Лабораторна робота №10

Тема: «Основи проектування локальної обчислювальної мережі»

Мета роботи: отримати практичні навички самостійного проектування локальної комп’ютерної обчислювальної мережі «з нуля». Навчитися створювати та розраховувати кошторис виконання робіт з проектування та планування закупівель.

Теоретична частина

Процес побудови (проектування) мережі являє собою спрощене моделювання подальшої дійсності і включає в себе такі основні етапи :

1. Аналіз завдань, для вирішення яких створюється мережа, а також визначення обсягу фінансування проекту.

2. Проектування фізичної структури - етап, на якому аналізуються початкові умови (планування будівлі, наявні технічні засоби тощо) і створюється детальний проект фізичної організації мережі.

3. Проектування інфраструктури - етап, на якому визначаються протоколи взаємодії, використовувані служби, політика безпеки і т.п. Тобто логічна організація мережі.

4. Розгортання - етап, пов'язаний з прокладанням ліній зв'язку, установкою і налаштуванням обладнання.

Етап аналізу є одним з найважливіших, оскільки визначає всі інші розв'язувані завдання: як фізичну структуру мережі (наприклад, місця розташування комп'ютерів), так і логічну (використовувані протоколи, служби тощо). Саме на даному етапі виступає основна відмінність комп'ютерних мереж. Основною метою використання навчальних комп'ютерних мереж в освітніх закладах виступає організаційно-методична підтримка навчально-виховного процесу засобами сучасних мережевих технологій.

На етапі проектування вирішуються такі завдання:

1. На основі певних цільових вимог до мережі визначається необхідний склад устаткування і, перш за все, комп'ютерів: кількість, характеристики і т.д.

2. Визначається фізичне розташування робочих місць і визначаються поверхи і аудиторії, які будуть охоплюватися мережею. При вирішенні цього завдання повинна враховуватися принципова можливість прокладки ліній зв'язку до робочих місць / приміщень.

3. Виходячи з вирішуваних завдань, вартості і розташування, визначається тип фізичних ліній зв'язку, що з'єднують робочі місця, склад і розташування комунікаційного обладнання (наприклад, концентраторів).

4. Визначається спосіб підключення до Інтернету: вибирається провайдер - організація, що забезпечує підключення організації до мережі Інтернет. При виборі провайдера враховуються фактори: характеристики можливих фізичних з'єднань з провайдером, вимоги до обладнання та необхідне додаткове обладнання, початкова вартість підключення, вартість експлуатації підключення, технологічні обмеження підключення (неможливість використання деяких служб).

5. Виходячи з технічних вимог, визначається вузол проектованої мережі, який буде шлюзом для підключення до Інтернету і визначається місце його розташування. При цьому враховується зручність фізичного з'єднання шлюзу з проектованої мережею і зручність підведення фізичних ліній для підключення до Інтернету.

Наведемо загальний алгоритм, що описує процес побудови мережі.

1. Визначення початкових даних.

• Визначення цілей використання мережі.

• Визначення вимог до мережі

• Характеристики використовуваного обладнання (комп'ютери, мережеве обладнання, принтери, модеми та ін.)

• Характеристика мережевого ПЗ (операційні системи, серверне ПЗ, антивірусне ПЗ)

• Орієнтовна схема будівлі в якому планується будувати мережу.

2. Проектування мережі

• Спосіб сегментування і об'єднання сегментів (визначення необхідних сегментів обладнання для їх формування).

• Вибір типу кабелю (як правило вибирається неекранована скручена пара)

• Визначення активних пристроїв (модеми, маршрутизатори тощо)

• Вибір програмного забезпечення (серверні і клієнтські ОС, серверне програмне забезпечення тощо).

• Розробка схеми мережі (вказуються вузли мережі і довжини з'єднувальних кабелів).

3. Визначення вартості

• Аналіз основних напрямків витрат

• Складання приблизного кошторису витрат.

4. Приблизний план проведення робіт.

5. Розгортання мережі.

