1 З А ДА Н И Е №_____

на тему:_____________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

студенту _____ курса группы__________ специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» ГБОУ СПО «Октябрьский нефтяной колледж им. С. И. Кувыкина»

_____________________________________________________________________________________

В курсовомпроекте должны бытьизложены:

1 Общий раздел

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2 Технический раздел

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3 Расчётный раздел

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

______________________________________________________________________________________

5 Графическаячасть

Лист 1________________________________________________________________________________

Лист 2________________________________________________________________________________

Дата выдачи________________

Срок окончания_____________

Преподаватель_______________

Введение:

Причиной создания локальной сети на данной коммерческой организации является:

- Совместная обработка информации;

- Совместное использование файлов;

- Контроль за доступам к важным документам;

Актуальность выполнения данной работы заключается в том, что обеспечение фирмы компьютерами и наличием локальной вычислительной сети с возможность подключения к сети Интернет позволит сотрудникам:

- Производить быструю обработку бумажной информации, её хранение;

- Вести электронную базу своих клиентов;

- Иметь доступ к последним новейшим статьям, законам и т.д. находящимся в сети Интернет;

- Повысить престиж фирмы;

1.ОБЩИЙ РАЗДЕЛ

1.1 Компьютерная сеть - это совокупность ПК и других устройств (концентраторов, принтеров, модемов и т. д.), объединяемых вместе с помощью сетевых кабелей. Устройства сети могут взаимодействовать друг с другом с целью совместного использования информации и ресурсов.

Сеть, которая организует взаимодействие в ограниченной области называется локальной вычислительной сетью (ЛВС). Достаточно часто ЛВС размещается в одном месте( например, в офисе). Глобальная вычислительная сеть (ГВС) - это группа устройств или ЛВС, которые располагаются в разных удаленных друг от друга местах и связываются между собой телефонными каналами, высокоскоростными выделенными линиями, оптоволоконными и спутниковыми каналами. Самый известный пример ГВС - Internet.

При создании сетей наиболее часто используются технологии Ethernet и Fast Ethernet. Причем несколько технологий могут использоваться в одной сети. Ethernet-сети и Fast Ethernet-сети функционируют аналогично; главное отличие заключается в скорости передачи данных. Ethernet-сети работают со скоростью 10 Мбит в секунду (Мбит/с), а Fast Ethernet - со скоростью 100 Мбит/с.

1.2 Классификация сетей

1.2.1 По размеру, охваченной территории

Локальная вычислительная сеть, ЛВС (англ. Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая относительно небольшую территорию, такую как дом, офис, или небольшую группу зданий, например, институт.

Например, wi-fi или Ethernet.

Городская вычислительная сеть (англ. MAN - Metropolitan Area Network) охватывает несколько зданий в пределах одного города либо город целиком. Как правило поддерживает передачу как данных, так и голоса. Иногда объединяется с кабельной телевизионной сетью. Не имеет коммутаторов, базируется на одном — двух кабелях. Основная причина выделения этой категории сетей — для них был создан специальный стандарт IEEE 802.6 — DQDB — двойная магистраль с распределённой очередью (Distributed Queue Dual Bus).

Персональная сеть (англ. Personal Network) — это сеть, построенная «вокруг» человека. Данные сети призваны объединять все персональные электронные устройства пользователя (телефоны, карманные персональные компьютеры, смартфоны, ноутбуки, гарнитуры и.т.п.). К стандартам таких сетей в настоящее время относят Bluetooth.

1.2.2 По типу функционального взаимодействия

Технология «клиент-сервер»

Клиент-сервер (англ. Сlient/Server) — сетевая архитектура, в которой устройства являются либо клиентами, либо серверами. Клиентом (front end) является запрашивающая машина (обычно ПК), сервером (back end) — машина, которая отвечает на запрос. Оба термина (клиент и сервер) могут применяться как к физическим устройствам, так и к программному обеспечению.

Сеть с выделенным сервером (англ. Сlient/Server network) — это локальная вычислительная сеть (LAN), в которой сетевые устройства централизованы и управляются одним или несколькими серверами. Индивидуальные рабочие станции или клиенты (такие, как ПК) должны обращаться к ресурсам сети через сервер(ы).

Сеть точка-точка

Сеть точка-точка — простейший вид компьютерной сети, при котором два компьютера соединяются между собой напрямую через коммуникационное оборудование. Достоинством такого вида соединения является простота и дешевизна, недостатком — соединить таким образом можно только 2 компьютера и не больше.

Часто используется когда необходимо быстро передать информацию с одного компьютера, например, ноутбука, на другой.

