Файл: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования СанктПетербургский горный университет.pdf

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
Санкт-Петербургский горный университет
Кафедра информатики и компьютерных технологий
ВВЕДЕНИЕ В
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ
ЛОКАЛЬНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ
СЕТИ ПРЕДПРИЯТИЯ
Методические указания к курсовой работе для студентов направлений 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника»,
09.03.02
«Информационные системы и технологии»,
15.03.04
«Автоматизация технологических процессов и производств», 27.03.04 «Управление в технических системах»
Санкт-Петербург
2022

2
УДК 004.7
ВВЕДЕНИЕ
В
ИНФОРМАЦИОННЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ.
РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ЛОКАЛЬНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ
СЕТИ ПРЕДПРИЯТИЯ: Методические указания к курсовой работе. Сост.: Е.В. Катунцов, О.В. Косарев. СПб, 2022. 36 с.
Рассмотрены принципы построения локальной вычислительной сети малого предприятия с использованием сетевых архитектур Ethernet и Wi-Fi: выбор топологии, активного и пассивного оборудования, конфигурация компьютеров пользователей, выбор периферийного оборудования. Показан расчет стоимости оборудования локальной вычислительной сети с использованием Microsoft Excel.
Приведен пример создания и настройки модели локальной вычислительной сети в программе Packet Tracer. Предложены варианты заданий и указания по выполнению и оформлению курсовой работы.
Методические указания предназначены для студентов направлений 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника»,
09.03.02 «Информационные системы и технологии», 15.03.04
«Автоматизация технологических процессов и производств»,
27.03.04 «Управление в технических системах».
Научный редактор: зав. кафедрой ИСиВТ Мазаков Е.Б.
Рецензент:
- компания “Telum Inc.”, Начальник отдела проектирования программного обеспечения, к.т.н. Столяров К.В.
© Санкт-Петербургский горный университет, 2022

3
ВВЕДЕНИЕ
Благодаря курсу «Введение в информационные технологии» вы умеете собирать персональный компьютер (ПК), а затем безопасным способом подключать его к сети. Это ваш первый шаг к успешной карьере в сфере информационных технологий, потому что знание основ работы компьютеров в сети – верный путь к успеху, независимо от того, какое направление подготовки вы выбрали.
Локальные вычислительные сети (ЛВС) используются на любом предприятии. Согласно определению [1] ЛВС – это вычислительная сеть, которая охватывает небольшую территорию и использует ориентированные на эту территорию средства и методы передачи данных. Вычислительная сеть представляет собой взаимосвязанную совокупность территориально рассредоточенных систем обработки данных, средств и (или) систем связи и передачи данных, обеспечивающую пользователям дистанционный доступ к ее ресурсам и коллективное использование этих ресурсов. Система обработки данных – взаимосвязанная совокупность технических, программных средств и процедур обмена данными, реализующая обработку данных.
Другими словами, несколько ПК, соединенных в сеть с помощью сетевого оборудования – это и есть ЛВС. В ее состав помимо ПК пользователей могут входить устройства общего доступа, такие как принтер, сканер, система хранения данных и др.
ЛВС может быть подключена к сети Интернет или к другой локальной сети. ПК в локальной сети могут быть территориально разнесены внутри одного или нескольких зданий.
В соответствии с решаемыми сетью задачами необходимо правильно подобрать сетевое оборудование. Характеристики ПК и программное обеспечение также должны быть подобраны в соответствии с задачами, решаемыми пользователями. От этого зависит стоимость компьютеров и всей сети. ЛВС может входить в состав более сложной информационной системы.
Таким образом, цель курсовой работы – обосновать состав оборудования и программного обеспечения, разработать физическую и логическую топологию модели ЛВС малого предприятия.

