2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………….3
ГЛАВА 1. СРЕДСТВА ОРГАНИЗАЦИИ ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬ-
НЫХ СЕТЕЙ .....…………………………………………………………………..6
1.1. Основы сетевых технологий …………………………………………......6
1.2. Принципы работы сети Ethernet ………………………………….....….11
1.3. Беспроводные локальные сети ...……………………………………….16
ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ ИНФОРМАЦИОННО-
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ ДЕТСКОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕ-
ЖДЕНИЯ …………………………………………………………………..….…24
2.1. Требования, предъявляемые к структуре сети и виды информацион-
ных угроз ……………………………...…………………………………..……..24
2.2. Средства обеспечения межсетевой безопасности ………..……….….31
2.3. Антивирусные средства и средства защиты детей от нежелательной
информации……..……………………………………………………………..…37
ГЛАВА 3. ОРГАНИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ
СЕТИ ЦДТ "ЛОГОС" ..……………….…………………………………….…...46
3.1. Разработка топологии локальной сети ЦДТ и настройка центрального
сервера …………………………..………………………………………...….….46
3.2. Развёртывание беспроводной сети …………...………..………………56
3.3. Исследование совместимости беспроводной сети с электронной аппа-
ратурой центра и документирование локальной сети .………...….…………63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………70
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ …………………………….73
ПРИЛОЖЕНИЯ ………………………………………………………………....78
3
Введение
В настоящее время компьютерные сети начинают занимать ключевые
позиции не только в информационных технологиях, но и во всех сферах дея-
тельности общества и личности. Практически ни одно современное предпри-
ятие или учреждение не может существовать без компьютерных технологий.
Доступность информационных ресурсов, как характеристика современных
глобальных компьютерных сетей, становится одним из решающих факторов
эффективности деятельности современного человека.
Широкое внедрение в ежедневную практическую деятельность людей
компьютерных технологий, составляющих основу глобальных компьютер-
ных сетей, создает объективную необходимость их освоения. Причём этот
процесс должен начинаться как можно раньше, давая возможность подрас-
тающему поколению освоить их и применять в своей деятельности с
наибольшей эффективностью. Это объясняет столь пристальное внимание
руководства страны к вопросам обеспечения школ и других образовательных
организаций компьютерным оборудованием. К сожалению, в силу объектив-
ных причин, не всегда хватает средств на закупку новейших технических
средств, что требует решения вопросов максимально эффективного исполь-
зования имеющихся ресурсов.
Актуальность темы исследования заключается в том, что развёртыва-
ние правильно организованных информационных сетей позволяет повысить
производительность труда педагогов, ускорить развитие творческого потен-
циала учащихся и обеспечить их гармоничное развитие, что особенно важно
в современных условиях многообразного и быстро меняющегося мира.
Объектом исследования являются основные принципы и технологии
построения вычислительных сетей, а также вопросы информационной без-
опасности.
4
Предмет исследования представляет собой практическую реализацию
информационно-вычислительной сети центра детского творчества «Логос»
на базе имеющихся аппаратно-технических средств с учётом специфических
требований к безопасности и совместимости.
Цель работы: Создать беспроводную сеть и усовершенствовать суще-
ствующую кабельную локальную сеть центра детского творчества "Логос".
Задачами данной работы являются:
изучение передовых сетевых технологий и способов организации вы-
числительных сетей, особенностей их построения, достоинств и недостатков;
разработка оптимальной структуры информационно-вычислительной
сети центра детского творчества на основе имеющихся материально-
технических средств;
внедрение эффективной беспроводной сети центра детского творчества
«Логос» с учётом особенностей расположения помещений;
анализ угроз для информационной системы и средств обеспечения без-
опасности;
выработка и обоснование рекомендаций к предстоящему обновлению
аппаратных средств вычислительной сети.
Практическая значимость работы заключается в возможности внедре-
ния её результатов в деятельность образовательной организации с целью по-
вышения эффективности и качества воспитательного процесса и отдачи тру-
да педагогов и организаторов дополнительного образования.
Среди авторов, в произведениях которых рассматривалась проблема
исследования, можно выделить таких, как:
Джо Хабрейкен (Joe Habraken) - преподаватель в университете Новой
Англии и специалист в области информационных технологий, автор многих
книг, ставших бестселлерами;
5
Александр Ватаманюк – автор большого количества книг и видео-
уроков по компьютерной тематике;
Джесси Рассел (Jesse Russell)- виртуальная писательница, за лично-
стью которой стоят миллионы пользователей интернета;
Денис Колисниченко - инженер-программист и системный админи-
стратор, имеет богатый опыт эксплуатации и создания локальных сетей, ав-
тор более 30 книг.
