Курсовая работа: Проектирование локальной вычислительной сети управления систем связи и телекоммуникаций

4. Linux, GNU/Linux – общее название UNIX-подобных операционных систем на основе одноимённого ядра и собранных для него библиотек и системных программ, разработанных в рамках проекта GNU. Краткое название Linux распространено потому, что первой, наиболее популярной и единственной системной библиотекой, использовавшейся в системах на базе ядра Linux, была GNU C Library (glibc).

5. FreeBSD — свободная операционная система семейства Unix, потомок AT&T Unix по линии BSD, созданной в университете Беркли.Она предоставляет достаточно надёжные сетевые службы и эффективное управление памятью. FreeBSD широко представлена в списке веб-серверов с наибольшим временем непрерывной работы (согласно исследованию компании Netcraft).

6. Solaris – изначально коммерческая операционная система на основе UNIX с закрытым исходным кодом. Solaris известен своей масштабируемостью (особенно на платформе SPARC) и надежностью. В состав операционной системы входит ряд важных функций, таких как система динамической трассировки задач DTrace, 128 битная файловая система ZFS (Zetta-byte File System) с возможностью мгновенного отката и постоянной поверкой контрольных сумм.

2 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Требования к ЛВС

При организации и эксплуатации сети важными требованиями при работе сети являются следующие:

1. производительность – это характеристика сети, позволяющая оценить, насколько быстро информация передающей рабочей станции достигнет до приёмной рабочей станции;

2. надёжность. Повышение надёжности основано на принципе предотвращения неисправностей путём снижения интенсивности отказов и сбоев за счёт применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижение уровня помех, облегчённых режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов работы, а также за счёт совершенствования методов сборки аппаратуры;

3. безопасность – одна из основных задач, решаемых любой нормальной компьютерной сетью. Проблему безопасности рассматривать с разных сторон – злонамеренная порча данных, конфиденциальность информации, несанкционированный доступ, хищения и т.п;

4. отказоустойчивость – это свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей как логической машине возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей;

5. прозрачность – это такое состояние сети, когда пользователь, работая в сети, не видит её;

6. поддержка разных видов трафика. Трафик в сети складывается случайным образом, однако в нём отражены и некоторые закономерности. Желательно, чтобы структура сети соответствовала структуре информационных потоков. В зависимости от сетевого трафика компьютеры в сети могут быть разделены на группы (сегменты сети).

2.2 Анализ существующих технологий ЛВС

1. Ethernet. В 1980 г. на основе Ethernetпоявилась спецификация IEEE 802.3. Самой характерной чертой Ethernetявляется метод доступа к среде передачи - CSMA/CD - множественный доступ с обнаружением несущей. Перед началом передачи данных сетевой адаптер Ethernet"прослушивает" сеть, чтобы удостовериться, что никто больше её не использует. Если среда передачи в данный момент кем-то используется, адаптер задерживает передачу, если же нет, то начинает передавать. В том случае, когда два адаптера, предварительно прослушав сетевой трафик и обнаружив "тишину", начинают передачу одновременно, происходит коллизия. При обнаружении адаптером коллизии обе передачи прерываются, и адаптеры повторяют передачу спустя некоторое случайное время. Для приема информации адаптер должен принимать все пакеты в сети, чтобы определить, не он ли является адресатом.Различные реализации - Ethernet, FastEthernet, GigabitEthernet– обеспечивают пропускную способность соответственно 10, 100 и 1000 Мбит/с.

2. TokenRing. В 1970 году эта технология была разработана компанией IBM, а после стала основой стандарта IEEE 802.5. TokenRingявляется сетью с передачей маркера. Кабельная топология – звезда или кольцо, но в логически данные всегда передаются последовательно от станции к станции по кольцу. При этом способе организации передачи информации по сети циркулирует небольшой блок данных – маркер. Каждая станция принимает маркер и может удерживать его в течении определенного времени. Если станции нет необходимости передавать информацию, она просто передает маркер следующей станции. Если станция начинает передачу, она модифицирует маркер, который преобразовывается в последовательность "начало блока данных", после которого следует передаваемая информация. На время прохождения данных маркер в сети отсутствует, таким образом остальные станции не имеют возможности передачи данных. При прохождении станции назначения информация принимается, но продолжает передаваться, пока не достигнет станции-отправителя, где удаляется окончательно. Для обработки возможных ошибок, в результате которых маркер может быть утерян, в сети присутствует станция с особыми полномочиями, которая может удалять информацию, отправитель которой не может удалить ее самостоятельно, а также восстанавливать маркер. TokenRingможет применяться в различных автоматизированных системах управления, производящих обработку информации и управление процессами в реальном времени. Скорость передачи, описанная в IEEE 802.5, составляет 4 Мбит/с, однако существует также реализация 16 Мбит/с, разработанная в результате развития технологии TokenRing.

