Файл: Проектирование информационной сети школы.pdf

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СЕТИ ШКОЛЫ
Дубровин В. А.
Балаковский инженерно-технологический институт – филиал Федерального государственного автономного образовательного учреждения Высшего професси- онального образования «Национальный исследовательский ядерный университет
«МИФИ»
Балаково, Россия
DESIGN OF INFORMATION NETWORK OF THE SCHOOL
Dubrovin V. A.
Balakovo engineering and technological Institute – branch National Research Nu- clear University MEPhI
Balakovo, Russia

Ли
Лист
Листов
Проектирование информацион- ной сети школы
123456789
Да-
Из
Под-
Раз-
Пров.
Н.кон
Утв.
№ доку-
2 31
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
3
Список используемых сокращений
4 1 Анализ требований для разработки информационной системы
5 1.1 Анализ предметной области
5 1.2 Формирование требований по аппаратной части ИС
7 1.3 Выбор и обоснование технологий построения ИС
8 2 Проектирование ИС
13 2.1 Разработка логической схемы ИС
13 2.2 Разработка физической схемы размещения сетевого оборудования
15 2.3 Подбор аппаратного обеспечения и кабельной системы для ИС
17 3 Монтаж и конфигурация ИС
26 3.1 Разработка инструкции по монтажу ИС
26 3.2 Обзор особенностей конфигурации сетевого программного обеспечения
27 3.3 Настройка уровней доступа пользователей к сетевым ресурсам ИС
28 3.4 Планирование схемы мониторинга работы ИС
29 3.5 Прогнозирование перспектив развития ИС
29
Заключение
30
Список используемых источников
31

123456789
Лист
Да-
Под-
№ доку-
Ли
Из
3
ВВЕДЕНИЕ
Развитие информационных технологий в настоящее время достигло высо- кого уровня, и уже трудно представить образовательный процесс без сети Ин- тернет и информационной образовательной сети.
Под информационной сетью образовательной организации следует пони- мать коммуникационную сеть, в которой происходит создание, переработка, хранение и использование информации. В данных сетях происходит информа- ционное взаимодействие разных категорий пользователей.
Информационная сеть характеризуется наличием управляющих структур и конечным пользователем. Управляющей системой является сервер, предостав- ляющий ресурсы общего пользования, и возможностью объединять компьютеры в информационных сетях.
Целью данного курсового проекта является проектирование информацион- ной сети школы.

123456789
Лист
Да-
Под-
№ доку-
Ли
Из
4
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ИС – информационная система
SFP (Small Form-factor Pluggable) – оптический трансивер
PC (personal computer ) – персональный компьютер
PR (printer) – принтер
SW (switch) – свитч
SV (server) – сервер
WAP (Wireless Access Point) – точка беспроводного доступа

123456789
Лист
Да-
Под-
№ доку-
Ли
Из
5 1 АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ИНФОРМАЦИОННОЙ
СИСТЕМЫ
1.1 Анализ предметной области
В данном курсовом проекте необходимо спроектировать информацион- ную сеть для школы, которая позволит создать единое информационное про- странство образовательной организации.
Единое информационное пространство школы позволит:
 создать единую базу данных учебно-методических материалов;
 централизованное ведение документации учебно-воспитательного процесса;
 предоставить доступ к общим образовательным ресурсам;
 создать возможность общения между собой участникам образова- тельного процесса;
 обеспечить интегрирование всех учебно-методических материалов в единую среду
Здание школы представляет собой трех этажное здание. Информационную сеть необходимо спроектировать для всех учебных кабинетов. В школе уже при- сутствует следующее оборудование:
 28 компьютеров и 2 сетевых принтера в двух кабинетах информати- ки;
 3 компьютера и 1 сетевой принтер в библиотеке;
 3 компьютера и 1 сетевой принтер в методическом кабинете;
 3 компьютера для администрации школы;
 14 компьютеров в учебных кабинетах
Главной задачей проектируемой информационной сети является создание гибкой и масштабируемой информационной сети.

123456789
Лист
Да-
Под-
№ доку-
Ли
Из
6
План помещений, в которых установлено компьютерное оборудование, в которых необходимо спроектировать информационную сеть, представлен на рисунках 1-2. Планировка 2 и 3 этажей одинакова.
Рисунок 1. План 1 этажа
Рисунок 2. План 2-3 этажей

