Министерство образования Российской Федерации муниципальное образовательное учреждение средняя образовательная школа №24

Министерство образования Российской Федерации
муниципальное образовательное учреждение
средняя образовательная школа №24
Научно - исследовательская работа по информатике
ПЕРВЫЕ ШАГИ В ЛОКАЛЬНУЮ КОМПЬЮТЕРНУЮ СЕТЬ.
Выполнили:
Буртовой Андрей 8 «а» класс
Мищенко Константин 8 «а» класс
Руководитель:
Михина Наталья Константиновна
Копейский городской округ
2010
1
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
2
1 Проектирование сети
3
1.1 Выбор топологии локальной сети
3
1.2 Выбор среды передачи данных
5
1.3 Выбор оборудования
6
2 Анализ и построение схемы локальной сети
7
3 Монтаж локальной сети
8
4 Установка и настройка сетевого программного обеспечения
9
Заключение
12
Литература
13
Приложения
14
2
ВВЕДЕНИЕ
Объект исследования: локальные компьютерные сети.
Предмет исследования: способы прокладывания и настройки локальных
компьютерных сетей.
Актуальность исследования: на дворе уже XXI век. Вся наша жизнь
подчинилась компьютерным технологиям. Компьютеры теперь есть
практически в каждом доме. Мы используем их и при работе (над домашним
заданием), и для развлечений (фото, музыка, видео). Сегодня нет
необходимости выходить из дома, чтобы пообщаться с товарищами или
приобрести себе новых друзей, для этого достаточно зайти на сайты
«Одноклассники», «Мой мир», «В контакте». А ещё мы любим играть в сетевые
игры Он-лайн. Это все очень увлекает и поэтому желающих подключиться к
сети Internet с каждым днём становится всё больше и больше. Но увеличение
количества пользователей отражается на качестве работы сети. Эта проблема
существует и у нас в поселке. Internet выходит из строя довольно часто, а
мастеров приходится ждать в течение нескольких дней.
Гипотеза исследования:
организовать свою сеть в посёлке, не
зависящую от провайдеров, фирм-посредников, полностью находящуюся в
нашем подчинении и соответствующую нашим запросам, возможно.
Цель исследования: объединить компьютеры, сосредоточенные на
небольшой территории, например в многоквартирном доме, в локальную сеть,
тем самым создавая отдельные узлы связи.
Задачи исследования:
 Доказать возможность объединения компьютеров в единую локальную
сеть в поселке.
 Показать преимущества пользователей подключенных к поселковой сети
в сравнении с изолированными пользователями.
Новизна исследования: перенос локальной сети за пределы одного
сооружения и идея использовать новейшие компьютерные технологии Wi-Fi в
объединении точечных узлов связи, представляющих собой независимые
локальные сети.
Практическая значимость:
Наша работа является практическим
руководством для желающих объединить компьютеры в собственную
локальную сеть.
3
1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕТИ
Локальная вычислительная сеть представляет собой целую систему
аппаратного и программного обеспечения. Эта сеть позволяет соединить
компьютеры между собой и образовать единый центр обработки и хранения
различной информации. Аппаратное обеспечение включает следующие
элементы: концентраторы, сетевое оборудование, персональные компьютеры,
маршрутизаторы и другие элементы. Программное обеспечение представлено
такими компонентами, как: сетевая операционная система, а также протоколы
передачи различной информации. Прокладка ЛВС заключается в соединении
между собой всех вышеперечисленных элементов. Выбор структуры и режима
работы будущей сети зависит от ее назначения и требований к ее
возможностям.
Перед тем как начать работу по объединению компьютеров, необходимо
провести аналитическую оценку будущей сети, спроектировать её, что
позволит определить способ организации физических связей рабочих станций
(т.е. топологию), месторасположение основных узлов, построить схему сети,
сделать выбор среды передачи данных, необходимого оборудования.
1.1 ВЫБОР ТОПОЛОГИИ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ
Топология сети—это конфигурация локальной сети, которая описывает
схему физического соединения компьютеров, тип оборудования, методы
управления обменом, надежность работы и возможность расширения сети.
