Проектирование ЛВС и информационного обеспечения МКОУ СОШ № 15

 

С помощью коммутатора D-Link DES-1016A или DES-1024A можно легко расширить  сеть путем добавления множества  компьютеров или устройств со скоростью 200 Мбит/с в полнодуплексном  режиме. 

DES-1016A и DES-1024A используют функцию автоопределения портов 10/100 Мбит/с, позволяя маленьким рабочим группам легко подключаться к устройствам 10 или 100 Мбит/с для создания интегрированной сети. Каждый порт автоматически подстраивается к прямому или перекрестному кабелю для правильного соединения [18].

Все порты поддерживают управление потоком 802.3x. Эта функция  позволяет предотвратить потерю пакетов посредством передачи сигнала  о возможном переполнении буфера

 

 

 

Рисунок 1.13. - Коммутатор ES-3100 series

ES-3100 series – это серия управляемых коммутаторов для сетей, в которых требуется обеспечить качественную работу мультимедийных приложений, своевременную доставку критичных данных и реализовать повышенные требования по безопасности и защите трафика пользователей и абонентов на уровнях L2-L4.

Коммутаторы серии ES-3100 имеют 24 и 48 портов 10/100 Мбит/с Ethernet и 4 порта Gigabit Ethernet для подключения к магистрали и каскадирования, два из которых совмещены со слотами для оптических SFP-трансиверов. Высокопроизводительная коммутационная матрица позволяет реализовать неблокируемое продвижение трафика на полной скорости интерфейсов Fast и Gigabit Ethernet. Вместе с восьмиуровневой очередью приоритетов по каждому из портов и развитыми средствами классификации и фильтрации трафика на уровнях L2-L4 это позволяет реализовать предоставление услуг Triple Play бизнес качества и надежно защитить данные пользователей от перехвата и широкого класса внутренних и внешних атак. 

Возможность одновременной  обработки двух маркеров виртуальных локальных сетей – внутреннего, на уровне LAN (до 4095 виртуальных локальных сетей, максимально возможное число VLAN по стандарту 802.1q) и внешнего, используемого оператором на уровне региональной сети, позволяет стекировать виртуальные локальные сети (QinQ) в масштабе операторской сети на полной скорости Fast Ethernet. Поддержка RFC2674 VLAN MIB позволяет выполнить настройку виртуальных локальных сетей не только через командную строку или Web-интерфейс, но и по протоколу SNMP. Вместе с возможностью использования набора команд сходного с используемым в Cisco IOS и защищенного управления по протоколам SSH v1/v2 и SSL/TLS это создает дополнительные удобства для Интернет-провайдеров, имеющих единый центр управления сетью и значительно увеличивает оперативность предоставления услуг.

Проанализируем для  сравнения серию коммутаторов Cisco.

Коммутаторы Cisco Catalyst серий 3560 и 3560-C обладают следующими преимуществами:

 

• эти компактные и бесшумные коммутаторы предоставляют многофункциональные сервисы доступа и могут устанавливаться за пределами коммутационного шкафа;
• поддержка технологий PoE+, Cisco EnergyWise и расширенного управления качеством обслуживания (QoS);
• уникальная возможность подачи электропитания через устройства с поддержкой PoE устраняет потребность в розетках питания;
• поддержка Cisco TrustSec и MACsec, а также требований по безопасности, установленных для платежных карт;
• автоматическое удаленное развертывание и эксплуатация с помощью набора функций Catalyst Smart Operations.

Рисунок 1.14. Коммутаторы Cisco Catalyst серий 3560

Другим вариантом линии Cisco являются коммутаторы Cisco серий 2960 и 2960-C. Они представлены на рисунке 5.5.Основные достоинства данных коммутаторов в основном схожи с предыдущим. Одним из главных недостатков коммутаторов линии Cisco является их высокая стоимость.

Рисунок 1.15. - коммутатор Cisco Catalyst серий 2960

Проведя анализ коммутаторов различных фирм, их возможности,  себестоимость, мы пришли к выводу, что коммутатор Cisco имеют больше возможностей по сравнению с коммутаторами  D-Link, но имеют высокую цену. Основным и решающим принципом выбора в пользу коммутатора D-Link – его низкая себестоимость.

