Дипломная (вкр): Проектирование и монтаж компьютерной сети в 6 корпусе ГБОУ СПО (ССУЗ) КГСТ

Сетевой уровень отвечает за деление пользователей на группы и маршрутизацию пакетов на основе преобразования MAC-адресов в сетевые адреса. Сетевой уровень обеспечивает также прозрачную передачу пакетов на транспортный уровень.

Канальный уровень (Data Link). Единицей информации канального уровня являются кадры (frame). Кадры - это логически организованная структура, в которую можно помещать данные. Задача канального уровня - передавать кадры от сетевого уровня к физическому уровню.

На физическом уровне просто пересылаются биты. При этом не учитывается, что в некоторых сетях, в которых линии связи используются попеременно несколькими парами взаимодействующих компьютеров, физическая среда передачи может быть занята. Поэтому одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок.

Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, помещая специальную последовательность бит, в начало и конец каждого кадра, чтобы отметить его, а также вычисляет контрольную сумму, суммируя все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.

Задача канального уровня - брать пакеты, поступающие с сетевого уровня и готовить их к передаче, укладывая в кадр соответствующего размера. Этот уровень обязан определить, где начинается и где заканчивается блок, а также обнаруживать ошибки передачи.

На этом же уровне определяются правила использования физического уровня узлами сети. Электрическое представление данных в локальной вычислительной сети (биты данных, методы кодирования данных и маркеры) распознаются на этом и только на этом уровне. Здесь обнаруживаются и исправляются (путем требований повторной передачи данных) ошибки.

Канальный уровень обеспечивает создание, передачу и прием кадров данных. Этот уровень обслуживает запросы сетевого уровня и использует сервис физического уровня для приема и передачи пакетов. Спецификации IEEE 802. Х делят канальный уровень на два подуровня:

-       LLC (Logical Link Control) управление логическим каналом осуществляет логический контроль связи. Подуровень LLC обеспечивает обслуживание сетевого уровня и связан с передачей и приемом пользовательских сообщений.

-       MAC (Media Assess Control) контроль доступа к среде. Подуровень MAC регулирует доступ к разделяемой физической среде (передача маркера или обнаружение коллизий или столкновений) и управляет доступом к каналу связи. Подуровень LLC находится выше подуровня МАC.

2. Специальная часть

2.1 Общая характеристика и расположение оборудования в 6 корпусе КГСТ

Монтаж сети происходил в 6 корпусе КГСТ на 1 и 2 этажах. Корпус №6 находится по адресу улица Калинина, дом 22 в г. Коркино. В этом корпусе преподаются дисциплины для студентов 1 и 2 курсов, среди них математика, русский язык, литература, иностранный язык, физика, безопасность жизнедеятельности и другие.

В 6 корпусе 2 этажа, однако в процессе практики по заданию заведующего информационно-вычислительным центром Цыпляева М.В., сеть прокладывалась в 7 кабинетах.

Одним из первых кабинетов, в котором проектировалась сеть, был кабинет иностранного языка №61, закрепленный за преподавателями Гребенщиковой Л. Г и Утробиной И.В. В этом кабинете компьютер располагался, как показано на рисунке 6.

Рисунок 6 Схема кабинета №61

Также подключали кабинет №62 "Безопасность жизнедеятельности" закрепленный за преподавателем Зимой Г.Ф., в этом кабинете компьютер располагался, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7 Схема кабинета №62

Следующим кабинетом был кабинет №63 "Обществознание и История", закрепленный за преподавателем Нерух Н.В., в этом кабинете компьютер располагался как показано на рисунке 8.

Рисунок 8 Схема кабинета №63

Далее подключался кабинет №64 "Математика" закрепленный за преподавателем Афонюшкиной Т.Н. в этом кабинете компьютер располагался, как показано на рисунке 9.

Рисунок 9 Схема кабинета №64

Затем подключался кабинет №65 "Русского языка" закрепленный за преподавателем Алиевой С. П в этом кабинете компьютер располагался как показано на рисунке 10.

Рисунок 10 Схема кабинета №65

Затем подключался кабинет №66 "Информационные технологии" закрепленный за преподавателем Торошиной В.

И в этом кабинете компьютер располагался как показано на рисунке 11.

Рисунок 11 Схема кабинета №66

Следующим из кабинетом и последним был подключен кабинет №68 физика закрепленный за преподавателем Голдобиным В. А в этом кабинете компьютер располагался как показано на рисунке 12.

