Новости

Проектирование локальной вычислительной сети

Работа добавлена:






Проектирование локальной вычислительной сети на http://mirrorref.ru

Курсовая работа

Тема: Проектирование локальной вычислительной сети

Содержание

Введение 3

Техническое задание на проектирование локальной вычислительной сети Интранет 4

1 Теоретические вопросы проектирования сетей Интранет 7

1.1 Особенности проектирования сетей Интранет на основе коммутаторов и маршрутизаторов 7

1.2 Особенности разбиения сетей на подсети 10

1.3 Особенности IP-адресации сетей и маршрутизации 13

1.4 Выбор оборудования для проектируемой сети с его обоснованием из перечня оборудования 18

1.5 Расчет суммарной стоимости оборудования сети с обоснованием выбранного варианта 19

2 Размещение оборудования в отделах организации 22

3 Разработка адресации в сети 23

4 Разработка системы защиты информации в сети 25

Заключение 27

Список литературы 28

Приложение А. Схемы ЛВС 29

Введение

Развитие компьютерных сетей сопряжено с развитием вычислительной техники и телекоммуникаций. При организации сети необходимо учитывать основные методы организации и тенденции развития современных вычислительных сетей, а также то, что трафик проходит через сеть со скоростью, не превышающей пропускную способность самого медленного участка сети, находящегося на его пути. Особенно это важно при построении больших сетей.

Как правило, в крупных и малых организациях решается ряд типовых задач по созданию вычислительных и телефонных сетей [2, 8]:

  • Создание локальной сети в рамках офиса или здания;
  • Объединение в единую сеть группу разрозненных филиалов предприятия;
  • Создание единого центра коммутации вычислительных и телефонных сетей;
  • Повышение безопасности и контроля существующей сети;
  • Интеграция различных каналов передачи данных в единую сеть.

При построении локальных сетей используют соответствующее задаче сетевое оборудование. На современном рынке компьютерной техники и технологии сетевое оборудование ЛВС, включая персональные компьютеры, представлено великим множеством различных видов, модификаций, разработками конкурирующих фирм - изготовителей. Такого класса оборудование обновляется непрерывно, в среднем устаревает за 5-7 лет, что создает объективную необходимость для специалистов компьютерных технологий и специалистов, связанных с вычислительной техникой, постоянно следить за колебаниями рынка и проводить на любой необходимый текущий момент анализ состава и характеристик сетевого оборудования ЛВС.

На сегодня проблема выбора сетевого оборудования приобретает все большую актуальность при построении надежной и легко масштабируемой сетевой инфраструктуры организаций.

Целью курсовой работы является проектирование локальной вычислительной сети, использующей стек протоколов TCP/IP.

В соответствии с целью работы поставлены следующие задачи:

  • Рассмотреть теоретические вопросы проектирования сетей Интранет;
  • Выполнить обоснованный выбор оборудования для проектируемой сети;
  • Выполнить проектирование схемы ЛВС;
  • Разработать адресацию в сети;
  • Разработать систему защиты информации в сети.

Техническое задание на проектированиелокальной вычислительнойсети Интранет

В процессе выполнения курсовой работы необходимо создать проект локальной вычислительной сети, использующей стек протоколов TCP/IP.

Проектируемая Интранет-сеть располагается в двух зданиях (рис.1).

Рисунок 1 – Расположение отделов

Техническое задание на проектирование сети Интранет по варианту 15, которое включает в себя:

размеры помещений и количество персональных компьютеров в отделах (табл.1);

IP - адрес сети (табл.2);

список используемого оборудования с указанием условной стоимости (табл.З);

таблицу прав компьютеров отдела маркетинга (табл.4).

Конкретные значения размеров помещений и количество установленных в них компьютеров по выданному варианту приведены в табл.1.

Таблица 1. Размеры помещений и количество персональных компьютеров в отделах

Размеры помещений и длина трубопровода, м

Количество компьютеров, шт.

Номер

варианта

1.1

L2

L3

L4

L5

L6

L7

Отдел

марке

тинга

Отдел

АСУ

Произвол. отдел

Проектный отдел

15

20

20

20

20

20

800

5

5

6

7

15

16

Для организации системы внутренней IP-адресации с последующим разделением сети на подсети по CIDR, в табл.2 приводится исходный IP- адрес сети по выданному варианту технического задания.

Таблица 2. IP — адрес сети

№ варианта

1Р - адрес сети

15

192.168.14.0

Разрешается использовать только оборудование, приведенное в табл.3.

