Структурная схема сети передачи данных. Курсовая работа: Проектирование учебной локальной вычислительной сети. Выбор оборудования и кабеля

На данном этапе для выбранного варианта конфигурации ЛВС:

• 1. разработаем архитектуру ЛВС;
• 2. разработаем структурную схему ЛВС, выберем компоненты ЛВС;
• 3. составим спецификацию ЛВС.

Методика проектирования локальных вычислительных сетей состоит из этапов, показанных на Рисунке 3.

Рисунок 3 - Этапы проектирования ВС

Методика проектирования архитектуры ЛВС состоит из этапов показанных на Рисунке 4.

Рисунок 4 - Этап проектирования архитектуры ЛВС

Для данной финансовой компании выбрали сетевую топологию «Звезда». Так как ее достоинствами является:

• -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.

Для создания данной ЛВС была выбрана одноранговая архитектура, которая обладает рядом приемуществ:

• -легкость в установке и настройке;
• -независимость отдельных машин от выделенного сервера;
• -возможность для пользователя контролировать свои собственные ресурсы;
• -сравнительная дешевизна в приобретении и эксплуатации;
• -отсутствие необходимости в дополнительном программном обеспечении, кроме операционной системы;
• -отсутствие необходимости иметь отдельного человека в качестве выделенного администратора сети.

Для данного курсового проекта выбрана топология стандарта 100Base-TX (с использованием двух пар проводников кабеля 5 категории или экранированной витой паре STP Type 1).

Стандарт 100Base-TX поддерживает кабель на экранированных витых парах с полным сопротивлением 150 Ом. Этот кабель распространен не так широко, как кабель на неэкранированных витых парах, и обычно имеется в зданиях, оборудованных сетью Token Ring. Кабели на экранированных витых парах прокладывают согласно спецификации ANSI TP-PMD для кабеля на экранированных витых парах и используют для них девятиконтактный разъем типа D. В разъеме DB-9 применяются контакты 1, 2 и 5, 9. Если плата NIC не имеет разъема DB-9, то к концам кабеля STP необходимо подключить штекер RJ 45 категории 5.

Выберем программное обеспечение .

Windows XP Professional Edition была разработана для предприятий и предпринимателей и содержит такие функции, как удалённый доступ к рабочему столу компьютера, шифрование файлов (при помощи Encrypting File System), центральное управление правами доступа и поддержка многопроцессорных систем. Поэтому для разрабатываемой фирмы я использую именно эту операционную систему, которая будет установлена на рабочие станции.

Поскольку одним из требований к проектируемой ЛВС является связь с Интернет, необходимо выбрать модем .

Модемы бывают внутренние и внешние. Внутренние модемы выполнены в виде платы расширения, вставляемый в специальный слот расширения на материнской плате компьютера. Внешний модем выполнен в виде отдельного устройства, т.е. в отдельном корпусе и со своим блоком питания. Для нашей сети выберем внешний модем ADSL Acorp Sprinter@ADSL USB.

В архитектуре нашей ЛВС используется коммутатор . Коммутаторы контролируют сетевой трафик и управляют его движением, анализируя адреса назначения каждого пакета. Коммутатор знает, какие устройства соединены с его портами, и направляет пакеты только на необходимые порты. Это дает возможность одновременно работать с несколькими портами, расширяя тем самым полосу пропускания. Для нашей сети выберем коммутатор ASUS GigaX 1024/1024X 24x10/100Base-TX. Unmanaged. 19”.

Также, руководствуясь требованиями к безопасности разрабатываемой ЛВС, выберем необходимое антивирусное ПО . В качестве антивируса выберем ESET NOD32 (лицензия на 1 пользователя, на 1 год) BOX .