Независимо от того сколько в сети компьютеров, существуют определенные для
ЛВС предельные соотношения, которые не позволяют строить сеть так, как нам
заблагорассудится. Существует ряд правил и ограничений стандартов.
Топологии вычислительных сетей могут быть самыми различными, но
для локальных вычислительных сетей наиболее типичными являются три:
шинная, звездообразная, кольцевая.
1. Шинная— компьютеры
подключены
вдоль одного кабеля (сегмента). При таком
соединении
обмен
может
производиться
непосредственно между любыми узлами сети,
независимо от остальных. При повреждении связи
одного узла с общей шиной этот узел отключается от сети, но вся сеть работает.
Сеть достаточно устойчива, но если повреждается шина, то вся сеть
выходит из строя. Дисциплина обслуживания параллельная. Это обеспечивает
высокое быстродействие локальной компьютерной сети с шинной топологией.
Преимуществом шинной сети является возможность добавление или
исключение узлов без повторной инициализации сети. Основной недостаток
шинной сети - невозможность одновременной передачи информации
несколькими станциями.
4
2. Звездообразная — компьютеры
подключены к отдельным сегментам кабеля,
исходящим из одного узла, это может быть
сервер или концентратор. Вся информация
передаётся через центральный узел, который
ретранслирует, переключает и маршрутизирует
информационные потоки в сети.
При повреждении одного из соединений от сети отключается только один
узел. Кроме того, эта схема соединения позволяет создать сложные
развлетлённые сети.
3. Кольцевая — компьютеры подключены к кабелю,
замкнутому в кольцо. При этом соединении данные
передаются последовательно от узла к узлу, причём в двух
направлениях, что повышает устойчивость к неполадкам сети.
Каждый промежуточный узел между передатчиком и
приемником
ретранслирует
посланное
сообщение.
Принимающий
узел
распознаёт
и
получает
только
адресованное ему сообщения.
1 цЛ
Один разрыв не выводит сеть из строя, но два разрыва делают сеть
нерабочей. Кольцевая сеть применяется из-за высокой скорости передачи
данных и надежности. Однако стоимость такой сети достаточно высока за счет
расходов на адаптеры, кабели и дополнительные приспособления. Недостаток
этого типа сетей - необходимость остановки в работе при добавлении или
замене узла.
Каждый вариант имеет свои преимущества и недостатки (Приложение
№1). При построении крупных локальных сетей используют разные топологии
в зависимости от ожидаемого результата. Самым правильным является
смешанный тип.
Сети в зависимости от способа организации могут быть одноранговыми
или с выделенным сервером.
В одноранговой сети все компьютеры равноправны. С каждого
компьютера есть доступ на все остальные компьютеры сети.
Сеть с выделенным сервером имеет центральный компьютер - сервер,
который управляет работой сети. Это наиболее мощный компьютер, с большим
объёмом оперативной и дисковой памяти. Сервер распределяет доступ
пользователей к компьютерам сети к общим сетевым ресурсам. Общим
является жёсткий диск сервера. На нем находятся программы, которые могут
всё запускать, и через него пользователи обмениваются информацией. Общие
аппаратурные ресурсы могут быть распределены по сети.
5
1.2 ВЫБОР СРЕДЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
В качестве среды передачи наиболее часто используется витая пара,
коаксиальный кабель или оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля
учитывают следующие показатели:
•
стоимость монтажа и обслуживания;
•
скорость передачи информации;
•
ограничения на величину расстояния передачи информации
(без дополнительных усилителей-повторителей);
•
безопасность передачи данных.
Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих
показателей. Например, чем больше расстояние передачи данных, тем меньше
скорость и тем сложнее обеспечить должную защиту информации. Простота
наращивания и расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.
Витая пара. Различают 5 категорий кабеля витой пары (Приложение 2).
Кабель содержит две или более пары проводов, скрученных один с другим по
всей длине кабеля. Скручивание позволяет повысить помехоустойчивость
кабеля и снизить влияние каждой пары на все остальные. Витая пара позволяет
передавать информацию со скоростью до 1 Мбит/с, легко наращивается, однако
имеет недостаточную помехозащищенность в условиях высокого уровня помех
на линии связи. Преимуществом является низкая цена и отсутствие проблем
при монтаже. Для повышения помехозащищенности информации часто
используют экранированную витую пару, т. е. витую пару, помещенную в
экранирующую оболочку.