1.5. Цель и задачи дипломного проектирования

 

На основании анализа  особенностей здания, для которого будет проектироваться локальная сеть, и расположения компьютеров в ней, анализа существующих топологических структур, коммутационного оборудования и сравнительного анализа коммутаторов, сформулируем цель и задачи дипломного проектирования.

Целью данной дипломной  работы является модификация существующей локальной вычислительной сети Муниципальной казенной общеобразовательной школы № 15 г. Лиски Воронежской области.

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;

- осуществить монтаж сегментов  ЛВС;

- оценить экономическую эффективность и технико-экономические показатели проекта.

 

2. ПРОЕКТ МОДЕРНИЗАЦИИ ЛОКАЛЬНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

2.1 Краткая характеристика МКОУ  СОШ № 15

 

Муниципальное казенное общеобразовательное  учреждение «Средняя общеобразовательная  школа № 15» имени Героя России Евгения Сизоненко представляет собой трех этажное здание в городе Лиски Лискинского района воронежской области. Основными видами деятельности в МКОУ СОШ № 15 являются:

- образовательная деятельность;

- on-line тестирование;

- on-line обучение;

- работа с электронным дневником Dnevnik.ru

Проектирование  и расчет ЛВС в дипломном проекте  предполагается проводить в трехэтажном  здании школы.

 

2.2. Предпосылки расширения и модернизации сети

 

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.

2.3. Выбор топологии для проекта

 

Структурная схема топологии  локальной сети до модернизации приведена на рисунке 2.

 

 

 

Рисунок 2. Структурная схема топологии локальной сети до модернизации

Каждый HUB представляет собой CN88 16 TPC 12-портовый  10 bps Ethernet HUB. Каждый компьютерный класс оснащен компьютерами разной мощности. В частности, в первом компьютерном классе из 14 компьютеров 10 оснащены оперативной памятью 512 МБ, а остальные 4 – 64 Мб. Во втором классе 10 компьютеров имеют оперативную память 128 Мб, а остальные 4 – также 64 Мб.

Исходя из этого, а  также учитывая интенсивность обмена данными через сеть, было решено подключать к сети лишь по 10 более мощных компьютеров из каждого класса.

Рассмотрим модернизацию данной сети. Для этого выберем  топологическую структуру.

Выбор используемой топологии зависит  от условий, задач и возможностей, или же определяется стандартом используемой сети [2]. Основными факторами, влияющими на выбор топологии для построения сети, являются:

- среда передачи информации (тип кабеля);

- метод доступа к среде;

- максимальная протяженность сети;

- пропускная способность сети;

- метод передачи и  другие.

Выбор топологии определяется, в частности, планировкой помещения, в котором разворачивается ЛВС. Кроме того, большое значение имеют  затраты на приобретение и установку  сетевого оборудования, что является важным вопросом для фирмы, разброс цен здесь также достаточно велик.

Исходя из существующих топологических структур, особенности  которых проанализированы в главе 1, в качестве топологической структуры  сети для МКОУ СОШ № 15 была выбрана иерархическая звезда. Каждая отдельная звезда будет представлять собой соединение отдельных узлов со своим коммутатором. Через него будет происходить весь обмен информацией между отдельными узлами.

Если говорить об устойчивости звезды к отказам компьютеров, то выход из строя периферийного компьютера никак не отражается на функционировании оставшейся части сети, зато любой отказ центрального компьютера делает подключенный к нему сегмент сети полностью неработоспособным. Поэтому должны приниматься специальные меры по повышению надежности центрального компьютера и его сетевой аппаратуры. Обрыв любого кабеля или короткое замыкание в нем при топологии «звезда» нарушает обмен только с одним компьютером, а все остальные компьютеры могут нормально продолжать работу.

Вместо концентраторов в центры сети было решено использовать коммутаторы. Более того, целесообразно вместо двух концентраторов по 12 портов использовать один коммутатор на 24 порта.

Рассмотрев преимущества существующей топологии, решено было модернизировать  сеть по существующей топологии.