3. ARCNet. AttachedResourceComputingNetworkбыла разработана компанией Datapointв середине 70-х годов.В качестве стандарта IEEE ARCnet принят не был, но частично соответствует IEEE 802.4. Сеть с передачей маркера. Топология - звезда или шина. В качестве среды передачи ARCnet может использовать коаксиальный кабель, витую пару и оптоволоконный кабель. Закрепить свои позиции этому недорогому стандарту помешало малое быстродействие - 2,5 Мбит/с. В начале 90-х Datapoint разработала ARCNETPLUS, со скоростью передачи до 20 Мбит/с, обратно совместимый с ARCnet. Но в современной сети есть место для применения ARCnet, т.к. допустимая длина коаксиального кабеля при топологии звезда составляет 610 метров.

4. FDDI.Технология FiberDistributedDataInterfaceбыла разработана в 1980 году комитетом ANSI. Была первой технологией локальных сетей, использовавшей в качестве среды передачи оптоволоконный кабель. Причинами, вызвавшими его разработку, были возрастающие требования к пропускной способности и надежности сетей. Этот стандарт оговаривает передачу данных по двойному кольцу оптоволоконного кабеля со скоростью 100 Мбит/с. При этом сеть может охватывать очень большие расстояния – до 100 км по периметру кольца. FDDI является сетью с передачей маркера. В FDDI разделяются 2 вида трафика – синхронный и асинхронный. Полоса пропускания, выделяемая для синхронного трафика, может выделяться станциям, которым необходима постоянная возможность передачи. Полоса пропускания, выделяемая под асинхронный трафик, может распределяться между станциями с помощью восьмиуровневой системы приоритетов. Применение двух оптоволоконных колец позволяет существенно повысить надежность сети. В обычном режиме передача данных происходит по основному кольцу, вторичное кольцо не задействуется. При возникновении неисправности в основном кольце вторичное кольцо объединяется с основным, вновь образуя замкнутое кольцо. При множественных неисправностях сеть распадается на отдельные кольца.

Высокая надежность, пропускная способность и допустимые расстояния, с одной стороны, и высокая стоимость оборудования, с другой, ограничивают область применения FDDI соединением фрагментов локальных сетей, построенных по более дешевым технологиям. Технология, основанная на принципах FDDI, но с применением в качестве среды передачи медной витой пары, называется CDDI. Хотя стоимость построения сети CDDI ниже, чем FDDI, теряется очень существенное преимущество – большие допустимые расстояния.

5. ATM. Американский национальный институт стандартов и Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии начинали разработку стандартов ATM (AsynchronousTransferMode– Асинхронный Режим Передачи) как набора рекомендаций для сети B-ISDN (BroadbandIntegratedServicesDigitalNetwork). При этом изначально преследовалась цель повышения эффективности использования телекоммуникационных соединений, возможность применения в локальных сетях не рассматривалась. ATM, с одной стороны, весьма специфична и непохожа на другие технологии, а с другой стороны, получила достаточно широкое распространение за рубежом. В технологии ATM используются небольшие, фиксированной длины пакеты, называемые ячейками. Размер ячейки - 53 байта. В отличии от традиционных технологий, применяемых в локальных сетях, АТМ – технология с установлением соединения, т.е. перед сеансом передачи устанавливается виртуальный канал отправитель-получатель, который не может использоваться другими станциями. Несколько виртуальных каналов АТМ могут одновременно сосуществовать в одном физическом канале. Для обеспечения взаимодействия устройств в ATM используются коммутаторы. При установлении соединения в таблицу коммутации заносятся номер порта и идентификатор соединения, который присутствует в заголовке каждой ячейки. В последствии коммутатор обрабатывает поступающие ячейки, основываясь на идентификаторах соединения в их заголовках. Технология АТМ отличается широкими возможностями масштабирования. В рамках применения АТМ в локальных сетях интерес представляют варианты со скоростью передачи 25 (витая пара класса 3 и выше) и 155 Мбит/с (витая пара класса 5, оптоволокно), 622 Мбит/с (оптоволокно). Существующие стандарты АТМ предусматривают скорости передачи вплоть до 2,4 Гбит/с.

