Министерство образования и науки Украины
НТУУ «КПИ»
Расчетно-графическая работа
по курсу:
„ Компьютерные сети ”
Выполнила: студентка гр. ДА-81
Поддубная Ольга.
Киев 2011 г.
Задание:
Спроектировать ЛВС в соответствии с заданием своего варианта. Самостоятельно доопределить необходимые параметры конкретной ЛВС.
Подобрать и обосновать выбор реальных компонентов сети (ПО, ПК, сетевые адаптеры, концентраторы, коммутаторы, кабельная система).
Подсчитать ориентировочную стоимость проекта (компонентов пункта 2).
Вариант 16:
Библиотека. Есть сервер, который находится в отдельной комнате, с каталогом книг. А также он используется для хранения большой библиотеки книг, электронной документации и справочных данных. С его помощью организован выход у Internet. Есть 2 зала по 25 компьютеров а также 10 компьютеров-терминалов (низкой производительности pentium133/vx/32mb/1.6gb/2mb/14”/net10мбит) для осуществления электронного поиска по каталогу. На каждую комнату есть по 3 лазерных принтера.
Определим особенности построения сети для библиотеки.
Следует сказать, что так как вся сетевая работа станций есть ни что иное, как работа с сервером, то самым узким местом будет соединение подсети с сервером. Поэтому логично использовать отдельное соединение для каждой подсети напрямую с сервером, а не через дополнительный маршрутизатор, что позволит серверу оптимальнее распределять нагрузку.
Значит, для данной сети наиболее приемлемым будет вариант «звезда». Каждая из двух комнат будет принадлежать к своей подсети, так как все ресурсы находятся на сервере, и необходимости обмена информацией между соседними комнатами нет. К такой подсети будут принадлежать все компьютеры, находящиеся в комнате (25 + 10), а также принтеры (3шт) и сканеры (3шт). Таким образом, у каждого пользователя будет возможность использовать принтер и сканер со своего рабочего места. Каждая подсеть будет включена через свой коммутатор, который, в свою очередь, будет соединен с сервером.
Также, при необходимости расширения такой сети, сделать это будет достаточно просто, так как сети, реализованные на топологии «звезда» обладают очень хорошей масштабируемостью.
Будем считать, что библиотека не обладает огромными помещениями. Таким образом можно определить используемое сетевое оборудование для одной из комнат (считаем обе одинаковыми).
Будем использовать коммутатор TP-Link TL-SF1048. 48-портовый гигабитный коммутатор TL-SF1048 предназначен для удовлетворения сетевых нужд наиболее требовательных рабочих групп и отделов. Надежный, простой в управлении коммутатор TL-SF1048 оснащен 48 портами 10/100 Мбит/с. Модель TL-SF1048 сочетает в себе простоту использования и непревзойденные рабочие характеристики и представляет собой исключительную ценность для любого системного администратора, который хочет наилучшее возможное сетевое решение по наиболее приемлемой цене.
Таким образом, данный коммутатор позволит нам полностью обеспечить подключение машин, принтеров и сканеров в комнате, оставляя некоторый запас для расширения сети. Исходя из поставленного задания, соединение 25 маши, а также сервера с коммутатором, должно быть произведено по протоколу Fast Ethernet 100BASE-TX, еще 10 «слабых» терминала, а также по 3 принтера и сканера – по протоколу Ethernet 10BASE-T.
Таким образом, сеть будет достаточно надежной, обладающей высокой пропускной способностью, а также легко масштабируемой. Самыми слабыми местами такой сети будут коммутатор, а также сервер, при выходе из строя которых, работа библиотеки будет «парализована». Время восстановления работы сети может варьироваться от нескольких часов (покупка нового коммутатора, переключение компьютеров в другую подсеть) до дней/недель, при поломке сервера.
При выборе кабеля, учтем, что часть компьютеров старые, которые, скорее всего, долго не проработают. Будем считать, что в некотором ближайшем будущем, эти компьютеры могут заменить на новые, которые будет необходимо подключать по протоколу Fast Ethernet 100BASE-TX. Таким образом, чтобы не пришлось перепрокладывать сеть, логично сразу использовать кабели типа витая пара категории 5, которые используются в технологии 100BASE-TX. Таким образом мы обеспечим возможность модернизации сети, без дополнительных затрат на прокладку кабелей и их стоимость.
Итак, будем использовать кабель:
Fast Ethernet 100BASE-TX – витая пара категории 5 или 5е (максимальная длина 100м)
Вся система безопасности буде находиться на сервере, так как через него происходит работа как с локальной базой данных, так и с интернетом. Для библиотеки не нужна специальная система защиты, кроме как запрет на использование определенных ресурсов интернет. Права доступа к локальной БД будут обеспечиваться самой БД.
Управление данной сетью не должно приносить много проблем, так как для библиотеки нес «специфических» требований к безопасности. Так как у пользователей нет прав модифицировать информацию на сервере, такая сеть может сохранять свое рабочее состояние очень долго, без всяких модификаций.