4
1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Необходимо создать модель ЛВС предприятия по производству фрезерованных деталей из оргстекла, фанеры, полистирола и других материалов. Предприятие расположено в двух зданиях. В одном здании работают директор, бухгалтер и инженеры. В другом здании находится цех со станками. На станках работают рабочие. Рабочими руководит мастер. В производстве используются фрезерные станки для двух- и трехмерной обработки заготовок с числовым программным управлением. Управляющая программа загружается в станок из персонального компьютера. Заказы клиентов хранятся на общем сетевом накопителе и к ним возможен доступ с любого компьютера сети. В сети есть выход в Интернет. Все компьютеры предприятия подключены к сети. На компьютерах директора и бухгалтера установлены офисные и бухгалтерские программы. На компьютерах инженеров и мастера установлены программы для работы с векторной графикой.
Для сети заданы характеристики по вариантам:
- физическая топология ЛВС – звезда;
- среда распространения сигнала – проводная, беспроводная либо их комбинация;
- состав сети – рабочие места сотрудников, сетевой накопитель, сетевой принтер, необходимое сетевое оборудование;
- компьютеры должны иметь возможность завершить работу в штатном режиме при отключении электропитания.
2 ЗАДАНИЕ ПО ВАРИАНТАМ
Для выполнения работы необходимо:
2.1 Рассчитать стоимость комплектующих для компьютеров, оборудования сети и программного обеспечения. Для этого воспользоваться информацией от продавцов компьютерного и сетевого оборудования. Расчеты стоимости оформить в виде таблиц в Microsoft Excel. Комплектующие для ПК должны быть подобраны вручную самостоятельно. Все комплектующие должны быть совместимы друг с другом. Оригиналы документов с обоснованием стоимости и наличия оборудования (накладные с подписями и

5
печатями действующих торгующих организаций) привести в приложении в пояснительной записке.
2.2 Описать структуру модели ЛВС. Описание структуры должно содержать логическую и физическую топологии сети, описание сред распространения сигналов в сети, состав и технические характеристики рабочих мест, состав и технические характеристики сетевого оборудования. Выбор оборудования и его технических характеристик должен быть обоснован. Технические характеристики должны быть представлены в виде таблиц, выполненных в Microsoft Word. Логическая и физическая топологии сети должны быть представлены в виде рисунков. На рисунках должны быть подписаны все элементы.
2.3 Сконфигурировать модель ЛВС с использованием стека протоколов TCP/IPv4, используя маску переменной длины (Variable
Length Subnet Mask, VLSM) [2] и бесклассовую адресацию (Classless
Inter-Domain
Routing,
CIDR)
[3], рассчитав минимально необходимый размер адресного пространства для указанного в варианте количества узлов. Адресация в сети задается DHCP- сервером маршрутизатора.
2.4 Создать и настроить модель сети в эмуляторе Packet Tracer последней версии [4]. Привести в пояснительной записке рисунки
(скриншоты) с настройками сети. Перед созданием модели необходимо авторизоваться – ввести свои фамилию и имя, номер группы и адрес электронной почты (рисунок 1).
2.5 Оформить пояснительную записку к курсовой работе.
Состав пояснительной записки: титульный лист, задание, реферат
(аннотация), содержание, введение, разделы, заключение, список использованных источников, приложения. Обязательные ссылки на все источники использованной литературы должны быть оформлены в виде затекстовых библиографических ссылок. В конце работы должен быть приведен список использованных источников в порядке появления в тексте пояснительной записки.
Текст пояснительной записки оформляется в строгом соответствии с требованиями ГОСТ 7.32-2017 [5] и ГОСТ Р 2.105-
2019 [6]. Список использованных источников должен быть оформлен в соответствии с ГОСТ Р 7.0.5-2008 «Библиографическая

