ПЗ (1229418), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Рисунок 3.1 – Схема расположения рабочих мест лаборатории

1. Локальная вычислительная сеть

Все рабочие места в лаборатории должны быть соединены между собой с помощью локальной вычислительной сетью для обеспечения обмена данными.

Локальная вычислительная сеть – ЛВС (англ. LAN – Local Агеа Network) относится к географически ограниченным (территориально или производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем связанны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций.

Благодаря такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой ЛВС.

В данном проекте ЛВС будет соединять компьютеры и устройства, расположенные в одном помещении.

1. Архитектура локальной вычислительной сети

В зависимости от принципов построения ЛВС подразделяются на типы: клиент-сервер, файл-сервер, а также одноранговые.

Клиент-сервер – архитектура или организация построения сети, в которой производится разделение вычислительной нагрузки между включенными в ее состав ЭВМ, выполняющими функции «клиентов», и одной мощной центральной ЭВМ – «сервером». Производительность при использовании клиент–серверной архитектуры выше обычной, поскольку как клиент, так и сервер делят между собой нагрузку по обработке данных. Другими достоинствами клиент-серверной архитектуры являются: большой объем памяти и ее пригодность для решения разнородных задач, возможности подключения большого количества рабочих станций, а также установки средств защиты от несанкционированного доступа (как сети в целом, так и отдельных ее терминалов, баз данных и т. д.).

Файл-сервер – способ построения ЛВС, основанный на использовании так называемого файлового сервера – относительно мощной ЭВМ, управляющей созданием, поддержкой и использованием общих информационных ресурсов локальной сети, включая доступ к ее базам данных (БД) и отдельным файлам, а также их защиту. Для поддержки и ведения больших и очень больших БД, содержащих десятки миллионов записей, используются т.н. многопроцессорные системы, способные эффективно обрабатывать значительные объемы информации и обладающие хорошим соотношением характеристик цена/производительность. В отличие от клиент-серверной архитектуры данный принцип построения сети предполагает, что включенные в нее рабочие станции являются полноценными ЭВМ с установленным на них полным объемом необходимого для независимой работы составом средств основного и прикладного программного обеспечения. Другими словами, в указанном случае отсутствуют возможности разделения вычислительной нагрузки между сервером и терминалами сети, характерные для архитектуры типа файл-сервер, и, как следствие, общие стоимостные показатели цена/производительность сети в целом могут быть ниже [17].

Одноранговая ЛВС – организация построения сети без использования сервера, которая допускает включение в нее ЭВМ различной мощности. Термин одноранговая сеть означает, что все компьютеры сети имеют в ней одинаковые права. Каждый пользователь одноранговой сети может определить состав файлов, которые он предоставляет для общего использования. Таким образом, пользователи одноранговой сети могут работать как со всеми своими файлами, так и с файлами, предоставляемыми другими ее пользователями. Создание одноранговой сети обеспечивает наряду с взаимообменом данными между включенными в нее ЭВМ совместное использование части дискового пространства, а также совместную эксплуатацию периферийных устройств (например, принтеров). Существуют и другие возможности, например, когда одна из ЭВМ временно берет на себя функции сервера, а остальные работают в режиме клиентов. Последнее широко используется в различного рода обучающих системах. Достоинствами одноранговых ЛВС являются также: относительная простота их установки и эксплуатации, умеренная стоимость, возможность расширения, независимость выполняемых вычислительных и других процессов для каждой включенной в сеть ЭВМ.

На основании проведенного анализа из приведенных архитектур ЛВС, в лаборатории трехмерной графики печати будет целесообразно использование одноранговой архитектуры сети с организацией общего дискового пространства для обмена данными.

1. Топология локальной вычислительной сети

Существует три основных варианта топологии (способа соединения элементов сети друг с другом) сети: общая шина, кольцо и звезда.

При топологии типа общая шина все клиенты подключены к общему каналу передачи данных (рисунок 3.2). При этом они могут непосредственно вступать в контакт с любым компьютером, имеющимся в сети.

Рисунок 3.2 – Топология общая 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.

При топологии типа «кольцо» все компьютеры подключаются к линии, замкнутой в кольцо (рисунок 3.3). Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер.

Рисунок 3.3 – Кольцевая топология

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 [18].

