Методика проектирования локальной сети

Цель проектирования-это расчет технических характеристик корпоративной сети, определение аппаратных и программных средств комплектации ЛВС предприятия, размещение узлов сети и каналов сетевой связи, расчет стоимости корпоративной сети.

Начальными данными для построения сети являются:

• количество и местоположение компьютеров и серверов;

• перечень требуемых задач и служб, выполняющихся в сети;

• план помещений, в которых необходимо построить локальную сеть;

• дополнительные технические, экономические и эксплуатационные требования.

При проектировании выполняются следующие задачи:

1) выбор сетевой технологии (технологий);

2) расчет и планирование среднего трафика и коэффициента использования сети;

3) выбор топологии сетевых соединений;

4) определение списка необходимого сетевого оборудования и типа кабельной системы;

5) разработка схемы кабельной разводки и размещения компьютеров и серверов;

6) выбор и определение перечня используемого сетевого ПО и протоколов;

7) расчет затрат на внедрение локальной сети и экономического эффекта ее эксплуатации.

При создании новой сети необходимо учитывать следующие факторы:

- требуемый объем сети (в настоящее время, в ближайшем будущем и по прогнозу на перспективу).

- структура, иерархия и основные части сети (по подразделениям предприятия, а также по комнатам, этажам и зданиям предприятия).

- основные направления и интенсивность потока данных в сети (в данный момент, в ближайшем будущем и в дальней перспективе).

- характер передаваемого по сети потока данных, который непосредственно влияет на требуемую скорость передачи (до нескольких сотен Мбит/с для телевизионных изображений высокой четкости).

- параметры оборудования (компьютеров, адаптеров, кабелей, репитеров, концентраторов, коммутаторов) и его цена.

- возможности прокладки кабельной системы в помещениях и между ними, а также меры обеспечения целостности кабеля.

- обслуживание сети и контроль ее безотказности и безопасности.

- требования к программным средствам по допустимому размеру сети, скорости, гибкости, разграничению прав доступа, стоимости, по возможностям контроля обмена информацией и т.д.

- необходимость подключения к глобальным или к другим локальным сетям.

Выбор сетевой технологии

Планирование проекта ЛВС берет начало с выбора базовой сетевой технологии на основании требуемых параметров, экспертных данных и теоретического материала. В табл. 2.1 приведены самые популярные технологии современных ЛВС.

Таблица 2.1 – Разновидности Ethernet и их физические характеристики

 

 

 

 

 

Стандарт	Физическая спецификация	Кабели, разъемы	Ограничения на длину физ. сегмента, м	Макс. число повторителей	макс. число станций	 сети, м
Ethernet (IEEE 802.3i)	10Base5(Thicknet)	Толстый коаксиал RG-8/11, разъемы AUI	500 min 2,5 м	4 (2 сегмента без узлов)	100	2500
	10Base2 (Cheapernet)	Тонкий коаксиал RG-58A/U, разъемы BNC	185 (200) min 0,5 м		30	925
	10BaseTX	2ВП UTP3-4-5, RJ-45	100	4	1024	500
	10BaseF	ОМ ОВ / ММ ОВ 62.5, разъемы ST	1000/5000	-	2	1000/ 5000
Gigabit Ethernet(802.3z)	1000BaseLX	ММ ОВ / ОМ ОВ, разъемы ST, SC	316 (550/3000)	-	2	550/ 3000
	1000BaseSX	ММ ОВ 62.5/50 мкм разъемы ST, SC	275 (300/550)	-		300/ 550
	1000BaseCX	коаксиал, (ВП STP), RJ-45	25	-		25
(802.3ab)	1000BaseT	ВП STP5-6 RJ-45	100	-		100
Стандарт	Физическая спецификация	Кабели, разъемы	Ограничения на длину физ. сегмента, м	Макс. число повторителей	макс. число станций	 сети, м
Fast Ethernet (IEEE 802.3u)	100BaseTX	2ВП UTP, STP Type 1, разъемы RJ-45	100	1 класса I /  2 класса II  (кабель между повторит. – до 5 м)	1024	200- 320
	100BaseFX	ММ ОВ 62.5, 125 мкм, разъемы ST, SC	160 (rep) /412 (полудуплекс)/ 2000 (полнодуплексн)
	100BaseT4	4ВП UTP3- 4-5, RJ-45	100

Условные сокращения: 2ВП – 2-жильная, 4ВП – 4-жильная витая пара; ОВ – оптоволокно, ММ – многомодовое, ОМ – одномодовое.

Проанализировав сетевые технологии и учтя, что сеть должна гарантировать надежность, простоту и масштабируемость, явными преимуществами обладает технология Fast Ethernet.

Главными достоинствами технологии Fast Ethernet являются: 

- пропускная способность сегментов сети возрастает до 100 Мб/c;

- сохранение метода случайного доступа; 

- сохранение формата кадра, принятого в стандарте IEEE 802.3;;

- поддержка основных способов передачи данных – витой пары и оптоволоконного кабеля.

Выбор сетевой топологии.

В данном проекте ставится задача связать два административных корпуса   государственного   учреждения   высокоскоростной сетью    со скоростью передачи данных – 100 Мбит/сек.