По той же причине, межсетевой экран необходимо будет использовать программный, а не реализованный «в железе». Это позволит сэкономить не менее 1000$ (минимальная цена на сетевой экран хорошего качества).
Физическая топология сети:
На рис. 1 изображена физическая топология одной из двух комнат библиотеки. Будем считать, что вторая комната расположена справа от серверной, симметрично первой. Таким образом, подсчеты длины кабеля можно подсчитать для одной комнаты и умножить на 2.
В данной комнате, рабочие места расположены в линию, по 8 мест за столом. Всего в комнате 6 столов, что позволяет максимально установить 48 компьютеров. Также, один компьютер находится у администратора зала. Также необходимо учесть, что в комнате находятся по 3 сетевых принтера и сканера.
При таком расположении, сетевые кабели удобно прокладывать над рабочими местами, а если есть возможность – то под полом.
Займемся подсчетом длины кабеля, который необходимо проложить. Исходя из геометрических данных, имеем:
(30+5)/2 = 17.5 (м) - средняя длина кабеля к розетке одного рабочего места (без учета рабочего места администратора).
Тогда, суммарная длина кабеля до всех розеток рабочих мест равна:
17.5 * (48 + 6) = 945 (м)
Длина кабеля до розетки р.м. администратора равна 32 метра.
От розетки каждого рабочего места до машины, не считая принтеров и сканеров, необходимо около 2х метров кабеля. Тогда:
2 * (48 + 1) = 98 (м)
Длина кабеля к принтерам и сканерам, от розетки, равна 4 метра. Тогда имеем:
4 * 6 = 24 (м)
Будем считать, что длина кабеля, необходимая для прокладки в серверной, равна 4 метра. Тогда, чтобы обеспечить все рабочие места, необходимо еще:
4 * (48 + 6 + 1) = 220 (м)
Итого:
945 + 98 + 24 + 220 = 1287 (м)
Для двух комнат имеем:
1287 * 2 = 2574 (м) , что 10 бухт кабеля (по 305 м)
Рис 1. Физическая топология сети. Комната 1, серверная.
Подсчеты трафика
К серверу поступает в среднем 2 запроса в минуту (в пакетах Ethernet минимальной длины – 72 байта) от одной PC. А также, каждую минут передается запрос размером 10 Кб (это соответствует приблизительно 8 пакетам с максимальной длиной поля данных в 1,5 Кб. Длина пакета в этом случае равна 1526 байт).
Тр1 = (25+10)*2*72/60 + (25+10)*8*1526/60 = 84 + 7121 = 7205 байт/с
На каждый 10 Кб запрос сервер пересылает 1 РС файл 20 Мб (14600 пакетов максимальной длины), а на минимальные запросы, отвечает таким же пакетом (2 ответа в минуту по 72 байта), что для 35 РС создает трафик:
Тр2 = (25+10)*2*72/60 + (25+10)*14600*1526/60 = 84 + 12996433 = 12996517 байт/с
Также, сетевые сканеры (3 шт.) настраиваются таким образом, что готовые документы отправляются в специальную папку на сервере, что создает дополнительную нагрузку на сервер. Подсчитаем ее, приняв, что сканер отправляет файл 20 Мб каждые 10 минут:
Тр3 = 3*14600*1526/(60*10) = 111398 байт/с
Будем считать, что документы на печать (3 принтера) отправляются раз в 30 минут с каждого компьютера. Размер передаваемых данных возьмем 1 Мб (730 пакетов длины 1526 байт). Тогда получим:
Тр4 = (25+10)*730*1526/(60*30)/3 = 7220 байт/с
Определим загруженность некоторых линий:
Трафик на отправку серверу (отдельный, так как используется дюплекс):
Тсум1 = Тр1 + Тр3 = 7205 + 111398 = 118603 байт/с
Трафик на участке принтер-коммутатор:
Тсум2 = Тр4 = 7220 байт/с
Трафик на прием одного компьютера (технология Fast Ethernet 100BASR-TX):
Тсум3 = Тр2/35 = 12996517/35 = 371329 байт/с
Трафик на участке компьютер-коммутатор для «старых компьютеров»:
Тсум4 = Тсум3 + Тр1 = 371329 + 7205 = 378534 байт/с
Рассчитаем загруженность сети в критичных точках:
Для старых компьютеров на участке компьютер-коммутатор:
378534 * 8 / (10 * 1000000) = 0.3, что соответствует требованию по загруженности сети, которая должна быть 0.3.
Для современных компьютеров на участке компьютер-коммутатор (на прием):
371329 * 8 / (100 * 1000000) = 0.029
Значения, полученные для критичных точек, позволяет сказать, что в данной сети есть неплохой запас прочности.
Таким образом, можно с уверенностью сказать, что заданная сеть, даже в пиковые часы нагрузки будет работать стабильно и быстро.