В первой части исследования были изучены принципы организации ло-
кальных вычислительных сетей, компьютерные технологии информацион-
ных систем и способы создания беспроводной сети. Вторая часть включает
исследование особенностей реализации и специфических требований к ин-
формационно-вычислительной сети центра детского творчества «Логос»;
рассмотрены пути решения основных проблем. Третья, заключительная часть
работы, посвящена описанию практических действий по построению ин-
формационно-вычислительной сети центра детского творчества "Логос", ре-
шению основных вопросов и выработке рекомендаций по её модернизации.
6
1. Средства организации локальных вычислительных сетей
1.1. Основы сетевых технологий
Какой бы вычислительной мощью ни обладали бы отдельные компью-
теры, при отсутствии средств непосредственной связи между ними их общая
производительность оставалась бы на довольно низком уровне, так как зна-
чительное время уходило бы на обеспечение взаимной физической передачи
информации между ними с использованием человеческого труда. Естествен-
ным решением этой проблемы стало создание компьютерных сетей, позво-
ляющих им беспрепятственно общаться между собой в автоматическом ре-
жиме, передавая огромные массивы данных.
Объединение компьютеров в вычислительную сеть может ускорять
процесс обработки данных путем распараллеливания вычислений, может
быть необходимо для организации хранения данных, поступающих от раз-
личных служб, либо для управления сложной исполнительной системой из
нескольких компьютеров и в других случаях. Под компьютером в этом кон-
тексте следует понимать не только персональный компьютер, но и специали-
зированный компьютер, сервер, планшет, смартфон и др. [36].
Первым уровнем объединения компьютеров является локальная сеть –
группа двух и более вычислительных устройств, связанных между собой ли-
ниями обмена информацией, принадлежностью к определённой организации
или сообществу и обычно находящихся в пределах одного здания или терри-
тории одного объекта [11].
Наиболее известная глобальная сеть, Интернет (World Wide Web,
«Глобальная паутина») представляет собой чрезвычайно разветвлённую
структуру, состоящую из совокупности связанных между собой отдельных
компьютеров, локальных сетей всевозможных серверов. Она охватывает со-
7
бой весь земной шар и околоземное пространство. Её информационные воз-
можности воистину безграничны [23].
В современном мире довольно редко можно встретить независимые
локальные сети, не имеющие выхода в Интернет. Обычно это может быть
связано с повышенной секретностью или с отсутствием физической возмож-
ности подключения к провайдерам глобальной сети [24].
Одним из основных сервисов, предоставляемых локальной сетью явля-
ется интранет (intranet) - информационная инфраструктура компании, пред-
ставляющая собой ее внутреннюю корпоративную сеть, усовершенствован-
ную веб-технологией (с использованием программных продуктов и техноло-
гий Интернета, например веб-сервера), технологией клиент-сервер, а также
включающая в себя средства управления сетью и распределенными прило-
жениями [34].
Веб-технология коренным образом изменяет способы использования
информации, предоставляя самые разнообразные возможности для ее пользо-
вателей и владельцев и делая взаимодействие преподавателей и обучающих-
ся не зависящим от времени и пространства.
Интранет-системы служат для создания интегрированной информаци-
онной среды, используемой всеми работниками предприятия и выполняющей
справочно-информационные функции.
Цели создания такой среды характеризуются информацией и сервиса-
ми, которые она представляет, а именно:
размещение новостей и объявлений, расписаний занятий.
Создаётся единое хранилище справочной информации и нормативной
документации;
обеспечивается удобная навигация, быстрый поиск и доступ к накоп-
ленной информации.
8
Для обмена информацией внутри организации интранет использует
технологии глобальной сети Интернет. Кроме того, из интранета почти все-
гда открыт доступ пользователей (или хотя бы части пользователей) в Ин-
тернет.
Активное использование интранета положительно влияет на работу
предприятия, повышается информационное наполнение, которого порой не
хватает, расширяется взаимодействие между сотрудниками [35].
Сетевой технологией называется полный набор стандартных протоко-
лов (правил, регламентирующих взаимодействия при передаче данных) и
осуществляющих их программных и аппаратных средств (таких как сетевые
адаптеры, драйверы, кабели и др.), достаточный для построения действую-
щей вычислительной сети [21].
Основой любой сети является физическая среда передачи информации.
Можно выделить следующие виды носителей:
электрические кабели;
волоконно-оптические кабели;
радиоволны высокой частоты
лазерный луч в воздушной среде или вакууме.
Первые два вида относятся, как следует уже из названия, к кабельному
типу, а два последних – к беспроводному. С точки зрения пользователя до-
стоинство коммуникаций кабельного типа заключается в высокой надёжно-
сти и скорости, а беспроводного - в гибкости и отсутствии жёсткой привязки
к месту подключения.
