Размещено на http://

Курсовая работа

Автоматизация производственных процессов

РАЗРАБОТКА ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ МАЛОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

Введение

Компьютер быстро вошел в нашу жизнь. Еще несколько лет назад было редкостью увидеть какой-нибудь персональный компьютер – они были, но были очень дорогие, и даже не каждая фирма могла иметь у себя в офисе компьютер. А теперь? Теперь почти в каждом доме есть компьютер, который уже глубоко вошел в жизнь человека. Современные вычислительные машины представляют одно из самых значительных достижений человеческой мысли, влияние которого на развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Для многих людей сейчас компьютер уже не роскошь, а необходимый предмет домашней или рабочей обстановки.

Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) – это система связи компьютеров и/или компьютерного оборудования (принтеры, факсы, серверы, маршрутизаторы и др.). Связь вычислительных машин в локальную вычислительную сеть (ЛВС) позволяет работать более эффективно, обмениваться свободно огромными объемами информации, более эффективно использовать общие устройства. А выход в Интернет означает доступ к огромным массивам информации (пусть и противоречивой, пусть и плохо структурированной), а также – возможность общения с миллионами людей во всем мире. И что более важно – объединение вычислительных машин в локальную сеть с выходом в глобальную сеть Интернет демонстрирует начинающим пользователям мощь современной компьютерной техники, открывает перед ними новые горизонты.

Данная курсовая работа посвящена разработке локальной сети видеостудии. Эта студия осуществляет профессиональную съемку свадеб, детских праздников и любых других торжеств и создает рекламные ролики, корпоративные и презентационные фильмы, музыкальные клипы. В ходе работы подобраны комплектующие для всех ЭВМ локальной сети, определен физический и логический стандарт передачи данных, рассчитана пропускная способность сети, приведена примерная смета расходов на осуществление проекта.

1 Общие задачи создания ЛВС

1.1 Описание организации

Видеостудия выполняет следующие операции:

Ведет базу данных о своих клиентах

Создает видео-продукт по заказу клиента

Рекламирует свои услуги в Интернете и различных СМИ

Ведет отчетность своей деятельности

Структура видеостудии разделяется на 2 подразделения:

Управленческое

Производственное

Управленческое подразделение организует весть производственный процесс, управляет финансами, поддерживает материально-техническую базу, работает над привлечением новых клиентов. В него входят:

Директор

Секретарь

Бухгалтерия

Расчетный отдел

Серверная

В производственном подразделении происходит непосредственное создание и обработка видео-продуктов. Это подразделение состоит из кабинета дизайнеров и оптимизаторов.

Центральным компьютером является выделенных сервера, обеспечивающий централизованное хранение рабочих документов, хранение и репликацию базы учетных записей всех пользователей в сети, обмен сообщениями, управление печатью и обеспечение общего подключения к сети Интернет.

Таким образом, общее количество машин составляет 14:

- 9 рабочих мест

- 4 места управленческого подразделения

- 1 невыделенный сервер

2 Сравнительный анализ рынка hardware и подбор оборудования

2.1 Системный блок

Системный блок – функциональный элемент, защищающий внутренние компоненты ПК от внешнего воздействия и механических повреждений, поддерживающий необходимый вентиляционный режим внутри, экранирующий создаваемые внутренними компонентами электромагнитное излучение и являющийся основой для дальнейшего расширения системы. Системные блоки чаще всего изготавливают из деталей на основе стали, алюминия и пластика, также иногда используются такие материалы, как органическое стекло.

Рассмотрим системный блок NTEL Celeron Dual-Core E3300EG iG31. Его состав:

Процессор - INTEL "Celeron Dual-Core E3300" (2.50ГГц, 1024КБ, 800МГц, EM64T) Socket775

Модуль памяти - 2ГБ DDR2 SDRAM KINGSTON "ValueRAM" KVR800D2N6/2G (PC6400, 800МГц, CL6)

Жесткий диск - SATA II 640ГБ WESTERN DIGITAL "Caviar SE16 WD6400AAKS" (7200об./мин., 16МБ)

Кабель - SATA 150 (61см)

Корпус - Miditower KRAULER "M4811-450-D K", черно-серебр. (450Вт, ATX12V V2.0)

Привод - DVD±RW SATA 24x8x16xDVD/48x32x48xCD SONY Optiarc "AD-7243S" (черный)

Рассмотрим другой системный блок INTEL Core2Duo E7500GA-iG41. В него входят:

- Процессор - INTEL "Core 2 Duo E7500" (2.93ГГц, 3МБ, 1066МГц, EM64T) Socket775

- Материнская плата - S775 GIGABYTE "GA-P41T-ES3G" (iG41, 2xDDR3, U100, SATA II, PCI-E, SB, 1Гбит LAN, USB2.0, ATX)

Рис.1. Внешний вид системного блока INTEL Core2Duo E7500GA-iG41

- Модуль памяти – 2 х 1ГБ DDR3 SDRAM KINGSTON "ValueRAM" KVR1333D3N9/2G (PC10600, 1333МГц, CL9)

- Видеокарта - PCI-E 1024МБ MSI "R5670-PMD1G" (Radeon 5670, DDR5, HDMI+DVI+DP)

- Жесткий диск - SATA II 750ГБ SEAGATE "Barracuda (7200.12 ST3750528AS" (7200об/мин., 32МБ)

- Переходник питания - PATA HDD->SATA HDD GEMBIRD "CC-SATA-PS"

- Корпус - Miditower RAIDMAX "Sagitta 921WBP", черно-серебр. (500Вт, ATX12V 1.3, ATX 2.03, окно)

- Привод - DVD±RW SATA 24x8x16xDVD/48x32x48xCD SONY Optiarc "AD-7260S" (черный)

- Кардридер - 3.5" отсек CF/MD/SM/XD/MMC/SD/MS ACORP "crip200-B", черный (ver.5.0, доп. порт USB) (USB2.0)

Именно такие системные блоки INTEL Core2Duo E7500GA-iG41 будут размещены во всех кабинетах управленческого подразделения.