6
ссылка. Общие требования и правила составления» [7].
Выполненная и оформленная работа должны быть распечатана на листах белой бумаги формата А4 и сшита в простую папку- скоросшиватель с прозрачной верхней обложкой. Категорически запрещается вкладывать каждый лист работы в отдельный прозрачный файл. Работа должна быть сдана на проверку не позднее срока, указанного в задании на курсовую работу.
Рисунок 1 – Пример заполнения профиля пользователя в Packet Tracer
Исходные данные для вариантов заданий приведены в таблице 1. Номер варианта устанавливается преподавателем. Для выбора исходных данных для задания необходимо определить, на какое число делится без остатка вариант студента.
Таблица 1 – Исходные данные для вариантов заданий
Вариант
Номер варианта
НЕ делится без остатка на 2 или на 3
Номер варианта делится без остатка на 2
Номер варианта делится без остатка на 3
Количество компьютеров в сети
62 30 14
Производитель процессора компьютера
Intel
AMD
Intel
Тип соединения компьютеров в сети
Проводное
Проводное + беспроводное
Беспроводное

7
3 ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ
3.1 Исходные данные
В сети четыре компьютера. Два из них находятся в одном, два в другом здании (количество компьютеров во втором здании должно составлять не менее одной третьей от общего количества компьютеров в соответствии с вариантом задания). Второе здание находится на расстоянии 10 метров в пределах прямой видимости.
В примере используется комбинация проводного и беспроводного соединения узлов сети как в первом, так и во втором здании.
Остальные исходные данные соответствуют разделу 2 пособия.
3.2 Подбор оборудования и расчет его стоимости
Подбор параметров оборудования и расчет его стоимости следует начать с выбора системных блоков. Технические характеристики системных блоков определяют скорость работы установленных приложений. По заданию на производстве будет использоваться программа для работы с векторной графикой.
Именно эта программа будет определять требования к техническим характеристикам компьютера.
Одна из самых популярных программ для работы с векторной графикой – это программа CorelDRAW. Базовые (минимальные) и рекомендуемые требования к системе можно посмотреть на сайте производителя [8] и на рисунке 2. Актуальная информация о стоимости программы доступна на сайте продавцов программного обеспечения либо у продавца компьютера. Пример стоимости на февраль 2022 года приведен на рисунке 3.
На сайте описаны как базовые, так и рекомендуемые системные требования. Как правило, для комфортной работы требуется ПК с лучшими характеристиками. В то же время компьютер с минимальными требованиями будет обладать минимальной стоимостью. Через некоторое время (год или два) программное обеспечение, установленное на ПК, потребует обновления. После установки пакетов обновления характеристик компьютера станет не хватать для комфортной работы. Поэтому следует выбирать ПК с

8
несколько избыточными параметрами. Степень избыточности определяется решаемыми задачами, сроком службы компьютера и финансовыми возможностями. Подбор параметров ПК – это всегда поиск компромисса между стоимостью, производительностью, размерами и возможностью модернизации в будущем.
Рисунок 2 – Требования программы CorelDRAW к системе
Выбор ПК следует осуществлять в несколько этапов. Сначала необходимо на сайте продавца компьютеров подобрать комплектующие, которые удовлетворяют выбранным параметрам.
Станет понятен порядок цены за системный блок. Затем необходимо прийти в магазин и с помощью продавца подобрать комплектующие
ПК с похожими характеристиками.
Заказывать сборку непосредственно в магазине недопустимо по условиям задания.
Покупать ничего не нужно, нужен итоговый расчет готового компьютера с указанием стоимости.
Готовые конфигурации системных блоков, как правило, стоят дешевле, чем набор комплектующих. Тем не менее, необходимо произвести самостоятельный подбор всех комплектующих для компьютеров в организации. Хотя, конечно, не стоит забывать и про риски поломки оборудования при сборке, а также гарантию. Кроме того, при покупке программного обеспечения одновременно с системным блоком, программное обеспечение (операционная