Волоконно-оптические кабели не подвержены действию электромаг-
нитных помех, позволяют передавать информацию с высокой скоростью,
имеют довольно малый диаметр одной жилы (доли мм). Их широкому рас-
пространению в оконечных сегментах локальных сетей препятствуют только
9
относительная дороговизна оборудования и необходимость применения спе-
циальных средств при монтаже [18].
Коаксиальные электрические кабели, широко использовавшиеся в
прошлом для создания проводных сетей, в настоящее время практически
полностью уступили своё место кабелям витая пара, как более дешёвым, тех-
нологичным, надёжным и удобным в применении.
Кабель витая пара содержит две или четыре пары одножильных мед-
ных проводов, скрученных один с другим по всей длине кабеля. Так как сиг-
налы передаются токовыми импульсами по каждой паре, их скручивание
позволяет повысить помехоустойчивость кабеля. За счёт разного шага скру-
чивания каждой пары обеспечивается снижение взаимного влияния пар друг
на друга. Для ещё большего повышения помехозащищенности существует
экранированный кабель (STP – shielded twisted pair), проводники которого за-
ключены в оболочку из фольги, которая отражает внешние электромагнит-
ные помехи. Каждая пара отличается своим цветом, а один из проводников в
паре имеет двойную белоцветную окраску (рисунок 1).
Рисунок 1 – коннекторы RG-45 и кабель витая пара
10
Информация по кабелю витая пара может одновременно передаваться в
разных направлениях по отдельным парам проводников, обеспечивая двуна-
правленный (дуплексный) режим.
В настоящее время существуют системы, использующие для передачи
сетевой информации инфраструктуру коммуникаций, изначально не предна-
значенных для этого, а именно телефонные медные пары и провода силовой
сети 220В. В первом случае (технология ADSL - Asymmetric Digital Subscriber
Line, Асимметричная цифровая абонентская линия) не удаётся получить до-
статочно больших скоростей передачи в одном из направлений [27]. Сфера
применения второго способа (технология PLC - Power Line Communication,
Связь по энергетическим линиям) ограничивается малыми расстояниями и
принадлежностью к одной фазе и общему сегменту осветительной сети [28].
Несомненным достоинством описанных выше способов передачи ин-
формации является отсутствие необходимости прокладывать специальные
кабели. Однако конечное устройство пользователя остаётся по-прежнему
привязанным проводом к соответствующему модему или адаптеру.
Освободить пользователя от паутины проводов, привязки к конкретно-
му месту и обеспечить возможность свободного и беспрепятственного нара-
щивания сети за счёт подключения новых узлов или пользователей может
только использование беспроводных технологий [1], которые подробно рас-
смотрены в разделе 1.3.
Технических средств, позволяющих объединить компьютеры между
собой, существует достаточно много. Среди них прямые кабельные соедине-
ния с применением таких стандартных портов, как RS-232, LPT, USB. По-
следние, в связи с чрезвычайной распространённостью интерфейсов USB и
высокой скоростью передачи иногда используются и в настоящее время для
соединения, как правило, двух компьютеров между собой. Однако наиболее
удачной и востребованной технологией, позволяющей создавать локальные
11
сети достаточно сложной и разветвлённой структуры, на сегодняшний день
является, не дорогая, простая в монтаже и настройке и весьма эффективная
Ethernet [8].
1.2. Принципы работы сети Ethernet
На основе, разработанной в 1973г. корпорацией Xerox технологии
Ethernet в 1980 г. была принята спецификация IEEE 802.3. Этот стандарт ра-
ботает с коаксиальным кабелем, витой парой и оптическими кабелями. Он
является ныне самым распространенным стандартом технологии сети.
В соответствии с этим стандартом, каждый сетевой адаптер должен
иметь некий уникальный идентификатор – 6-ти байтовый MAC – адрес, по-
чти половина которого (22 бита) представляет собой зарегистрированный в
IEEE код производителя, а последние 24 бита – номер изделия. Он записыва-
ется в виде последовательности из шести двузначных чисел в шестнадцате-
ричном представлении, разделённых тире или двоеточиями, например 00-29-
5E-3D-FB-48. Его ещё называют физическим адресом адаптера [13].
Основной принцип работы сети Ethernet состоит в том, что сетевой
адаптер компьютера прослушивает сеть на предмет наличия сигнала. Если
сигнал в сети отсутствует, адаптер начинает передачу кадра данных, который
начинают принимать все сетевые адаптеры. Тот адаптер, чей физический ад-
рес совпадает с адресом получателя, указанном в заголовке кадра, помещает
кадр в свою буферную память, а остальные игнорируют его.
Если два или более адаптера одновременно начинают передачу кадра,
возникает так называемая «коллизия», обнаружив которую адаптеры пре-
кращают передачу, предпринимая позже повторные попытки.
Такой метод доступа к общей сети передачи информации получил
название CSMA/CD (carrier-sense multiple access/collision detection) - множе-
ственный доступ с обнаружением несущей/коллизий) [17].