В табл.3 приведены также условные цены на используемое оборудование, которые потребуются при расчете общих затрат на оборудование локальной вычислительной сети.

Таблица 3. Перечень оборудования

Наименование

Условная стоимость (у.е.)

Неэкранированная витая пара (за один метр)

1

Двужильный оптоволоконный кабель (за один метр)

2

Сетевой адаптер с разъемом RJ-45

70

Коммутатор на 6 оптических портов

200

Двухпортовый мост с любой комбинацией портов для коаксиальных кабелей, неэкранированных витых пар и оптоволоконных кабелей

220

Коммутатор на 6 оптических портов и 24 порта с разъемом RJ-45

600

Коммутатор на 8 портов с разъемом RJ-45

150

Коммутатор на 36 портов с разъемом RJ-45

400

Маршрутизатор Wi-Fi на 8 LAN-портов

200

Источник бесперебойного питания на 800 ВА

200

Файловый сервер на основе процессора Pentium с предустановленной операционной системой (максимум на 30 пользователей)

900

Для отдела маркетинга в курсовой работе необходимо создать систему защиты от атак со стороны Интернета на базе фильтрующего маршрутизатора.

Права доступа компьютеров отдела маркетинга, необходимые для создания таблицы фильтрации, приведены в табл.4.

Таблица 4. Разрешения па доступ компьютеров отдела маркетинга к ресурсам сети Интернет, Вариант 3

ПК

Разрешения

1

HTTP (83.36.33.02, 113.53.44.28.03, 129.69.23.77), FTP (111 .149.77.134), NTP

2

SMTP. NNTP, TELNET (68.77.23.96), NTP

3

HTTP (130.21.21.70), FTP, TELNET, NTP

4

NNTP (129.06.48.250, 129.06.23.01, 129.73.80.69), NTP

5

HTTP (207.41.35.18, 44.79.21.29), NTP

6

SMTP. HTTP (10.54.122.88), FTP (66.78.11.95), NNTP, NTP

7

SMTP, FTP, HTTP, NTP

8

FITTP (181.06.74.02.02, 113.53.44.28.03, 159.64.23.77), TELNET, NTP

ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТУ ЛОКАЛЬНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ

Проект локальной вычислительной сети должен удовлетворять следующим требованиям:

  • Каждый отдел должен иметь доступ к ресурсам всех остальных отделов.
  • Трафик, создаваемый сотрудниками одного отдела, не должен влиять на локальные сети других отделов, кроме случаев обращения к ресурсам локальных сетей других отделов.
  • В качестве среды передачи данных могут использоваться витая пара, оптоволокно, радиоканал в соответствии с техническим заданием.
  • Один файл-сервер может поддерживать не более 30 пользователей.
  • Файловые серверы должны устанавливаться в каждом отделе.
  • Расстояние между компьютерами на моноканале должно быть не менее одного метра.
  • Коммутационное оборудование и файл-серверы должны иметь защиту от пропадания сетевого напряжения путем использования источников бесперебойного питания (UPS). КUPSподключается все оборудование, размещенное в коммутационном шкафу.
  • В коммутационных шкафах размешаются: файл-серверы, коммутационное оборудование (коммутаторы, мосты, маршрутизаторы), источники бесперебойного питания.
  • Коммутационные шкафы должны иметь защиту от несанкционированного доступа.
  • Проект должен иметь минимальную стоимость.
  • Скорость передачи данных в сети - 100 Мбит/с.
  • Tim используемой сетевой технологии -FastEthernet.

1 Теоретические вопросы проектирования сетей Интранет

1.1 Особенности проектирования сетей Интранет на основе коммутаторов и маршрутизаторов

Важным предварительным этапом при проектировании ЛВС является сбор и анализ исходных данных.

На основе анализа собранных данных необходимо упорядочить требования к проектируемой ЛВС и ее составным частям, чтобы в будущем можно было принять взвешенные конкретные решения по планированию ЛВС.

Перед созданием новой сети организации необходимо учесть ряд факторов [2, 6, 7]:

  • Требующийся размер сети (в настоящее время, в ближайшем будущем и по перспективному прогнозу).
  • Структуру, иерархию и основные части сети (по отделам организации, а также с учетом планов комнат, этажей и зданий организации).
  • Граф основных направлений и интенсивности информационных потоков в сети (настоящее – ближайшее будущее – дальняя перспектива). Определение характера пересылаемой по сети информации (данные, аудио, видео), от чего зависит требуемая скорость передачи.
  • Технические характеристики сетевого и компьютерного оборудования (компьютер, адаптер, кабель, коммутатор, маршрутизатор) и его стоимости.
  • Оценку возможностей проложить кабельную систему в комнатах и между ними, а также мер обеспечения целостности кабеля.
  • Требования к обслуживанию сети, обеспечению  ее безотказности и безопасности.
  • Требования к программному обеспечению с учетом необходимых ресурсов, скорости обмена информацией и разграничения прав доступа
  • Учет необходимости подключения к глобальным или к другим ЛВС.

