48314 (Проект локальної мережі для школи)

Курсова робота

на тему:

«Проект локальної мережі для школи»

Вступ

Комунікаційні технології, які використовувалися в 90-х роках і раніше, припускали прокладку окремих, спеціалізованих мереж для передачі голосу, відео і комп'ютерних даних. Для доступу до кожної мережі необхідні були окремі пристрої. Телефони, телевізори і комп'ютери передавали дані з використанням спеціалізованих технологій і мережевих структур. Проте, всім хотілося б дістати доступ до таких мережевих служб одночасно, бажано з одного пристрою.

Сучасні технології дозволили створити мережу нового типу, що надає декілька видів послуг. На відміну від спеціалізованих мереж, нові, об'єднані системи можуть передавати голос, відеозображення і дані з використанням одного і того ж каналу зв'язки або мережевої структури.

На ринку з'являються нові товари з підтримкою можливостей об'єднаних інформаційних мереж. З'явилася можливість дивитися ефірні відеопрограми на моніторі комп'ютера, телефонувати через інтернет або шукати інформацію в Інтернеті, використовуючи екран телевізора. Все це зробили об'єднані мережі.

2. Роль комп’ютерів в мережі

Всі комп'ютери, що підключені до мережі і безпосередньо беруть участь в обміні даними, вважаються вузлами. Вузли можуть приймати і відправляти повідомлення по мережі. У модемних мережах комп'ютерні вузли можуть працювати як клієнти, сервери, або і те, і інше. Роль комп'ютера в мережі визначається програмним забезпеченням. Сервери – це вузли зі встановленим програмним забезпеченням, що дозволяє надавати іншим мережевим вузлам інформацію (наприклад, доступ до електронної пошти або веб-сторінок). Для роботи кожної служби необхідне окреме серверне програмне забезпечення. Наприклад, для роботи веб-служб в мережі на вузлі повинно бути встановлено ПО веб-сервера. Клієнти – це комп'ютерні вузли зі встановленим програмним забезпеченням, що дозволяє запрошувати і відображати отриману з сервера інформацію. Прикладом клієнтського програмного забезпечення є веб-оглядач, наприклад, Internet Explorer.

Комп'ютер з серверним програмним забезпеченням може одночасно обслуговувати один або декілька клієнтів.

Крім того, на одному комп'ютері можна паралельно встановити декілька типів серверного ПО. У домашніх або невеликих корпоративних мережах одному комп'ютеру доводиться виступати як файловий сервер, веб-сервера і сервера електронної пошти.

Крім того, на одному комп'ютері можна запускати декілька типів клієнтського програмного забезпечення. Необхідно встановити клієнтське ПО для кожної служби. За наявності декількох клієнтів вузол зможе одночасно підключатися до декількох серверів. Наприклад, у користувача є можливість одночасно перевіряти електронну пошту, проглядати веб-сторінку, обмінюватися миттєвими повідомленнями і слухати Інтернет-радіо.

Звичайне клієнтське і серверне програмне забезпечення запускається на різних комп'ютерах, але ці ролі може грати і один комп'ютер. У невеликих корпоративних і домашніх мережах багато комп'ютерів працюють і як сервери, і як клієнти. Такі мережі називаються одноранговими. Проста однорангова мережа складається з двох безпосередньо підключених один до одного (з використанням дротяного або бездротового зв'язку) комп'ютерів. Крім того, можна з'єднати декілька ПК і створити крупнішу однорангову мережу, але для цього буде потрібно мережевий пристрій, наприклад концентратор. Основний недолік однорангового середовища полягає в тому, що при одночасній роботі як клієнт і сервер вузол працює повільніше. У крупних корпоративних мережах з великою кількістю мережевого трафіку часто доводиться встановлювати спеціалізовані сервери, здатні одночасно обробляти багато запитів.

У простій мережі з декількох комп'ютерів чітко видно, як сполучені між собою різні компоненти. Чим більше розростається мережа, тим складніше відстежувати місцеположення кожного компоненту і його зв'язку з мережею. У дротяній мережі для підключення до всіх вузлів використовується безліч кабелів і мережевих пристроїв.

При монтажі мереж складається карта фізичної топології, на якій вказано положення кожного вузла і його підключення до мережі. Крім того, там помічені всі дроти і мережеві пристрої, що сполучають вузли. На топологічній карті фізичні пристрої представлені у вигляді значків. Щоб полегшити монтаж і усунення неполадок в майбутньому, важливо своєчасно оновлювати топологічні карти. Крім топологічної карти фізичних пристроїв, іноді доводиться будувати логічне представлення топології мережі. На логічній топологічній карті вузли групуються по методах використання мережі, незалежно від місцеположення. На такій карті можна вказати імена і адреси вузлів, інформацію про групи і додатки.

