Построение локальной вычислительной
сети
ВВЕДЕНИЕ
Современные автоматизированные системы управления производством построены в виде распределенных систем, базирующихся на вычислительных сетях, в ходе эксплуатации которых могут возникать различные нарушения работы их устройств, делающие сеть неработоспособной. Для возвращения вычислительных сетей распределенных автоматизированных систем в режим штатного функционирования обслуживающий сеть персонал должен провести определенные организационно-технические мероприятия. Процесс выявления самих неисправностей и формирования комплекса мероприятий может занять значительное время и существенно повлиять на функционирование системы автоматизации предприятия в целом. Частые отказы или длительные периоды неработоспособного состояния сети могут привести к полной потере работоспособности системы автоматизации предприятия. Для повышения оперативности принятия мер, способных вернуть локальную вычислительную сеть в режим штатного функционирования, необходимо проведение мониторинга сети, который в большей части зависит от человеческого фактора. Профессионального опыта специалиста, эксплуатирующего большие вычислительные сети, зачастую не хватает для оперативной диагностики сети и принятия решения при устранении сбоев в ее работе.
Существуют системы мониторинга, централизованного управления сетью, однако вопросы, связанные с формированием единого комплекса формализованных методик и инструментальных средств автоматизации поддержки процесса обеспечения работоспособности локальной сети, позволяющего по формализованной структуре сети найти нарушения работы ее устройств и предложить обоснованный оперативный вариант их устранения, изучены в недостаточной степени.
Основное число исследований посвящено созданию, описанию работы и диагностике локальных вычислительных сетей. Принципы построения локальных вычислительных систем отражены в работах таких авторов, как Чекмарев Ю.В. Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. Самойленко В.В., Таненбаум Э. Теоретические основы технической диагностики рассматриваются в работах Биргера И.А., Гиберта А.И., Сердакова A.C. Исследованием и описанием параметров, позволяющих описать функционирование и потенциал сети в различных ее состояниях, то есть работоспособном состоянии и состоянии нарушения работы устройств занимаются такие исследователи, как Потапов В.И., Башарин Г.П. Для оперативного реагирования на возникающие нарушения работы устройств сети можно использовать принципы, исследуемые в работах Поспелова Д.А., Клыкова Ю.И. Процесс восстановления сетей после сбоев в работе рассматривается в публикациях Потапова В.И.
Необходимость регулярной передачи региональным филиалам свежей информации о новых ценах и объемах продукции, последних предписаниях и разработанных планах, приводит к тому, что организация встает перед проблемой выбора тех или иных ресурсов компьютерной сети.
Разнообразие требований, предъявляемых к сетям пользователями и организациями, работающими с ними, приводит к разнообразию существующих локальных компьютерных сетей.
В июле 2012 года от директора ГУ «Управление Пенсионного Фонда по г. Лабытнанги ЯНАО» Гарро Инны Владимировны поступил заказ на проектирование и построение корпоративной локальной вычислительной сети, с целью обеспечения сотрудников надежным и оперативным доступом к информационным ресурсам, а также для обеспечения работы инженерных и телекоммуникационных систем Управления.
Актуальность исследования определяется потребностью сотрудников ГУ «Управление Пенсионного Фонда по г. Лабытнанги ЯНАО» в локальной вычислительной сети с выходом в глобальную сеть Интернет, отвечающей современным требованиям устойчивой и бесперебойной работы.
Потребности и требования к локальной вычислительной сети были отражены в заказе на выполнение работ по её проектированию и монтажу.
Объект исследования: процесс проектирования и построения корпоративных локальных вычислительных сетей.
Предмет исследования: процесс проектирования и построения локальной вычислительной сети ГУ «Управление Пенсионного Фонда по г. Лабытнанги ЯНАО».
Цель данной выпускной квалификационной работы: разработать локальную вычислительную сеть ГУ «Управление Пенсионного Фонда по г. Лабытнанги ЯНАО», отвечающую современным требованиям безопасной и бесперебойной работы с информацией.
Исходя из цели и предмета исследования, были определены следующие задачи исследования.
1. Изучить научную, специальную литературу, Интернет - источники по проектированию и созданию локальных вычислительных сетей.
2. Изучить основные требования к построению корпоративных локальных вычислительных сетей, определить требования к безопасности и устойчивости их работы.
3. Определить методы диагностики и проведения организационно-технических мероприятий над локальной вычислительной сетью.
4. Разработать техническое задание для проектирования и монтажа локальной вычислительной сети ГУ «Управление Пенсионного Фонда по г. Лабытнанги ЯНАО».