Коаксиальный кабель . Состоит из центрального проводника
(сплошного и многожильного), покрытого слоем полимерного изолятора,
поверх которого расположен другой проводник (экран). Экран представляет
собой оплетку из медного провода вокруг изолятора или обёрнутую вокруг
изолятора фольгу. Коаксиальный кабель обеспечивает более высокую
помехоустойчивость по сравнению с витой парой, позволяет передаввать
информацию на расстояние до 2000м со скоростью до 44 Мбит/с, но он дороже,
и возникают проблемы с наращиванием кабеля.
Оптоволоконный кабель. Он не подвержен действию электромагнитных
полей, и сам практически не имеет излучения. Внешнее воздействие помех
практически отсутствует. Применяется там, где возникают помехи в виде
электромагнитных полей или требуется передача информации на очень большие
расстояния без использования повторителей, также применяется в сетях,
требующих повышенной секретности информации. Это наиболее дорогое
соединение. Скорость распространения информации по ним достигает 1
ОГбит/с. Допустимое удаление— более 50 км.
6
1.3
ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ
Для обеспечения возможности подключения к сети
каждый компьютер должен иметь сетевой адаптер, который
также называют сетевой картой, которая устанавливается в
свободный разъем на материнской плате компьютера, имеет
собственный процессор, память и разъемы для подключения
кабелей определенного сетевого стандарта.
Концентратор
(hab)
ИЛИ
коммутатор (switch) по сути и
образует общее
пространство для общения компьютеров входящих
в сеть, он является центральным устройством сети
на витой пары, нужен для соединения более чем
двух компьютеров. Это устройство с портами для
подключения
сетевых
кабелей
от
всех
компьютеров. Один конец каждого кабеля
соединяется с сетевой картой, другой - с хабом или свитчем. Концентраторы
выпускаются на разное количество портов, чаще всего на 8, 12, 16,24.
Подключение концентратора к другим концентраторам и компьютерам
осуществляется кабелем типа "витая пара" через разъемы RJ -45- коннекторы.
КоннекторыRJ-45.
Основное назначение коннектора - предотвратить выпадение
штекеров из гнезд, используется для витой пары пятой
категории. Для соединения двух компьютеров или
концентраторов необходимо 2 коннектора.
Работоспособность коммуникационных систем, в
которых установлено активное сетевое оборудование, зависит от качества
кабельных соединений. Для закрепления
коннекторов
на
кабеле
используется
специальный обжимной инструмент.
Работа при обжимке кабеля всегда
требует особого внимания, так как ошибки
могут привести к неработоспособности
отдельных узлов и повлиять на работу всей
системы. При неправильно обжатой витой паре данные могут формально
передаваться правильно, но из-за большого количества потерянных пакетов это
будет происходить медленно. Такие ошибки трудно
обнаружить визуально, это возможно сделать только с
помощью специального тестирующего инструмента.
7
2 АНАЛИЗ И ПОСТРОЕНИЯ СХЕМЫ СЕТИ
Перед тем, как начать работу необходимо составить схему своей будущей
сети. Мы это сделаем на основе знаний, которые получили при изучении
специальной литературы.
Для прокладки локальной сети в доме наиболее удобно использовать
схему размещения компьютеров по типу «звезда». В качестве центрального
узла целесообразно использовать концентратор и к нему уже подключать все
рабочие станции.
Концентраторы можно объединять, образуя каскадную структуру сети.
При этом надо придерживаться следующих правил:
•
избегать закольцовывания путей;
•
следить за тем, чтобы количество концентраторов
между любыми двумя станциями не превышало 4.
При проектировании локальной сети необходимо учитывать, что
максимальная длина кабеля от порта до порта не должна превышать 100
метров. Если расстояние между коммутаторами или между коммутатором и
компьютером превышает 100 м, то его можно поделить на участки по 100
метров и соединить их через коммутаторы.