Требуется также проведение полной инвентаризации имеющихся компьютеров, программных средств и периферийных устройств, чтобы исключить дублирование оборудования и программного обеспечения в условиях разделяемых ресурсов, а также определить необходимость модернизации компьютерного оборудования и программных систем.

При создании ЛВС используют активное и пассивное сетевое оборудование. В соответствии с ГОСТ Р 51513-99, активным является оборудование, которое содержит электронные схемы и получает питание от электрической сети или других источников и выполняет функции усиления, преобразования сигналов. Такое оборудование способно обрабатывать сигнал по специальным алгоритмам. Активное сетевое оборудование обеспечивает не только прием и передачу сигнала, но и обработку этой технической информации, распределяя поступающие потоки в соответствии со встроенными в память устройства алгоритмами. Эта «интеллектуальная» особенность, вместе с питанием от сети, является признаком активного оборудования. Так, в состав активного оборудования входят следующие типы устройств [1, 4]:

плата сетевого адаптера, устанавливаемая в компьютер и обеспечивающая его присоединение к ЛВС;

репитер – устройство, как правило, с двумя портами, который предназначен для повторения сигнала с целью увеличения длины сетевого сегмента;

концентратор (активный хаб, многопортовый репитер) является устройством с 4-32 портами, применяется для объединения устройств в сеть;

мост является устройством с 2 портами, обычно используемый для объединения нескольких рабочих групп ЛВС, позволяет выполнять фильтрацию сетевого трафика, разбирая сетевые (MAC) адреса;

коммутатор является устройством с несколькими (4-32) портами, обычно используется для объединения нескольких рабочих групп ЛВС;

маршрутизатор (роутер) используется для объединения нескольких рабочих групп ЛВС, позволяет осуществлять фильтрацию сетевого трафика, разбирая сетевые (IP) адреса;

ретранслятор применяется при создании усовершенствованной беспроводной сети с большей площадью покрытия и представляет собой альтернативу проводной сети. По умолчанию устройство работает в режиме усиления сигнала и выступает в роли ретрансляционной станции, которая улавливает радиосигнал от базового маршрутизатора сети или точки доступа и передает его на ранее недоступные участки.

медиаконвертер является устройством, как правило, с двумя портами, обычно используется для преобразования среды передачи данных (коаксиал-витая пара, витая пара-оптоволокно);

сетевой трансивер является устройством, обычно, с двумя портами, обычно используется для преобразования интерфейса передачи данных (RS232-V35, AUI-UTP).

При построении локальных сетей используют соответствующее задаче сетевое оборудование.

Сетевые коммутаторы 2 уровня применяют для объединения компьютеров в пределах одной сети. Подходят для создания локальной сети в офисе или объединения нескольких офисов в пределах одного здания (рисунок 2).

Рисунок 2 – Сетевой коммутатор 2 уровня Cisco 2960-48TT

Сетевые коммутаторы 3 уровня можно использовать для объединения нескольких различных сетей, он требует специализированной настройки, но в ряде случаев способен заменить такое устройство как маршрутизатор, более дороге по стоимости и обслуживанию. Подходит для объединения в единую сеть нескольких филиалов имеющих различные подсети в условиях стабильной топологии сети (рисунок 3).

Рисунок 3 – Сетевой коммутатор 3 уровня - HP E2910

В таблице коммутатора, которая называется таблицей MAC-адресов, находится список активных портов и MAC-адресов подключенных к ним узлов. Когда узлы обмениваются сообщениями, коммутатор проверяет, есть ли в таблице MAC-адрес. Если да, коммутатор устанавливает между портом источника и назначения временное соединение, которое называется канал. Этот новый канал представляет собой назначенный канал, по которому два узла обмениваются данными. Другие узлы, подключенные к коммутатору, работают на разных полосах пропускания канала и не принимают сообщения, адресованные не им. Для каждого нового соединения между узлами создается новый канал. Такие отдельные каналы позволяют устанавливать несколько соединений одновременно без возникновения коллизий.