5. Описать экономическое обоснование проектирования и построения локальной вычислительной сети ГУ «Управление Пенсионного Фонда по г. Лабытнанги ЯНАО».
6. Провести проверку опытно-экспериментальным путем уровня безопасности и работоспособности локальной вычислительной сети ГУ «Управление Пенсионного Фонда по Г. Лабытнанги ЯНАО».
Эти задачи пока пускай будут выделены красным цветом, нужно еще подумать.
Теоретико-методологическая основа исследования.
Результаты исследований в области проектирования и создания локальных вычислительных сетей таких ученых, как Чекмарев Ю.В. Новиков Ю.В., Кондратенко С.В. Самойленко В.В., Таненбаум Э. и др.
Работы, посвященные диагностике, проверке и поддержания работоспособности локальных вычислительных сетей Биргера И.А., Гиберта А.И., Сердакова A.C., Поспелова Д.А., Потапова В.И. и др.
Государственные стандарты по разработке локальных вычислительных сетей (ГОСТ Р 34.10-2012, ГОСТ Р 34.11-2012, ГОСТ Р 50571.21-2000, ГОСТ Р 53245-2008, ГОСТ Р 53246-2008).
Международные стандарты, установленные Объединённым техническим комитетом № 1, являющимся подразделением Международной организации по стандартизации в области информационных технологий (ISO/IEC 11801:2010, ISO/IEC 14763-1:1999).
В работе использовались следующие методы исследования.
Теоретические: изучение, систематизация и анализ специальной литературы по исследуемой теме; изучение и обобщение опыта разработки локальных вычислительных сетей; анализ действующих конфигураций корпоративных локальных сетей, обеспечивающих устойчивую и бесперебойную работу; анализ нормативной и правовой документации.
Практические: интервьюирование заказчика и подрядчика; осмотр помещения для монтажа ЛВС; разработка модели локальной вычислительной сети.
Теоретическая значимость исследования заключается в том, что рекомендации по проектированию и монтажу локальной вычислительной сети могут быть использованы при организации корпоративной локальной вычислительной сети любой конфигурации, обеспечивающее устойчивую и бесперебойную работу с информацией.
Практическая значимость исследования заключается в том, что в результате проведенной исследовательской работы был создан проект локальной вычислительной сети ГУ «Управление Пенсионного Фонда по г. Лабытнанги ЯНАО», проведен ее монтаж и тестирование на работоспособность.
Работа по повышению эффективности работы сотрудников ГУ «Пенсионный фонд по г. Лабытнанги ЯНАО» и оптимизации деятельности государственной структуры по своевременному и быстрому обслуживанию населения посредством информационно-коммуникационных технологий была высоко оценена государственными органами власти: реализованный проект был оценен вручением Благодарственного письма Государственной Думы Ямало-Ненецкого автономного округа (приложение № 1).
База исследования: ГУ «Управление Пенсионного Фонда по г. Лабытнанги ЯНАО».
Структура работы.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, двух глав,
заключения, библиографического списка и приложения.
ГЛАВА I. СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ПОСТРОЕНИЮ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
локальный сеть корпоративный вычислительный
1.1 Проектирование и модернизация корпоративной локальной вычислительной
сети и способы повышения её работоспособности
Для современных предприятий актуальна проблема интеграции распределенных автоматических систем управления производством (АСУП). Создание подобных распределенных информационных сред предполагает возможность одновременной работы с ними сотен и тысяч пользователей и появление дополнительных требований как к сервисам и службам среды, так и к каналам передачи данных, используемым для доступа к ним.
Одним из перспективных направлений развития информационных технологий стало создание в рамках предприятия единого информационного пространства (или интегрированной информационной среды), охватывающей все этапы жизненного цикла изделия. Идея информационной интеграции жизненного цикла изделия стала базовой при выработке подхода, получившего название CALS (Continuous Acquisition and Life cycle Support - непрерывная информационная поддержка жизненного цикла) [1, 23].
Информационные потоки на предприятии тесно связаны с технической составляющей инфраструктуры предприятия, представленной совокупностью сетевых устройств. Реорганизация предприятия влечет за собой и изменение структуры технической составляющей распределенных АСУП. Во многих организациях процесс доработки, модернизации, оперативного устранения нарушений функционирования распределенных АСУП нередко осуществляется на интуитивном уровне посредством применения неформализованных методов, основанных на искусстве и практическом опыте людей-экспертов и экспертных оценках.
При оперативном устранении нарушений функционирования распределенной АСУП необходим глубокий и всесторонний анализ современных подходов к построению, модернизации, оперативному устранению нарушений функционирования распределенных сред предприятий [47].