Так как здание, где мы будем прокладывать сеть имеет два подъезда и
четыре этажа в каждом подъезде по четыре квартиры на этаже, то логично
будет применить три концентратора. Один на 8 портов, два на 16.
Мы создаем одноранговую локальную сеть, где нет выделенного сервера,
так как её легко настроить, не требуется серверного программного обеспечения,
не нужен квалификационный системный администратор.
Исходя из описания свойств кабеля, мы для построения сети
воспользуемся витой парой, которая доступна по цене, проста в монтаже и
обладает высокой пропускной способностью.
При использовании данного типа кабеля необходимо учитывать ограничения
стандарта:
 максимальное количество станций в сети — 1024;
 максимальное расстояние между двумя узлами сети (двумя точками
подключения станций или концентраторов) — 500 м;
 максимальная длина сегмента — 100 м;
 максимальная пропускная способность сети — 10 Мбит/с.
На основе вышесказанного мы разработали схему нашей сети и
произвели расчет материальных затрат на оборудование и кабеля,
необходимого для работы. Приложение №3, №4.
8
3 МОНТАЖ СЕТИ
Монтаж сети мы начнем с установки основного восьми портового
концентратора на чердаке. Для того, чтобы концентратор не привлекал к себе
внимание, мы установим его как можно выше на сропилы.
Подготовим кабель к подключению, обжав его коннекором, строго
соблюдая последовательность действий при обжиме (Приложение №5).
Провода расплетаются строго по схеме (Приложение №6).
От корневого концентратора спустим два кабеля по трубе,
предназначенной для низковольтных проводов, по одному на каждый подъезд и
заведем их в ближайшие квартиры, где разместим шестнадцати-портовые
концентраторы второго уровня.
От концентраторов второго уровня идет разводка по подъезду. Для
придания эстетического вида можно использовать короба под провода, которые
прикрепляются к стенам гвоздями и вдоль направляющих пустить кабель
(правда это сделает наш проект насколько дороже). Спуск кабелей по этажам
производится также по трубам для низковольтных проводов. На каждом этаже
вылавливается необходимое количество проводов и протягивается в квартиры,
где подключаются через распределительную коробку к сетевым картам.
9
4 УСТАНОВКА И НАСТРОЙКА
СЕТЕВОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Функционирование аппаратной части сети должно быть поддержано
соответствующими программами, которые позволяют определять адреса
компьютеров, делать доступными программные и аппаратные ресурсы для
клиентов сети, назначить различные права доступа пользователям, защищать
информацию.
Так как мы строим одноранговую сеть, то будем использовать ресурсы
сетевого программного обеспечения, входящего в состав операционной
системы Windows ХР.
Для того, чтобы компьютеры «увидели» друг друга в сети необходимо
установить сетевую карту. Сетевая карта устанавливается в свободный разъем
(слот), на системной плате. После загрузки, если операционная система
самостоятельно не обнаружила новое устройство, нужно выбрать в меню Пуск
- Настройка - Панель управления. Найти значок Сеть и дважды щелкнуть по
нему мышью. Нажать на вкладке Конфигурация кнопку Добавить. В появившемся окне Выбор типа компонента выделить пункт Сетевая плата. Снова
нажать кнопку Добавить. Далее выбрать из предлагаемого операционной
системой списка или установить с диска драйвер вашей сетевой платы.
После установки сетевой карты и драйверов к ней на Рабочем столе
должна появиться иконка "Сетевое окружение". В контекстном меню,
вызываемом по нажатию на правую кнопку мыши, нужно выбрать "Свойства",
затем Свойства "Подключения по локальной сети". Если установка сетевой
карты прошла успешно, значит, необходимые компоненты ("Клиент для сетей
Microsoft", протокол ТСР/IР и "Служба доступа к файлам и принтерам сетей
Microsoft ") уже установлены. Отсутствующие компоненты можно установить,
нажав"Установить...".
Все компьютеры должны входить в одну группу, только под разными именами.
Идентификационные данные указываете в свойствах системы (Панель
управления - Система), вкладка "Имя компьютера". Введим для каждого
компьютера уникальное имя и одинаковую рабочую группу (обязательно на
английском языке).