На рабочие места целесообразно будет поставить системные блоки Atom D410 с DVDRW приводом. Они занимают меньше места, с эстетической точки зрения лучше подходят к интерьеру студии и соответствуют всем системным требованиям ПО, используемого при работе.

Его состав:

- Материнская плата - INTEL "D410PTL" (Atom D410-1.66ГГц, iNM10, 2xDDR2, SATA II, D-Sub, SB, LAN, USB2.0, mini-ITX)

- Модули памяти – 2 х 1ГБ DDR2 SDRAM KINGSTON "ValueRAM" KVR800D2N6/1G (PC6400, 800МГц, CL6)

- Жесткий диск - SATA II 320ГБ HITACHI "Deskstar 7K1000.C HDS721032CLA362" (7200об/мин., 16МБ)

- Переходник питания - PATA HDD->SATA HDD GEMBIRD "CC-SATA-PS"

- Корпус - Desktop FOXCONN "RS-233(H)", mini-ITX, черно-серебр. (250Вт)

- Привод - DVD±RW SATA 24x8x16xDVD/48x32x48xCD SONY Optiarc "AD-7243S" (черный)

Рис.2. Внешний вид системного блока Atom D410

2.2 Серверное оборудование

Устанавливаем сервер USN Zeus Supermicro i7300. Версия с возможностью установки в серверную стойку. В базовую конфигурацию входит два процессора Intel Xeon E7420 и 8 гигабайт оперативной памяти. Сервер построен на платформе Supermicro, поддерживает до 4х процессоров и до 192Гб оперативной памяти. Имеет возможность установки как SATA, так и SAS-дисков и оснащен блоком питания на 1200W с резервированием и горячей заменой на 1200W. Так же имеется возможность установки дополнительных карт расширения и модуля удаленного управения IPMI. При установке в серверный шкаф занимает в нем всего 4 юнита по высоте. Системный администратор будет управлять сервером, на котором будут стоять приложения, контролирующие локальную сеть.

Описание сервера:

Процессор - Intel Xeon E7420

Количество процессоров - 2

Видеоадаптер - ATI ES1000 (32MB)

Встроенный сетевой интерфейс - Intel® Dual Gigabit Controller 82575EB

Тип оперативной памяти - DDR2

Обьем оперативной памяти - 8 Гб

Максимальный объем оперативной памяти - 192 Гб

Максимальное количество дисков - 5 SAS/SATA

Встроенные контроллеры жестких дисков - Intel ESB2 SATA 3.0Gbps Controller RAID - 0, 1

Форм-фактор - 4U Tower

Блок питания - 2400 Вт

Порты ввода-вывода - 1 (x8) PCI-e (using x16)slot 1 (x8) PCI-e (using x8) slot 1 (x4) PCI-e (using x8) slot 1x 64-bit 133MHz PCI-X (3.3V) slots

Габариты (Ш х Г х В) - 999 мм

Набор микросхем - Intel® 7300

Системная шина - 1066 MHz

2.3 Коммуникационное оборудование

Сетевой коммутатор или свитч (жарг. от англ. switch — переключатель) — устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного сегмента сети.

В студии достаточно будет использовать коммутатор на 16 портов - D-LINK DES-1016D (100Мбитсек.). Он небольшой и хорошо впишется в интерьер офиса. Его описание:

Количество портов: 16 х 10/100 Mбит/сек. RJ-45

Режим обмена данными: Полнодуплексный или полудуплексный

Размер буфера: 512 КБ

Количество MAC адресов: 8К

Сетевые стандарты: IEEE 802.3, IEEE 802.3u

Органы управления: Нет

Индикаторы: Power и для каждого порта: Link/act, Collision/FDX, Speed

Питание: Встроенный блок питания 100-240 В

Размеры (ШхГхВ): 279 x 181 x 45 мм

Рис.4. Внешний вид коммутатора (Switch) 16 портов D-LINK DES-1016D

2.4 Мониторы

Есть два основных типа мониторов: CRT (на основе электронно-лучевой трубки) и LCD (жидкокристаллические).

У LCD мониторов больше преимуществ перед простыми мониторами. Мониторы с ЖК дисплеем занимают меньше пространства и имеют более привлекательный дизайн. Работа с LCD мониторами более безопасна и менее вредна по сравнению. LCD монитор весит намного меньше, чем простой монитор. В LCD мониторах применяется технология микрокристаллов, которые чётко отображают все цвета. В результате получается высоко качественное изображение.