Выбор оборудования:
Определим требования к серверу, исходя из информации про его использование.
Так как сервер будет выступать хранилищем большого объема локальных данных, с которыми будет постоянно идти работа, то необходимо, чтобы в нем были установлены быстрые винчестеры (10000 или 15000 об/сек), объединенные в RAID массив (желательно уровня 5, для ускорения обработки, а также надежности информации). Также необходима сильная сетевая система. Желательно, чтобы сетевые карты работали в «командном» режиме, что позволит серверу оптимально распределять нагрузку.
Так как сервер также будет хранить локальную БД, ему необходим мощный процессор(двуядерный, с тактовой частотой не менее 1,6 ГГц), а также большой объем ОЗУ (не менее 4 Гб).
В связи с вышесказанным, можно как пример привести сервер:
HP ProLiant BL460c (459487-B21)
Чипсет Intel 5000P
Тип процессора Intel Quad Core Xeon E5405
Частота , GHz 2
Количество ядер 4
Объем, оперативной памяти, GB 4
Количество слотов для опер. памяти 8
Сетевые карты 2
Максимальный объем, GB 64
(1 382 $)
Так как, планируется использовать 2 отдельных подключения для каждой подсети, то необходима еще одна сетевая карта, для обеспечения выхода в интернет:
HP 412648-B21 Сетевая карта HP NC360T PCIe Dual Port Gb 412648-B21 (Скорость передачи данных: 10/100/1000 Мбит/с Интерфейс: PCI-e, 1x Стандарты: 802.1p, 802.1Q VLAN Количество разъемов RJ-45: 2 )
(230$)
Из недорогих RAID систем, можно порекомендовать:
RAID-система PORT YI-06SApEU4P-D3 Storage
AXUS Yotta S Ultra 320 SCSI to SATA II RAID Sub-systems Mini Tower 6 bay Ultra320 SCSI to SATA II
RAID sub-system with R6 sup , raid controller driven by Intel 80219 CPU, 256MB Cache memor
Основные характеристики:
Дисковый интерфейс 3 Gbps SATA II
До 1 Gb DDR SDRAM с ECC-защитой
RAID уровня 0, 1, 3, 5, 6, 0+1 & JBOD
Управление посредством встроенной LCD-панели, через порт RS-232, или веб-интерфейс через встроенный порт Ethernet
Онлайновая миграция и переадресация (roaming) массивов
Простое администрирование
(2100$)
Используемые коммутаторы:
TP-Link TL-SF1048
Тип неуправляемый
Количество портов Fast Ethernet (10/100) 48
Количество портов Gigabit Ethernet (10/100/1000) -
Мониторинг и конфигурирование нет
Размеры (мм) 440x260x44
(108$)
Розетки для соединения (в комнате):
1 portxRJ-45 UTP, Розетка cat. 5e
(0,97$)
Используемые кабели:
Кабель UTP витая пара кат.5e ПВХ многожильный
(
305
м)
Описание:
Применение PBX, V.11, X.21, ISDN, Ethernet (10Base-T), ATM-25/52/155 Мбит/с, 100VG-AnyLAN, Fast Ethernet (100BASE-TX), Token Ring 16/100 Мбит/с, Gigabit Ethernet (1000BASE-T), Firewire 100 Мбит/с Соответствие требованиям ISO/IEC 11801:2002 EN 50173-1:2002 ANSI/TIA/EIA-568-B.2-2001 IEC 61156-5:2002 ТУ У 31.3-05758730-020-2002 Конструкция 1) Токопроводящая жила: медная мягкая проволока Диаметр: 0.51 мм (24 AWG) 2) Изоляция: ПВХ Диаметр проводника: 0.96 мм Пара: 2 скрученных вместе проводника Цветовая идентификация жил: пара 1: бело-синяя / синяя пара 2: бело-оранжевая / оранжевая пара 3: бело-зеленая / зеленая пара 4: бело-коричневая / коричневая 4) Внешняя оболочка: поливинилхлоридный пластикат (ПВХ). Цвет оболочки: белый Максимальный диаметр кабеля: 5.9 мм Условия прокладки и эксплуатации Для стационарной прокладки внутри зданий, станций, сооружений, аппаратуры. Эксплуатируется при частотах до 250 МГц
(0.43$)
Коннекторы:
Коннектор @Lux Коннектор RJ-45 5e упаковка 100шт
(44$)
Компьютеры:
Следует отметить, что пользователи будут работать с текстовой или графической информацией, которая не требует для себя мощных компьютеров. Таким образом остановим выбор на такой конфигурации:
Тип ПК классический
Чипсет Intel 945GC
Процессор
Тип процессора Intel Atom 230
Частота, GHz 1,6
Оперативная память
Объем, MB 1024
Жесткий диск
Объем, GB 80
Интерфейс SATA
Скорость вращения, об./мин 7200
Графический адаптер - встроенный
Сетевой адаптер 10/100
(175$)
+ монитор