Проектирование ЛВС и информационного обеспечения МКОУ СОШ № 15

Тема

 «Проектирование  ЛВС и информационного обеспечения  МКОУ СОШ № 15

Оглавление (не полное)

 

8. Список литературы………………………………………………………………27

 

Введение

 

Современная эпоха характеризуется стремительным процессом информатизации общества. В частности, трудно переоценить значимость информационных технологий и для таких областей, как наука и образование. Сегодня компьютер является уже не предметом изучения, а средством, способствующим учебному процессу.

Последнее время стали активно  развиваться такие проекты как  «дистанционное обучение» и  online тестирование, предполагает наличие множество электронных библиотек, банков данных, специализированных электронных учебников, локальной сети, видео камеры. Офисные сети позволяют совместно использовать имеющиеся вычислительные мощности для распределенного решения сложных задач.

Информатизации учебного процесса в школах способствуют следующие  предпосылки.

Во-первых, растет популярность приложений World Wide Web и количество электронных банков информации, которые становятся достоянием каждого человека. Падение цен на персональные компьютеры (ПК) приводит к росту числа домашних и школьных ПК, каждый из которых потенциально превращается в устройство, способное подключиться к сети Интернет.

Во-вторых, новые сетевые  приложения становятся более требовательными в отношении полосы пропускания - входят в практику приложения Internet, ориентированные на мультимедиа и видеоконференцсвязь, когда одновременно открывается очень большое количество сессий передачи данных. Как результат, наблюдается резкий рост в потреблении ресурсов Internet — по оценкам средний объем потока информации в расчете на одного пользователя в мире увеличивается в 8 раз каждый год.

В – третьих, во времена государственных образовательных реформ одним из важных вопросов в образовании является информатизация. И, конечно этот процесс не обошел и школы.

В настоящее время  во многих российских школах созданы  и активно развиваются локальные  сети, представляющие собой компьютерные сети, в которые объединены разные компьютеры образовательного учреждения, связанные между собой каналами передачи информации. Изучение практики деятельности современных образовательных учреждений по повышению доступности и качества образования, позволяет нам утверждать, что локальные сети могут быть эффективным инструментом решения этих сложных задач. Использование локальных сетей в образовательном учреждении  является эффективным и целесообразным.

Особую актуальность применения локальной сети  приобретает в связи с переходом на обучение на новые федеральные государственные образовательные стандарты, что обязательно потребует содержательного и структурного обновления образовательного пространства в каждой школе.

Наличие сети в школе позволяет решать разнообразные прикладные задачи, к одной из которых относится задача инструментов, облегчающих процесс составления расписания, а также просмотр готового расписания из любых кабинетов (в частности, из кабинета директора и завуча по учебно-воспитательной работе).

Локальную сеть школы (ЛСШ) можно охарактеризовать как сложную, что определяется двумя факторами:

- большим числом компьютеров  (во всех учебных, административных, кабинетах, библиотеки, актовом зале, сервисном центре). Всего в ЛСШ интегрировано 60 компьютеров.

- разнообразием прикладных задач, которые потребуется решать пользователям (дистанционное обучение, on-line тестирование и т.д.).

В связи с этим, разработка новых и модификация существующих ЛВС для школ, а также разработка программного обеспечения для формирования расписания является актуальной и практически значимой задачей.

Целью данной дипломной  работы является совершенствование  существующей локальной вычислительной сети Муниципальной казенной общеобразовательной  школы № 15 г.Лиски Воронежской области, а также решение одной из прикладных задач с использованием данной сети – составление расписания учебных занятий.

Для реализации цели в дипломном  проекте предполагается решить следующие частые задачи:

- рассмотреть существующие принципы построения сетей, их классификацию и провести анализ типов устройств Fast Ethernet;

- выбрать топологию и оборудование для построения необходимых в МКОУ СОШ № 15 сегментов ЛВС;

- разработать структуру базы  данных для решения задачи  составления расписания;

- реализовать приложение  для планирования учебных занятий;

- оценить экономическую эффективность и технико-экономические показатели проекта.

Средняя общеобразовательная  школа № 15 существует на рынке образовательных  учреждений тридцать пять  лет. В настоящее время требуется организовать обучение детей с применением технологий «дистанционного обучения», online тестированием учащихся и педагогов города и района.

Для этого требуется  спроектировать структуру сети, соединяющую  между собой все компьютеры школы. В настоящее время существует локальная сеть, соединяющая два кабинета информатики. Поэтому необходимо проложить участки сети от сервисного центра школы  до кабинета информатики, библиотеки, психолога, учебных кабинетов,  кабинета дистанционного обучения и online тестирования, кабинетов администрации.