Основне завдання будь-якої мережі – передача інформації. Спілкування украй важливе для розвитку будь-якої людської істоти, від пітекантропа до самих просунутих учених сучасності.

Будь-який обмін інформацією починається з повідомлення, яке потрібно передати від однієї людини або пристрою до іншого. З часом, в процесі вдосконалення технологій, методи відправки, отримання і інтерпретації повідомлень міняються.

У всіх методів зв'язку є три загальні елементи. Перший – це джерело повідомлення, або відправник. Відправником може бути людина або електронний пристрій, якому потрібно послати повідомлення іншої людини або пристрою. Другий елемент – це адресат, або приймач повідомлення. Адресат отримує і інтерпретує повідомлення. Третій елемент, що іменується каналом, це шлях, по якому повідомлення йде від джерела до адресата.

У будь-якій бесіді між двома людьми є багато правив, або протоколів, яким зобов'язано слідувати обох співбесідників для того, щоб повідомлення було успішно доставлене і зрозуміло. До категорії протоколів обміну інформацією між людьми відноситься:

• ідентифікація відправника і одержувача;

• вибраний засіб або канал зв'язку (особиста розмова, телефон, лист, фотографія);

• відповідний режим обміну даними (усна або письмова мова, ілюстрації, інтерактивний або односторонній зв'язок);

• спільна мова;

• граматична структура і структура пропозицій;

• швидкість і час доставки.

Вибір протоколів залежить від характеристик джерела, каналу і адресата повідомлення. Правила спілкування за допомогою одного засобу зв'язку, наприклад, телефону, не обов'язково співпадають з правилами іншого засобу зв'язку, наприклад, пошти.

Протоколи визначають те, як передається і доставляється повідомлення. Вони визначають наступне:

• формат повідомлення;

• розмір повідомлення;

• час доставки;

• спосіб підготовки;

• кодування;

• схему стандартного повідомлення.

1. Стандартизація протоколів

Коли мережі ще тільки почали з'являтися, всі постачальники використовували свої власні, проприєтарні методи зв'язку мережевих пристроїв і мережеві протоколи. Устаткування від одного постачальника не в змозі було обмінюватися даними з устаткуванням іншого.

У міру розповсюдження мереж розроблялися стандартні правила роботи мережевого устаткування різних виробників. Стандартизація принесла мережам багато користі:

• спростилася конструкція мереж;

• спростилася розробка продукції;

• з'явилися нові можливості для конкуренції;

• з'явилася можливість зв'язувати різні пристрої;

• спростилося навчання;

• розширився вибір постачальників.

Офіційно прийнятого протоколу локальних мереж не існує, але з часом особливо розповсюдилася одна технологія, під назвою Ethernet. Вона перетворилася на стандарт де-факто.

Інститут інженерів по електроніці і електротехніці, або IEEE (вимовляється як «ай-трі і») займається мережевими стандартами, включаючи Ethernet і стандарти бездротових мереж. Комітети IEEE відповідають за твердження і оновлення стандартів підключення, вимог до середовища передачі і протоколів зв'язку. Кожному технологічному стандарту привласнюється номер, відповідний номеру відповідального за твердження і оновлення комітету. Стандартами Ethernet займається комітет 802.3.

З моменту створення Ethernet в 1973 р. стандарти удосконалилися, слідуючи за появою швидших і гнучкіших версій технології. Здібність стандарту Ethernet до розвитку – одна з основних причин його популярності. Для кожної версії мережі Ethernet є свій стандарт. Наприклад, 802.3 100BASE-T – це стандарт 100-мегабитної мережі Ethernet з використанням кабелю з витою парою. Назва стандарту розшифровується таким чином:

• 100 – швидкість в мегабітах в секунду

• BASE – монополосный в основній смузі частот

• T – тип кабелю, в даному випадку, витаючи пара.

Швидкість ранніх версій Ethernet була порівняно низькою, всього 10 Мбит/сек. Новітні версії мережі Ethernet працюють із швидкістю 10 гигабіт в секунду і більш. Уявіть собі, наскільки збільшилася швидкість з моменту створення перших мереж Ethernet.

Для будь-якого обміну даними необхідний спосіб ідентифікації джерела і адресата. При спілкуванні між людьми використовуються імена.

