Спецификация оборудования кафедры

ОТЧЕТ

О ПРОХОЖДЕНИИ

ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКИ

Бабич Александр Владимирович

Фамилия, имя, отчество обучающегося

Место прохождения практики:

МУ «Средняя общеобразовательная школа №9»

Полное наименование организации

Руководитель производственной практики:

от Университета:

Фамилия, имя, отчество

Ученая степень, ученое звание, должность

 

Москва 2020

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................................... 3

1. Проектирование локальной вычислительной сети кафедры (Информатика и вычислительная техника)................................................................................................. 4

2. Описание сети кафедры (Информатика и вычислительная техника)...................... 12

3. Критерии эффективности ЛВС (Информатика и вычислительная техника)........... 15

4. Моделирование локальной вычислительной сети учебного центра........................ 21

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............................................................................................................. 27

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ....................................................... 29

ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................................................. 31

 

 

Введение

 

Согласно данным отчета аналитической компании Gartner, количество используемых в настоящее время компьютеров превысило отметку в 2,5 млрд штук. По оценкам компании, ежегодное количество компьютеров в мире увеличивается на 12%, из них 85% соединены в информационно-вычислительные сети, начиная от локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet. Мировая тенденция к объединению компьютеров в сети вызвана такими причинами, как скоростное получение и передача информации (данные, факсы, электронная почта и т.д.) непосредственно на рабочем месте из любой точки земного шара. Применение на практике таких больших потенциальных возможностей, какие несут в себе информационно-вычислительные сети (ИВС), значительно улучшает любые производственные процессы.

На базе имеющегося компьютерного парка и программных комплексов, отвечающих современным научно-техническим требованиям, существует необходимость в разработке и организации ИВС, обладающих требуемой производительностью и надежностью, т.е., удовлетворяющих определенным критериям эффективности, а также возможностью дальнейшего поэтапного развития сети в связи с появлением новейших инженерных и программных разработок.

Целью данной работы является описание основных принципов построения и работы лoкальных вычислительных сетей (ЛВС), оценка эффективности созданной сети по базовым критериям эффективности. Для достижения этих целей решались следующие задачи:

- Построить схемы ЛВС кафедры (Информатика и вычислительная техника) МУ «Средняя общеобразовательная школа №9».

- Рассчитать основные характеристики эффективности ЛВС.

- Смоделировать работу ЛВС в нормальном рабочем режиме.

- Смоделировать работу ЛВС в аварийном режиме.

 

 

Проектирование локальной вычислительной сети кафедры (Информатика и вычислительная техника)

В ЛВС, как правило, используется разделяемая среда передачи данных (моноканал) и главная роль отводится протоколам физического и канального уровней, они в большей степени отображают специфику локальных сетей.

Сетевая технология – это согласованный комплект стандартных протоколов и реализующих их программно - аппаратных средств, необходимый для построения локальной вычислительной сети.

Сетевые технологии именуют базисными технологиями или же сетевыми архитектурами локальных сетей. Сетевая технология определяет топологию и способ доступа к среде передачи данных, кабельную систему или же среду передачи данных, формат сетевых кадров, кодировку сигналов, скорость передачи в локальной сети. В передовых ЛВС распространение получили технологии Ethernet, Fast Ethernet, FDDI. Рассмотрим технологию Fast Ethernet правила и рекомендации которого основаны на стандарте IEEE 802.3u:

Таблица 1

Стандарт Fast Ethernet IEEE 802.3 u

Спецификации Ethernet	Скорость передачи, baud	Кодирование	Кабельная система	Duplex режим
10Base-T	10 Mbd	Manchester II	2 пары UTP 3 кат.	+
100Base-TX	125 Mbd	4B/5B, MLT-3	2 пары UTP 5 кат., STP 1	+
100Base-T4	33 Mbd	8B/6T	4 пары UTP 3 кат.	-
100Base-T2	25 Mbd	PAM-5	2 пары UTP 3 кат.	+
100Base-FX	125 Mbd	4B/5B, NRZI	Оптоволокно	+

Base-TX.

1. Физическая топология типа Звезда без ответвлений и циклов.

2. Используется кабель категории 5 или 5е.

3. Класс применяемых повторителей определяет численность концентраторов, которые возможно каскадировать. Класс 1: возможно стыковать до 5 концентраторов включительно, применяя особый каскадирующий кабель. Класс 2: возможно стыковать лишь 2 концентратора, применяя витую пару для соединения средозависимых портов MDI обоих концентраторов.

4. Длина сегмента ограничена 100 метрами.

5. Диаметр сети не превышает 205 метров.

6. Метод доступа в полудуплексном режиме - CSMA/CD.

7. В 100Base-TX имеется функция автопереговоров, обеспечивающая автоматическое определение скорости передачи (10 или 100 Мбит/с) между двумя узлами путем посылки при подключении пачки специальных импульсов FLP – Fast Link Pulse burst – со стороны устройства, которое может работать на скорости 100 Мбит/с. Если получающее устройство не откликается на эти импульсы,  это означает, что оно может работать только на скорости 10 Мбит/с, и первое устройство устанавливает режим передачи данных 10 Мбит/с.

Base-FX.

1. Технологии 100Base-ТX и 100Base-FX, несмотря на использование разных кабельных систем, имеют много общего в построении и функционировании, в том числе, одинаковый метод логического кодирования – 4В/5В при различных методах физического кодирования MLT-3 в 100Base-TX и NRZI в 100Base-FX.

2. Максимальное расстояние между 2-мя устройствами – 2 км при полнодуплексном соединении и 412 м при полудуплексном режиме для коммутируемых соединений.

3. Расстояние между одним повторителем I класса и конечным узлом не должно превышать 136 м, диаметр сети D= 272 м; а при использовании двух повторителей II класса – 114 м, диаметр такой сети составляет D=233 м.

Исходя из вышеперечисленного, оптимальной сетевой технологией для проекта является Ethernet 100Base-TX, топологии Дерево, с методом доступа CSMA/CD в полудуплексном режиме. Технология имеет широкое применение в наши дни, у неё высокая отказоустойчивость,  хорошая производительность, ее легко модифицировать.

В зависимости от типа управления различают сети:

- Централизованные,

- Децентрализованные;

- Смешанные.

К централизованным относятся клиент/серверные сети - в них выделяется один или же некоторое количество серверов, выполняющих в сети управляющие или особые обслуживающие функции, а другие узлы (клиенты) считаются терминальными. Сети клиент/сервер отличаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами по типам серверов (например, файл- серверы, серверы баз данных).

К децентрализованным относятся одноранговые сети - в них все узлы равноправны. Поскольку на каждый одноранговый узел установлена одноранговая ОС, имеющая и клиентские и серверные сетевые модули, то в общем случае любой узел в одноранговых сетях имеет возможность исполнять функции и клиента, и сервера.

При смешанном управлении к клиент – серверной сети подключены одноранговые группы, управляемые автономно, т.е. гибридные сети.

Любая организация предъявляет собственные требования к конфигурации сети, определяемые характером решаемых задач. В первую очередь нужно определить, количество человек, работающих в сетях. От этого решения будут зависеть все дальнейшие этапы создания сети.

Для учебного центра была выбрана ЛВС на основе клиент-сервера, управляемая администратором сети.

Согласно плану, учебный центр имеет 14 учебных аудиторий, предназначенных для занятий студентов (рисунок А1 Приложения А). Сервера (Sun servers) размещены в аудиториях 309 и 311 (рисунки А2, А4). Web-сервер сайта кафедры, Ftp-сервер, DHCP-сервер и шлюз размещены в серверной, в аудитории 301 (рисунок А5). Количество компьютеров:

N  =å j N j   =  N 301+  N 302,+...+  N 317  = 84 [штук].

Для 84 сетевых станций, требуется установка серверов, так как требуется обеспечить иерархическую структуру Дерево и предполагается управление сетью с выделенного сервера. В ЛВС кабели от любой из телекоммуникационных розеток завершаются на телекоммуникационном распределительном пункте этажа - «кроссовой». В частности, в кроссовом помещении осуществляется соединение нескольких коммутаторов между собой для формирования иерархи- ческой структуры. На четвёртом этаже в аудитории 412 размещается «главная кроссовая», в которой находится корневой коммутатор здания (ядро сети).

Состав используемого сетевого оборудования и операционных систем зависит от типа локальной сети.

Выбор кабельной системы. Зависит от интенсивности сетевого трафика, требований к защите информации, максимального расстояния, требований к характеристикам кабеля, стоимости реализации. Кабельная система должна соответствовать условиям ее применения. Это пропускная способность канала связи, являющаяся одной из характеристик эффективности работы ЛВС. В главе 5 были рассмотрены основные параметры, влияющие на нее: это вид технологии, физическая топология, конфигурация аппаратуры, а также условия эксплуатации: перекрестные помехи на ближнем и дальнем конце, затухание и т.д. К числу факторов, влияющих на стоимость кабеля, относятся: простота монтажа, экранирование, стоимость аксессуарной аппаратуры (разъемы), необходимой для подключения кабеля.

Проанализировав все эти характеристики, в качестве кабельной системы для нашей сети выбираем кабель Витая пара UTP Level 5e. Так как данный вид кабеля является наиболее дешевым соединением, позволяет передавать данные со скоростью до 100 Мбит/с, легко наращивается, не вызывает особых сложностей при монтаже, длина сегмента не превышает 100 м.

Выбор коммутатора. Для сети кафедры выбран активный коммутатор D-Link Des1005A, имеющий 48 портов под разъемы кабеля Витая пара RJ - 45.

Выбор платы сетевого адаптера. В качестве сетевых адаптеров рабочих станций и сервера выбираем сетевые платы 3COM EtherLink XL 10/100 PCI NIC (3C905-TX), так как фирма 3COM дает пожизненную гарантию на свою сетевую аппаратуру и делает ее с хорошим качеством. Количество сетевых карт равно количеству подключаемых компьютеров.

Выбор типа сервера. По определению, сервер - это некоторое обслуживающее устройство, которое в ЛВС выполняет роль управляющего центра и концентратора данных. Под сервером понимается комбинация аппаратных и программных средств, которая служит для управления сетевыми ресурсами общего доступа.

«Файл – сервер» в ЛВС является выделенным компьютером, который отвечает за коммуникационные связи всех остальных компьютеров, входящих в данную сеть, а также предоставляет им общий доступ к общим сетевым ресурсам: дисковому пространству, принтеру, межсетевому интерфейсу и т.д.

В ЛВС могут использоваться несколько выделенных серверов. Например, сервер приложений (программы типа "клиент-сервер"), является, как и файл- сервер, выделенным компьютером. На файл-сервере должна работать специальная сетевая операционная система. Обычно это мульти задачная СОС, использующая защищенный режим работы процессора. Остальные компьютеры называются рабочими станциями, имеющими доступ к дискам файл-сервера и сетевому принтеру (принтерам).

В ЛВС кафедры установлен один выделенный сервер, который выполняет функции (файл-сервера), централизованную обработку запросов пользователей, хранения информации, решает вопросы маршрутизации и транспортировки информации, администрирования сети, централизованного управления сетевыми ресурсами, централизованного обеспечения безопасности и управления доступом.

Выбор аппаратного обеспечения сервера. Можно выделить два основных параметра, отличающих сервер от обычных компьютеров. Во-первых, это очень высокая производительность (например, эффективный обмен с периферийными устройствами), мощная дисковая подсистема (преимущественно со SCSI интерфейсом), а во-вторых, повышенная надежность, т.к. сервер как правило работает круглые сутки не выключаясь.

Производительность сервера часто оценивается в транзакциях. Под транзакциями понимают совокупность трех последовательных действий: чтение данных, обработка данных и запись данных. Применительно к файл-серверу транзакцией можно считать процесс изменения записи на сервере, когда рабочая станция выполняет модификацию файла, хранимого на сервере.

Немалую роль играет возможность расширения системы и простота ее модернизации, т.к. это позволяет обеспечить требуемую производительность не только на текущий момент времени, но и на будущее.

Важным параметром является максимальный объем оперативной памяти сервера (ОЗУ) и возможность установки более мощного процессора, а также второго процессора (если планируется использовать операционную систему, поддерживающей двухпроцессорную конфигурацию). Немаловажным является вопрос о конфигурации дисковой подсистемы: объем дисков и максимальное их количество. Если к дисковой подсистеме должны предъявляться особые требования необходимо узнать о возможности применения RAID- массива, а также возможность «горячей» замены накопителей. Если сервер планируется подключать к двум, физически несвязанным сетям необходимо убедиться в возможности установки второй сетевой платы.

Другим важным параметром любого сервера является его качественное и бесперебойное питание. В связи с этим необходимо проверить наличие у сервера нескольких (хотя бы двух) блоков питания. Обычно эти блоки питания работают параллельно, т.е. при выходе из строя одного, сервер продолжает работать, получая питание от другого (исправного) блока питания.

Также необходим источник бесперебойного питания, ИБП. Его наличие позволяет в случае пропадания напряжения в электросети корректно завершить работу операционной системы и выключить сервер.

Надежность серверов достигается путем реализации комплекса мер, касающихся как обеспечения необходимого теплообмена в корпусе, контроля температуры важнейших компонентов, слежения за рядом других параметров, так и полного или частичного дублирования подсистем. Так, в подсистеме памяти наряду с обычным контролем четности часто используется контроль с исправлением ошибок ECC (Error Checking and Correction).

В принципе сервер может быть реализован и на обычном, стандартном компьютере, имеющим конфигурацию с хорошими характеристиками. Операционная система сервера не предъявляет специальных требований к аппарат- ному обеспечению, однако надежность при этом будет снижена. Поэтому если в конкретном случае к надежности сервера предъявляются повышенные требования, то рекомендуется использовать специально предназначенные для этого компьютеры. Для сервера ЛВС кафедры минимально подходящим будет следующее аппаратное обеспечение:

- процессор - Pentium IV с тактовой частотой 1000 МГц,

- кэш-память - 512 Кб,

- оперативная память - 512 Мб,

- 3 жестких диска Ultra 1600 SCSI, емкостью 150 Гб,

- Сетевая карта - 3com Ether link XL 10/100 PCI NIC (3c905-TX)

Серверы размещаются на третьем этаже, в аудитории №301 и подключены непосредственно к главному коммутатору/маршрутизатору.

Выбор программного обеспечения. Основными разработчиками сетевых программных продуктов для серверных ЛВС являются фирмы Novell и Microsoft.

Сетевые операционные системы фирмы Microsoft - Windows Server 2003, является многозадачной операционной системой, способной централизованно и/или распределено управлять различными наборами функций, в зависимости от потребностей пользователей. Некоторые из функций сервера: файловый сервер и сервер печати; веб-сервер и сервер приложений; почтовый сервер; сервер терминалов; сервер удаленного доступа/сервер виртуальной частной сети (VPN); сервер службы каталогов, DNS - сервер, DHCP - сервер и WINS (Windows Internet Naming Service) – сервер; сервер потокового мультимедиа вещания.

Доступность семейства продуктов Windows Server2003 за счет расширенной поддержки кластеров обеспечивает повышенную     доступность.  Благодаря значительному увеличению доступности, масштабируемости и управляемости службы кластеров стали важными для организаций, внедряющих ответственные бизнес-приложения, приложения электронной коммерции и бухгалтерские программы. Установка кластеров в ОС Windows Server2003 стала проще и надежнее, а расширенные функции работы в сети улучшают возможности восстановления работоспособности системы при сбое и значительно увеличивают время ее работы.

При выборе операционной системы следует остановиться на Windows 2003Server/Professional. Надежность данной ОС укрепляется большим количеством Cервис-Паков, что позволяет быть уверенным в функциональности операционной системы.

В качестве операционной системы для рабочих станций учебного центра были выбраны ОС Windows 7. Среди их достоинств можно выделить следующие: стабильность Windows 7 намного улучшена по сравнению с предыдущими версиями. Причиной надежности системы является то, что приложения работают в своих собственных пространствах памяти. Это предохраняет их от конфликтов и возникающих в связи с этим проблем.

 

Т1

 

 зафиксированы модернизации составляет внедряемых T0 измеряется проектов данных компани 2. Описание сети кафедры (Информатика и вычислительная техника)

Сеть кафедры системы и технологии управления располагается на трех этажах нового учебного корпуса № 16 и выполняет следующие функции: совместная обработка информации; контроль доступа к информации; защита информации; централизованное управление компьютерами; централизованное резервное копирование всех данных; совместное использование сетевых ресурсов, такие как локальные диски, сетевой принтер, доступ к информации.

Oбщий план расположения аудиторий приведен на схемах в Приложении А, где представлены: 3D - схема 3 этажа (рисунок А1), в которой указано расположение всех аудиторий; общая схема сети с размещением всего оборудования (рисунок А2). Схемы подключения компьютеров (рисунки А4, А5). Всего на этаже под сеть занято 14 аудиторий, одна из которых является серверной (рисунок А3). Каждая комната с помощью Switch связана с любым из серверов. Общая спецификация сетевой аппаратуры для каждой аудитории представлена в Приложении Б, в таблице Б1.

Для ЛВС технологии Ethernet 100Base-TX, с физической топологией дерево, кабельной системой витая пара UTP категории 5e, приведена спецификация оборудования, необходимого для организации данной локальной сети, подключения ее к глобальной сети, защите данных, таблица 2.

Таблица 2

Спецификация оборудования кафедры

Наименование оборудования	Единица измерения	Количество
Настенные розетки RJ-45	шт	100
Prometheus –Proxy сервер	шт	1
Paladin - DHCP сервер	шт	1
Morpheus-Apache2	шт	1
Valhalla-Ftp сервер + Файловыи	шт	1
РоутерD-Link DIR-300/NRU	шт	2
Сетевой кабель Cat5e	м	1943
Сетевые карты	шт	65
Разъемы RJ-45	шт	282

Размещение компьютеров, серверов, коммутаторов по аудиториям и этажам учебного корпуса № 16, характеристики сетевой аппаратуры: процессоры, диски, частоты тактовых генераторов, адаптеры, типы специального оборудования: контроллеры, принтеры представлены в таблице 3.

Таблице 3