Поскольку коммутация осуществляется на аппаратном уровне, это происходит значительно быстрее, чем аналогичная функция, выполняемая мостом с помощью программного обеспечения.

Каждый порт коммутатора можно рассматривать как отдельный микро-мост. При этом каждый порт коммутатора предоставляет каждой рабочей станции всю полосу пропускания передающей среды. Такой процесс называется микро-сегментацией.

Маршрутизаторы являются устройствами преимущественно корпоративного класса, способные динамически объединять различные сети, фильтровать, транслировать и шифровать данные, передаваемые по сети. Маршрутизаторы являются устройствами самого высокого уровня, которые используются интернет провайдерами, и крупными организациями с целью объединения и контроля над группой сетей. Сегодня лидером на рынке такого рода устройств является компания Cisco. В арсенале компании Cisco имеется довольно широкий целевой диапазон оборудования от офисных решений до обеспечения работы сложных ИТ-систем, требующих непрерывности функционирования, гибкой поддержки подключений к глобальной сети, широких возможностей для совместной работы. На сегодня маршрутизаторы Cisco с интеграцией сервисов второго поколения (ISR G2) создают новое рабочее пространство без границ за счет виртуализации сервисов, функций поддержки видео и превосходных эксплуатационных характеристик (рисунок 4).

Маршрутизаторы способны выбирать наилучший путь в сети для передаваемых данных. Функционируя на третьем уровне, маршрутизатор может принимать решения на основе сетевых адресов вместо использования индивидуальных MAC-адресов второго уровня. Маршрутизаторы также способны соединять между собой сети с различными технологиями второго уровня, такими, как Ethernet,Token Ring и FDDI (распределенный интерфейс передачи данных по волоконно-оптическим каналам). Задачей маршрутизатора является инспектирование входящих пакетов (а именно, данных третьего уровня), выбор для них наилучшего пути по сети и их коммутация на соответствующий выходной порт. В крупных сетях маршрутизаторы являются главными устройствами, регулирующими перемещение по сети потоков данных.

Рисунок 4 – Маршрутизатор Cisco C2811

1.2 Особенности разбиения сетей на подсети

Рассмотрим типовую задачу организации доступа в Интернет сотрудникам большого офиса с изолированным трафиком каждого отдела. Такой офис состоит из нескольких комнат с сотрудниками, представляющих отдельные рабочие группы. При решении задачи стандартным путем на основе физической сегментации трафика каждого отдела, то надо установить в каждую комнату отдельный коммутатор, подключенный отдельным кабелем к маршрутизатору, который предоставляет доступ в Интернет. В маршрутизаторе должно быть столько портов, чтобы обеспечить подключение всех физических сегментов сети. Такие решения плохо масштабируются и явно дорогие, поскольку при добавлении отделов потребуется приобрести соответствующее число коммутаторов, маршрутизатор (если недостаточно портов) и магистральный кабель. На рисунке 5 отображена физическая сегментация сети.

Рисунок 5  – Физическая сегментация сети [6]

Передача данных между узлами разных виртуальных сетей производится только через маршрутизатор.

Если же использовать виртуальную локальную сеть, не нужно подключение пользователей каждого из отделов к отдельным коммутаторам, сокращается число необходимых сетевых устройств и магистрального кабеля. Управляемый коммутатор с поддержкой функции виртуальной локальной сети позволит организовать логическую сегментацию сети с помощью программной настройки.

В этом случае можно будет подключить пользователей из разных логических сегментов к одному коммутатору, а также сократится число необходимых портов маршрутизатора. Рисунок 6 отображает логическую группировку сетевых пользователей в VLAN.

Рисунок 6 – Логическая группировка сетевых пользователей в VLAN [6]

При организации сети VLAN на основе портов каждой определенной VLAN назначен один порт, вне зависимости от того, какая рабочая станция подключена к этому порту. Это означает, что все рабочие станции, которые подключены к этому порту, будут принадлежать одной VLAN. Конфигурация портов является статической и ее можно изменить только вручную. На рисунке 7 отображена сеть VLAN на основе портов: порты 3,6,8 и 9 принадлежат к VLAN1, а порты 1,2,4,5 и 7 принадлежат к VLAN2 [3].

Рисунок 7 – VLAN на основе портов

Рассмотрим основные характеристики VLAN на основе портов.

Для создания виртуальных сетей на основе группирования портов  всем портам, помещаемым в одну VLAN надо присвоить одинаковый идентификатор VLAN ( VLAN ID). Можно изменять логическую топологии сети, не перемещая рабочие станции физически. Для этого изменяют настройки порта с одной VLAN