Функции антивируса: вычислительный сеть безопасность архитектура

• *Защита электронной почты.
• *Проверка интернет-трафика. Программа обеспечивает антивирусную проверку интернет-трафика, поступающего по HTTP-протоколу, в режиме реального времени и независимо от используемого браузера.
• *Сканирование файловой системы. Проверке могут быть подвергнуты любые отдельные файлы, каталоги и диски.
• *Предотвращение утечек информации. Программа защищает компьютер от троянских программ и всех типов клавиатурных шпионов, предотвращая передачу конфиденциальных данных злоумышленникам.
• *Отмена вредоносных изменений в системе.
• *Минимальное влияние на работу компьютера.
• *Автоматическое обновление. При обнаружении свежих обновлений программа скачивает и устанавливает их на компьютер.

Структурная схема ЛВС представлена на Рисунке 5.

1 - директор; 2 - секретарь; 3, 4, 5 - бухгалтерия; 6, 7 - системный администратор; 8 - электронщик; 9, 10, 11 - менеджеры; 12 - охрана; 13 - сетевой принтер; 14 - свитч; 15 - модем.

Рисунок 5 - Структурная схема ЛВС для финансовой компании

Таблица 8 - Спецификация ЛВС

	Наименование оборудования		Кол-во, шт	Стоимость,
	Коммутатор ASUS GigaX 1024/1024X 24x10/100Base-TX. Unmanaged. 19”
	Лицензия Microsoft Windows XP Professional Russian DSP OEI CD (OEM)
	ПО 1С:Бухгалтерия 8.0
	ПО Антивирус ESET NOD32 (лицензия на 1 пользователя, на 1 год) BOX
	Кабель Molex RJ45, 568B-P, STP многожильный, PowerCat 5E, 3M, (PCD-00037-0H-P)
	Коннектор разъем RJ45 nos STR экранированный кабель кат.5E, 50m gold
	"Безлимитный WEBSTREAM 256"
	Модем ADSL Acorp Sprinter@ADSL USB
	Итого, руб

Наиболее распространенной на сегодняшний день является топология «звезда» на технологии Ethernet, которая отвечает всем современным требованиям к локальной сети и довольно удобна в эксплуатации. Из схемы структурированной кабельной системы рис. 10 можно однозначно судить о том, что данная топология лучше всего подходит для данной организации.

Рис. 9. Топология «звезда»

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.

В центре каждой «звезды» - концентратор или коммутатор, который непосредственно соединен с каждым отдельным узлом сети через тонкий гибкий кабель UTP, так же называемый «витой парой». Кабель соединяет сетевой адаптер с ПК, с одной стороны, с концентратором или коммутатором - с другой. Устанавливать сеть с топологией «звезда» просто и недорого. Число узлов, которые можно подключить к концентратору, определяется возможным количеством портов самого концентратора. Однако имеется ограничение по числу узлов: сеть может иметь максимум 1024 узла. Рабочая группа, созданная по схеме «звезда», может функционировать независимо или может быть связана с другими рабочими группами .

В качестве технологии доступа был выбран Fast Ethernet, обеспечивающий скорость обмена данными в 100 Мбит/с.

В качестве подвида данной технологии был выбран 100BASE-TX, IEEE 802.3u - развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии «звезда». Задействована витая пара категории 5: CAT5e - скорость передач данных до 100 Мбит/с при использовании 2 пар. Кабель категории 5e является самым распространённым и используется для построения компьютерных сетей. Преимущества данного кабеля в более низкой себестоимости и меньшей толщине .

Формирование адресной структуры сети:

Для формирования адресного пространства данной сети выбраны IP-адреса класса С. (адреса из диапазона от 192.0.0.0 до 223.255.255.0). Маска подсети имеет вид 255.255.255.0. Первые 3 байта формируют номер сети, последний байт формирует номер узла.

Рис. 10. Схема структурированной кабельной системы

Логическая организация сети

Имеется ряд IP-адресов, которые зарезервированы для использования только в локальных сетях. Пакеты с такими адресами не передаются маршрутизаторами Интернета. В классе С к таким IP-адресам относятся адреса от 192.168.0.0 до 192.168.255.0.