При створенні нової мережі бажано враховувати такі фактори:

• необхідний розмір мережі (в даний час, в найближчому майбутньому і за прогнозом на перспективу);

• структура, ієрархія і основні частини мережі (по підрозділах підприємства, а також по кімнатах, поверхах і будівлям підприємства); основні напрями та інтенсивність інформаційних потоків в мережі (в даний час, в найближчому майбутньому і в далекій перспективі); характер передаваної по мережі інформації;

• технічні характеристики обладнання (комп'ютерів, адаптерів, кабелів, репітерів, концентраторів, комутаторів);

• можливості прокладки кабельної системи в приміщеннях і між ними, а також заходи забезпечення цілісності кабелю;

• обслуговування мережі та контроль її безвідмовності та безпеки;

• вимоги до програмних засобів по допустимому розміру мережі, швидкості, гнучкості, розмежуванню прав доступу, вартості, за можливостями контролю обміну інформацією і т.д. (Наприклад, якщо передбачається використання одного ресурсу багатьма користувачами, то слід використовувати серверну ОС);

• необхідність підключення до інших мереж (наприклад, глобальним);

• наявні комп'ютери та їх програмне забезпечення, а також периферійні пристрої (принтери, сканери тощо).

При виборі розміру (під розміром мережі в даному випадку розуміється як кількість поєднуваних у мережу комп'ютерів, так і відстані між ними) і структури мережі необхідно враховувати :

• кількість комп'ютерів (слід залишати можливість для подальшого зростання кількості комп'ютерів у мережі);

• необхідну довжину ліній зв'язку мережі (наприклад, якщо відстані дуже великі, може знадобитися використання дорогого обладнання).

• способи об'єднання частин мережі (для об'єднання частин мережі можуть використовуватися репітери, репітерні концентратори, комутатори, мости і маршрутизатори, причому в ряді випадків вартість цього об'єднавчого обладнання може навіть перевищити вартість комп'ютерів, мережевих адаптерів і кабелю.

• можливість масштабування (наприклад, краще купувати комутатори або маршрутизатори з кількістю портів, наскільки великим, ніж потрібно в даний момент).

Приклад.

Нехай невелике підприємство займає три поверхи, на кожному по п'ять кімнат, і включає в себе три підрозділи, по три групи. У цьому випадку можна побудувати мережу таким чином (рис. 1) :

• Робочі групи займають по 1-3 кімнати, їх комп'ютери об'єднані між собою репітерні концентраторами. Концентратор може використовуватися один на кімнату, один на групу або один на весь поверх. Концентратор доцільно розташувати в приміщенні, в яке має доступ мінімальну кількість працівників.

• Підрозділи займають окремий поверх. Всі три мережі робочих груп кожного підрозділу об'єднуються комутатором, а для зв'язку з мережами інших підрозділів використовується маршрутизатор. Комутатор разом з одним з концентраторів краще помістити в окремій кімнаті.

• Загальна мережа підприємства включає три сегменти мереж підрозділів, об'єднаних маршрутизатором. Цей же маршрутизатор може використовуватися для підключення до глобальної мережі.

• Сервери робочих груп розташовуються в кімнатах робочих груп, сервери підрозділів - на поверхах підрозділів.

Малюнок 1. Структура мережі підприємства (С - сервери робочих груп, РК - репітерні концентратори, Ком - комутатори)

При виборі мережевого обладнання треба враховувати кілька факторів, зокрема:

• рівень стандартизації обладнання та його сумісність з найбільш поширеними програмними засобами;

• швидкість передачі інформації і можливість її подальшого збільшення;

• можливі топології мережі та їх комбінації (шина, пасивна зірка, пасивне дерево);

• метод керування обміном в мережі (CSMA / CD, повний дуплекс або маркерний метод);

• дозволені типи кабелю мережі, максимальну його довжину, захищеність від перешкод;

• вартість і технічні характеристики конкретних апаратних засобів (мережевих адаптерів, трансиверів, репітерів, концентраторів, комутаторів).

В даний час для організації локальних мереж в переважній більшості випадків використовується неекранована кручена пара UTP. Більш дорогі варіанти на основі екранованої кручений пари, оптоволоконного кабелю або бездротових з'єднань застосовуються на підприємствах, де в цьому існує дійсно гостра необхідність. Наприклад, оптоволокно може використовуватися для зв'язку між віддаленими сегментами мережі без втрати швидкості.