Следующий этап — создание учетных записей, так как без них
практически невозможно будет получить доступ к ресурсам в Windows ХР.
Сначала нужно открыть окно "Управление компьютером" (Панель управления Администрирование - Управление компьютером), затем Локальные
пользователи и группы - Пользователи. Выбирая Действие/Новый
пользователь, создадим учетные записи для всех пользователей. Эти данные
потребуются при использовании общих ресурсов.
10
Теперь можно предоставлять в общий доступ папки и ресурсы. Настройка
доступа
производится через вкладку "Доступ" свойств ресурса.
Под иконками общих ресурсов находится значок руки, доступ к ним по сети
происходит через иконку Сетевое окружение - Microsoft Windows Network.
Закройте все окна.
Настройка IР адресов.
Для этого зайдем в главное меню Пуск - Панель управления, в меню слева
выбрать: "Переключение к классическому виду"
после этого нужно выбрать и нажать на ЗНАЧОК - "Сетевые подключения" и
правой кнопкой мышки нажмите на значок, выберите "Свойства"
11
далее в появившемся окне выделите пункт "Протокол Интернет (ТСР/IР)" и
нажмите кнопку "Свойства", теперь нужно задать IР -адреса и шлюзы
(согласовано, для того, чтобы на всех компьютерах были одни и те же номера).
Теперь нужно выключить и включить "Подключение по локальной сети" или
перезагрузить Windows (компьютер).
Теперь у нас должно все работать.
12
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Работая над проблемой создания сети мы убедились, что организовать
свою собственную сеть в посёлке и самостоятельно администрировать её это
выгоднее и эффективнее, так как локальная сеть имеет ряд преимуществ:
1. Разделение ресурсов позволяет совместно использовать периферийные
устройства (например, принтеры) и дисковое пространство удаленных
компьютеров. Благодаря этому возможно применять имеющуюся дисковую
память и периферийные устройства более рационально.
2. Возможность многопользовательского режима работы с программами и
документами. Это удобно при совместной работе над проектами и рефератами.
3. Совместное применение программных средств, игр.
4. Использование вычислительной мощности удаленного процессора более
мощного компьютера позволяет существенно снизить затраты на модернизацию
устаревшей модели соседа. Компьютер с небольшими возможностями
подключаясь к более мощному, имеет возможность использовать его ресурсы.
5. Повышение эффективности подключения к глобальной сети Internet. По
локальной сети возможно получить доступ в Internet нескольких компьютеров
через один модем, что сокращает материальные расходы на оплату услуг
глобальной сети.
На сегодняшний день нам удалось создать единое сетевое пространство в
большом многоквартирном доме. Для этого необходимы практические навыки
работы с компьютерными сетями; уметь проектировать сети, строить схемы;
делать расчеты затрат на оборудование и комплектующие сети; настраивать
программное обеспечение.
Создание точечных узлов связи – это начальный этап по объединению
посёлка в единую локальную сеть. Если на большинстве домах будут
установлены концентраторы, связать их между собой, создав тем самым
единую среду для общения, можно с помощью новейших компьютерных
технологий беспроводной связи Wi-Fi.
В своей работе мы показали явные преимущества пользователей
подключенных к поселковой локальной сети и доказали, что создавать
собственную сеть и объединять в неё компьютеры возможно и нужно.
13
ЛИТЕРАТУРА
1.
Воронкова И.А., Янковский А.В. Информационные технологии: Учебное
пособие. - Томск, 2009. - 220 с.
2.
Васильев Ю.В. Самоучитель создания локальной сети: Быстрый старт. Триумф, 2007.-187с.
3.
Ефимова О.П., Морозов В.И., Угринович Н.Н. Курс компьютерной
технологии с основами информатики. Учебное пособие для старших классов. М: АСТ; АВР, 2000.
4.
Поляк-Брагинский А.В. Сеть своими руками. - 3-е изд. Перераб. И доп. СПб.: БХВ-Петербург, 2008. - 640 с: ил. - (Самоучитель).
5.
Сергеева А.П. Офисные локальные сети: Самоучитель. - ДиалектикаВильяме, 2006. -435с.
14
Приложение № 1
Преимущества и недостатки
типовых топологий локально-вычислительных сетей.
