Спроектировать локальную вычислительную сеть

Последующий алгоритм работы таков — пакет данных GRE, передаваемый отправителем адресату начинает следовать по пути, проложенному маркером. Пакет передаётся до тех пор, пока не доберётся до получателя.

Достоинства:

• простота установки;
• практически полное отсутствие дополнительного оборудования;
• возможность устойчивой работы без существенного падения скорости передачи данных при интенсивной загрузке сети, поскольку использование маркера исключает возможность возникновения коллизий.

Недостатки:

• выход из строя одной рабочей станции, и другие неполадки (обрыв кабеля), отражаются на работоспособности всей сети;
• сложность конфигурирования и настройки;
• сложность поиска неисправностей.
• необходимость иметь две сетевые платы, на каждой рабочей станции.

Наиболее широкое применение получила в волоконно-оптических сетях. Используется в стандартах FDDI, Tokenring.

 

Топология типа звезда — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно коммутатор), образуя физический сегмент сети. Подобный сегмент сети может функционировать как отдельно, так и в составе сложной сетевой топологии (как правило, «дерево»). Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом возлагается очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе невозможны, потому что управление полностью централизовано.

 

Рисунок 3 – Топология  типа «звезда»

 

Рабочая станция, с которой  необходимо передать данные, отсылает их на концентратор. В определённый момент времени только одна машина в сети может пересылать данные, если на концентратор одновременно приходят два пакета, обе посылки оказываются не принятыми и отправителям нужно будет подождать случайный промежуток времени, чтобы возобновить передачу данных. Этот недостаток отсутствует на сетевом устройстве более высокого уровня — коммутаторе, который, в отличие от концентратора, подающего пакет на все порты, подает лишь на определенный порт — получателю. Одновременно может быть передано несколько пакетов. Сколько — зависит от коммутатора.

Активная звезда.В центре сети содержится компьютер, который выступает в роли сервера.

Пассивная звезда.В центре сети с данной топологией содержится не компьютер, а концентратор, или коммутатор, что выполняет ту же функцию, что и повторитель. Он возобновляет сигналы, которые поступают, и пересылает их в другие линии связи. Все пользователи в сети равноправны.

Достоинства:

• выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
• хорошая масштабируемость сети;
• лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
• высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
• гибкие возможности администрирования.

Недостатки:

• выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети (или сегмента сети) в целом;
• для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;
• конечное число рабочих станций в сети (или сегменте сети) ограничено количеством портов в центральном концентраторе.

Одна из наиболее распространённых топологий, поскольку проста в обслуживании. В основном используется в сетях, где носителем выступает кабель витая пара UTP категории 3 или 5.

 

Сравнительные характеристики рассмотренных топологий приведены  в таблице 1.

 

Таблица 1 – Сравнительные характеристики топологий ЛВС

Характеристики	Топологии ЛВС
	Звезда	Кольцо	Шина
Стоимость расширения	Высокая стоимость расширения	Средняя	Средняя
Присоединение абонентов	Пассивное	Активное	Пассивное
Защита от отказов	Низкая	Низкая	Высокая
Ограничение на размер системы	Сеть ограничена максимальным числом подключений к центральному узлу	Нет ограничения	Небольшая длина сегмента даже при использовании повторителей
Защищённость от прослушивания	Хорошая	Хорошая	Нет
Поведение системы при высоких нагрузках	Хорошее	Удовлетворительное	Плохое
Обслуживание	Проста в обслуживании	Сложна в обслуживании	Сложно отслеживать неисправности (необходимо специальное оборудование)

 

Исходя из условий задачи и учитывая виды существующих топологий построения локальных, достоинства и недостатки сетей, принято решение в проектируемой сети использовать топологию звезда на всех этажах обоих зданий.

 

Анализ видов сетевого соединения

 

На сегодня, большая  часть компьютерных сетей используют для соединения провода и кабели. Они выступают в качестве среды передачи сигналов между компьютерами. Наиболее распространены: коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель.

 

Витая пара.

К наиболее дешевому кабельному соединению относят двухжильное проводное соединение, которое еще называется неэкранированной "витой парой" (UTP). При этом пары проводников скручиваются между собой, а волны наводимые друг другом идут в противофазе и гасят друг друга. С помощью данного соединения возможна передача информации со скоростью до 10 Мбит/с. Преимуществами считаются низкая цена и простота установки. Для повышения помехозащищенности информации, часто используют экранированную витую пару (STP), в которой существует дополнительная защита – заземленный экран из фольги, а сам кабель заключается в медную оплетку. Это позволяет передавать данные с более высокой скоростью и на большие расстояния, но в то же время и значительно повышает стоимость самого кабеля.

Самым популярным по применению на сегодняшний день считается кабель 5 категории. Он специально разработан для поддержки высокоскоростных протоколов. Все кабели  экранированной витой пары, независимо от категории выпускаются в виде четырех, скрученных между собой пар, которые имеют определенный цвет и шаг скрутки. Для соединения кабелей с оборудованием используются вилки и розетки RJ-45, представляющие собой 8-контактные разъемы.

 

Коаксиальный кабель.

Относительно недорогим, легким и гибким, безопасным и простым  в установке, считается коаксиальный кабель, к основным конструкционным особенностям которого относят: проводящую жилу, изоляцию, металлическую оплетку и внешнюю оболочку.