Рисунок 12 Схема кабинета №68

2.2 Технические и программные характеристики рабочих станций в 6 корпусе КГСТ

В кабинете №61 установлен компьютер марки DEPO с такими характеристиками:

-       Тип процессора - Genuine Intel;

-       Частота процессора - 1.600 Мгц;

-       Размер оперативной памяти - 1022 Мб;

-       Видеопроцессор - NVIDIA GeForce 7300GS;

-       Размер видеопамяти - 512 MB;

-       ОC Microsoft Windows XP.

Рисунок 13 настольный компьютер кабинета №61

В кабинете №62 устанавливался компьютер марки DEPO с такими характеристиками:

-       Тип процессора - Genuine Intel;

-       Частота процессора - 1.600 Мгц;

-       Размер оперативной памяти - 1022 Мб;

-       Видеопроцессор - NVIDIA GeForce 7300GS;

-       Размер видеопамяти - 512 MB;

-       ОC Microsoft Windows XP.

В кабинете №63 устанавливался компьютер марки Acer Veriton N4630G с такими характеристиками:

-       Двухъядерный процессор и 4 Гб;

-       оперативной памяти;

-       жестким диском.

В кабинете №64 устанавливался компьютер марки Acer Десктоп Aspire Tc-605 с такими характеристиками:

-       Процессор: Intel Core i5 4440;

-       четырехъядерный;

-       оперативная память:: DIMM, DDR3 1022 Мб;

-       графика: nVIDIA GeForce GTX 745 - 512 Мб.

-       Тип процессора - I5-4460;

-       частота процессора - 1600 Мгц;

-       размер оперативной памяти - 1 Гб;

-       видеопроцессор - GeForce GTX 745;

-       размер видеопамяти - 512 Мб.

В кабинете №66 устанавливался компьютер марки ASUS K30AD-RU007S с такими характеристиками:

-       Тип процессора - Pentium G2020;

-       частота процессора - 1600 Мгц;

-       размер оперативной памяти - 512 Мб;

-       видеопроцессор - GeForce GT 720;

-       размер видеопамяти - 512 Мб;

-       объем жесткого диска - 512 Гб.

В кабинете №68 устанавливался компьютер марки Lenovo X510 Ftс такими характеристиками:

-       Операционная система: Windows Xp 64-bit;

-       процессор: Intel Core i7 4770K;

-       оперативная память: 512 МБ;

-       видеокарта: nVIDIA GeForce GTX 760 512 МБ;

-       объем HDD: 256 ГБ;

-       тип ODD: DVD-RW.

На всех других которые были установлены преподавателям, на них были установлены стандартные программы для упрощенного пользования компьютером преподавателям такие как: Kompas v 15, AutoCAD, Microsoft word 2010, Microsoft Excel 2010 и другие.

2.3 Пассивное оборудование

Пассивное сетевое оборудование - это оборудование не нуждающееся в потребление электроэнергии и не вносящее изменений в сигнал на информационном уровне. Основная функция пассивного оборудования состоит в обеспечении передачи сигнала - это розетки, коннекторы, патч-панели, кабель, патч-корды, кабель-каналы, а также монтажные шкафы, стойки и телекоммуникационные шкафы. Всё это оборудование необходимо для построения СКС. Кабель Категории 5е - 4-ех - парный кабель. Скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2-ух пар и до 1000 Мбит/с при использовании 4 пар. В СКС самым распространённым является кабель категории 5e. Иногда встречается двухпарный кабель категории 5e. Кабель обеспечивает скорость передач данных до 100 Мбит/с. Преимущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине, смотреть рисунок 14.

Рисунок 14 - Кабель витая пара

Кабель-каналы - используется для подведения кабеля к конечному пользователю, смотреть рисунок 15.

Рисунок 15 - Кабель канал

Розетка - конечная точка, которая является местом подсоединения кабеля, смотреть рисунок 16.

Рисунок 16 - Розетка для витой пары

Патч-корд - это коммутационный кабель категории 5е, который соединяет пользователя с сетью. Для подключения активного сетевого оборудования используются патч-корды, смотреть рисунок 17.

Рисунок 17 - Патч-корд

Монтажный шкаф - служит для размещения кабельного коммутационного оборудования, серверов, ИБП, межсетевых экранов и др., смотреть рисунок 18.

Рисунок 18 - Коммутационный шкаф

Габариты монтажных шкафов:

высота - 15-48U;

ширина - 600 мм или 800 мм;

глубина - 600 мм или 800 мм.