Одноранговые

Одноранговые, децентрализованные или пиринговые (от англ. peer-to-peer, P2P — равный с равным) сети — это компьютерные сети, основанные на равноправии участников. В таких сетях отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел (Peer) является как клиентом, так и сервером. В отличие от архитектуры клиент-сервер, такая организация позволяет сохранять работоспособность сети при любом количестве и любом сочетании доступных узлов.

Впервые фраза «peer-to-peer» была использована в 1984 году в разработке архитектуры Advanced Peer to Peer Networking фирмы IBM.

Устройство одноранговой сети

Например, в сети есть 10 машин, при этом любая может связаться с любой. В качестве клиента (потребителя ресурсов) каждая из этих машин может посылать запросы на предоставление каких-либо ресурсов другим машинам в пределах этой сети и получать их. Как сервер, каждая машина должна обрабатывать запросы от других машин в сети, отсылать то, что было запрошено, а также выполнять некоторые вспомогательные и административные функции.

Любой член данной сети не гарантирует никому своего присутствия на постоянной основе. Он может появляться и исчезать в любой момент времени. Но при достижении определённого критического размера сети наступает такой момент, что в сети одновременно существует множество серверов с одинаковыми функциями.

Частично децентрализованные (гибридные) сети

Помимо чистых P2P-сетей, существуют так называемые гибридные сети, в которых существуют сервера, используемые для координации работы, поиска или предоставления информации о существующих машинах сети и их статусе (on-line, off-line и т.д.). Гибридные сети сочетают скорость централизованных сетей и надёжность децентрализованных благодаря гибридным схемам с независимыми индексационными серверами, синхронизирующими информацию между собой. При выходе из строя одного или нескольких серверов, сеть продолжает функционировать. К частично децентрализо-

ванным файлообменным сетям относятся например EDonkey, BitTorrent.

1.2.3 По типу сетевой топологии

"Шина”

Топология типа Шина, представляет собой общий кабель (называемый шина или магистраль), к которому подсоединены все рабочие станции. На концах кабеля находятся терминаторы, для предотвращения отражения сигнала.

Работа в сети

Отправляемое рабочей станцией сообщение распространяется на все компьютеры сети. Каждая машина проверяет — кому адресовано сообщение и если ей, то обрабатывает его. Для того, чтобы исключить одновременную посылку данных, применяется либо «несущий» сигнал, либо один из компьютеров является главным и «даёт слово» остальным станциям.

При построении больших сетей возникает проблема ограничения на длину связи между узлами, в таком случае сеть разбивают на сегменты. Сегменты соединяются различными устройствами — повторителями, концентраторами или хабами. Например, технология Ethernet позволяет использовать кабель длиной не более 185 метров.

Достоинства:

-Небольшое время установки сети;

-Дешевизна (требуется меньше кабеля и сетевых устройств);

-Простота настройки;

-Выход из строя рабочей станции не отражается на работе сети;

Недостатки:

-Любые неполадки в сети, как обрыв кабеля, выход из строя терминатора полностью

-уничтожают работу всей сети;

-Сложная локализация неисправностей;

-С добавлением новых рабочих станций падает производительность сети.

"Звезда"

Звезда — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры сети присоединены к центральному узлу (обычно сетевой концентратор).

Работа в сети

Рабочая станция, которой нужно послать данные, отсылает их на концентратор, а тот определяет адресата и отдаёт ему информацию. 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.

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

-Гибкие возможности администрирования

Недостатки:

-Выход из строя центрального концентратора обернётся неработоспособностью сети в целом;

-Для прокладки сети зачастую требуется больше кабеля, чем для большинства других топологий;

-Конечное число рабочих станций, т.е. число рабочих станций ограничено количеством портов в центральном концентраторе;

"Кольцо”

Кольцо - базовая топология компьютерной сети, в которой рабочие станции подключены последовательно друг к другу, образуя замкнутую сеть.

Работа в сети

В кольце не используется конкурентный метод посылки данных, компьютер в сети получает данные от соседа и перенаправляет их дальше, если они адресованы не ему. Для определения того, кому можно передавать данные обычно используют маркер. Данные ходят по кругу, только в одном направлении.

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;

"Решётка"

Решётка - топология, в которой узлы образуют регулярную ациклическую многомерную решетку. При этом каждое ребро решетки параллельно ее оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси. Двух- и трехмерные решетки используются в архитектуре суперкомпьютеров.