Якщо окликнути когось по імені, він почує і відповість. Інші люди, які знаходяться в тій же кімнаті, теж почують повідомлення, але не звернуть на нього уваги, оскільки воно адресоване не ним. У мережі Ethernet використовується схожий метод ідентифікації вузлів-джерел і адресатів. Кожному підключеному до Ethernet вузлу привласнюється фізична адреса, яка служить ідентифікатором.

В процесі виготовлення всім мережевим інтерфейсам Ethernet даються фізичні адреси. Він називається адресою управління доступом до середовища (MAC-адресою). MAC-адреса ідентифікує кожне джерело і кожного адресата в мережі.

Мережі Ethernet прокладаються за допомогою мідних або оптоволоконних кабелів, що сполучають вузли і мережеві пристрої. Вони є каналом зв'язку між вузлами.

Коли підключений до Ethernet вузол включається в обмін даними, він розсилає кадри з своєю MAC-адресою в полі джерела і MAC-адресою передбачуваного одержувача в полі адресата. Всі приймаючі вузли декодують кадр і прочитують MAC-адресу одержувача. Якщо він відповідає настроювальній MAC-адресі мережевої інтерфейсної плати, вона обробляє і зберігає повідомлення. Якщо MAC-адреса одержувача не відповідає MAC-адресі вузла, мережевий адаптер ігнорує повідомлення.

Стандартні протоколи Ethernet визначають багато аспектів мережевого обміну даними, включаючи формат і розмір кадру, час і кодування. Коли підключені до мережі Ethernet вузли відправляють повідомлення, вони їх укладають в кадр, відповідний стандартам. Кадри інакше називають протокольними блоками даних (PDU).

Формат кадрів Ethernet визначає положення MAC-адрес одержувача і джерела і додаткову інформацію, зокрема:

• початкові дані послідовності і часу;

• початок роздільника кадрів;

• довжину і тип кадру;

• послідовність перевірки кадру (для виявлення помилок передачі).

Максимальний розмір кадрів Ethernet складає 1518 байт, мінімальний, – 64 байти. Не вхідні в цей діапазон кадри приймаючі вузли не обробляють. Крім форматів, розмірів і часу передачі кадру стандарти Ethernet визначають кодування біт кадру при передачі по каналу. По мідному кабелю біти передаються у вигляді електричних імпульсів, по оптоволоконному кабелю – у вигляді світлових імпульсів.

Уявіть собі, як ускладнилася б система зв'язку, якби повідомлення можна б було відправляти, указуючи тільки ім'я адресата. Якби на конверті не було вулиці, міста або країни, було б практично неможливо доставити лист в потрібну точку миру і потрібній особі.

У мережі Ethernet MAC-адреса вузла грає приблизно ту ж роль, що і ім'я людини. Він ідентифікує конкретний вузол, але не указує, в якій місці мережі він знаходиться. Якби у всіх вузлів (а їх більше 400 мільйонів) була тільки унікальна MAC-адреса, знайти один з них було б украй складно.

Крім того, при обміні даними між вузлами технологія Ethernet генерує багато широкомовного трафіку. Широкомовні розсилки відправляються всім вузлам, підключеним до однієї мережі. Вони займають частину смуги пропускання і уповільнюють роботу мережі. Щоб би трапилося, якби мільйони підключених до Інтернету вузлів входили в одну мережу Ethernet і використовували широкомовні розсилки?

Тому великі мережі Ethernet, що полягають їх багатьох вузлів, неефективні. Крупні мережі краще розділити на дрібніші і більш керовані частині. Один із способів ділення припускає використання ієрархічної моделі конструкції.

При створенні мереж ієрархічна конструкція дозволяє групувати пристрої по декількох мережах, організовуючи рівні. Вони складаються з менших більш керованих груп, в яких локальний трафік залишається локальним. На верхній рівень потрапляє тільки трафік, призначений для інших мереж. Ієрархічна, рівнева конструкція підвищує ефективність, оптимізує систему і збільшує швидкість. Вона дозволяє масштабувати мережу в міру необхідності, дозволяючи додавати локальні мережі, не знижуючи ефективності тих, що існують.

У ієрархічній конструкції є три базові рівні:

• рівень доступу – сполучає вузли в локальній мережі Ethernet;

• рівень розподілу – сполучає невеликі локальні мережі;

• Рівень ядра – високошвидкісне з'єднання між пристроями рівня розподілу.

У такій ієрархічній конструкції необхідна схема логічної адресації, яка дозволяє визначити положення вузла. Така схема адресації називається Інтернет-протоколом (IP).