2.4 Активное оборудование

Активное оборудование, предназначенное для управления передачей данных в компьютерной сети определяется как активное. Активное сетевое оборудование использует специальные алгоритмы, позволяющие управлять потоком данных и выстраивать оптимальное прохождение данных от источника до получателя. Активное сетевое оборудование не только выполняет функцию каналов передачи данных, но и отвечает за распределение нагрузки.

Виды активного оборудования:

-       Маршрутизаторы - это преимущественно устройства корпоративного класса, способные динамически объединять различные сети, фильтровать, транслировать и шифровать данные, передаваемые по сети. Маршрутизаторы являются устройствами самого высокого уровня, которые используются интернет-провайдерами, и крупными организациями с целью объединения и контроля над группой сетей. Сегодня лидером на рынке такого рода устройств является компания Cisco. В арсенале компании Cisco имеется довольно широкий целевой диапазон оборудования от офисных решений до обеспечения работы сложных ИТ-систем, требующих непрерывности функционирования, гибкой поддержки подключений к глобальной сети, широких возможностей для совместной работы и защиты инвестиций. На сегодня маршрутизаторы Cisco с интеграцией сервисов второго поколения (ISR G2) являются вершиной эволюции сетевых устройств и создают новое рабочее пространство без границ за счет виртуализации сервисов, функций поддержки видео и превосходных эксплуатационных характеристик.

-       Сетевой коммутатор (жарг. свич от англ. switch - переключатель) - устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети в пределах одного или нескольких сегментов сети. Коммутатор работает на канальном (втором) уровне модели OSI. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и часто рассматриваются как многопортовые мосты. Для соединения нескольких сетей на основе сетевого уровня служат маршрутизаторы;

-       Точки доступа для беспроводных сетей (wi-fi, 3G) - это отдельные недорогие устройства, которые можно добавить к существующей проводной сети. Такое решение будет удобным при реализации беспроводной сети в пределах офиса, позволит сэкономить на монтаже при переезде;

-       Помимо дорогостоящих маршрутизаторов, для решения задач объединения различных сред передачи сигналов существуют отдельные недорогие специализированные устройства - Медиаконвертеры. С их помощью возможно конвертировать оптический канал данных в цифровой и обратно. Из преимуществ подобных устройств можно отметить невысокую стоимость, простоту установки и использования.

Принцип работы коммутатора. Коммутатор хранит в памяти (т. н. ассоциативной памяти) таблицу коммутации, в которой указывается соответствие MAC-адреса узла порту коммутатора. При включении коммутатора эта таблица пуста и он работает в режиме обучения. В этом режиме поступающие на какой-либо порт данные передаются на все остальные порты коммутатора. При этом коммутатор анализирует фреймы (кадры) и, определив MAC-адрес хоста-отправителя, заносит его в таблицу на некоторое время. Впоследствии, если на один из портов коммутатора поступит кадр, предназначенный для хоста, MAC-адрес которого уже есть в таблице, то этот кадр будет передан только через порт, указанный в таблице. Если MAC-адрес хоста-получателя не ассоциирован с каким-либо портом коммутатора, то кадр будет отправлен на все порты, за исключением того порта, с которого он был получен. Со временем коммутатор строит таблицу для всех активных MAC-адресов, в результате трафик локализуется. Стоит отметить малую латентность (задержку) и высокую скорость пересылки на каждом порту интерфейса.

Существует три способа коммутации. Каждый из них - это комбинация таких параметров, как время ожидания и надёжность передачи.

С промежуточным хранением (Store and Forward). Коммутатор читает всю информацию в кадре, проверяет его на отсутствие ошибок, выбирает порт коммутации и после этого посылает в него кадр.

Сквозной (cut-through). Коммутатор считывает в кадре только адрес назначения и после выполняет коммутацию. Этот режим уменьшает задержки при передаче, но в нём нет метода обнаружения ошибок.

Бесфрагментный (fragment-free) или гибридный. Этот режим является модификацией сквозного режима. Передача осуществляется после фильтрации фрагментов коллизий (первые 64 байта кадра анализируются на наличие ошибки и при её отсутствии кадр обрабатывается в сквозном режиме).

Задержка, связанная с "принятием коммутатором решения", добавляется к времени, которое требуется кадру для входа на порт коммутатора и выхода с него, и вместе с ним определяет общую задержку коммутатора.

В качестве активного оборудования выбраны 2 коммутатор неуправляемый D-Link DGS-1016D ценой 4 890 рублей Коммутатор неуправляемый TP-Link TL-SG108, смотреть рисунок 19, 20.

Рисунок 19 Коммутатор неуправляемый D-Link DGS-1016D