123456789
Лист
Да-
Под-
№ доку-
Ли
Из
7
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие зада- чи:
 выбрать стандартную технологию для построения сети;
 подобрать сетевое оборудование;
 спроектировать схему прокладки кабеля;
 разработать мероприятия для информационной безопасности сети;
 выполнить расчет экономического эффекта от создания и эксплуата- ции локальной сети.
Проектируемая информационная система позволит сократить бумажный документооборот, повысить производительность труда, предоставить централи- зованный доступ к информационно-образовательным ресурсам, доступ к сети
Интернет, сократить время на обработку информации.
1.2 Формирование требований по аппаратной части ИС
Проектируемая информационная сеть должна обеспечивать доступ каждой рабочей станции к локальным сетевым ресурсам, и обеспечивать выход в сеть
Интернет. Необходимо разграничить доступ к информации – следовательно, необходимо проектирование информационной сети на основе сервера. Также необходимо подключение периферийных устройств к сети.
Доступ к сети Интернет должен распределяться равномерно, между всеми клиентами сети, и соединение должно поддерживаться на скорости порядка 100
Мбит/с. Необходимо предусмотреть беспроводной выход в сеть Интернет по технологии WiFi.
Так как в школе уже имеется необходимое оборудование, то необходимо приобретение сервера, коммутационного оборудования, витой пары и расходных материалов.
Минимальные требования к серверу:
 процессор с тактовой частотой не менее 1 ГГц

123456789
Лист
Да-
Под-
№ доку-
Ли
Из
8
 оперативная память объемом не менее 4 Гб
 сетевая карта с пропускной способностью 1 Гб/с
 жесткий диск объемом не менее 1 ТБ
Конфигурация сервера должна содержать следующие сервисы:
 файловый сервер
 автоматическое конфигурирование рабочих станций (DHCP)
 локальный почтовый сервер
 web-сервер
 сервер баз данных
В школе выделено помещение на первом этаже для серверной, с вводом оптического кабеля для доступа в сеть Интернет. В серверной необходимо смон- тировать сервер и коммутационное оборудование.
В школе сеть будет располагаться на трех этажах, на каждом этаже необ- ходимо установить коммутатор для формирования отдельной подсети.
1.3 Выбор и обоснование технологий построения ИС
При проектировании ИС необходимо учесть различные факторы:
 количество объединяемых в сеть компьютеров;
 их удаленность друг от друга;
 обеспечение конфиденциальности данных передаваемых по сети;
 тип кабельной системы, используемой для соединения компьютеров;
 соединение сетей и маршрутизация.
В зависимости от роли каждого компьютера подключенного к сети, сети делятся на:
 одноранговые;
 с выделенным сервером;
 комбинированные.

123456789
Лист
Да-
Под-
№ доку-
Ли
Из
9
В одноранговой сети все компьютеры имеют равные права, и каждый пользователь делает доступными или недоступными для общего использования ресурсы своего компьютера. В такой сети компьютеры находят друг друга по имени или по уникальному адресу.
В сети с выделенным сервером права доступа отдельного компьютера к се- тевым ресурсам и адресация, регулируется выделенным сервером. Сервер, с по- мощью специальных программных средств, следит за тем, чтобы адреса в сети не повторялись, и чтобы информация, посланная с одного компьютера, попала ад- ресату и была недоступна другим пользователям сети.
Сервер выполняет определенные действия по запросам рабочих станций, предоставляя им свои ресурсы, например, дисковое пространство, вычислитель- ную мощность процессора, принтер, модем и другое оборудование
Проектируемая информационная сеть представляет собой не что иное, как локальную вычислительную сеть (ЛВС). Локальная вычислительная сеть – взаи- мосвязь между компьютерами расположенными недалеко друг от друга и свя- занные между собой линиями связи для совместного использования ресурсов и периферийный устройств.
Элементы информационной сети могут соединяться между собой различ- ным образом, следовательно, необходимо обоснование топологии сети.
Под сетевой топологией понимают конфигурацию графа, вершинами кото- рого является конечные узлы сети и коммутационное оборудование, а ребрами – физические связи между вершинами.
Рассмотрим базовые топологии информационной сети:
«Шина» - представляет собой общий кабель (шину или магистраль), к ко- торому подсоединены все рабочие станции рисунок 3.
Рисунок 3

123456789
Лист
Да-
Под-
№ доку-
Ли
Из
10
«Звезда» - каждая рабочая станция подсоединена кабелем к концентратору, который обеспечивает параллельное соединение конечных пользователей рису- нок 4.
Рисунок 4
«Кольцо» - все узлы соединены каналами связи в неразрывное кольцо, по которому передаются данные рисунок 5. Выход одного компьютера сети соеди- няется со входом другого.
Рисунок 5
Сравнительная характеристика базовых топологи представлена в таблице1.
Таблица 1. Сравнительная характеристика топологи сети.
Топология
Преимущества
Недостатки
1 2
3
Шина
Минимальный расход кабеля.
Отказ одного из узлов не влияет на работу сети в целом.
Простота настройки и конфигу- рирования.
Низкая производительность.
Ограниченная длина кабеля.
Обрыв кабеля влияет на работу всей сети.
Невысокая надежность сети.
Звезда
Легкое подключение нового устройства к сети
Возможность централизованного управления
Выход из строя концентратора влияет на работу всей сети.
Больной расход кабеля.