Преимущества топологии типа кольцо состоят в следующем:

– пересылка сообщений является очень эффективной, т.к. можно отправлять несколько сообщений друг за другом по кольцу. Т.е. компьютер, отправив первое сообщение, может отправлять за ним следующее сообщение, не дожидаясь, когда первое достигнет адресата;

– протяженность сети может быть значительной. 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 использовании топологии типа «звезда» информация между клиентами сети передается через единый центральный узел (рисунок 3.4). В качестве центрального узла может выступать сервер или специальное устройство – коммутатор (Switch).

Рисунок 3.4 – Топология типа 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 один недостаток:

– надежность всей сети определяется надежностью центрального узла. Если он выйдет из строя, то работа всей сети прекратится.

Учитывая размеры помещения лаборатории, необходимость обеспечения большой пропускной способности сети и использования сразу несколькими компьютерами, при создании ЛВС будет применяться топология типа звезда.

1. Способ соединения узлов сети

При проектировании ЛВС необходимо учитывать пропускную способность среды передачи данных. Для обеспечения нормальной работы лаборатории и организации процесса обучения необходимо соединение со скоростью передачи данных до 100 Мбит/с.

Компьютеры могут соединяться между собой, используя различные среды доступа: медные проводники (витая пара), оптические проводники (оптические кабели) и через радиоканал (беспроводные технологии). Проводные, оптические связи устанавливаются через Ethernet, беспроводные – через Wi-Fi, Bluetooth, GPRS и прочие средства [19].

В связи с тем, что архитектура сети является одноранговой, немаловажным фактором является и простота установки, настройки и использования оборудования. Наиболее подходящим соединением компьютеров в сеть будет с использованием проводных технологий. Так же это позволяет реализовать защиту сети от несанкционированного доступа. Для проектирования сетей используются витая пара, телефонный кабель, коаксиальный кабель и оптоволокно. Типы и свойства проводников представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 – Характеристики проводников

В ходе создания ЛВС будет использована неэкранированная витая пара ввиду хорошей помехоустойчивости, простоты обслуживания и устранения возможных повреждений, а так же обеспечения необходимой скорости передачи данных.

1. Схема сети и используемое оборудование

Каждое рабочее место лаборатории должно быть оснащено телекоммуникационой розеткой категории 5е для подключения к ЛВС. Порт для терминации медного кабеля – восьмиконтактный модульный разъем RJ–45.

В качестве центрального узла сети будет использован коммутатор. Сетевой коммутатор (англ. switch – переключатель) – устройство, соединяющее несколько узлов компьютерной сети. Коммутатор хранит в памяти таблицу коммутации, в которой указывается соответствие MAC-адреса(уникального идентификатора, присваиваемого каждой единице активного оборудования компьютерной сети) узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует фреймы (кадры) и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу на некоторое время. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC–адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя не ассоциирован с каким-либо портом коммутатора, то кадр будет отправлен на все порты, за исключением того порта, с которого он был получен. Со временем коммутатор строит таблицу для всех активных MAC-адресов, в результате трафик локализуется. Стоит отметить малую латентность (задержку) и высокую скорость пересылки на каждом порту интерфейса.

Для построения сети лаборатории выбран коммутатор D-link DES-3200-18, имеющий 16 портов для подключения компьютеров. В дальнейшем, при необходимости, будет возможна установка дополнительных рабочих мест и их подключение к созданной сети.

Для соединения всех узлов сети с коммутатором будет использоваться 4–х парный 100–омный неэкранированный кабель «витая пара» (Unshielded Twisted Pair – UTP) категории 5е.

Составлена таблица длины каждого сегмента сети (номер сегмента сети соответствует номеру рабочего места). Кабель будет уложен в кабель-каналы. Для подключения компьютеров к сети необходимо 13 сегментов кабеля разной длины. На основе этих расчетов создана таблица 3.4 длин сегментов сети.

Таблица 3.4 – Длина сегментов сети

№ сегмента сети	Длина сегмента сети, метров
1	0,5
2	10,5
3	10,5
4	1,5
5	12
6	12
7	3
8	13,5
9	13,5
10	4,5
11	14,5
12	14,5
13	5,5
Итого	116

1. Настройка сети и общего сетевого диска

После установки ЛВС в лаборатории необходимо произвести необходимые настройки для организации общего сетевого диска с целью обмена информацией.

Характеристики

Список файлов ВКР