Монтаж та проектування комп'ютерних мереж

У сучасний століття, насичений великою кількістю комп'ютерів і техніки, особливою актуальністю користуються послуги з проектування комп'ютерних мереж. Від того, як буде ретельно спланована компонування, буде залежати стабільність і довга робота всіх пристроїв. За основу можна взяти навчальний посібник з проектування комп'ютерної мережі підприємства енергетики.

Введення

Комп'ютерна мережа являє собою обчислювальну систему, в яку об'єднані комп'ютери і необхідне периферійне обладнання, розташоване на певній обмеженій території. У більшості випадків це один офіс або будинок, ну або ж один філіал компанії. На сьогоднішній день комп'ютерна мережа стала одним з основних атрибутів обчислювальних систем, у яких є більше ніж один комп'ютер.


Головні переваги, які можна отримати від локальної мережі, — це можливість спільно використовувати такі загальні ресурси, обмінюватися даними, мати централізоване сховище, використовувати принтери або виходити в мережу Інтернет. Не менш важливим аспектом є отримання відмовостійкої системи, яка зможе продовжити своє функціонування при виході з ладу окремих її частин. Досягається це за рахунок застосування при проектуванні комп'ютерних мереж так званої надлишковості та дублювання. Як правило, побудова надійної системи, яка буде відповідати всім заявленим вимогам і мати найменшою вартістю, починається з опрацювання плану. У ньому враховуються різні характеристики, підбирається необхідна топологія, програмне та апаратне забезпечення.

Опис необхідної мережі

При проектуванні комп'ютерної мережі потрібно врахувати, що вона буде володіти особливими характеристиками і параметрами. Зокрема, вона повинна давати можливість інформаційному відділу компанії підтримувати працездатність всієї апаратної частини і програмного забезпечення, дозволити адмініструвати необхідні мережеві ресурси і створювати резервні копії бази даних. Для забезпечення усіх клієнтів мережі потрібно, щоб вона володіла доступом до високошвидкісного інтернету. Також необхідно організувати велике сховище для всієї збереженої документації. Розглянута в статті мережа буде розрахована на 40 робочих місць. Вони будуть розділені на два сегменти, що містять кожний по 20 машин. Також буде присутній і один загальний сервер. Розташування проводів, що з'єднують всі машини, передбачається в спеціальних каналах, які, в свою чергу, розміщені під штучним покриттям. Це дозволить заощадити на довжині всіх кабелів.

Топологія мережі

Будь-яка комп'ютерна мережа в першу чергу ділиться на обчислювальні машини та мережі передачі даних. Їх можна умовно розділити на кілька категорій: р лобальная обчислювальна мережа; ш ирокомасштабная мережу; л окальная мережу; р егиональная мережу. У даному випадку буде використовуватися локальна обчислювальна мережа. Це означає, що розташовані машини в ній будуть знаходитися в межах якої однієї кімнати, або будівлі. Такі мережі мають кілька базових переваг: у ысокая швидкість передачі даних, у межах 100 мегабіт в секунду; не велика ймовірність помилки при передачі даних; малий а протяжність кабельне тб я . Саме слово "топологія" означає фізичне розташування комп'ютерів у мережі. Це один із стандартних термінів, який застосовується фахівцями для опису розміщення елементів. На вибір тієї або іншої топології дуже часто чинять вплив наступні характеристики:
з залишати обладнання, котор е необхідно застосувати в ній; х арактеристики цього обладнання; у озможности і здатності мережі до розширення; з пособы адміністрування та управління. В основному існує 5 видів різних топологій: шина, зірка, кільце, ніздрювата, стільниковий або концентрична.

Топологія "шина"

Дуже часто її називають лінійною шиною. Вона використовується в самих простих і найбільш поширених обчислювальних системах. Застосовується всього один кабель, який представляє собою магістраль. До цієї магістралі, у свою чергу, вже підключені всі комп'ютери мережі. Передача даних у цьому виді топології відбувається за рахунок адресації даних сайту, посилають по кабелю за допомогою електричних сигналів. У певний момент часу лише одна машина може вести передачу. А це означає, що продуктивність даної топології дуже сильно залежить від кількості комп'ютерів, що беруть участь у даній системі. Чим більше їх кількість, тим повільніше буде відбуватися обмін. Природно, що це не єдиний фактор, який впливає на швидкість передачі даних. Є також загальні характеристики апаратного оснащення системи, частота звернення комп'ютерів до неї, категорія мережевих додатків, запущених на машинах, тип кабелю, відстань між комп'ютерами. По своїй суті, шина являє собою пасивну топологію. Це означає, що машини можуть тільки прослуховувати дані, які передаються в мережі. Тобто не можуть брати участь у безпосередній передачі цих відомостей іншого комп'ютера. Однією з особливостей мережі є той факт, що дані, переміщаючись по ній, можуть відображатися при досягненні кінця кабелю. Це може перешкодити нормальній роботі. Стало бути, треба якось погасити ці сигнали при отриманні їх адресатом. Для цього застосовуються спеціальні термінатори.
При порушенні цілісності кабелю відбувається повне припинення функціонування мережі. При цьому машини можуть і далі продовжувати незалежну роботу. Необхідно враховувати ці особливості при проектуванні комп'ютерних мереж.

Топологія "кільце"

Як можна здогадатися з назви, сегменти мережі розташовані по колу. Тобто в замкнутому кільці. При такій системі проектування одним з переваг є надсилання запиту відразу на всі робочі місця комп'ютерної мережі. Головною проблемою даної топології є той факт, що кожна станція повинна приймати безпосередню участь у передачі інформації. А це означає, що вихід з ладу одного учасника викличе порушення цілісності всієї системи. Також прийняття в ряди кільця нового учасника потребує розмикання.