9
система, офисный пакет, антивирус) стоит намного дешевле, чем отдельные коробочные версии (BOX).
Рисунок 3 – Пример стоимости программы CorelDRAW
Пример подбора комплектующих на одном из сайтов продавца компьютеров показан на рисунке 4. Выбирать необходимо из комплектующих, которые есть в наличии в большом количестве на складе продавца. Если в перечне комплектующих нет операционной системы, ее надо попросить включить в состав ПК непосредственно в магазине. Проследите, чтобы это была версия OEM.
Подбор системного блока следует начинать с выбора корпуса.
Форм-фактор корпуса, блока питания и материнской платы должен быть одинаковым, например ATX. Корпус должен вмещать в себя материнскую плату. Блок питания корпуса должен иметь мощность не меньше суммарной потребляемой мощности всех комплектующих системного блока плюс небольшой запас.
В примере выбран процессор Core i5 6400 фирмы Intel. Этот процессор находится примерно в середине линейки по производительности.
Следует внимательно подбирать комплектующие. Материнская плата должна иметь такой же сокет, как и процессор. Материнская плата должна поддерживать именно этот процессор. Поддержку версии выбранного процессоров необходимо посмотреть на сайте производителя материнской платы.
Тип оперативной памяти (на рисунке 4 – DDR-4) должен соответствовать характеристикам процессора и материнской платы.
Источник бесперебойного питания должен иметь мощность не менее, чем суммарная мощность блока питания системного блока и монитора. В перечне комплектующих не указана беспроводная сетевая карта, не забудьте про нее.

10
Рисунок 4 – Пример подбора комплектующих на сайте продавца компьютеров
Следует выполнить предварительный подбор системного блока согласно своему варианту на сайте продавца компьютеров. Затем посетить несколько компьютерных магазинов и попросить там посчитать окончательную конфигурацию.
Коммерческие
предложения продавцов с подписями и печатями следует
разместить в конце пояснительной записки, оформив их в виде
приложений. Пример коммерческого предложения на поставку компьютера показан на рисунке 5.
Таким же образом следует выбрать принтер, сетевой накопитель и мониторы.
Монитор следует выбирать с диагональю не менее чем
24 дюйма. Все сотрудники организации будут работать с большими изображениями. Директор и бухгалтер будут просматривать таблицы в программе бухгалтерского и управленческого учета.
Инженеры будут работать с изображениями в программе
CorelDRAW. Поэтому мониторы могут быть у всех одинаковыми.

11
Основными параметрами будут яркость, контрастность, разрешение, плотность пикселей, частота развертки и тип подключения.
Компьютеры директора и бухгалтера могут быть с худшими техническими характеристиками. В частности им не нужен такой мощный процессор. Процессор следует выбрать на «ступень» ниже.
Это повлечет за собой удешевление самого процессора, материнской платы и оперативной памяти.
Рисунок 5 – Пример коммерческого предложения на поставку компьютера
Итоговые конфигурации компьютеров и состав остального оборудования необходимо свести в таблицы в программе MS Word.
Подсчет стоимости всего оборудования необходимо выполнить в таблицах MS Excel. Таблицы MS Excel (рисунок 6) следует привести в тексте пояснительной записки.
Выбор сетевого оборудования и расчет его стоимости необходимо проводить после разработки структуры локальной вычислительной сети.
Необходимо учитывать, что при проектировании ЛВС стоит использовать сетевое оборудование высокого класса, стоимость которого не может быть менее 1-5% от стоимости всего проекта. Поэтому такое оборудование редко продается в розничных магазинах и заказывать его придется на сайте продавца или производителя.
Следует учитывать, что для подключения компьютеров во втором здании потребуется витая пара для наружной прокладки! А

12
возможно понадобится и второй маршрутизатор, коммутатор или точка доступа. При наличии второго маршрутизатора сеть будет более сложна в настройке.
Рисунок 6 – Пример расчета стоимости ПК для инженеров в MS Excel
3.3 Структура сети и ее конфигурация
Для соединения компьютеров внутри первого помещения применяется беспроводное соединение по технологии Wi-Fi [9], например, используя стандарт IEEE802.11ac [10]. В то же время для обеспечения отказоустойчивой и надежной работы сетевого накопителя и сетевого принтера их подключение осуществляется с использованием проводного соединения (технология Ethernet, стандарт IEEE802.3) [11]. Для подключения к ЛВС ПК в соседнем здании также допустимо применить Wi-Fi. Но с течением времени