Проектирование локальной вычислительной сети предприятия

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Планирование сети

2.1.1 Архитектура  сети

Клиент-сервер (англ. Client-server) — вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Нередко клиенты и серверы взаимодействуют через компьютерную сеть и могут быть как различными физическими устройствами, так и программным обеспечением.

Преимущества использования  архитектуры:

• Делает возможным, в большинстве случаев, распределение функций вычислительной системы между несколькими независимыми компьютерами в сети. Это позволяет упростить обслуживание вычислительной системы. В частности, замена, ремонт, модернизация или перемещение сервера не затрагивают клиентов.
• Все данные хранятся на сервере, который, как правило, защищён гораздо лучше большинства клиентов. На сервере проще обеспечить контроль полномочий, чтобы разрешать доступ к данным только клиентам с соответствующими правами доступа.
• Позволяет объединить различные клиенты. Использовать ресурсы одного сервера часто могут клиенты с разными аппаратными платформами, операционными системами и т.п.

 

 

 

 

 

 

У данной архитектуры имеется  и ряд недостатков:

• Неработоспособность сервера может сделать неработоспособной всю вычислительную сеть.
• Поддержка работы данной системы требует отдельного специалиста — системного администратора.
• Высокая стоимость оборудования.

Справедливости ради следует заметить, что большие ЭВМ тоже способны справиться с десятками или даже сотнями пользователей. Однако, из-за высокой стоимости аппаратных средств, дороговизны разработки, и, что немаловажно, немалыми затратами на эксплуатацию подобной техники и программ для  нее, вариант использования иной архитектуры при внедрении новых систем в нашей стране почти никогда не рассматривается.

Другим критическим моментом для  перехода к архитектуре клиент-сервер является переход к решению задач  масштаба предприятия и управление предприятием в целом. Автоматизация  отдельных рабочих мест может  быть с успехом выполнена даже без использования сетевых технологий, с задачами масштаба отдела может  справиться и файл-сервер, но построение интегрированной автоматированной системы охватывающей все предприятие  или, по крайней мере, какую-либо из подсистем управления возможно только с использованием технологий клиент-сервер.

И, наконец, архитектура  клиент-сервер необходима тогда, когда  задача обеспечения целостности  информации становится критической. Под  критической мы здесь понимаем ситуацию, в которой цена ошибки в даннях, привело бы к краху самого предприятия в целом. Прежде всего, это актуально для финансовых служб предприятий.

 

2.1.2 Выбор топологии  сети

Топология - это физическая конфигурация сети в совокупности с  ее логическими характеристиками. Топология - это стандартный термин, который  используется при описании основной компоновки сети. Термин "топология  сети" характеризует физическое расположение компьютеров, кабелей  и других компонентов сети. Топология  сети обуславливает ее характеристики.

Выбор той или иной топологии  влияет на:

• состав необходимого сетевого оборудования
• характеристики сетевого оборудования
• возможности расширения сети
• способ управления сетью

Конфигурация сети может  быть или децентрализованной (когда кабель «обегает» каждую станцию в сети), или централизованной (когда каждая станция физически подключается к некоторому центральному устройству, распределяющему фреймы и пакеты между станциями). Примером централизованной конфигурации является «звезда» с рабочими станциями, располагающимися на концах ее лучей. Децентрализованная конфигурация похожа на цепочку альпинистов, где каждый имеет свое положение в связке, а все вместе соединены одной веревкой. Логические характеристики топологии сети определяют маршрут, проходимый пакетом при передаче по сети.

При выборке топологии  нужно учитывать, чтобы она обеспечивала надежную и эффективную работу сети, удобное управление потоками сетевых  данных. Желательно также, чтобы сеть по стоимости создания и сопровождения  получилась недорогой, но в то же время  оставались возможности для ее дальнейшего  расширения и, желательно, для перехода к более высокоскоростным технологиям связи.

При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту, именуемому кросс - сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких устройств Ethernet в общий сегмент сети. Устройства подключаются при помощи витой пары, коаксиального кабеля или оптоволокна. Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным.