 

 

 

 

2.4 Выбор оборудования для проекта

 

Так как локальная сеть будет  состоять из сегментов, то для объединения  компьютеров в сегменте и сегментов  между собой используются коммутаторы

Одной из главной характеристики для коммутатора является количество портов, оно определяет количество соединяемых компьютеров. В качестве коммутационного оборудования были выбраны коммутаторы (2 коммутатора с 24 портами и 8 коммутаторов с 8 портами), а не концентраторы, так как по цене они практически не различаются, но коммутаторы имеют ряд преимуществ:

1) повышение пропускной  способности сети (коммутатор имеет  способность «запоминать» адрес  каждого компьютера, подключённого  к его портам и действовать  как регулировщик – только передавать данные на компьютер адресата и ни на какие другие, так же устраняются ненужные передачи и тем самым освобождается сетевая пропускная способность);

2) коммутаторы предоставляют  каждому узлу сети выделенную пропускную способность.

В качестве коммутаторов будут использоваться:

• Коммутатор D-Link DGS-1210 и D-Link DES-1008D/K2

 Выбор оборудования производится с учетом  специфики здания и себестоимости оборудования.

Коммутаторы, выделяемые для школы должны соответствовать следующим требованиям:

- возможность работы  с витой парой и с ВОК;

- обеспечение сопряжения с концентратором существующей сети со скоростью передачи 10 Мбит/сек;

- наличие как минимум двух портов Fast Ethernet для подключения серверов;

- наличие четырех портов 100Base-FX для подключения сегментов рабочих групп;

- высокое быстродействие внутренней шины.

Данным требованиям  соответствует несколько моделей  коммутаторов различных производителей. Выбор был остановлен на модели D-Link DGS-1210 (рисунок 2.1)

 

Рисунок 2.1 модели D-Link DGS-1210

Технические характеристики данной модели приведены в таблице 2.2.

Основные характеристики
Интерфейс, разъемы  и выходы
Управление	Веб-интерфейс, SNMP (Simple Network Management Protocol), Интерфейс командной строки (CLI), GUI (Graphical User Interface), Telnet
Гигабитные порты	24 порта 10/100/1000 Мбит/сек, 4 из них - разделяемые с портами SFP
Порты SFP	4 гигабитных порта,  разделяемых с портами SFP |
Сетевые характеристики
Зеркалирование портов	Поддерживается
Соответствие стандартам	802.1d (Spanning Tree Protocol), 802.1p (CoS), 802.1Q (VLAN), 802.1w (RSTP), 802.1x (User Authentication), 802.3 (Ethernet), 802.3ab (1000BASE-T), 802.3ad (LACP), 802.3u (Fast Ethernet), 802.3x (Flow Control), ANSI/IEEE 802.3 автосогласование
Пропускная способность	32 Гбит/с
Поддержка IGMP (Multicast)	Есть, v1/v2 Snooping, до 256 IGMP-групп, до 64 статических многоадресных  групп
MAC Address Table	8000 адресов
QoS	Поддерживается, IEEE 802.1p, 4 очереди на порт
VLAN	Поддерживается, IEEE 802.1Q до 256 статических групп, до 4094 идентификатора

 

Коммутаторы D-Link DGS-1210 включает в себя коммутаторы Web Smart следующего поколения с поддержкой технолгии D-Link Green. Коммутаторы данной серии объединяют в себе функции расширенного управления и безопасности, обеспечивающих лучшую производительность и масштабируемость Благодаря совместимости со стандартами 802.3af и 802.3at, этот коммутатор  способен обеспечить питание устройств до 30 Вт. Функции управления включают SNMP, управление на основе Web-интерфейса, утилиту SmartConsole и Compact Command Lines. Коммутаторы данной серии также поддерживают такие функции, как фильтрация ACL и D-Link Safeguard Engine. Более того, серия коммутаторов DGS-1210 поддерживает функцию Auto Voice VLAN, обеспечивая максимальный приоритет для «голосового» трафика. DGS-1210-10P выполнен в компактном 13-дюймовом корпусе, DGS-1210-16 и DGS-1210-24 – в металлическом корпусе для установки в 19-дюймовую стойку, коммутаторы оснащены инновационной пассивной системой охлаждения. DGS-1210-48 оснащен двумя бесшумными интеллектуальными вентиляторами, которые способны изменять скорость вращения в зависимости от температуры, что позволяет экономить энергию и увеличить время жизни устройства.