Для всех рабочих мест нашего офиса будем использовать мониторы LG Flatron W1934S SN. Его характеристики:

Тип: ЖК монитор с активной матрицей

Размер экрана по диагонали: 19.0"

Размер пиксела: 0.285 мм

Яркость : 300 кд/кв.м

Контраст: 1000:1

Время отклика пиксела: 5 мс

Угол обзора экрана по горизонтали/вертикали: 170 / 170 градусов

Частота горизонтальной развертки: 30 - 83 кГц

Частота вертикальной развертки: 56 - 75 Гц

Рекомендуемое разрешение: 1440 х 900 / 60 Гц

Управление: Цифровое

Разъемы: D-Sub

Соответствие стандартам: TCO'03

Размеры (ШxВxГ): 447 x 375 x 185 мм

Вес: 3.2 кг

2.5 Принтер

Существует 3 основных типа принтеров: матричный, струйный и лазерный. Рассмотрим каждый из этих типов.

Матричные принтеры по цене стоят на уровне струйных и лазерных. Иногда даже дороже. Качество печати самое низкое, шумный процесс печати, довольно низкая скорость. Но себестоимость печати на матричных принтерах максимально низкая.

Струйные принтеры (чаще всего это принтеры Epson, Canon, HP, Lexmark) широко распространены у пользователей, покупающих принтер для бытового использования. Очень часто выбор обусловлен низкой ценой струйного принтера. Использование оригинальных материалов (картриджей) печати достаточно высоко по цене. Использование же неоригинальных расходных материалов может привести к отказу в гарантийном обслуживании со стороны производителя.

Лазерные принтеры имеют относительно невысокую стоимость одной печатной страницы и очень высокое её качество. До сих пор широкого распространения среди домашних пользователей лазерные принтеры не получили по причине довольно высокой стоимости как самого принтера, так и расходных материалов (хотя у них большой ресурс).

Исходя из данного обзора, в студии было решено использовать черно-белый лазерный принтер CANON i-SENSYS LBP-3010. Его характеристики:

Таблица 1 – Характеристики принтера CANON i-SENSYS LBP-3010

Тип принтера	Монохромный, лазерный
Разрешение	600 х 600 точек/дюйм Автоматическое улучшение изображения AIR (Automatic Image Refinement), разрешение эквивалентное 2400 х 600 точек/дюйм
Память	2 МБ
Максимальная скорость печати	14 стр./мин. (A4)
Время выхода первой страницы	8.5 сек.
Форматы печатных носителей	A4, B5, A5, Legal, Letter, Executive и 16K Нестандартный формат бумаги (ширина 76.2 - 215.9 мм, длина 127.0 - 355.6 мм) только для ручной подачи
Tипы печатных носителей	Обычная бумага, плотная бумага, прозрачные плёнки, бумага для печати этикеток, ОНР-пленка, индексные карточки, конверты
Плотность печатных носителей	64 - 163 г/кв.м
Емкость подающего лотка	лоток на 150 листов лоток ручной подачи на 1 лист
Емкость принимаюшего лотка	100 листов
Система команд	CAPT (Canon Advanced Printing Technology)
Интерфейс	USB 2.0
Потребляемая мощность	280 Вт - при печати 2 Вт - в режиме ожидания
Уровень шума	50 дБА
Расходные материалы	Картридж 712
Ресурс расходных материалов (при 5% заполнении страницы формата A4)	Картридж 712 - 1500 страниц по стандарту ISO/IEC19752
Картридж	В комплект поставки входит стартовый картридж на 700 страниц
Размеры (ШхГхВ)	372 x 250 x 197 мм — собранное состояние 372 x 420 x 270 мм — рабочее состояние
Вес	6.0 кг

2.6 Прочее оборудование

Для всех рабочих мест будут использоваться мыши GENIUS XScroll (оптич., 2кн.+скр.). Клавиатуры также у всех будут одинаковыми – BTC 8193 PS2.

Рис.7. Внешний вид клавиатуры BTC 8193 PS2

Рис.8. Внешний вид мыши GENIUS XScroll

Обязательно нужно установить акустическую систему, иначе нельзя будет полноценно прослушать созданные и создающиеся видеофильмы. Т.к. в рабочем кабинете располагается 10 человек, то целесообразнее будет использовать наушники для каждого рабочего. А именно - PHILIPS SBC-HL145. Описание:

Вид наушников: накладные

Тип наушников: динамические, открытые

Чувствительность: 96 дБ

Разъём наушников: mini jack 3.5 mm

Тип подключения: с проводом

Импеданс: 32 Ом

Диаметр мембраны: 30 мм

Длина провода: 1.2 м

Диапазон воспроизводимых частот: 18 - 20000 Гц

Максимальная мощность: 100 мВт

Вес: 100 г

Дополнительная информация: Улучшенная передача басов Bass wave, сверхлегкие, усиленное кабельное соединение, прочное головное крепление.

Тип крепления: оголовье

Тип кабеля: симметричный

Подключение кабеля: двухстороннее

Позолоченные разъемы: есть

Рис.9. Внешний вид наушников PHILIPS SBC-HL145

2.7 Спецификация и цены на оборудование

Общая стоимость перечисленного оборудования указана в таблице 2.

Таблица 2 - Спецификация и цены на оборудование

Наименование	Модель	Количество	Цена за 1 ед., руб.	Сумма, руб.
Системный блок	INTEL Core2Duo E7500GA-iG41	5	22 393	119 965
	Atom D410	9	9 149	82 341
Принтер	CANON i-SENSYS LBP-3010	4	4 390	17 560
Наушники	PHILIPS SBC-HL145	10	419	4 190
Монитор	LG Flatron W1934S SN	14	5 690	79 660
Мышь	GENIUS XScroll	14	218	3 052
Клавиатура	BTC 8193 PS2	14	1 061	14 854
Сервер	USN Zeus Supermicro i7300	1	176 907	176 907
Коммутатор	D-LINK DES-1016D	1	1 790	1 790
Итого:				500 319

3. Программное обеспечение ЛВС

3.1 Выбор видеоредакторов

Проведем краткий обзор нескольких современных видео редакторов и их требования.