Электрические сигналы, кодирующие данные, передаются по проводящей жиле. Она изоляцией отделяется от металлической оплетки, которая играет роль заземления и защищает передаваемые по жиле сигналы от:

- внешних электромагнитных шумов (атмосферных, промышленных);

- перекрестных помех  – электрических наводок, вызванных  сигналами в соседних проводах.

Различают тонкие и толстые  коаксиальные кабели.

Тонкий коаксиальный кабель представляет собой гибкий кабель диаметром 0,5 см, волновое сопротивление которого равно 50 Ом. Подключается он  непосредственно к платам сетевого адаптера компьютеров. Тонкий коаксиальный кабель способен передавать сигнал на расстояние до 185 м  без его заметного искажения, вызнанного затуханием.

Толстый  коаксиальный кабель считается довольно жестким,  диаметр его составляет 1 см. Медная жила этого кабеля толще, чем у тонкого коаксиального кабеля и он передает сигналы дальше, чем тонкий (до 500 м). Поэтому толстый коаксиальный кабель иногда используют в качестве основного кабеля магистрали, который соединяет несколько небольших сетей, построенных на тонком коаксиальном кабеле.

Тонкий коаксиальный кабель подключается к сетевым платам непосредственно через Т-коннектор, а толстый  через специальное устройство, называемое трансивером.

 

Оптоволоконный кабель.

В оптоволоконном кабеле цифровые данные распространяются по оптическим волокнам в виде модулированных световых импульсов, а не электрических сигналов. Следовательно, его нельзя вскрыть и перехватить данные.

Передача по оптоволоконному  кабелю не подвержена электрическим  помехам и ведется на чрезвычайно высокой скорости (до 100 Мбит/с).

Основа кабеля – тонкий стеклянный цилиндр (жила), покрытый слоем стекла (оболочка), который имеет отличный от жилы коэффициент преломления

Каждое стеклянное оптоволокно  передает сигналы только в одном  направлении, поэтому кабель состоит  из двух волокон с отдельными коннекторами. Жесткость обеспечивает покрытие из пластика, а прочность – волокна кевлара.

Оптоволоконный кабель рекомендуется использовать при  передаче данных на большие расстояния с высокой скоростью по надежной среде передачи.

Сравнительные характеристики различных сред передачи данных приведены в таблице 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2 – Сравнительные характеристики различных сред передачи данных

Характеристика	Витая пара	Тонкий коаксиальный кабель	Толстый коаксиальный кабель		Оптоволоконный кабель
1	2	3	4		5
Скорость передачи данных, Мбит/с	4 – 1000	до 10	до 10		до 1000 и более
Максимальная длина сегментов сети, м	100	185	500		до 2000
Сложность соединения	Очень  простая	Простая	Средняя		Очень сложная
Возможность реализации ответвлений	Невозможно	Невозможно		При помощи трансивера	Невозможно
Помехозащищенность	Низкая	Хорошая		Высокая	Невосприимчивость к RS-шумам

 

Исходя из условий  задачи и учитывая виды передающих сред, принято решение в проектируемой  сети использовать следующие среды  передачи:

- толстый коаксиальный кабель связи 10Base-5 на участке «Здание 1- Здание 2», протяженность участка 500м;

- тонкий коаксиальный кабель 10Base-2 в качестве вертикальных и горизонтальных магистральных линий на всех этажах Здания 1 и Здания 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Расчетная  часть

 

Математическое  обоснование проектируемой сети

 

Для начала проведем расчет длины кабеля для проектируемой сети: взаимосвязь между зданиями удаленными на 500 м друг от друга.  Мы имеем примерный план здания с указанным количеством  комнат и компьютеров. При этом не  во всех комнатах есть компьютеры. Также комнаты разделены коридорами, толщина перегородок 0,3 м. Потолок имеет высоту 2,8  метра, толщина стен 0,5 метра, кабель прокладывается в коробах на высоте 2,5 метра от пола в коридорах и 0,3 метра в комнатах. При прокладке кабеля через стену, необходимо просверлить в ней отверстие, в которое, затем будет заложена специальная пластиковая трубка, в которой и будет лежать сетевой кабель. При этом диаметр отверстия и трубки в нём должен быть такой, чтобы в него вошло необходимое количество кабелей.

 

Таблица 3 – Расчет длины кабеля Здания 1 и Здания 2

№ комнаты		Общая длина кабеля		Для кабеля до компьютера
1 этаж
1		28,7		1,5
2		41		1,5
3		56,6		1,5
4		42		1,5
Запас 5%		8,4
Итого 1 этаж		176,7		6
2 этаж
1	28,7		1,5
2	41		1,5
3	56,6		1,5
4	42		1,5
Запас 5%	8,4
Итого 2 этаж	176,7		6
3 этаж
1	28,7		1,5
2	41		1,5
3	56,6		1,5
4	42		1,5
Запас 5%	8,4
Итого 3 этаж	176,7		6
4 этаж
1	28,7		1,5
2	41		1,5
3	56,6		1,5
4	42		1,5
Запас 5%	8,4
Итого 4 этаж	176,7		6
Итого здания	706,8		24