Топологія "зірка"

Даний вид був розроблений для великих обчислювальних машин. У такій системі є один головний машина, яка обробляє надходять з периферійних пристроїв або інших терміналів дані. Основний принцип такої топології - вся інформація між двома робочими місцями завжди повинна проходити через загальний вузол всієї комп'ютерної мережі. Пропускна здатність такої топології характеризується обчислювальною потужністю вузлів та описується для кожної робочої станції. А так як в цій системі використовується загальний центр, значить, потрібно кожне робоче місце пов'язати з ним. А це означає, що витрати на прокладку кабелів будуть набагато вище, ніж в інших топологіях. Зате зірка є однією з найбільш швидкодіючих, так як передача даних здійснюється між двома робочими станціями через один загальний вузол. Звідси випливає пряма залежність продуктивності всієї мережі від продуктивності цього сайту. Загалом, топологія "зірка" володіє наступними перевагами: п рі виході з ладу однієї робочої станції мережа продовжить свою роботу; п озволяет легко масштабувати систему, підключаючи нові робочі місця і станції; л егко виявити несправність або обрив; про дуже просто адмініструвати. Поряд з цим існує і кілька недоліків: п рі вихід з ладу головного вузла або концентратора у ся мережа окаж е ться недоступною; д ля організації буде потрібно велика кількість кабелю. Саме дана система проектування комп'ютерної мережі ідеально підходить для рішення поточної задачі.

Трохи про моделі OSI

Методика проектування комп'ютерних мереж передбачає велику кількість операцій, які забезпечують передачу інформації від одного вузла до іншого. При цьому користувач, який працює на поточному машині, взагалі не підозрює про те, як відбувається процес обміну даними. Насправді за лаштунками відбувається безліч цікавих процесів. По-перше, інформація розбивається на спеціальні блоки, кожен з яких несе в собі особливу службову інформацію. Утворені блоки формуються у вигляді мережевих пакетів. Вони можуть кодуватися, шифруватися, а потім передаватися за допомогою електричних або світлових сигналів. Саме моделі мережі якраз і служать для упорядкування усіх рівнів процедур, що відбуваються при передачі та отриманні пакетів. У сучасному світі найбільше поширення отримала еталонна система OSI. Вона була затверджена в 1984 році. З тих пір її використовують в якості основи практично всі виробники обладнання для обліку всіх особливостей проектування комп'ютерних мереж. Якщо коротко, то модель ділить всю передачу інформації на сім великих завдань або рівнів. Для 2 найнижчих з них характерна реалізація апаратного забезпечення. Верхні п'ять реалізують передачу допомогою програмного забезпечення. Проте ця модель все-таки є теоретичною, тому в ході проектування комп'ютерних мереж підприємства завжди присутні якісь відхилення або зміни. Загалом, з усіх їх особливо цікавить мережевий протокол TCP/IP.

Стек протоколів TCP/IP

TCP/IP — це засіб для обміну даними між машинами, об'єднаними в одну загальну мережу. Основною причиною, по якій даний протокол дуже поширений, є той факт, що він може дозволити самостійно систем проектування комп'ютерної мережі підключатися до інтернету або ж створювати нові сегменти. Вся інформація, що передається за цим протоколом, являє собою IP пакети. Розпізнавання адресата в ньому відбувається за рахунок видачі IP-адреси.

Вибір програмного і апаратного забезпечення

Серед основних етапів проектування комп'ютерних мереж виділяється вибір інструментарію, який буде забезпечувати взаємодію вузлів. Почати можна з груп кабелів. У будь-якої комп'ютерної мережі їх може бути до 3. Це коаксіальний, вита пара і оптоволокно. Перший, через свою дорожнечу, не отримав широкого розповсюдження. На інших двох можна зупинитися детальніше.

Кабель

Вита пара — це вид кабелю зв'язку, який являє собою кілька пар ізольованих провідників, скручених між собою. Він недорогий, простий в установці, тому отримав велике поширення в монтажі і проектуванні комп'ютерних мереж. Підключення відбувається за допомогою коннектора стандарту RJ-45. Оптоволокно забезпечує один з найбільш швидкісних видів передачі даних. Але так як воно досить дорого в обслуговуванні і підключенні, його в основному застосовують при підведенні інтернету до будівлі, де далі мережа будується з допомогою витої пари.

Обладнання

Як комутаційного обладнання можуть застосовуватися кілька різних елементів. Повторювачі використовуються для подовження мережевого з'єднання шляхом повтору електричного сигналу. Концентратори, або хаби, які об'єднують декілька вузлів в один загальний сегмент. При отриманні сигналу концентратор передає його на всі наявні порти. Але з-за великої кількості колізій хаби зараз використовуються все рідше. На зміну їм прийшли комутатори, або switch. Вони набагато продуктивніше концентраторів і здатні передавати дані строго певному адресату. Маршрутизатори допомагають зменшити навантаження на мережу завдяки поділу на кілька доменів, а також фільтрації пакетів.

Вибір робочих станцій

Для проектування та адміністрування комп'ютерних мереж робочі місця вибираються відповідно з наявними фінансовими ресурсами та уподобаннями. Сервер ж у більшості випадків володіє набагато більшими ресурсами і підвищеними обчислювальними характеристиками. По суті, саме він і буде основним "думаючим" вузлом в мережі.

Висновок

У статті було наведено приклад теоретичних основ проектування комп'ютерних мереж. Насправді цей процес досить тривалий і складний. На кожному етапі потрібно буде вирішувати масу завдань. Тому реалізаці їй прокладки і монтажу мережі зазвичай займаються досвідчені спеціалісти, які володіють як теоретичними знаннями, так і практичним досвідом у цій сфері.