Altarsoft Video Converter, 1.0 – это программа для пакетного конвертирования видеофайлов с возможностью редактирования. Поддерживает основные типы файлов: avi, mpg, asf, wmv, flv, mkv. Перед конвертированием можно выбрать видеокодек, отрегулировать его настройки, выбрать аудиокодек и аудиоформат. Исходное видео можно отредактировать, изменив настройки цвета, яркость, контраст, насыщение, убрать цвет, инвертировать. По умолчанию программа сохраняет видео и аудио, но при необходимости можно сохранить только видео или только аудио потоки. Видео можно обрезать, указав начальные и конечные кадры или время в секундах. Также доступны опции изменения исходного масштаба видео и вращения (по горизонтали, по вертикали, на произвольный угол). Программа позволяет добавлять файлы, директории с поддиректориями, удалять файлы из списка, очищать список. Для удобства доступен режим перетаскивания файлов и папок из проводника. В настройках можно указать путь сохранения. Доступна опция удаления исходных файлов после завершения конвертирования. Вес установочного пакета: 822 Kb.

Требования: ОС Win98, WinME, WinNT, Win2000, WinXP, Win2003, WinVista, Win7.

Camtasia Studio – это удобный и функциональный редактор, который удобен и достаточно прост в работе. Его функционал рассчитан более на применение программы в целях создания учебных видеороликов, но также можно создавать и ролики с домашним видео.

Рис.10. Скриншот программы Camtasia Studio

Слово Studio в названии программы вполне справедливо указывает на то, что в ее составе, кроме собственно видеоредактора, есть другие приложения. Их несколько:

Camtasia Recorder - для записи видео и звука с экрана компьютера и видеокамеры.

Camtasia Menumaker - создание меню для видеопроектов и презентаций.

Camtasia Theater - создания меню флеш-роликов.

Camtasia Audio Editor - для записи и редактирования аудиофайлов.

Camtasia Player - утилита для проигрывания AVI-файлов.

Системные требования: ОС Microsoft Windows XP/Vista; процессор 1 ГГц (рекомендуется 3 ГГц); 500 Гб ОЗУ, рекомендуется 2 Гб; 60 МБ свободной памяти. MAGIX Movie Edit Pro 2004 v3.0.2.0 - простой и при этом мощный видео редактор с множеством возможностей, включая нелинейное редактирование и восстановление видео в режиме реального времени.

Рис.11. Скриншот программы MAGIX Movie Edit Pro 2004 v3.0.2.0

Имеет инструменты для захвата аналогового и цифрового видео из любого источника (камера, TV, VHS, Internet) и обладает функциями виртуального видеомагнитофона. В составе редактора имеются большие библиотеки звуковых и видеоэффектов, возможность создания субтитров и функции записи на VCD, SVCD, DVD и mini DVD (поддержка записи на нескольких дисках). Не имеет лимита на размер файла и может работать с файлами больше 4Гб.

Спиcок функций и возможностей:

- Захват и импорт аналогового и цифрового видео (Камеры, TV, VHS)

- Поддержка файлов свыше 4 GB

- Программируемый таймер для записи телевизионных программ

- Нелинейное редактирование и восстановление видео в режиме реального времени

- Корректировка цвета, фокуса, контраста и мерцания

- Стабилизатор изображения (устранение дрожания)

- Реставрация аудио (удаление шумов и оптимизация звука)

- Качественный масштабируемый предварительный просмотр

- 70 видео, фото и цветовых эффектов

- 170 3D – эффектов

- 45 профессиональных эффектов для дублирования звука

- Обрезка видео, создание и использование собственных эффектов

- Создание субтитров

- 16 стерео дорожек и виртуальный микшер

- Запись на VCD, SVCD, DVD, mini DVD (поддержка записи на нескольких дисках)

- Публикация готового видео online на Magix Web TV в формате streaming video

- Рассылка видео e-mail непосредственно из программы

Системные требования: ОС Windows 98/98SE/ME/2000/XP; Процессор 450 МГц, 1 Гб свободного места (рекомендуется 5 Гб); ОЗУ 128 Мб (рекомендуется 256 Мб); OHCI-совместимая FireWire IEEE-1394 карта (для записи с/на DV); Карта для аналогового видеозахвата, совместимая с Video for Windows или DirectShow; Windows-совместимые видео- и звуковая карты; CD-ROM привод.

Screenblast Movie Studio 3.0.78 - прекрасный видео редактор, с возможностью захвата видео из любого устройства. Данная программа ранее выпускалась Sonic Foundry, а теперь выпускается под потранажем Sony. Обладает множеством достоинств:

- Приятный интерфейс с поддержкой drag-and-drop

- Множество различных эффектов (более 125) и переходов (более 170)

- Обработка аудио дорожек

- Безлимитное число отмены сделаных действий

- Имеет возможность работать с камерами через FireWire/i.Link/IEEE-1394/

- Может импортировать кадры в BMP, GIF, JPG и PSD формат

- Безграничные возможность для перевода в другие форматы

- Запись на CD

Системные требования: процессор PentiumII 400МГц; 90МБ свободного места.

