашей сети будет задействовано 5 серверов:

˗Сервер DHCP Сервер печати Прокси-сервер Сервер баз данных Почтовый сервер Сервер DEPO Storm 1360NT может выполнять роль всех вышеперечисленных служб, поэтому необходимо установить 5 таких конфигураций в серверную комнату. DEPOStorm 1360NT-экономичный и производительный сервер начального уровня в башенном исполнении, построенный на новейшей процессорной архитектуре Haswell, имеющий ряд преимуществ по сравнению с предыдущим поколением. Среди улучшений: значительно сниженное энергопотребление, оптимизация работы с SSD-дисками, поддержка 4-потокового чтения и многие другие.

˗сбалансированная архитектура сервера позволяет использовать вычислительные и системные ресурсы с максимальной эффективностью; возможность выбора интерфейса накопителей (SAS или SATA) обеспечивает необходимую гибкость конфигурации в зависимости от требований к производительности и стоимости дисковой подсистемы; возможность установки до 4 (опционально — до 8) жестких дисков позволяет увеличивать количество накопителей по мере роста нагрузки на сервер и построить дисковую подсистему, способную хранить до 20Тб данных. Данный сервер имеет следующую конфигурацию:

Читайте также: