2. Основные требования к сети

Одним из важнейших требований, предъявляемых к современной ЛВС, является обеспечение безопасности и защищенности процессов, происходящих в ЛВС, так как открытая для доступа извне сеть является уязвимой. Реализация в ЛВС системы управления, статистики и идентификации позволяет обеспечить контроль и повысить защищенность ЛВС.

Для управления сетью и возможностью предупреждать нежелательные ситуации в работе ЛВС в устройствах всей сети должны присутствовать системные средства мониторинга политики качества обслуживания и безопасности, планирования сети и сервисов, которые предоставляют возможности:

• сбора статистики для анализа производительности сети на всех уровнях;

• перенаправления трафика отдельных портов, групп портов и виртуальных портов на анализатор протоколов для детального анализа;

• мониторинга событий в реальном времени для расширения возможностей диагностики помимо внешних анализаторов.

• сбора и сохранения информации о существенных сетевых событиях, включая изменения конфигураций устройств, изменения топологии, программные и аппаратные ошибки

ЛВС должно существовать системное решение, позволяющее решать проблему комплексно, что подразумевает реализацию идентификации сетевых ресурсов и пользователей, защиту информации и ресурсов от несанкционированного доступа, динамический активный контроль над сетью.

ЛВС должна обеспечить всем отделам предприятия:

• возможность обработки текстов;

• доступ к сети Интернет;

• возможность использования электронной почты;

• работу с базами данных;

• доступ к общим принтерам;

• возможность передачи данных.

Стек протоколов TCP/IP изображен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Стек протоколов TCP/IP

Стек протоколов TCP/IP делится на 4 уровня: прикладной (application), транспортный (transport), межсетевой (internet) и уровень доступа к среде передачи (network access). Термины, применяемые для обозначения блока передаваемых данных, различны при использовании разных протоколов транспортного уровня - TCP и UDP, поэтому на рис.2 изображено два стека.

Соотношение уровней стеков OSI и TCP/IP изображено на рисунке 3

Рисунок 3 – Соотношение уровней стеков OSI и TCP/IP

3. Выбор необходимого материала и оборудования

Спроектировать локальную вычислительную сеть организации по технологии Ethernet, располагающейся в двух зданиях. Количество компьютеров, установленных в отделах:

1 Отдел маркетинга – 7шт.

2 Отдел АСУ - 10 шт.

3 Производственный отдел – 42 шт.

4 Проектный отдел – 30 шт.

Тип среды: коаксиальный кабель и оптоволокно. Проект должен удовлетворять следующим требованиям:

1. Каждый отдел предприятия должен иметь доступ к ресурсам всех остальных отделов;

2. Трафик, создаваемый сотрудниками одного отдела, не должен влиять на локальные сети других отделов, кроме случаев обращения к ресурсам локальных сетей других отделов;

3. Один файл – сервис может поддерживать не более 30 пользователей;

4. файловые серверы не могут совместно использоваться несколькими отделами;

5. Все повторители, мосты и коммуникаторы должны располагаться в коммутационных шкафах (WS);

6. Расстояние между компьютерами на моноканале не должно быть менее одного метра;

7. Коммутационное оборудование и файл – серверы должны иметь защиту от пропадания сетевого напряжения;

8. Спроектированная сеть должна работать устойчиво. В случаи неустойчивости работы сети проект должен быть переработан;

9. Допускается использовать следующие комбинации кабелей: витая пара и оптоволокно;

10. Проект должен иметь минимальную стоимость;

11. Скорость передачи данных не должна быть ниже 10 Мбит/сек;

12. Тип используемой сетевой технологии – Ethernet;

Рисунок 4 - схема ЛВС

 персональный компьютер,

файловый сервер  коммутатор

сетевой мост  оптоволоконный кабель

тонкий коаксиальный кабель.

Рисунок 5  Схема расположения оборудования

коммутационный шкаф

оптоволоконный кабель

персональный компьютер

тонкий коаксиальный кабель

В фирме имеется 4 отдела. Из которых три располагаются в корпусе 1, а четвертый, в корпусе два, удаленном от первого на 300 метров. В каждом отделе установлен персональный компьютер (ПК) в количестве:  в отделе маркетинга – 7 шт  в отделе АСУ – 10 шт.  в производственном отделе – 42 шт.  в проектном отделе – 30 шт.

Соединение ПК, внутри отделов, будет производиться с помощью коаксиального кабеля. Первой задачей является, размещение ПК в каждом отделе, т.е. ПК должны располагаться не в случайном порядке и не кучно, а на приемлемом друг от друга расстоянии.

Для оптимизации работы вся локальная сеть (ЛВС) разбивается на сегменты. Каждому отделу соответствует свой сегмент. Все сегменты будут подключены к головному коммутатору. Выбираем из таблицы 1 коммутатор на 8 оптических портах с разъемом BNC, который будет являться головным. Коммутатор защищен от падения сетевого напряжения источником бесперебойного питания на 800 ВА.

Данный коммутатор автоматически определит скорость работы каждого сегмента и поддержит ее. Это позволит получить требуемую скорость передачи данных, не ниже 10 Мбит/сек. Головной коммутатор располагается в коммутационном шкафу WS3 производственного отдела.

Отдел маркетинга.

В отделе имеется 7 ПК и коммутационный шкаф WC1. Для устойчивой работы сети разбиваем отдел на 2 сегмента по 3 и 4 ПК. Расстояние между последним ПК в первом сегменте и головным коммутатором , не превышает 185 метров что позволяет его использовать как единое целое, В коммутационном шкафу WC1 расположен файл–сервер отдела (файл–сервер на основе процессора Pentium с предустановленной операционной системой), источник бесперебойного питания, и коммутатор на 8 портов с разъемами BNC. Все ПК и файл-сервер оснащены сетевыми адаптерами с разъемами BNC и соединены между собой тонким коаксиальным кабелем с помощью BNC Т-конекторов. В свободный разъем последнего Т-коннектора вставляется «заглушка» - терминатор. Для того, чтобы тонкий коаксиальный кабель не находился в натянутом состоянии, между компьютерами оставляем на каждом участке запас равный одному метру. 

Отдел АСУ.

В отделе находятся 10 компьютеров и коммутационный шкаф WC2. В шкафу WC2 располагаются коммутатор, источник бесперебойного питания, который подключен к файл–серверу. Файл–сервер на основе процессора Pentium с предустановленной операционной системой находится непосредственно в отделе. Все ПК и файл-сервер оснащены сетевыми адаптерами с разъемами BNC. Персональные компьютеры и файл-сервер соединены между собой тонким коаксиальным кабелем с помощью BNC Т-коннекторов. В свободный разъем последнего Т-коннектора вставляется «заглушка» - терминатор. Сегмент LS2 для более устойчивой работы раздели на 2 сегмента по 5 ПК. Коммутатор подключен к головному коммутатору в шкафу WC3 в производственном отделе. Для того, чтобы тонкий коаксиальный кабель не находился в натянутом состоянии, между компьютерами оставляем на каждом участке запас равный одному метру. Длина сегмента LS2– а от последнего ПК до головного коммутатора и с учетом запаса кабеля между ПК, составляет, для сегмента LS2–б, что не превышает допустимых 185 метров.

Производственный отдел.

В отделе имеется 42 компьютеров и коммутационный шкаф WC3. В связи с большим числом компьютеров, целесообразно разделить их. Таким образом, мы получаем 6 сегментов LS3–а, LS3–б , LS3–в и т.д., в каждом из которых по 6 ПК. Сегменты объединены между собой 8-ми портовыми коммутаторами с разъемами BNC. Использование коммутатора позволяет без потерь в скорости обойти правило «5-4-3», кроме того, использование коммутатора дает большую защищенность от возникновения коллизий, чем следование вышеупомянутому правилу. В данном отделе будет использоваться два файл-сервера.  В коммутационном шкафу отдела WC3 будут располагаться источник бесперебойного питания, который подключен к файл-серверу; коммутаторы данного отдела, соединяющие отдельные сегменты; головной коммутатор всей сети.  Все ПК и файл-серверы оснащены сетевыми адаптерами с разъемами BNC и соединены между собой тонким коаксиальным кабелем с помощью BNC Т-коннекторов. Для того, чтобы тонкий коаксиальный кабель не находился в натянутом состоянии, между компьютерами оставляем на каждом участке запас равный одному метру. В свободный разъем последнего Т-конектора вставляется «заглушка» - терминатор.  Длина ни одного из сегментов не превышает допустимой в 185м.

Проектный отдел

В отделе имеется 30 ПК и коммутационный шкаф WC4. Сегмент S4 для более устойчивой работы раздели на 5 сегментов. В коммутационном шкафу устанавливаем источник бесперебойного питания, защищающий файл-серверы от падения сетевого напряжения, коммутатор на 8 портов с разъемами BNC объединяющий сегменты. Все ПК и файл-серверы оснащены сетевыми адаптерами с разъемами BNC и соединены между собой тонким коаксиальным кабелем с помощью BNC Т-коннекторов. В свободный разъем последнего Т-коннектора вставляется «заглушка» - терминатор. Для того, чтобы тонкий коаксиальный кабель не находился в натянутом состоянии, между компьютерами оставляем на каждом участке запас равный одному метру. Длина ни одного из сегментов не превышает допустимой в 185м.