Исходя из данного обзора, было принято решение использовать для работы 2 программы: MAGIX Movie Edit Pro 2004 v3.0.2.0 и Camtasia Studio. Это два мощных и удобных видео редактора, позволяющих создавать хорошего качества и состава как небольшие ролики, так и целые фильмы (например, свадебные), делать фото прямо из кадров отснятого видео.

3.2 Выбор сетевой операционной системы

Операционная система (англ. operating system) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных ОС общего назначения.

Операционную систему необходимо выбирать, исходя из нескольких показателей:

- Минимальные требования к оборудованию

- Распространенность и наличие драйверов устройств для данной ОС

- Надежность и скорость работы

- Легкость освоения

Для рабочих станций выбор ОС довольно ограничен – это продукты Microsoft Windows версий 98/Me, 2000, XP, Windows NT 4.0, 5.0 и ОС Linux. Последний продукт выпадает из обзора, так как недостаточно распространен и специфичен в использовании (хотя и обладает рядом плюсов: бесплатность, высокая скорость и др.).

На всех компьютерах будет установлена ОС Windows XP. Название XP происходит от англ. experience (опыт). Название вошло в практику использования, как профессиональная версия. WinXP является исключительно клиентской системой. Её серверным аналогом является Windows Server 2003, которая будет установлена на компьютере системного инженера.

Существуют различные варианты ОС Windows XP. Кратко опишем основные:

- Professional Edition – разработана для предприятий и предпринимателей

- Home Edition – система для домашнего применения

- Tablet PC Edition – содержит спец. приложения, оптимизированные для ввода данных стилусом на планшетных персональных компьютерах

- Media Center Edition - содержит спец. мультимедийные приложения. Возможность подключения к телевизору и управление компьютером через ПДУ

- Windows XP Embedded – предназначена для применения в различных встраиваемых системах: системах промышленной автоматизации, банкоматах, медицинских приборах, кассовых терминалах, игровых автоматах

- Windows Embedded for Point of Service – сконфигурирована для пунктов обслуживания и оптимизирована для розничной торговли и сферы услуг. На базе этой платформы можно создавать банкомат, платежный терминал, АЗС, кассовый аппарат и т.д.

Таблица 3 – Системные требования ОС Windows XP Professional Edition

	Минимальные	Рекомендуемые
Процессор	233 MHz	300 MHz или выше
Оперативная память	64 Мб RAM	128 Мб RAM или выше
Видеоадаптер и монитор	VGA (640 x 480)	Super VGA (800 x 600) или большее разрешение
Свободное место на HDD	1.5 Гб	1.5 Гб или выше
Продолжение таблицы 3
Оптические накопители CD	ROM (требуется для установки) CD	ROM или DVD
Устройства взаимодействия с пользователем	клавиатура	клавиатура и мышь
Другие устройства	Звуковая карта, колонки и/или наушники	Звуковая карта, колонки и/или наушники

В дополнение к этим требованиям, для установки Service Pack 2 необходимо наличие на жёстком диске не менее 1,8 ГБ свободного места во время установки.

В офисе на всех компьютерах будет установлена ОС Windows XP Professional Edition. Она по характеристикам наиболее лучше подходит для организации работы офиса. На сервере же будет установлена ОС Windows XP Server 2008.

4 Выбор топологии и стандарта ЛВС

4.1 Топологии сети

Термин «топология», или «топология сети», характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети. Чтобы совместно использовать ресурсы или выполнять другие сетевые задачи, компьютеры должны быть подключены друг к другу. Для этой цели в большинстве сетей применяется кабель. Однако просто подключить компьютер к кабелю, соединяющему другие компьютеры, не достаточно. Различные типы кабелей в сочетании с различными сетевыми платами, сетевыми операционными системами и другими компонентами требуют и различного взаимного расположения компьютеров. Каждая топология сети налагает ряд условий. Например, она может диктовать не только тип кабеля, но и способ его прокладки. Топология может также определять способ взаимодействия компьютеров в сети. Различным видам топологий соответствуют различные методы взаимодействия, и эти методы оказывают большое влияние на сеть.

Базовые топологии

Все сети строятся на основе трех базовых топологий:

- шина;

- звезда;

- кольцо.

Шина

Рис.12. Топология «общая шина»

Топологию «шина» часто называют «линейной шиной». Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям. В ней используется один кабель, именуемый магистралью или сегментом, вдоль которого подключены все компьютеры сети.

Шина — пассивная топология. Это значит, что компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.

Звезда

При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому концентратором. Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. Эта топология возникла на заре вычислительной техники, когда компьютеры были подключены к центральному, главному, компьютеру.

Рис.13. Топология «звезда»

В сетях с топологией «звезда» подключение кабеля и управление конфигурацией сети централизованны. Но есть и недостаток: так как все компьютеры подключены к центральной точке, для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля. К тому же, если центральный компонент выйдет из строя, нарушится работа всей сети. А если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети. На остальные компьютеры в сети это не повлияет.

Кольцо

При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Поэтому у кабеля просто не может быть свободного конца, к которому надо подключать терминатор. Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер. В отличие от пассивной топологии «шина», здесь каждый компьютер выступает в роли репитера, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.

Передача маркера

Один из принципов передачи данных в кольцевой сети носит название передачи маркера. Суть его такова. Маркер последовательно, от одного компьютера к другому, передается до тех пор, пока его не получит тот, который «хочет» передать данные. Передающий компьютер изменяет маркер, помещает электронный адрес в данные и посылает их по кольцу.