Характеристики
"звезда"
Топология
"кольцо"
"шина"
Незначительная
Средняя
Средняя
Любые
Любые
Ограничены
Хорошая
Хорошая
Незначительная
Незначительная
Незначительная
Высокая
Хорошее
Удовлетво-
Плохое
Стоимость расширения
Размеры системы
Защищенность от
прослушивания
Стоимость подключения
Поведение системы
при высоких
нагрузках
рительное
Возможность
работы в реальном
времени
Простота
Очень хорошая
Хорошая
Плохая
Удовлетво-
Разводки кабеля
Хорошая
Обслуживание
Удобное
рительная
Среднее
15
Хорошая
Среднее
Приложение №2
Сведения о применении разных категорий кабеля «витая пара».
Категори
Область применения
1я
Используется для телефонных коммуникаций и не подходит для
передачи данных в компьютерных сетях
2
Используется для передачи данных со скоростью до 4 Мбит/с
включительно
3
Используется для передачи данных со скоростью до 10 Мбит/с
включительно. Применяется в старых сетях Ethernet
4
Используется для передачи данных со скоростью до 16 Мбит/с
включительно. Применяется в сетях Token Ring
5
Используется для передачи данных со скоростью до 100 Мбит/с
включительно. Применяется в современных сетях
16
Приложение № 3
Схема построения локальной сети
17
Приложение №4
Расчет материальных затрат на организацию сети.
№
Наименование
п/п
оборудования
1 Концентратор
8 портовый
2 Концентратор
16 портовый
3 Кабель «витая пара»
категории 5
4 Коннекторы для
коммутаторов
5 Коннекторы для
компьютеров
6 Розетки для
коннекторов
Всего
Ед.
изм.
шт
Цена
Кол-во
Сумма
(в рублях)
850
1
850
шт
1100
2
2200
м
5,6
275
1540
шт
4,5
4
18
шт
4,5
64
288
шт
55
32
1760
(в рублях)
6656
18
Приложение №5
Обжим витой пары
Для обжима витой пары потребуется кусок провода нужной длины, два
коннектора RJ-45 и инструмент для обжима RJ-45.
Последовательность действий при обжиме витой пары:
1. Отрежьте кусок витой пары нужной длины от бухты, при этом можно
воспользоваться резаком, встроенным в обжимной инструмент.
2. Аккуратно снимите изоляцию с кабеля. Для этого лучше использовать
специальный инструмент для зачистки изоляции витой пары, его лезвие
выступает ровно на толщину изоляции, так вы не повредите проводники. Если
такого инструмента нет под рукой, то можно воспользоваться обычным ножом
или даже ножницами. Весь вопрос в удобстве и скорости.
3. Расплетите и разведите проводники, выровняйте их в один ряд, при этом
соблюдая схему обжима витой пары (Приложение 6).
4. Обкусите проводники таким образом, чтобы их длина от изоляции была чуть
больше сантиметра. Для этого можно воспользоваться инструментом для
обрезки витой пары, или ножами встроенными в обжимной инструмент.
5. Аккруратно вставьте проводники в коннектор RJ-45. Обратите внимание
чтобы расположение проводов относительно коннектора при обжиме второго
конца провода полностью совпадало с первым.
6. Обязательно проверьте не перепутались ли проводники и правильно ли они
вошли в коннектор, при этом все провода должны упереться в переднюю
стенку коннектора.
7. Поместите коннектор с расположенными в нем проводниками в клещи, затем
плавно, но сильно произведите обжим витой пары.
8. Обязательно следует проверить правильность обжима витой пары на предмет
отсутствия контакта в отдельных проводниках. Это лучше всего сделать
специальным тестировочным инструментом.
19
Приложение №6
Способы обжима коннекторов RJ-45
(5 категории, витая пара).
1. Прямой порядок обжима витой пары, ведущей от рабочей станции
к концентратору.
2. Кросс-линковый (перекрестный, кроссоверный) порядок обжима
витой пары.
Применяется в случае, когда требуется соединить между собой 2
концентратора, не имеющих переключения uplink/normal, а также для
прямого соединения 2-х компьютеров.
20