Поэтому для локальной сети школы назначаем следующие IP-адреса:

· сервер - 192.168.1.1;

· компьютер в актовом зале - 192.168.1.2;

· компьютер секретаря - 192.168.1.3

· сетевой принтер в кабинете секретаря - 192.168.1.4;

Cамая большая проблема, с которой я сталкиваюсь при работе с сетями предприятий - это отсутствие чётких и понятных логических схем сети. В большинстве случаев я сталкиваюсь с ситуациями, когда заказчик не может предоставить никаких логических схем или диаграмм. Сетевые диаграммы (далее L3-схемы) являются чрезвычайно важными при решении проблем, либо планировании изменений в сети предприятия. Логические схемы во многих случаях оказываются более ценными, чем схемы физических соединений. Иногда мне встречаются «логически-физически-гибридные» схемы, которые практически бесполезны. Если вы не знаете логическую топологию вашей сети, вы слепы . Как правило, умение изображать логическую схему сети не является общим навыком. Именно по этой причине я пишу эту статью про создание чётких и понятных логических схем сети.

Какая информация должна быть представлена на L3-схемах?

Для того, чтобы создать схему сети, вы должны иметь точное представление о том, какая информация должна присутствовать и на каких именно схемах. В противном случае вы станете смешивать информацию и в итоге получится очередная бесполезная «гибридная» схема. Хорошие L3-схемы содержат следующую информацию:

• подсети
  • VLAN ID (все)
  • названия VLAN"ов
  • сетевые адреса и маски (префиксы)
• L3-устройства
  • маршрутизаторы, межсетевые экраны (далее МСЭ) и VPN-шлюзы (как минимум)
  • наиболее значимые серверы (например, DNS и пр.)
  • ip-адреса этих серверов
  • логические интерфейсы
• информацию протоколов маршрутизации

Какой информации НЕ должно быть на L3-схемах?

Перечисленной ниже информации не должно быть на сетевых схемах, т.к. она относится к другим уровням [модели OSI , прим. пер. ] и, соответственно, должна быть отражена на других схемах :

• вся информация L2 и L1 (в общем случае)
• L2-коммутаторы (может быть представлен только интерфейс управления)
• физические соединения между устройствами

Используемые обозначения

Как правило, на логических схемах используются логические символы. Большинство из них не требуют пояснений, но т.к. я уже видел ошибки их применения, то позволю себе остановиться и привести несколько примеров:

Какая информация необходима для создания L3-схемы?

Для того, чтобы создать логическую схему сети, понадобится следующая информация:

• Схема L2 (или L1) - представление физических соединений между устройствами L3 и коммутаторами
• Конфигурации устройств L3
• Конфигурации устройств L2 - текстовые файлы либо доступ к GUI, и т.д.

Пример

В данном примере мы будем использовать простую сеть. В ней будут присутствовать коммутаторы Cisco и МСЭ Juniper Netscreen. Нам предоставлена схема L2, также как и конфигурационные файлы большинства представленных устройств. Конфигурационные файлы пограничных маршрутизаторов ISP не предоставлены, т.к. в реальной жизни такую информацию ISP не передаёт. Ниже представлена L2-топология сети:

А здесь представлены файлы конфигурации устройств. Оставлена только необходимая информация:

asw1

!
vlan 210
name Servers1
!
vlan 220
name Servers2
!
vlan 230
name Servers3
!
vlan 240
name Servers4
!
vlan 250
name In-mgmt
!
switchport mode trunk
!
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
interface vlan 250
ip address 192.168.10.11 255.255.255.128
!

asw2

!
vlan 210
name Servers1
!
vlan 220
name Servers2
!
vlan 230
name Servers3
!
vlan 240
name Servers4
!
vlan 250
name In-mgmt
!
interface GigabitEthernet0/1
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
interface GigabitEthernet0/2
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
interface vlan 250
ip address 192.168.10.12 255.255.255.128
!
ip default-gateway 192.168.10.1

asw3

!
vlan 210
name Servers1
!
vlan 220
name Servers2
!
vlan 230
name Servers3
!
vlan 240
name Servers4
!
vlan 250
name In-mgmt
!
interface GigabitEthernet0/1
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
interface GigabitEthernet0/2
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
interface vlan 250
ip address 192.168.10.13 255.255.255.128
!
ip default-gateway 192.168.10.1