Достоинства такой  типологии следующие:

• 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. Топология типа «звезда» нашла свое отражение в технологии Gigabit Ethernet (стандарт IEEE 802.3z, 1000 Base LX)  набор стандартов передачи данных в компьютерных сетях, со скоростью до 1000 Мбит/с., в отличие от обычного Ethernet (10 Мбит/с) или Fast Ethernet (100 Мбит/с)

 

 

 

 

 

 

 

2.1.3 Выбор кабельной  системы

Рабочая группа IEEE 802.3z разработала  гигабитное решение Ethernet для волоконно-оптических сред, поддерживающее передачу со скоростями до 1 Гбит/с (1000 Мбит/с).

Оптоволокно, подразделяются по диаметру сердцевины волокнана два типа: на одномодовые волокна и на многомодовые волокна.

Название одномодовое или многомодовое волокно произошло от количества мод или другими словами траекторий распространения светового импулься при прохождении его по оптоволокну.

В одномодовом оптоволокне образуется небольшое количество мод и условно считается, что свет в одномодовом оптоволокне распространяется по одной траектории, поэтому такие оптические волокна называют одномодовыми.

В многомодовом оптоволокне образуется большое число мод, поэтому такие волокна называют многомодовыми.

У одномодового оптоволокна диаметр сердцевины составляет 8-10 мкм. Для идентификации оптического кабеля с одномодовыми оптоволокнами на кабеле или в описании оптического кабеля можно встретить надписи 9/125 или 8-10/125.

При обозначении одномодового волокна используют две буквы SM (англ. акроним от слова SingleMode).

У многомодовых оптоволокон внешний диаметр сердцевины может быть 50 мкм или 62.5 мкм.

При описании оптического кабеля с многомодовыми волокнами можно встретить следующие обозначение 50/125, 62.5/125, где 50 и 62.5 это диаметр сердцевины волонка. Также можно встретить при обозначении многомодового волокна две буквы MM (англ. акроним от слова MultiMode ).

Для того, чтобы отличить многомодовое и  одномодовое волокно необходимо использовать специальное оборудование, например микроскопы. 

В использовании  прокладки внутри производственного  здания для стандарта 1000 Base-LX выбрана марка одномодового оптического кабеля  ДПО-Н, а для внешней прокладки между зданиями - кабель подвесной с вынесенным силовым элементом ДПВ.

Описание кабеля ДПО-Н:

В центре кабеля находится  модульный силовой элемент (маркировка Д – диэлектрический, маркировка О – расположение центрального силового элемента - центр), защищающий кабель от  нежелательных перегибов. Тип оболочки кабеля изготовлен из полимерного материала (П) с низким дымовыделением и не содержащим галогенов. Вокруг силового элемента расположены оптические волокна (от 2 до 16шт.) и модули (от 1 до 12 шт.). Все элементы находятся в оболочке из не горючего материала (Н - маркировка), которая внутри заполнена гидрофобной житкостью.

Описание кабеля ДПВ:

Как и в предыдущей марке  кабеля обозначения Д (диэлектрик) и  П (полимерный материал, не содержащий галогены и с низким дымовыделением) теже. Отличие в том, что по мимо центрального силового элемента к кабелю добавляется вынесенный силовой элемент В (стальной), обеспечивающий дополнительную жесткость кабелю, во избежание разрыва или перелома, обеспечивающий большую протяженность и служащий для подвески между зданиями.

2.1.4 Выбор оборудования

При выборе сетевого оборудования стоит учитывать топологию сети и кабельную систему, на которой она выполнена:

Для  прокладки  локальной  сети на предприятии требуется следующее оборудование: кабель марки ДПО-Н, кабель марки ДПВ, две муфты МОГ-У 441К4845, медиаконвертер DMC-810SC, оптические строечные кроссы КСу-12-1U и КСу-24-1U (один 12-ти портвый и четыре 24-х портовые), Сплиттер GTP-S12 (с проходом по питанию).

   Муфта МОГ-У 441К4845 (МОГ-муфта оптическая городская, У-укороченная, 441К4845-тип, количество и марка сплайс кассет) разрабатывалась специально для установки вне помещения для защиты стыкуемого оптического кабеля с расстоянием между консолями до 700 мм. В нашем случае они будут установлены на каждом здании для соединения внешнего и внутреннего кабеля.