123456789
Лист
Да-
Под-
№ доку-
Ли
Из
11
Таблица 2. Продолжение.
1 2
3
Устойчивость к неисправностях отдельных элементов сети и раз- рывам соединения отдельных элементов сети.
Простота создания и управления
Кольцо
Все компьютеры сети имеют равный доступ.
Количество элементов сети не влияет на производительность.
Легкое создание и настройка
Выход из строя одного элемен- та сети может выводит из строя всю сеть.
Трудное обнаружение и локали- зация проблем.
Для проектируемой информационной сети была выбрана топология «Звез- да». Так как при такой топологии все клиенты сети имеют непосредственное подключение к коммутатору который связан с сервером. При таком подключе- нии, запрос от любого устройства сети через коммутаторы направляется к серве- ру.
Организация сети на основе топологии «Звезда» требует больших финан- совых затрат, но они оправдываются скоростью и надежностью работы сети.
Наиболее часто реализуемыми сетевыми технологиями являются:
- Ethernet;
- ARCNET;
- IBM Token Ring;
- FDDI;
- 100VG-AnyLAN.
Для организации сети будет использоваться стандарт Fast Ethernet. В каче- стве варианта реализации Fast Ethernet будет использоваться 100BASE-TX – ко- торый обеспечивает передачу данных со скоростью 100 Мбит/с по кабелю, со- стоящему из двух витых пар 5-й категории. Передача данных ведется в каждом

123456789
Лист
Да-
Под-
№ доку-
Ли
Из
12 направлении по одной витой паре, обеспечивая до 100 Мбит/с общей пропускной способности в дуплексе. Длина линии связи ограничена 100 метрами, что доста- точно для проектируемой информационной сети.

123456789
Лист
Да-
Под-
№ доку-
Ли
Из
13 2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИС
2.1 Разработка логической схемы ИС
Логическая структура сети – это процесс разбиения сети на сегменты с ло- кализованным трафиком. Для логической структуризации сети используются коммуникационные устройства:
 мосты;
 коммутаторы;
 маршрутизаторы;
 шлюзы.
Мост ( bridge ) делит разделяемую среду передачи сети на сегменты, пере- давая информацию из одного сегмента в другой только в том случае, если такая передача действительно необходима, то есть если адрес компьютера назначения принадлежит другой подсети . Тем самым мост изолирует трафик одной подсети от трафика другой, повышая общую производительность передачи данных в се- ти. Локализация трафика не только экономит пропускную способность, но и уменьшает возможность несанкционированного доступа к данным, так как кадры не выходят за пределы своего сегмента, и злоумышленнику сложнее перехватить их.
Коммутатор ( switch ) по принципу обработки кадров от моста практически ничем не отличается. Единственное его отличие состоит в том, что он является своего рода коммуникационным мультипроцессором, так как каждый его порт оснащен специализированной микросхемой, которая обрабатывает кадры по ал- горитму моста независимо от микросхем других портов. За счет этого общая производительность коммутатора обычно намного выше производительности традиционного моста, имеющего один процессорный блок. Коммутаторы — это мосты нового поколения, которые обрабатывают кадры в параллельном режиме.
Маршрутизаторы образуют логические сегменты посредством явной адре- сации, поскольку используют не плоские аппаратные, а составные числовые ад-

123456789
Лист
Да-
Под-
№ доку-
Ли
Из
14 реса. В этих адресах имеется поле номера сети, так что все компьютеры, у кото- рых значение этого поля одинаковое, принадлежат одному сегменту, называемо- му в данном случае подсетью.
Основной причиной использования шлюза в сети является необходимость объединить сети с разными типами системного и прикладного программного обеспечения, а не желание локализовать трафик. Тем не менее, шлюз обеспечи- вает и локализацию трафика в качестве некоторого побочного эффекта.
Логическая схема проектируемой информационной системы наглядно представляет топологию сети и взаимосвязь всех узлов сети между собой, опре- деляет логические связи между элементами сети.
Логическая схема локальной сети школы представлена рисунке 6.
Рисунок 6. Логическая схема сети
Ядро сети состоит из семи связанных между собой сетевых коммутаторов
(Switch) SW-1 – SW-7. Главным коммутатором является SW-1 к которому под- ключается сервер SV-1 и остальные коммутаторы.
Для доступа к сети Интернет используется SFP – модуль установленный в коммутатор SW-1.