При виборі мережевого програмного забезпечення (ПО) треба, в першу чергу, враховувати такі фактори:

• Яку мережу підтримує мережеве ПЗ : однорангову, мережа на основі сервера або обидва цих типу;

• Максимальна кількість користувачів (краще брати з запасом не менше 20 %);

• Кількість серверів і можливі їх типи;

• Сумісність з різними операційними системами і комп'ютерами, а також з іншими мережевими засобами;

• Рівень продуктивності програмних засобів у різних режимах роботи;

• Ступінь надійності роботи, дозволені режими доступу і ступінь захисту даних;

• Які мережеві служби підтримуються;

• Вартість програмного забезпечення, його експлуатації та модернізації.

Ще до установки мережі необхідно вирішити питання про управління мережею. Навіть у випадку тимчасової мережі краще виділити для цього окремого фахівця (адміністратора), який буде мати всю інформацію про конфігурацію мережі і розподілі ресурсів і стежити за коректним використанням мережі всіма користувачами. Якщо мережа велика, то одним мережевим адміністратором вже не обійтися, потрібна група, очолювана системним адміністратором.

Після установки і запуску мережі вирішувати ці питання, як правило, занадто пізно.

При проектуванні слід визначити можливі напрями фінансових витрат (до даного етапу проектування необхідні передумови для вирішення цього завдання вже є) :

• Додаткові комп'ютери і апгрейд існуючих комп'ютерів. Необов'язкове напрямок витрат: при достатній кількості і якості існуючих комп'ютерів їх апгрейд не потрібно (або потрібно в мінімальному обсязі - наприклад, для встановлення більш сучасних мережевих карт); в тимчасової мережі не потрібен (хоча і бажаний) також спеціальний файл- сервер.

• Мережеві апаратні засоби (кабелі і все, що необхідно для організації кабельної системи, мережеві принтери, активні мережеві пристрої - повторювачі, концентратори, маршрутизатори і т.д.).

• Мережеві програмні засоби, насамперед, мережева ОС на необхідне число робочих станцій (з запасом).

• Оплата роботи запрошених фахівців при організації кабельної системи, встановлення та налаштування мережевої ОС, при проведенні періодичної профілактики і термінового ремонту. Необов'язкове напрямок витрат: для невеликих мереж з багатьма з цих робіт може і повинен справлятися штатний мережевий адміністратор (можливо, за допомогою інших співробітників даного підприємства).

Приблизний розподіл вартості установки мережі з використанням різних середовищ передачі даних наведено на малюнку 2.

Малюнок 2. Зразкове розподіл вартості мережі на базі різних середовищ передачі даних.

Виконання роботи

Завдання 1. Враховуючи вихідну інформацію (приблизний план будівлі освітнього закладу, кількість і специфіку встановлюваних ПК і де вони будуть встановлені) спроектувати навчальну комп'ютерну мережу (зібрати вихідні дані; вибрати: розмір і структуру мережі, обладнання, мережеві програмні засоби; спроектувати кабельну систему; розрахувати приблизну вартість обладнання).

1. Ознайомтеся з вирішенням поставленого завдання :

• для цього відкрийте файл, що містить приклад виконання завдання

• ознайомтесь з вмістом файлу

2. Виконайте розрахунки вартості програмного забезпечення в таблиці «Складання кошторису приблизних затрат».

3. Модифікуйте план проектування мережі, збільшивши кількість комп’ютерів до 36 (наприклад, додайте ще 1 кабінет інформатики на 1-му поверсі).

4. Збережіть результат роботи.

Завдання 2. Виконайте самостійні завдання 1-2.

1. Сформуйте план-проект модернізації кабінету, в якому проходять заняття, збільшивши в ньому кількість комп'ютерів на 5 і додавши виділений сервер і вихід в Інтернет за технологією ADSL. Здійснити перерозподіл мережних адрес з урахуванням нових робочих місць.

2. Спроектувати комп'ютерну мережу для під'їзду, в якому Ви проживаєте. Передбачити для кожного поверху окрему підмережу. Кількість комп’ютерів в ній визначити за принципом кількість кімнат х2.