При выборе вида сети Ethernet, состоящей из участков различных типов, возникает множество вопросов, связанных с максимально возможным размером (диаметром) сети и максимально допустимым числом различных элементов сети. Сеть будет правильно функционировать только, в случае, если задержка распространения сигнала в ней не превысит предельной величины. Это определяется выбранным методом управления обменом CSMA/CD, который основан на обнаружении и разрешении коллизий.

Во-первых, для получения сложных конфигураций Ethernet из отдельных участков сети используются промежуточное оборудование двух основных типов:

• Репитерные концентраторы (хабы) – представляют собой набор репитеров и никак логически не разделяют участки сети, подключенные к ним; 

• Коммутаторы – передают информацию между участками сети, но не передают конфликты с сегмента на сегмент

При установке более сложных коммутаторов коллизии в отдельных участках сети решаются на месте, не распространяясь по сети, как в случае применения более простых репитерных концентраторов. Это имеет принципиально важное значение для выбора топологии сети Ethernet, так как в ней используется метод доступа CSMA/CD, предполагающий наличие коллизий и их разрешение, при этом общая длина сети как раз и определяется размером зоны конфликта, области коллизии (collision domain). 

Для определения работоспособности сети Fast Ethernet стандарт IEEE 802.3 предлагается два метода. Первый основан на нескольких несложных правилах. Он исходит из того, что все абоненты сети (в частности, кабели) имеют наихудшие из возможных временные характеристики, поэтому всегда дает результат со значительным запасом. Второй метод использует систему точных расчетов с реальными временными характеристиками кабелей. 

При выборе первого метода необходимо   руководствоваться следующими принципами:

• Участки, выполненные на электрических кабелях (витых парах), не превышают 100 метров. Это относится к кабелям всех категорий – 3, 4 и 5, к сегментам 100BASE-T4 и 100BASE-TX. 

• Участки на оптоволоконных кабелях не превышают 412 метров. 

• Если используются адаптеры с внешними (выносными) трансиверами, то трансиверные кабели (MII) не должны быть длиннее 50 сантиметров.

Второй метод для сети Fast Ethernet основан на вычислении суммарного двойного времени прохождения сигнала по сети. Для расчетов в соответствии со вторым методом сначала необходимо определить путь максимальной длины сети. Если таких путей несколько, то расчет должен производиться для каждого из них.

Следует отметить, что вторым методом целесообразно пользоваться в основном при наличии в сети оптоволоконных сегментов, т.к. на электрическом кабеле трудно создавать сеть значительного размера.

Каждая организация создаёт собственные требования к параметрам сети, в зависимости от характера решаемых задач. Для организации с горизонтальной структурой, где все сотрудники должны иметь доступ к данным друг друга, оптимальным решением является простая одноранговая сеть. Организации, построенной по принципу вертикальной структуры, в которой точно известно, какой сотрудник и к какой информации должен иметь доступ, следует ориентироваться на более дорогой вариант сети – с выделенным сервером. Только в такой сети существует возможность администрирования прав доступа.

Структура государственного учреждения МВД - вертикальная. Все подчиняются министру, и каждый сотрудник имеет доступ к определенной части информации. Исходя из этого, для данной ЛВС выбираем технологию «клиент-сервер». В этом случае приложения делятся на две части: клиентскую и серверную. Несколько наиболее мощных компьютеров сети настраиваются как серверы приложений: на них выполняются серверные части приложений. Клиентские части выполняются на рабочих станциях; именно на них создаются запросы к серверам приложений и отображаются полученные результаты. Для взаимодействия определяется некоторый протокол (обычно TCP/IP). Часто каждая сторона в модели клиент/сервер может выполнять функции как сервера, и клиента.

На рисунке 2.2 изображена структурная схема проектируемой локальной сети 

 

Рисунок 2.2- Структурная схема проектируемой сети

В данном проекте ставится задача связать два, рядом стоящие и объединенные общим коридором, здания посредством высокоскоростной сети со скоростью передачи данных – 100 Мбит/сек. Для взаимодействия определяется протокол TCP/IP. Топология сети – звезда. 

Для доступа в глобальную сеть Интернет используем SHDSL-модем со скоростью 15 Мбит/с. Канал будет арендован у магистрального Интернетпровайдера ОАО «Ростелеком». Доступ в Интернет производится через сервер с установленным программным обеспечением прокси-сервера (сервер 1). Защита от хакеров реализуется с участием межсетевого экрана, входящего в состав прокси-сервера. Дополнительно защита сети организуется при помощи межсетевого экрана провайдера. На всех серверах и рабочих станциях будет установлено соответствующее антивирусное ПО.

Сервер 2 выполняет функции файлового сервера.

Сервер 3 является сервером баз данных предприятия. 

Сервер 4 выполняет функции почтовой службы – на данный сервер приходит внешняя (Интернет) и внутренняя электронная почта. К нему подключены принтеры общего пользования, т.е. дополнительно он является сервером печати.

Сетевые службы, построенные на основе компьютерных сетей, создаются с помощью специализированого клиент-серверного сетевого ПО, которое входит в состав сетевых ОС. 

Для организации телефонной связи предполагается использовать VoIP-шлюзы, подключенные к локальной сети с одной стороны и к офисной мини-АТС с другой. Выход на междугородные и международные линии будет обеспечен посредством VoIP-шлюзов и Softswitch, выполняющих маршрутизацию звонка по каналам Интернет до VoIP-провайдера, предоставляющего услуги междугородной/международной связи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор оборудования