Рис.14. Топология «кольцо»

Данные проходят через каждый компьютер, пока не окажутся у того, чей адрес совпадает с адресом получателя, указанным в данных. После этого принимающий компьютер посылает передающему сообщение, где подтверждает факт приёма данных. Получим подтверждение, передающий компьютер создаёт новый маркер и возвращает его в сеть. На первый взгляд кажется, что передача маркера отнимает много времени, однако на самом деле маркер передвигается практически со скоростью света. В кольце диаметром 200 м маркер может циркулировать с частотой 10 000 оборотов в секунду.

Таблица 4 – Характеристики топологий вычислительных сетей

Характеристики	Топология
	Звезда	Кольцо	Шина
Стоимость расширения	Незначительная	Средняя	Средняя
Присоединение абонентов	Пассивное	Активное	Пассивное
Защита от отказов	Незначительная	Незначительная	Высокая
Размеры системы	Любые	Любые	Ограниченны
Защищенность от прослушивания	Хорошая	Хорошая	Незначительная
Стоимость подключения	Незначительная	Незначительная	Высокая
Поведение системы при высоких нагрузках	Хорошее	Удовлетворительное	Плохое
Возможность работы в реальном режиме времени	Очень хорошая	Хорошая	Плохая
Разводка кабеля	Хорошая	Удовлетворительная	Хорошая
Обслуживание	Очень хорошее	Среднее	Среднее

Исходя из приведенных характеристик различных топологий и требований к проектируемой сети (высокая отказоустойчивость, хорошая разводка кабеля, легкость обслуживания, возможность независимого входа в сеть) выбираем топологию типа «общая шина».

4.2 Способы соединения

Разводка по разъему

Существует 2 основных способа разводки жил четырехпарного UTP/FTP/STP-кабеля по стандартному штекеру 8P8C, более известные в обиходе как RJ-45. Эти способы описаны в стандарте EIA/TIA-568 и выглядят так, как это показано на рисунке 15. Нумерация ножек в штекере при этом - от 1 до 8, причем первой считается та ножка, которая будет слева, если держать штекер перед собой направленным вверх ножками, защелкой от себя. Способы эти в обиходе называются, соответственно, "разводка по варианту А" и "разводка по варианту B".

Рис. 15. Стандарты EIA/TIA-568

Легко заметить, что, по сути, эти способы отличаются только тем, что зеленая и оранжевая пары в штекере меняются местами. Те жилы кабеля, что в варианте А, шли на ножки 1 и 2 - в варианте B оказываются на ножках 3 и 6, и наоборот. Разводка же кабеля по ножкам 4, 5, 7 и 8 (синяя и коричневая пары) одинакова в обоих вариантах.

Используемые жилы

При работе в сетях Ethernet в стандартах 10Base-T (обычные 10 мегабит) и 100Base-TX (обычные 100 мегабит) в проводе используются только две пары - зеленая и оранжевая, те самые, что при описанной выше стандартной разводке оканчиваются на ножках 1, 2, 3 и 6. Синяя и коричневая пары - не используются и могут вообще отсутствовать в кабеле.

При работе в сетях 1000Base-T (гигабитный Ethernet) в кабеле задействованы все четыре пары, так что все четыре и должны присутствовать в обязательном порядке.

Прямые и crossover-кабели

Виды разводки Ethernet-портов: MDI и MDI-X

Чтобы еще больше запутать ситуацию, введено два различных способа разводки портов в активном сетевом оборудовании. С одной стороны, стандартом предусмотрено, чтобы соединение оборудования сетевой инфраструктуры (коммутаторы, концентраторы) и клиентских сетевых карточек осуществлялось прямыми проводниками, без усложнения разводки кабельной системы. С другой стороны, если на одном конце пары находится передатчик - то на другом ее конце должен быть приемник и наоборот, так что где-то передающие и приемные ножки на разъеме необходимо поменять местами. Сделано это на уровне способа разводки Ethernet-гнезд на устройствах.

Гнезда на сетевых платах компьютеров, на разнообразных DSL-модемах, аппаратных маршрутизаторах и другом сетевом оборудовании, не образующем инфраструктуры ЛВС, обычно разводят так, чтобы передача велась по ножкам 1-2 гнезда, а приемник был на ножках 3 и 6. Такая разводка носит название MDI (от термина Media-Dependent Interface).

Гнезда на коммутаторах и концентраторах, с другой стороны, содержат "внутренний переворот" сигнальных линий. В них поменяны местами пары, ответственные за передачу и прием, так что коммутатор наоборот передает по ножкам 3 и 6 своего разъема, а принимает - на ножках 1-2. Такой вид внутренней разводки гнезда обозначается как MDI-X (MDI with internal crossover).

Соединение портов между собой

Для соединения между собой Ethernet-устройств с портами разных типов (с одной стороны MDI, а с другой MDI-X), например, для подключения компьютера к коммутатору или для соединения маршрутизатора с коммутатором - применяется прямой кабель. Для его изготовления достаточно выбрать любой из описанных в первом разделе стандартных вариантов разводки кабеля, и обжать оба его конца в соответствии с этим вариантом, строго одинаково.

Сложнее обстоит дело, если требуется соединять между собой оборудование с однотипными портами (MDI с MDI, или MDI-X с MDI-X), например, два коммутатора при расширении сети, или два компьютера "напрямую", или DSL-модем с компьютерной сетевой платой. Для такого соединения потребуется "перевитый" (crossover) кабель, в котором с одной из сторон меняются местами принимающие и передающие жилы. Для стандартов 10Base-T и 100Base-TX изготовление такого кабеля не связано ни с какими особыми хитростями - достаточно посмотреть на рисунок в начале статьи и применить разные стандартные варианты разводки на разных концах. Например, если один конец кабеля обжат в соответствии с TIA-586-A, а второй - по TIA-568-B, это и будет правильный crossover-кабель для стандартного Ethernet на 10 или 100 мегабит.