Современные автоматизированные системы управления производством (АСУП) предприятий строятся на основе корпоративных локальных вычислительных сетей. Они представляют собой сложные распределённые системы. Обслуживающему персоналу необходимо постоянно поддерживать сеть в режиме штатного функционирования. Это достигается путём изменения структуры сети или применения систем, управляющих работой сетей, функционирующих некорректно. Воздействия на проблемные участки сетей представлены комплексами организационно-технических мероприятий.
Особенности, виды и топологии сетей
Компьютерная сеть - это набор узлов, связанных коммуникационной системой и снабженных соответствующим программным обеспечением, которое предоставляет пользователям сети доступ к ресурсам данной системы [6]. Узлом сети не обязательно служит персональный компьютер. Это может быть и другое сетевое устройство: концентратор, сетевой принтер и т.д.
Физическая структура сети - форма представления информационно- вычислительной сети в виде взаимодействующих аппаратных средств [16].
Существуют следующие основные виды сетей: локальные, корпоративные, глобальные.
Локальные вычислительные сети - это сети, предназначенные для обработки, хранения и передачи данных, и представляет из себя кабельную систему объекта (здания) или группы объектов (зданий) [6]. На сегодняшний день трудно представить работу современного офиса без локальной вычислительной сети (ЛВС, LAN - Local Area Network), без информационно-вычислительной сети сейчас не обходиться не одно предприятие. Назначение локальной информационно-вычислительной сети - обеспечить доступ сетевым (общим) ресурсам (компьютеров, серверов, факсов, сканеров, принтеров и т. п.), данным и программам. ЛВС находят широкое применение, как часть информационной системы той или иной фирмы. Локально-вычислительная сеть есть в каждом офисе, на промышленных предприятиях, в зданиях различного назначения, банках.
Правильно построенная ЛВС, отвечающая современным стандартам безопасности, позволяет получать доступ к необходимой информации, обеспечивает защиту от несанкционированного доступа к данным, обеспечивая стабильное информационное взаимодействие. Локально-вычислительнОЙ сети характеризуют следующие показатели.
- Высокая скорость передачи информации, большая пропускная способность сети. Приемлемая скорость сейчас - не менее 100 Мбит/с.
- Низкий уровень ошибок передачи (высококачественные каналы связи). Допустимая вероятность ошибок передачи данных должна быть порядка 10"8 - 10"12.
- Эффективный, быстродействующий механизм управления обменом по сети. [33]
Корпоративная сеть - сеть смешанной топологии, в которую входят несколько локальных вычислительных сетей. Корпоративная сеть объединяет филиалы корпорации и является собственностью предприятия [6].
Глобальная сеть - вычислительная сеть, соединяющая компьютеры и локальные сети, географически удаленные на большие расстояния друг от друга; использующая средства связи дальнего действия [34].
Под топологией компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить [34].
Существует три базовые топологии сети: шина, звезда, кольцо. На практике нередко используют и другие топологии локальных сетей, однако большинство сетей ориентировано именно на три базовые топологии.
Особенности и виды сетевых технологий
Сетевая технология определяет характеристики непосредственной передачи информации в сети, реализуя два нижних уровня модели OSI.- самый распространенный стандарт локальных вычислительных сетей. Под Ethernet обычно понимают любой из вариантов этой технологии: Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet. Все виды стандартов Ethernet используют один и тот же метод разделения среды передачи данных - метод CSMA/CD - метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий.
В более узком смысле Ethernet - это сетевой стандарт, со скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Исторические первые сети технологии Ethernet были созданы на коаксиальном кабеле. В дальнейшем были определены и другие спецификации физического уровня для этого стандарта. Физические спецификации технологии Ethernet на сегодняшний день включают среды передачи данных:
Base-5 - коаксиальный кабель диаметром 0,5 дюйма, называемый «толстым» коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента 500 метров без повторителей.
Base-2 - коаксиальный кабель диаметром 0,25 дюйма, называемый «тонким» коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента - 185 метров без повторителей.
Base-Т - кабель на основе неэкранированной витой пары (UTP) категории 3. Образует звездообразную топологию на основе концентратора. Расстояние между концентратором и конечным узлом не более 100 метров.
Base-F - волоконно-оптический кабель. Топология аналогична топологии стандарта 10 Base-Т. Имеется несколько вариантов этой спецификации - FOIRL (расстояние до 1000 метров), 10 Base-FL (до 2000 метров), 10 Base-FB (до 2000 метров).
Число 10 в указанных названиях обозначает битовую скорость передачи данных этих стандартов - 10 Мбит/с.