6. 100VG-AnyLAN. Технология разрабатывалась в начале 90-х годов совместно компаниями AT&T и HP, как альтернатива технологии FastEthernet,для передачи данных в локальной сети со скоростью 100 Мбит/с. Летом 1995 года получила статус стандарта IEEE 802.12. "Any" в названии должно означать сети Ethernetи TokenRing, в которых может работать 100VG-AnyLAN. Каждый концентратор 100VG-AnyLAN может быть настроен на поддержку кадров Ethernet, либо кадров TokenRing. Специфические нововведения 100VG-AnyLAN – это метод доступа Demand Priority и схема квартетного кодирования Quartet Coding, использующая избыточный код 5В/6В. Demand Priority определяет простую систему приоритетов – высокий, применяемый для мультимедийных приложений, и низкий – применяемый для всех остальных. В результате коэффициент использования пропускной способности сети должен повышаться. При этом роль арбитра при передаче трафика исполняют концентраторы 100VG-AnyLAN. За счет применения специального кодирования и 4-х пар кабеля, сети 100VG-AnyLAN могут использовать витую пару категории 3 и более, также поддерживается оптоволоконный кабель. Технология не получила широкого распространения. С точки зрения скорости передачи информации с 100VG-AnyLAN конкурирует FastEthernet, который при сходных скоростных характеристиках гораздо более совместим с другими реализациями Ethernetи более дешев. С точки зрения специальных возможностей для передачи мультимедийного трафика в конкуренцию вступает ATM, которая к тому же имеет куда большие возможности масштабирования – как по скорости, так и по покрываемой территории.

7. AppleTalk, LocalTalk. AppleTalk– стек протоколов, предложенный компанией Appleв начале 80-х годов. Изначально протоколы AppleTalkприменялись для работы с сетевым оборудованием, объединяемым названием LocalTalk, к которому относятся адаптеры LocalTalk(встроенные в компьютеры Apple), кабели, модули соединителей, удлинители кабеля. Сегмент LocalTalkможет объединять до 32 узлов. Топология сети – общая шина или дерево, максимальная длина - 300 м, скорость передачи – 230,4 Кбит/с, среда передачи – экранированная витая пара. Малая пропускная способность LocalTalkвызвала необходимость разработки адаптеров для сетевых сред с большей пропускной способностью EtherTalk, TokenTalkи FDDI Talkдля сетей стандарта Ethernet, TokenRingи FDDI соответственно. Теоретически AppleTalkможет работать с любой разновидностью реализации канального уровня. В настоящее время используется расширенный стек протоколов, известный под названием AppleTalkPhaseII, в котором расширены возможности маршрутизации по сравнению с начальной реализацией.

8. UltarNet. Используется для работы с вычислительными системами класса суперкомпьютеров и "большими" машинами. UltraNetпредставляет собой аппаратно-программный комплекс, способный обеспечить скорость обмена информацией между устройствами, подключенными к нему, до 1 Гбит/с. Эта технология использует топологию звезда с концентратором в центральной точке сети. UltraNet отличается достаточно сложной физической реализацией и совершенно нескромными ценами на оборудование – под стать ценам на суперкомпьютеры. Для инициализации и управления сетью UltraNet даже используются компьютеры класса Intel386, которые подключаются к концентратору. Другими элементами сети UltraNet являются сетевые процессоры и канальные адаптеры. Также в состав сети могут входить мосты и маршрутизаторы для соединения ее с сетями, построенными по другим технологиям (Ethernet, TokenRing). В качестве среды передачи могут использоваться коаксиальный и оптоволоконный кабели. Хосты, подключаемые к UltraNet, могут находится друг от друга на расстоянии до 30 км. Возможны также соединения и на большие расстояния путем подключения через высокоскоростные каналы WAN.

9. BanyanVINES. Эта технология разработана компанией Banyan Virtual Network System. В качестве методов доступа к среде может использовать общеизвестные – Ethernet, Token Ring (и другие, применяемые уже в WAN). На более высоком уровне Banyan VINES используют модифицированные протоколы XNS, разработанные корпорацией Xerox в конце 1970-х, начале 1980-х годов. Протоколы высокого уровня Banyan VINES сильно напоминают TCP/IP, но плюс к традиционным чертам TCP/IP, имеют целый ряд дополнений, призванных улучшить, расширить, и сделать более удобным все, что можно сделать таковым. Кроме того, имя "Banyan VINES" носит сетевая OC.

локальный вычислительный сеть проектирование

2.3 Выбор оптимальной технологии ЛВС

Для ЛВС данного предприятия была выбрана технология FastEthernet, т.к:

1. она сочетает в себе оптимальную скорость, необходимую для нормальной работы и функционирования данного предприятия, и относительно небольшую стоимость создания ЛВС;

2. на сегодняшний день это самый распространённый стандарт ЛВС в мире;

3. у технологии FastEthernetсуществует обратная совместимость, которая позволяет использовать различные конфигурации Ethernetсовместно в одной сети, в ряде случаев даже не изменяя существующую кабельную систему.

2.4 Логическое проектирование ЛВС