csw1

!
vlan 200
name in-transit
!
vlan 210
name Servers1
!
vlan 220
name Servers2
!
vlan 230
name Servers3
!
vlan 240
name Servers4
!
vlan 250
name In-mgmt
!
interface GigabitEthernet0/1
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
interface GigabitEthernet0/2
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
channel-group 1 mode active
!
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
interface Port-channel 1
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
interface vlan 200
ip address 10.0.0.29 255.255.255.240
standby 1 ip 10.0.0.28
!
interface vlan 210
ip address 192.168.0.2 255.255.255.128
standby 2 ip 192.168.0.1
!
interface vlan 220
ip address 192.168.0.130 255.255.255.128
standby 3 ip 192.168.0.129
!
interface vlan 230
ip address 192.168.1.2 255.255.255.128
standby 4 ip 192.168.1.1
!
interface vlan 240
ip address 192.168.1.130 255.255.255.128
standby 5 ip 192.168.1.129
!
interface vlan 250
ip address 192.168.10.2 255.255.255.128
standby 6 ip 192.168.10.1
!

csw2

!
vlan 200
name in-transit
!
vlan 210
name Servers1
!
vlan 220
name Servers2
!
vlan 230
name Servers3
!
vlan 240
name Servers4
!
vlan 250
name In-mgmt
!
interface GigabitEthernet0/1
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
interface GigabitEthernet0/2
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
channel-group 1 mode active
!
interface GigabitEthernet0/3
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
channel-group 1 mode active
!
interface GigabitEthernet0/4
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
interface GigabitEthernet0/5
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
interface GigabitEthernet0/6
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
interface Port-channel 1
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
interface vlan 200
ip address 10.0.0.30 255.255.255.240
standby 1 ip 10.0.0.28
!
interface vlan 210
ip address 192.168.0.3 255.255.255.128
standby 2 ip 192.168.0.1
!
interface vlan 220
ip address 192.168.0.131 255.255.255.128
standby 3 ip 192.168.0.129
!
interface vlan 230
ip address 192.168.1.3 255.255.255.128
standby 4 ip 192.168.1.1
!
interface vlan 240
ip address 192.168.1.131 255.255.255.128
standby 5 ip 192.168.1.129
!
interface vlan 250
ip address 192.168.10.3 255.255.255.128
standby 6 ip 192.168.10.1
!
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 10.0.0.17

fw1

set interface ethernet0/1 manage-ip 10.0.0.2

set interface ethernet0/2 manage-ip 10.0.0.18

fw2

set interface ethernet0/1 zone untrust
set interface ethernet0/1.101 tag 101 zone dmz
set interface ethernet0/1.102 tag 102 zone mgmt
set interface ethernet0/2 zone trust
set interface ethernet0/1 ip 10.0.0.1/28
set interface ethernet0/1 manage-ip 10.0.0.3
set interface ethernet0/1.101 ip 10.0.0.33/28
set interface ethernet0/1.102 ip 10.0.0.49/28
set interface ethernet0/2 ip 10.0.0.17/28
set interface ethernet0/2 manage-ip 10.0.0.19
set vrouter trust-vr route 0.0.0.0/0 interface ethernet0/1 gateway 10.0.0.12

outsw1

!
vlan 100
name Outside
!
vlan 101
name DMZ
!
vlan 102
name Mgmt
!
description To-Inet-rtr1
switchport mode access
switchport access vlan 100
!
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
channel-group 1 mode active
!
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
channel-group 1 mode active
!
interface Port-channel 1
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
interface vlan 102
ip address 10.0.0.50 255.255.255.240
!

outsw2

!
vlan 100
name Outside
!
vlan 101
name DMZ
!
vlan 102
name Mgmt
!
interface GigabitEthernet1/0
description To-Inet-rtr2
switchport mode access
switchport access vlan 100
!
interface GigabitEthernet1/1
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
interface GigabitEthernet1/3
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
channel-group 1 mode active
!
interface GigabitEthernet1/4
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
channel-group 1 mode active
!
interface Port-channel 1
switchport mode trunk
switchport trunk encapsulation dot1q
!
interface vlan 102
ip address 10.0.0.51 255.255.255.240
!
ip default-gateway 10.0.0.49

Сбор информации и её визуализация

Хорошо. Теперь, когда мы имеем всю необходимую информацию, можно приступать к визуализации.