1.3 Методы доступа и протоколы передачи данных

В различных сетях существуют различные процедуры обмена данными в сети. Эти процедуры называются протоколами передачи данных, которые описывают методы доступа к сетевым каналам данных.

Наибольшее распространение получили конкретные реализации методов доступа: Ethernet, Arcnet и Token-Ring.

1.3.1 Метод доступа Ethernet

Это метод доступа, разработанный фирмой Xerox в 1975 году, пользуется наибольшей популярностью. Он обеспечивает высокую скорость передачи данных и надежность.

Для данного метода доступа используется топология "общая шина". Поэтому сообщение, отправляемое одной рабочей станцией, принимается одновременно всеми остальными, подключенными к общей шине. Но сообщение, предназначенное только для одной станции (оно включает в себя адрес станции назначения и адрес станции отправителя). Та станция, которой предназначено сообщение, принимает его, остальные игнорируют.

Метод доступа Ethernet является методом множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением коллизий (конфликтов) (CSMA/CD - Carier Sense Multiple Access with Collision Detection).

Перед началом передачи рабочая станция определяет, свободен канал или занят. Если канал свободен, станция начинает передачу.

Ethernet не исключает возможности одновременной передачи сообщений двумя или несколькими станциями. Аппаратура автоматически распознает такие конфликты, называемые коллизиями. После обнаружения конфликта станции задерживают передачу на некоторое время. Это время небольшое и для каждой станции свое. После задержки передача возобновляется.

Реально конфликты приводят к уменьшению быстродействия сети только в том случае, если работает порядка 80-100 станций.

1.3.2Аппаратура Ethernet

Аппаратура Ethernet обычно состоит из кабеля, разъемов, Т-коннекторов, терминаторов и сетевых адаптеров. Кабель, очевидно, используется для передачи данных между рабочими станциями. Для подключения кабеля используются разъемы. Эти разъемы через Т-коннекторы подключаются к сетевым адаптерам - специальным платам, вставленным в слоты расширения материнской платы рабочей станции. Терминаторы подключаются к открытым концам сети.

Для Ethernet могут быть использованы кабели разных типов: тонкий коаксиальный кабель, толстый коаксиальный кабель и неэкранированная витая пара. Для каждого типа кабеля используются свои разъемы и свой способ подключения к сетевому адаптеру.

В зависимости от кабеля меняются такие характеристики сети, как максимальная длина кабеля и максимальное количество рабочих станций, подключаемых к кабелю.

Как правило, скорость передачи данных в сети Ethernet достигает 10 Мбит в секунду, Fast Ethernet – 100 Мбит в секунду, что достаточно для многих приложений.

Рассмотрим подробно состав аппаратных средств Ethernet для различных типов кабеля.

1.3.3 Толстый коаксиальный кабель

Толстый коаксиальный кабель, используемый Ethernet, имеет диаметр 0.4 дюйма и волновое сопротивление 50 Ом. Иногда этот кабель называют "желтым кабелем". Это самый дорогостоящий из рассматриваемых нами кабелей. Институт IEEE определил спецификацию на этот кабель - 10BASES.

Длина одного сегмента ограничена, и для толстого кабеля не может превышать 500 метров. Если общая длина сети больше 500 метров, ее необходимо разбить на сегменты, соединенные друг с другом через специальное устройство - репитер.

На концах сегмента подключены специальные заглушки - терминаторы. Это просто коаксиальные разъемы, в корпусе которых установлен резистор с сопротивлением 50 Ом.

Корпус одного из терминаторов должен быть заземлен. В каждом сегменте сети можно соединять только один терминатор

1.3.4 Тонкий коаксиальный кабель

Тонкий коаксиальный кабель, используемый для Ethernet, имеет диаметр 0.2 дюйма и волновое сопротивление 50 Ом. Импортный кабель называется RG-58A/U и соответствует спецификации 10BASE2. Можно также использовать кабель РК-50, выпускаемый нашей промышленностью.

Сети на тонком кабеле имеют худшие параметры по сравнению с сетями на базе толстого кабеля. Но стоимость сетевого оборудования, необходимого для создания сети на тонком кабеле, существенно меньше.

Ограничения для Ethernet на тонком кабеле.

1.3.5Неэкранированная витая пара

Некоторые (но не все) сетевые адаптеры Ethernet способны работать с кабелем, представляющем собой простую неэкранированную витую пару проводов (спецификация 10BASE-T). В качестве такого кабеля можно использовать обычный телефонный провод и уже имеющуюся в вашей организации телефонную сеть.

Сетевые адаптеры, способные работать с витой парой, имеют разъем, аналогичный применяемому в импортных телефонных аппаратах.