Медиаконвертер DMC-810SC - преобразователь сигнала из стандарта 1000BASE-T Gigabit Ethernet на витой паре в сигнал стандарта 1000BASE-LX Gigabit Ethernet одномодовому оптическому кабелю. Максимальная длина оптического кабеля: 10 км. Поддерживают 1 порт RJ-45 для витой пары и 1 порт для оптического кабеля (SC-коннектор).

Характеристики:

• Один канал преобразования среды передачи между 1000base-T и 1000base-LX
• Автосогласование режима полного - или полудуплекса на порту для витой пары
• Авто MDI-II и MDI-X
• Передача на полной скорости канала
• Индикаторы состояния на передней панели
• Может использоваться как отдельное устройство или устанавливаться в шасси.
• Горячая замена при установке в шасси.

Кроссы оптические стоечные серии КСу предназначены для использования в волоконно-оптических системах передачи информации для обеспечения соединений между входящими волоконно-оптическими кабелями и волоконно-оптическим оборудованием, а также для механической защиты соединений

Оптический кросс – это один из наиболее важных элементов полностью оптической сети, без которого невозможно строить масштабируемые архитектуры. Большинство основных конструкций оптических кроссов должно иметь, по крайней мере, два выхода. Основными параметрами кросса являются: перекрестные помехи, вносимые помехи, скорость переключения, управляющее напряжение. В настоящее время используются разнообразные типы оптических кроссов – направленные ответвители, мостовой балансовый интерферометр и кросс на скрещивающихся волноводах. В основе работы оптического кросса используется линейный электрооптический эффект Поккельса (Pockels), который заключается в изменении показателя преломления материала пропорционально напряженности приложенного электрического поля. Эффект Поккельса может наблюдаться только в кристаллах, не обладающих центром симметрии.

Краткое описание оптического кросса: Съемные передние панели (прямые, угловые) под различные типы адаптеров, универсальный кабельный ввод, металлические органайзеры для укладки запасов волокна, подвижные крепления к 19 дюймовым конструктивам, сплайс кассета и комплект пигтейлов.

Также на предприятии требуется  установить два сервера. Один – proxy сервер, другой файловый.

Прокси-сервер (от англ. proxy - «представитель, уполномоченный») -- служба в компьютерных сетях, позволяющая клиентам выполнять косвенные запросы к другим сетевым службам. Сначала клиент подключается к прокси-серверу и запрашивает какой-либо ресурс (например, e-mail), расположенный на другом сервере. Затем прокси-сервер либо подключается к указанному серверу и получает ресурс у него, либо возвращает ресурс из собственного кэша (в случаях, если прокси-сервер имеет свой кэш). В некоторых случаях запрос клиента или ответ сервера может быть изменён прокси-сервером в определённых целях. Также прокси-сервер позволяет защищать клиентский компьютер от некоторых сетевых атак.

Чаще всего прокси-серверы  применяются для следующих целей:

• обеспечение доступа с компьютеров локальной сети в Интернет.
• кэширование данных: если часто происходят обращения к одним и тем же внешним ресурсам, то можно держать их копию на прокси-сервере и выдавать по запросу, снижая тем самым нагрузку на канал во внешнюю сеть и ускоряя получение клиентом запрошенной информации.
• сжатие данных: прокси-сервер загружает информацию из Интернета и передаёт информацию конечному пользователю в сжатом виде. Такие прокси-серверы используются в основном с целью экономии внешнего трафика.
• защита локальной сети от внешнего доступа: например, можно настроить прокси-сервер так, что локальные компьютеры будут обращаться к внешним ресурсам только через него, а внешние компьютеры не смогут обращаться к локальным вообще (они «видят» только прокси-сервер).
• ограничение доступа из локальной сети к внешней: например, можно запретить доступ к определённым веб-сайтам, ограничить использование интернета каким-то локальным пользователям, устанавливать квоты на трафик или полосу пропускания, фильтровать рекламу и вирусы.
• анонимизация доступа к различным ресурсам. Прокси-сервер может скрывать сведения об источнике запроса или пользователе. В таком случае целевой сервер видит лишь информацию о прокси-сервере, например, IP-адрес, но не имеет возможности определить истинный источник запроса. Существуют также искажающие прокси-серверы, которые передают целевому серверу ложную информацию об истинном пользователе.