Чуть сложнее ситуация с гигабитным Ethernet. Поскольку в нем задействованы все четыре пары в кабеле - при изготовлении "перевитого" кабеля для работы на гигабите синюю и коричневую пары также необходимо будет поменять местами на одном из концов кабеля.

Соединение коммутаторов через порты UPLINK

Как уже было сказано, порты на концентраторах и коммутаторах (которые относятся к активному сетевому оборудованию) изготавливаются в разводке MDI-X (чтобы легко было подключать к ним компьютеры обычными "прямыми" проводами). Естественно, что в ситуации, когда сеть расширяется и необходимо непосредственно соединить два коммутатора между собой - Вы вынуждены изготавливать crossover-кабель, что не вполне удобно. Несомненно, удобнее было бы иметь однотипные кабели, фабричного изготовления, и не связываться с ручным трудом по переобжимке. Поэтому производители сетевого оборудования пытаются применять несколько способов для решения этой проблемы.

Порт UPLINK - одно из гнезд на коммутаторе может быть помечено как UPLINK. Такое гнездо обычно не является самостоятельным портом, а всего лишь дублирует один из уже имеющихся портов устройства в разводке MDI ("как у сетевушки"). Обычно дублируется первый или последний порт коммутатора, а на корпусе делается метка, указывающая, какой именно порт выведен на это гнездо. Единственное предназначение для него - чтобы позволить соединять коммутаторы между собой обычным "прямым" кабелем, не извращаясь с обжимкой crossover. Для соединения коммутаторов на одном из них "прямой" кабель включается в обычный порт, а на другом - в гнездо UPLINK.

Переключатель MDI/MDI-X - другой вариант реализации подобного UPLINK порта - кнопка переключения MDI/MDI-X возле одного из портов коммутатора. Нажатие на кнопку переводит этот порт в соотвествующую разводку, так что производителю можно сэкономить на "лишнем" гнезде. Способ соединения коммутаторов через этот порт аналогичен описанному выше: Вы включаете "прямой" кабель в обычный порт одного из коммутаторов, а на втором - включаете его в "переключаемый" порт, предварительно переключив его кнопкой в режим MDI.

Автоопределение разводки (Auto-MDI) - с недавних пор в современных коммутаторах (особенно в простых неуправляемых моделях, чаще всего применяемых в домашних сетях) начали делать автоопределение разводки кабеля. Обычно наличие такой функции сопровождается надписями на коробке в духе Auto-MDI. Порты таких коммутаторов сами подстраиваются под то, какой кабель в них воткнули - "перевитый" или "прямой", от компьютера или от другого коммутатора. Такой вариант, естественно, проще всего в эксплуатации, но поддерживают его пока далеко не все устройства.

Рассогласование пар

Выбор пар в кабеле действительно, особого значения не имеет, но вот их согласование - очень важно.

В кабеле UTP имеется четыре независимо свитых пары жил, проложенные производителем так, чтобы именно благодаря этой свивке взаимное влияние сигналов разных пар было минимальным, практически нулевым. Если нарушить группировку сигналов в пары, разнеся "парный" сигнал по жилам разных пар, то баланс в кабеле будет нарушен, и взаимные наводки между парами станут настолько велики, что кабель уже не сможет передавать информацию с приемлемым качеством. Такая ситуация называется "рассогласованием пар" (разнопаркой), split pairs. Кабель, в котором пары рассогласованы, будет, скорее всего, работать нормально на скорости в 10 мегабит, или на коротких (единицы метров) отрезках 100-мегабитной сети, но более длинные кабели при "произвольной" (пусть даже и совпадающей) разводке - работать уже не будут.

Потому очень важно, чтобы контакты штекера 1,2 и 3,6 принадлежали каждый к своей паре (цвет и бело-цвет). Например, если кто-то разводит кабель произвольно и выбрал для ножки 1, скажем, синюю жилу, то ножкой 2 может стать только бело-синяя. Аналогично, если выбрана, скажем, бело-коричневая жила для подключения к ножке 6, то ножку 3 обязательно нужно развести на коричневый провод.

Остальные контакты разъема не используются при работе на 10 и 100 мегабит, но при работе на гигабите или в некоторых малораспространенных стандартах наподобие 100Base-T4, прочие две пары (4,5 и 7,8) тоже должны соблюдаться.

В офисе будет использован способ разводки жил четырехпарного UTP/FTP/STP-кабеля по стандартному штекеру 8P8C – TIA – 568 – B, т.к. получаем полный дуплекс. Соединение: 100 мегабитное.

5 Расчет пропускной способности ЛВС

Примем следующие исходные данные для расчета:

протяженность сети S = 49м - максимальное расстояние между двумя станциями

скорость модуляции В = 100 Мбит/с,

число станций М = 14

скорость распространения сигнала по кабелю связи V = 2,3Ч105 км/с,

максимальное число ретрансляторов между двумя станциями np = 1,

максимальная задержка одного ретранслятора в битах Lp = 15 бит.