В качестве предпосылок расширения и модернизации сети в МКОУ СОШ № 15 было определено, что:

- в связи с  вводом  электронного дневника в школы,  установлено большое количество  компьютеров в классы;

- в учебный процесс ввели дистанционное обучение школьников, которые не могут посещать школу по различным уважительным причинам;

- on-line тестирование учеников с 4 по 8 классы с целью проверки уровня усвоения школьной программы;

-on-line тестирование  педагогов на подтверждение или первичное тестирование на категорию и право преподавания предмета.

Ввиду всех вышеперечисленных пунктов, в МКОУ СОШ № 15 было решено спроектировать и внедрить несколько участков (сегментов) локальной вычислительной сети, используя волоконно-оптический кабель.

В настоящее время в каждый класс (для ведения электронного дневника) установлено по одному компьютеру. Для организации дистанционного обучения создан дополнительный компьютерный класс. Таким образом, к настоящему моменту схема школы с указанием компьютеров, необходимых для объединения в сеть, указана на следующих рисунках. На рисунке 1. Представлена схема 1 этажа школы.

Рисунок 1. Схема первого этажа школы

Площадь первого этажа  составляет 1610 кв. м.

Схема второго этажа школы представлена на рисунке 1.2.

Площадь второго этажа  составляет также 1610 кв. м.

Рисунок 1.2. Схема второго этажа школы

На данном рисунке номерами 11 и 12 обозначены существующие кабинеты информатики. Их структура приведена на рисунке 1.3.

 

Рисунок 1.3. Схема существующей ЛВС школы в двух кабинетах информатики

В настоящее время  существует выход в интернет из кабинета информатики через модем.

 Площадь третьего этажа составляет 866 кв. м. Схема данного этажа  представлена на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4. Схема третьего этажа

С учетом специфики данного  здания, объема его общей площади  и количества компьютеров целесообразно  разбить проектируемую локальную  сеть школы на сегменты. В связи  с этим возникает задача выбора не только топологической структуры сети, но и коммуникационного оборудования. Для этого проанализируем основные особенности проектирования сетей, основные топологические структуры и коммутаторы.

 

 

1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ

1.1 Особенности построения локальных вычислительных сетей

 

Для проектирования локальной  сети проанализируем особенности построения локальных сетей.

Важнейшей характеристикой ЛВС является скорость передачи информации [1]. В идеале при посылке и получении данных через сеть время отклика должно быть таким же, как если бы они были получены от ПК пользователя, а не из некоторого места вне сети. Это требует скорости передачи данных от 10 до 100 Мбит/с и более.

Специфическими компонентами ЛВС являются серверы. Они решают задачи управления распределением сетевых ресурсов общего доступа. Серверы – это аппаратно-программные системы. Аппаратным средством обычно является достаточно мощный ПК, спроектированный специально как сервер. ЛВС может иметь несколько серверов для управления сетевыми ресурсами, однако всегда должен быть один или более файл-сервер или сервер без данных. Он управляет внешними запоминающими устройствами общего доступа и позволяет организовать определенные базы данных[3].

Рабочими станциями  в ЛВС служат, как правило, персональные компьютеры, клиенты сети. Отдельные пользователи реализуют на рабочих станциях свои прикладные системы.

В зависимости от способа управления различают сети [2]:

- "клиент/сервер", в которых выделяется один или несколько узлов (серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети клиент/сервер различаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами по типам серверов (например, файл-серверы, серверы баз данных). При специализации серверов по определенным приложениям имеем сеть распределенных вычислений. Такие сети отличают также от централизованных систем, построенных на мэйнфреймах;

-  одноранговые, в которых все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером - объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера.

Появилась сетецентрическая концепция, в соответствии с которой пользователь имеет лишь оборудование для обращения  к удаленным компьютерам, а сеть обслуживает заказы на выполнение вычислений и получения информации. Подобные компьютеры называют тонкими клиентами или сетевыми компьютерами [6].

1.2. Анализ топологических структур вычислительных сетей

 

Проанализируем основные топологические структуры с целью выбора наиболее оптимальной из них для проектирования ЛВС школы.

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи [3]. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, возможные и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. Существует три основных топологии сети:

1. «Общая шина», при которой все ПК параллельно подключаются к одной линии связи и информация от каждого ПК одновременно передается всем остальным ПК (рисунок 1.5.).

 

 

Рисунок 1.5. Топологическая структура «Общая шина»

Достоинства топологии  «шина»:

• простота настройки;
• относительная простота монтажа и дешевизна, если все рабочие станции расположены рядом;
• выход из строя одной или нескольких рабочих станций никак не отражается на работе всей сети.

Недостатки топологии “шина”:

• неполадки шины в любом месте (обрыв кабеля, выход из строя сетевого коннектора) приводят к неработоспособности сети;
• сложность поиска неисправностей;
• низкая производительность – в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть, с увеличением числа рабочих станций производительность сети падает;
• плохая масштабируемость – для добавления новых рабочих станций необходимо заменять участки существующей шины[3].

2. «Звезда», при которой к одному центральному ПК присоединяются остальные периферийные ПК, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6. Сетевая 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[8].