Для сети Ethernet на базе витой пары необходимо специальное устройство - концентратор. К одному концентратору через все те же телефонные розетки можно подключить до 12 рабочих станций. Максимальное расстояние от концентратора до рабочей станции составляет 100 метров, при этом скорость передачи данных такая же, как и для коаксиального кабеля, - 10 Мбит в секунду.

Достоинства сети на базе витой пары очевидны - низкая стоимость оборудования и возможность использования имеющейся телефонной сети. Однако есть серьезные ограничения на количество станций в сети и на ее длину.

Для сети Ethernet, работающей на скорости 10 Мбит/с, стандарт определяет четыре основных типа среды передачи информации:

-10BASE5 (толстый коаксиальный кабель);

-10 BASE2 (тонкий коаксиальный кабель);

-10BASE-T (витая пара);

-10BASE-FL (оптоволоконный кабель).

Обозначение среды передачи включает в себя три элемента: цифра «10» означает скорость передачи 10 Мбит/с, слово BASE означает передачу в основной полосе частот (то есть без модуляции высокочастотного сигнала)^ последний элемент означает допустимую длину сегмента: «5» - 500 метров, «2» - 200 метров (точнее, 185 метров) или тип линии связи: «Т» -витая пара (от английского «twisted-pair»), «F» - оптоволоконный кабель (отанглийского «fiber-optic»).

Точно так же для сети Ethernet, работающей на скорости 100 Мбит/с (Fast Ethernet) стандарт определяет три типа среды передачи:

-100BASE-T4 (счетверенная витая пара);

-100BASE-TX (сдвоенная витая пара);

-100BASE-FX (оптоволоконный кабель)

Здесь цифра «100» означает скорость передачи 100 Мбит/с, буква «Т» означает витую пару, буква «F» - оптоволоконный кабель. Типы 100BASETX и 100BASE-FX иногда объединяют под именем 100BASE-X, а 100BASE-T4 и 100BASE-TX-под именем 100BASE-T.

1.3.6Беспроводные сети

На современном этапе развития сетевых технологий, технология беспроводных сетей Wi-Fi является наиболее удобной в условиях требующих мобильность, простоту установки и использования. Wi-fi (от англ. wireless fidelity - беспроводная связь) - стандарт широкополосной беспроводной связи семейства 802.11 разработанный в 1997г. Как правило, технология Wi-fi используется для организации беспроводных локальных компьютерных сетей, а также создания так называемых горячих точек высокоскоростного доступа в Интернет.

Стандарт RadioEthernet IEEE 802.11 - это стандарт организации беспроводных коммуникаций на ограниченной территории в режиме локальной сети, т.е. когда несколько абонентов имеют равноправный доступ к общему каналу передач. 802.11 - первый промышленный стандарт для беспроводных локальных сетей (Wireless Local Area Networks ), или WLAN. Стандарт был разработан Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), 802.11 может быть сравнен со стандартом 802.3 для обычных проводных Ethernet сетей.

В основу стандарта 802.11 положена сотовая архитектура. Сеть может состоять из одной или нескольких ячеек (сот). Каждая сота управляется базовой станцией, называемой точкой доступа (Access Point, AP). Точка доступа и находящиеся в пределах радиуса ее действия рабочие станции образуют базовую зону обслуживания (Basic Service Set, BSS). Точки доступа многосотовой сети взаимодействуют между собой через распределительную систему (Distribution System, DS), представляющую собой эквивалент магистрального сегмента кабельных ЛС.

В настоящее время существует множество стандартов семейства IEEE 802.11:

802.11 - первоначальный основополагающий стандарт. Поддерживает передачу данных по радиоканалу со скоростями 1 и 2 (опционально) Мбит/с.

802.11a - высокоскоростной стандарт WLAN. Поддерживает передачу данных со скоростями до 54 Мбит/с по радиоканалу в диапазоне около 5 ГГц.

802.11b - самый распространенный стандарт. Поддерживает передачу данных со скоростями до 11 Мбит/с по радиоканалу в диапазоне около 2,4 ГГц.

802.11c - Стандарт, регламентирующий работу беспроводных мостов. Данная спецификация используется производителями беспроводных устройств при разработке точек доступа.

802.11d - Стандарт определял требования к физическим параметрам каналов (мощность излучения и диапазоны частот) и устройств беспроводных сетей с целью обеспечения их соответствия законодательным нормам различных стран.