тип протокола, из которого устанавливается средняя длина информационной части кадра Lи = 1520 бит (Ethernet),

средняя длина служебной части протокола кадра Lс = 320 бит,

закон распределения длин служебной части кадра – детерминированный,

закон распределения длин информационной части кадра - экспоненциальный),

среднее значение интенсивности сообщений, поступающих суммарно от всех станций l = 560 1/с.

На основании указанных исходных данных произведем расчет времени задержки в сети и определим её пропускную способность.

1. Время распространения сигналов по кабелю между двумя наиболее удалёнными станциями:

tр = S/V = 49/(2,3 . 108) = 0,21 мкс

2. Максимальное время задержки сигнала в ретрансляторах

tрт = Np х (Lp/B) = 1 х 15/(108) = 1,5 х 10-7 c = 0,15 мкс

3. Полное время распространения сигнала по сети (максимальное)

t = tрт +tр = 0,21+ 0,15 = 0,36 мкс

4. Длительность информационной части кадра

tи = Lи/B = 1520/(100 х 106) = 152 . 10-7c =15,2 мкс

5. Длительность служебной части кадра

tс = Lc/B = 320/(100 х 106) = 32 х 10-7 c = 3,2 мкс

6. Суммарная длительность кадра

tср = tи + tс = 15,2+3,2 = 18,4 мкс

7. Коэффициент вариации времени передачи кадров сообщений

nср = sср/tср = = sи/tср = 15,2/18,4 = 0,826

8. Средняя интенсивность поступления сообщений от каждой из станций

lср = l/М = 560/14 = 40 с-1

9. Суммарный коэффициент загрузки в сети

R = l х tср = 560c-1 х 18,4 х 10-6 c = 0,01

10. Коэффициент дальнодействия с учётом времени задержки в ретрансляторах

a = t/tср = 0,36/18,4 = 0,02

11. Относительное время задержки доставки сообщений Wn

12. Время доставки сообщения

tn = W х tср = 1,0196 х 18,4 =18,8 мкс

13. Пропускная способность сети

14. Предельно допустимое значение суммарной интенсивности, при которой загрузка равна пропускной способности канала

15. Минимальное время задержки доставки (при R=0)

Расчёт показывает, что при малых загрузках сети время доставки tn, рассчитанное по п.12, незначительно превышает максимальное время доставки tn min. Таким образом, использование сетевого стандарта Ethernet оправдано и спроектированная сеть имеет запас по интенсивности передаваемых сообщений.

Заключение

локальная сеть иерархическая

В ходе выполнения данной курсовой работы спроектирована ЛВС стандарта Fast Ethernet 100 Мбит/с иерархического типа, состоящая из 14 рабочих станций и 1 сервера. Выполнены следующие этапы проектирования:

- описано назначение ЛВС и требования к ней, исходя из задач выбранной организации

- на основании сравнительного анализа подобрано оборудование для организации ЛВС

- выполнен обзор топологий и стандартов на ЛВС, выбрана оптимальная конфигурация сети

- освещены вопросы программного обеспечения для всех рабочих мест сети и выделенного сервера, выбора ОС и пакетов прикладных программ

- проведен расчет пропускной способности сети на скорости 100 Мбит/с

- выполнена примерная смета расходов исходя из текущих оптовых цен на комплектующие товары.

Спроектированная ЛВС, в связи с существующими реалиями рынка IT, будет подвержена моральному старению. Именно поэтому стоит вопрос о перспективах развития сети, модернизации её компонентов. Существующая организация сети позволяет в дальнейшем:

- Увеличить общее количество рабочих мест до 20 без изменения конфигурации сетевого оборудования

- Провести модернизацию сервера (наращивание объема памяти, добавление в систему еще одного жесткого диска SCSI), что скажется на объемах доступного дискового пространства всех рабочих станций и скорости работы.

- Настроить серверную ОС, чтобы использовать файловый сервер в качестве сервера приложений, т.е. в режиме, когда сервер отдает рабочим станциям часть вычислительной мощности. При этом скорость работы рабочих станций будет ограничена в принципе только пропускной способностью сети и возможностями сервера

- Если скорость 100 Мбит/с будет сильно затруднять работу в сети, возможна установка сетевого оборудования другого скоростного стандарта – Gigabit Ethernet (1000 Мбит/с).

Все эти мероприятия позволят значительно увеличить производительность рабочих станций сети без изменения их аппаратных конфигураций, за меньшее время и с удовлетворительными финансовыми затратами, чем если бы производилась модернизация всех рабочих станций. Это еще раз подтверждает преимущества иерархической сети с выделенным сервером.

Список использованных источников

http://www.infotek-net.ru/: Прайс-лист компании «Инфотек» от 26.10.2010

http://www.foroffice.ru/: Прайс-лист компании «ForOffice» от 28.10.2010

Афанасьев Н.В., Акчурин Э.А., Лазарев В.А., Лихтциндер Б.Я. Локальные вычислительные сети: учебник для вузов связи.- М.-Радио и связь. 1996, 545 с.

Нанс Б. Компьютерные сети. М.: «Бином» – QUE, 1995, 503 с.

Протоколы информационно-вычислительных сетей: Справочник. под ред. И.А. Мизина и А.П. Кулешова -М.: Радио и Связь – 1990, 600 с.

Симонович С. Internet: лаборатория мастера. М.: «АСТ-Пресс», 2001, 432 с.

Щербо В.К., Киреичев В.М., Самойленко С.И. Стандарты по вычислительным локальным сетям. Справочник. -М.: Радио и Связь – 1990, 204 с.

Размещено на http://

37