Материал: Теоретические основы проектирования локальной вычислительной сети

Обзор и анализ известных разработок

В глобальной сети Internet мною были найдены и проанализированы проекты реализации локальных сетей множества фирм, предприятий и учреждений. Далее будут указаны характеристики и схемы реализации некоторых из них.

Локальная сеть офисного здания в г. Хабаровск

Объект информатизации - офисный центр, предоставляющий свою площадь в аренду для небольших компаний [8]. Центр состоит из 4х этажей, каждый из которых занимает отдельная фирма. Сеть выполнена на основе спецификации 100BASE-TX IEEE 802.3u. Используется топология звезда, задействован кабель витая пара пятой категории, в котором фактически используются 2 пары проводников, максимальная скорость передачи данных 100 Мбит/с.

Физическое проектирование ЛВС. Для передачи данных в сети используется технология Fast Ethernet, позволяющая организовать работу на 100Мбит/с.

Для построения ЛВС использовался кабель - неэкранированная витая пара категории 5e. Оборудование ЛВС выбиралось исходя из наилучшего соотношения цена/качество. Оборудование указано в таблице 1.

Таблица 1 - Список оборудования

Примечание: цены указаны на 2009 год.

Структурная схема локальной вычислительной сети (ЛВС) отображена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Структурная схема сети 1-го этажа

На первом этаже находится 1 фирма, в которой находится своя серверная и мини АТС. На этаже стоит 5 коммутаторов ASUS GigaX 1016D. Провода между этажами проводятся через коммуникационный стояк. Провода между рабочими станциями, маршрутизаторами и сервером проводятся в пластиковых кабель - каналах. Остальные три этажа здания выполнены по тому же принципу. Логическая схема ЛВС отображена на рисунке 4. Условные обозначения указаны на рисунке 5.

Данный пример наглядно отображает, как можно протянуть локальную сеть по всему зданию, используя для каждой отдельной фирмы свой независимый выделенный сервер с подключением к сети Internet через общий маршрутизатор.

Рисунок 4 - Логическая схема ЛВС офисного здания

Рисунок 5 - Условные обозначения структурной схемы ЛВС

Недостаток данной сети в том, что при выходе из строя общего маршрутизатора, раздающего Internet, все фирмы лишатся доступа к нему. Однако преимущества в том, что даже при выходе из строя этого общего маршрутизатора, в каждой фирме будет функционировать локальная сеть самой фирмы, благодаря серверам и маршрутизаторам на этажах.

Локальная сеть воинской части

Объект информатизации - ЛВС воинской части [9]. Учитывая, что ЛВС была проложена на секретном объекте, часть информации не изложена в проекте, что никак не влияет на интересующий нас пример реализации ЛВС. Все материалы, выложенные в этой и изучаемой мною работе, прямо не нарушают не одной статье законов РФ.

Рассмотренная структурированная кабельная система (СКС) военной части соответствует принятым международным стандартам (ANSI/TIA/EIA-568-A и ISO/IEC11801), и обеспечивает передачу всех видов информации (данные, голос, видео и т.д.) с учетом перспектив развития современных информационных технологий. Кроме того, данная СКС обеспечивает интеграцию и работоспособность всех элементов. Типовая схема построения СКС представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Схема типовой СКС

СКС выполнена с учетом следующих требований, предъявленных заказчиком:

• · горизонтальная подсистема организована на основе 4-парного медного кабеля неэкранированная витая пара различных категорий (проводка для внешней ЛВС и внутри здания, а также телефонной системы);
• · кабель прокладывался в нутрии зданий: по коридорам - в металлических лотках за фальшпотолком; внутри комнат - в декоративном пластиковом коробе сечением 200х 100 мм;
• · на рабочем месте установлена информационная розетка RJ45 для подключения компьютера, RJ11 телефонного аппарата, факсимильного аппарата или модема;
• · в состав активного оборудования ЛВС входят коммутаторы с поддержкой технологий виртуальных сетей и сетевого управления, концентраторы;
• · система управления ЛВС обеспечивает управление всеми информационными ресурсами ЛВС, в том числе и ЛВС первой очереди.

Система управления ЛВС должна осуществлять:

• · инвентаризацию - получение информации о состоянии аппаратных и программных средств, входящих в сеть;
• · сбор статистики и мониторинг основных параметров производительности сети: скорости передачи пакетов, нагрузки, уровня ошибок и др.;
• · возможность настройки параметров сети;
• · изготовителем системы управления ЛВС должна быть компания Microsoft.

Требования к серверу. В качестве сервера для управления базой данных, центрального файлового сервера, файлового сервера рабочих групп, сервера электронной почты, web-сервера и сервера резервного копирования должны быть использованы компьютеры с характеристиками не ниже, чем следующие:

• · не менее 2-х процессоров с параметрами не ниже: Рentium-IV 3000 MHz, c объёмом L2-cache не менее 1024 KB;
• · оперативная память не менее 4 GB;
• · объём дискового пространства не менее 500 GB;
• · дисковод DVD;
• · сетевая карта 1000 Мб/с.