Соединение отделов между собой

Корпус 2 удален от корпуса 1 на 300 метров. Корпуса соединены между собой трубопроводом. Для того чтобы связать сегмент WC4 с головным коммутатором, прокладываем в трубопроводе двужильный оптоволоконный кабель (таблица 1). Длина кабеля составляет 320 метров. С каждой стороны оставляем запас 10 метров, два из которых требуются для разделки кабеля, остальные восемь укладываются в шкафу кольцами в связи с технологическими требованиями. Для того чтобы перейти от одной среды передачи данных к другой, выбираем из таблицы 1 двухпортовый мост с комбинацией портов «коаксиальный кабель – оптоволоконный кабель», который устанавливается в шкафу WC4, и «оптоволоконный кабель – коаксиальный кабель», который устанавливается в шкафу WC3. Оба моста защищены от падения напряжения источником бесперебойного питания. Мост «оптоволоконный кабель – коаксиальный кабель» в шкафу WC3 в свою очередь подключается с помощью тонкого коаксиального кабеля непосредственно к головному коммутатору. Таким образом, получили сеть, соединяющую два здания, имеющую минимальную стоимость, но при этом в ней отсутствует широковещательный трафик и скорость передачи данных достигает не менее 10 Мбит/с. На рисунках 8 и 9 показаны соответственно схема размещения персональных компьютеров, входящих в состав локальной вычислительной сети и схема подключения персональных компьютеров со схемой кабельных прокладок и длин кабельных сегментов. WS1: Файл – сервер отдела Источник бесперебойного питания; Коммутатор отдела маркетинга на 8 портов с разъемами BNC. WS2: Файл – сервер отдела Источник бесперебойного питания; Коммутатор отдела АСУ на 8 портов с разъемами BNC. WS3: 2 источника бесперебойного питания; 2 файл – сервера отдела; 2 коммутатора на 8 портов с разъемами BNC; Головной коммутатор на 8 портов с разъемами BNC; Двухпоротовый мост «коаксиальный кабель – оптоволокно». WS4: Файл – сервер отдела Источник бесперебойного питания; Коммутатор проектного отдела на 8 портов с разъемами BNC; Мост «коаксиальный кабель – оптоволоконный кабель»  Для того чтобы сеть работала устойчиво, то есть не происходило искажений передаваемой информации или ее пропадание, необходимо выполнения следующих условий:

1. Длина сегмента не должна превышать допустимую величину:

тонкий коаксиал – 185 м; оптика – 2000 м (имеем максимум 320 м).

2. Общая длина сети не должна превышать 2,5км.

3. Количество компьютеров в сети не должно превышать 90 шт. (имеем 89 компьютеров + 5 файл-серверов отделов).

4. Один файл-сервер может поддерживать не более 30 пользователей (имеем максимум 30 пользователей).

5. Файл-серверы не могут совместно использоваться несколькими отделами.

6. Все повторители, мосты и коммутаторы должны располагаться в коммутационных шкафах.

7. Должно выполняться правило «5-4-3» (выполняется).

Не имеется ни одного превышения требуемых параметров. Следовательно, нет необходимости выполнять проверку устойчивости с использованием PDV(время двойного интервала – не должно превышать 575 битовых интервалов) и PVV(уменьшение межкадрового интервала не должно превышать 49 битовых интервалов). Соблюдение этих требований обеспечивает устойчивую работу сети даже в тех случаях, когда нарушаются вышеизложенные условия. Данная проверка будет выполнена для полной уверенности работоспособности сети. Для упрощения расчетов используются справочные данные организации IEEE, содержащие данные задержек распространения сигнала в повторителях, приемопередатчиках и различных физических средах.

Таблица 1  Данные для расчета PDV

Тип сегмента	База левого сегмента, bt	База промежуточного сегмента, bt	База правого сегмента, bt	Задержка среды на 1м,bt	Максимальная длина сегмента, bt
10 Base -2	11,8	46,5	169,5	0,1026	185
10 Base – FB	-	24	-	0,1	2000

 Для расчета на устойчивость рисуют участок с наиболее удаленными станциями.  Левый сегмент – сегмент, откуда начинается прохождение сигнала.  Правый сегмент – сегмент, куда приходит сигнал.  Промежуточный сегмент – сегмент между левым и правым сегментами.  Расчет должен проводиться дважды, при распространении сигнала в обе стороны, т.к. результат может быть разный в случае несимметричной сети. Если хотя бы в одном случае по PDV не выполняется, сеть будет терять кадры из-за пропуска коллизий  Расчет будем производить для двух самых удаленных друг от друга

компьютеров из отдела маркетинга и из проектного отдела. Произведем расчет устойчивости сети с использованием PDV и PVV.из-за пропуска коллизий