Процесс отображения шаг за шагом

1. Сбор информации:
   1. Для начала откроем файл конфигурации (в данном случае ASW1).
   2. Возьмём оттуда каждый ip-адрес из разделов интерфейсов. В данном случае есть только один адрес (192.168.10.11 ) с маской 255.255.255.128 . Имя интерфейса - vlan250 , и имя vlan 250 - In-mgmt .
   3. Возьмём все статические маршруты из конгфигурации. В данном случае есть только один (ip default-gateway), и он указывает на 192.168.10.1 .
2. Отображение:
   1. Теперь давайте отобразим информацию, которую мы собрали. Во-первых, нарисуем устройство ASW1 . ASW1 является коммутатором, поэтому используем символ коммутатора.
   2. Нарисуем подсеть (трубку). Назначим ей имя In-mgmt , VLAN-ID 250 и адрес 192.168.10.0/25 .
   3. Соединим ASW1 и подсеть.
   4. Вставляем текстовое поле между символами ASW1 и подсети. Отобразим в нём имя логического интерфейса и ip-адрес. В данном случае имя интерфейса будет vlan250 , и последний октет ip-адреса - .11 (это является общей практикой - отображать только последний октет ip-адреса, т.к. ip-адрес сети уже присутствует на схеме).
   5. Также в сети In-mgmt есть другое устройство. Или, как минимум, должно быть. Нам ещё неизвестно имя этого устройства, но его IP-адрес 192.168.10.1 . Мы узнали это потому, что ASW1 указывает на этот адрес как на шлюз по-умолчанию. Поэтому давайте отобразим это устройство на схеме и дадим ему временное имя "??". Также добавим его адрес на схему - .1 (кстати, я всегда выделяю неточную/неизвестную информацию красным цветом, чтобы глядя на схему можно было сразу понять, что на ней требует уточнения).

На этом этапе мы получаем схему, подобную этой:

Повторите этот процесс шаг за шагом для каждого сетевого устройства . Соберите всю информацию, относящуюся к IP, и отобразите на этой же схеме: каждый ip-адрес, каждый интерфейс и каждый статический маршрут. В процессе ваша схема станет очень точной. Убедитесь, что устройства, которые упомянуты, но пока неизвестны, отображены на схеме. Точно так же, как мы делали ранее с адресом 192.168.10.1 . Как только вы выполните всё перечисленное для всех известных сетевых устройств, можно начать выяснение неизвестной информации. Вы можете использовать для этого таблицы MAC и ARP (интересно, стоит ли писать следующий пост, рассказывающий подробно об этом этапе?).

В конечном счёте мы будем иметь схему наподобие этой:

Заключение

Нарисовать логическую схему сети можно очень просто, если вы обладаете соответствующими знаниями. Это продолжительный процесс, выполняемый вручную, но это отнюдь не волшебство. Как только у вас есть L3-схема сети, достаточно нетрудно поддерживать её в актуальном состоянии. Получаемые преимущества стоят приложенных усилий:

• вы можете планировать изменения быстро и точно;
• решение проблем занимает гораздо меньше времени, чем до этого. Представим, что кому-то нужно решить проблему недоступности сервиса для 192.168.0.200 до 192.168.1.200. После просмотра L3-схемы можно с уверенностью сказать, что МСЭ не является причиной данной проблемы.
• Вы можете легко соблюдать корректность правил МСЭ. Я видел ситуации, когда МСЭ содержали правила для трафика, который никогда бы не прошёл через этот МСЭ. Этот пример отлично показывает, что логическая топология сети неизвестна.
• Обычно как только L3-схема сети создана, вы сразу заметите, какие участки сети не имеют избыточности и т.д. Другими словами, топология L3 (а также избыточность) является такой же важной как избыточность на физическом уровне.