Требования к сетевой операционной системе. В качестве сетевой операционной системы должны использоваться MS Windows 2003.

Требования к рабочим станциям. В состав ЛВС должны входить рабочие станции с параметрами не ниже:

• · процессор не ниже Рentium-IV 1500 MHz;
• · оперативная память не менее 512 MB;
• · объём дискового пространства не менее 80 GB;
• · видеоадаптер не ниже AGP 4x c видеопамятью не менее 128 МБ;
• · дисковод CD-ROM;
• · сетевая карта 100 Мб/с;
• · монитор не менее 17";
• · предустановленная операционная система MS Windows ХР Professional для обеспечения стабильной работы.

Требования к комплексу сетевой печати. В состав комплекса сетевой печати должны входить:

• · один сетевой лазерный принтер большой рабочей группы. Формат бумаги А 4, скорость печати 32 лист/мин, возможность двусторонней печати;
• · три персональных лазерных принтера. Формат бумаги А 4, скорость печати 14 лист/мин;
• · один сканер - формата А 4 и один копировальный аппарата формат А 3;
• · оборудование должно быть изготовлено компанией Hewlett-Packard.

Программно-аппаратные требования к средствам доступа в Internet. Программно-аппаратные средства доступа в Internet должны обеспечивать обмен данными по модемному соединению, т.к. есть постановление о том, что в военной части возможно только модемное соединение со скоростью не выше 56 Кб/с (информация на 2007 год).

Программно-аппаратные средства доступа в Internet должны включать в себя:

• · высококачественный модем, обеспечивающий стабильную работу;
• · программный межсетевой экран;
• · обмен информацией с сетью Internet по соответствующим протоколам, а также WWW- Cache и Proxy для протоколов HTTP, Telnet, FTP.

Межсетевой экран должен обеспечивать:

• · защиту ЛВС от доступа из сети Internet;
• · подключение информационных серверов через выделенный порт;
• · настройку алгоритмов передачи данных в зависимости от адресов IP и других характеристик передаваемых пакетов данных.

Требования к системе бесперебойного питания основного оборудования ЛВС. Система бесперебойного питания основного оборудования ЛВС должна обеспечить выполнение следующих функции:

• · обеспечение электропитания центрального (основного) оборудования ЛВС при отсутствии внешнего питания;
• · защита активного от импульсных помех внешней электросети;
• · поддержка питания в пределах номинальных значений;
• · система бесперебойного питания основного оборудования ЛВС должна строиться на локальных ИБП (источник бесперебойного питания) необходимой мощности;
• · ИБП должны поддерживать управление по сети с использованием SNMP-протокола с помощью ПО управления под Windows ХР;
• · ИБП должны устанавливаться в 19-дюймовые монтажные шкафы;
• · ИБП должны быть изготовлены компанией APC.

Исходя из вышеперечисленных требований, ЛВС была реализована по следующим принципам, указанным ниже.

Оптимальным видом топологии для проекта является звездная топология стандарта 100Base-TX с методом доступа CSMA/CD, так как она имеет широкое применение в наши дни, её легко модифицировать и у нее имеется высокая отказоустойчивость. В проекте на территории военной части имеется 200 рабочих станции, которые требуется объединить в корпоративную сеть. Следуя из схемы выбора типа сети, было принято решение, что требуется установка сервера, так как, во-первых, должна обеспечиваться вертикальная структура (то есть разграниченный доступ к информации) и, во-вторых, количество рабочих станций предполагает управление сетью с выделенным сервером.

Выбор комплектующих производился на основе цены и качества оборудования и соответствует требованиям заказчика.

При выборе программного обеспечения, устанавливаемого на серверное оборудование, было отдано предпочтение Windows 2003 Server, одной из самых популярных и простых в работе и обслуживании ОС на данный период времени.

Построение технической модели. СКС связывает 5 зданий: двухэтажная казарма, база техники, КПП, узел связи, штаб, указанные на рисунке 7.

Было принято техническое решение: поставить коммутатор в чердачное помещение казармы и от него протянуть кабеля различными способами к другим зданиям. Для начала необходимо было замерить расстояния от казармы, для того, чтобы было видно, по какой технологии будет связаны данные здания. Результаты показаны на рисунке 8.

Рисунок 7 - Условное обозначение плана воинской части

Рисунок 8 - Расстояния от казармы до других зданий

Учитывая то, что от штаба и базы техники до казармы меньше чем 100м, было решено проложить "внешнюю" экранированную витую пару 6-ой категории. До узла связи обычной витой пары недостаточно. Для этого здания было решено протянуть четырехжильный экранированный кабель П-296. Этот кабель может сохранять сигнал на расстоянии около 250 м. До КПП 350 метров, это большое расстояние даже для кабеля П-296. Для таких расстояний подходит технология VDSL, ее и решено было поставить в данном случае.

Свитчи расположены в казарме, здании узла связи и базы техники, в штабе и КПП находиться по одному компьютеру, и ставить свитч нет необходимости.

В казарме расположено 9 компьютеров, в здании узла связи 5, и на базе техники 3. Конкретное местоположение компьютеров указано, по причине секретности информации.