802.11e - Создание данного стандарта связано с использованием средств мультимедиа. Он определяет механизм назначения приоритетов разным видам трафика - таким, как аудио - и видеоприложения. Требование качества запроса, необходимое для всех радио интерфейсов IEEE WLAN.

802.11f - Данный стандарт, связанный с аутентификацией, определяет механизм взаимодействия точек связи между собой при перемещении клиента между сегментами сети. Другое название стандарта - Inter Access Point Protocol. Стандарт, описывающий порядок связи между равнозначными точками доступа.

802.11g - устанавливает дополнительную технику модуляции для частоты 2,4 ГГц. Предназначен, для обеспечения скоростей передачи данных до 54 Мбит/с по радиоканалу в диапазоне около 2,4 ГГц.

802.11h – Разработка данного стандарта связана с проблемами при использовании 802.11а в Европе, где в диапазоне 5 ГГц работают некоторые системы спутниковой связи. Для предотвращения взаимных помех стандарт 802.11h имеет механизм "квазиинтеллектуального" управления мощностью излучения и выбором несущей частоты передачи. 802.11i (WPA2) – Целью создания данной спецификации является повышение уровня безопасности беспроводных сетей. В ней реализован набор защитных функций при обмене информацией через беспроводные сети - в частности, технология AES (Advanced Encryption Standard) - алгоритм шифрования, поддерживающий ключи длиной 128, 192 и 256 бит. Предусматривается совместимость всех используемых в данное время устройств - в частности, Intel Centrino - с 802.11i-сетями. Затрагивает протоколы 802.1X, TKIP и AES.

802.11j - Спецификация предназначена для Японии и расширяет стандарт 802.11а добавочным каналом 4,9 ГГц.

802.11n - Перспективный стандарт, находящийся на сегодняшний день в разработке, который позволит поднять пропускную способность сетей до 100 Мбит/сек.

802.11r - Данный стандарт предусматривает создание универсальной и совместимой системы роуминга для возможности перехода пользователя из зоны действия одной сети в зону действия другой.

Из всех существующих стандартов беспроводной передачи данных IEEE 802.11, на практике наиболее часто используются всего три, определенных Инженерным институтом электротехники и радиоэлектроники (IEEE), это: 802.11b, 802.11g и 802.11a.

Сравнение стандартов беспроводной передачи данных

1.3.7 Протокол сети

Протокол – это набор правил и технических процедур, регулирующих осуществления связи между компьютерами в сети.

Стек "протоколов – это комбинация протоколов, работающих на одном компьютере.

Зачем нужны протоколы? Непосредственно процесс передачи данных по сети разбивается на несколько шагов. При этом очередность выполнения данных шагов строго определена. Задачей протоколов является определение таких шагов и контроль за их выполнением. Например, если два протокола будут по-разному разбивать данные на пакеты и добавлять к ним служебную информацию, тогда компьютер, использующий один из этих протоколов, не сможет успешно связаться с компьютером, на котором работает другой 'протокол.

Различают несколько типов протоколов:

Прикладные – обеспечивают взаимодействие приложений на разных компьютерах между собой. К наиболее популярным относятся:

- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – протокол Интернета для обмена электронной почтой;

- FTP (File Transfer Protocol) – протокол Интернета для передачи файлов;

- Telnet – протокол Интернета для обработки данных на удаленных компьютерах и т.д.

Транспортные – поддерживают сеансы связи между компьютерами, определяют маршрут следования пакетов и гарантируют надежный обмен данными. К ним относятся:

- ТСР - часть набора протокола ТСРЛР, служащий для гарантированной доставки сообщений, разбитых на пакеты;

- SPX - часть набора протокола IPX/SPX (InternetworkPacket Еxchange/SeqLlential Packet Exchange) фирмы Nоvеll для данных, разбитых на пакеты;

- NetBEUI (NetВIOS Extended User Iпtеrfасе – расширенный интерфейс пользователя) - устанавливает сеансы связи между компьютерами.

Сетевые – управляют функциями адресации, маршрутизации, проверки ошибок и Т.д., а также определяют правила для осуществления связи в конкретных сетевых средах (например, Ethernet или Token Ring). К ним относятся следующие протоколы:

- IP (Internet Protocol) - протокол для передачи пакетов в сети Интернет (обычно используется комбинация протоколов TCP/IP);

- IPX (Internetwork Packet Exchange) - протокол фирмы NetWare для передачи и маршрутизации пакетов;

- NetBEUI - используется как транспортный, так и сетевой протокол.

Для данной сети будет использоваться комбинация TCP/IP протоколов. Данные протоколы является наиболее известными и чаще употребляемые в ЛВС.