5
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................... 6
ГЛАВА 1. Исследование теоретических аспектов проектирования
распределенных сетей передачи данных .............................................................. 8
1.1. Общая характеристика распределенных сетей передачи данных .... 8
1.2. Исследование технологий организации и аппаратуры
распределенных сетей передачи данных ............................................................ 10
1.3. Исследование основных методов организации сетей передачи
данных .................................................................................................................... 18
ГЛАВА 2. Анализ общей характеристики предприятия АО
«Мособлгаз» филиала «Раменскоемежрайгаз» и обоснование необходимости
проектирования распределенной сети передачи данных для предприятия .... 31
2.1. Исследование общей характеристики и организационной
структуры предприятия АО «Мособлгаз» филиала «Раменскоемежрайгаз» . 31
2.2. Анализ программной архитектуры предприятия АО «Мособлгаз»
филила «Раменскоемежрайгаз» ........................................................................... 35
ГЛАВА 3. Разработка основных проектных решений по
проектированию распределенной сети передачи данных для предприятия АО
«Мособлгаз» с двумя филиалами ........................................................................ 44
3.1.Разработка проводных сегментов сетей в филиалах предприятия .. 44
3.2.Организация беспроводного сегмента распределенной сети
передачи данных ................................................................................................... 67
3.3 Разработка рекомендация по организации безопасных условий
труда в процессе проектирования распределенной сети передачи данных .... 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................... 78
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ................................... 82
6
ВВЕДЕНИЕ
Сегодня локальные и распределенные вычислительные сети
применяются для организации обмена данными повсеместно.
Распределенная сеть представляет собой коммуникационную систему,
объединяющую компьютеры и мобильные устройства на некоторой
территории. В настоящее время сети стали неотъемлемым атрибутом в
любых вычислительных системах [1].
Распределенная сеть представляет собой коммуникационную систему,
объединяющую компьютеры и мобильные устройства на некоторой
территории. В настоящее время сети стали неотъемлемым атрибутом в
любых вычислительных системах [1].
Тема данной выпускной квалификационной работы – «Разработка
решений по проектированию распределенной сети передачи данных для
предприятия АО «Мособлгаз» филиала «Раменскоемежрайгаз» с двумя
службами».
Цель выпускной квалификационной работы – разработка проектных
решений по реализации распределенной сети передачи данных для
предприятия АО «Мособлгаз» филиала «Раменскоемежрайгаз» с двумя
службами.
Исходя из поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:
- исследовать теоретические аспекты проектирования распределенных
сетей передачи данных,
- исследовать общую характеристику и организационную структуру
предприятия АО «Мособлгаз» филиала «Раменскоемежрайгаз»,
- разработать основные требования к проектируемой распределенной
сети передачи данных,
- произвести разработку проводных сегментов сетей в филиалах
предприятия,
7
- разработать решение по организации беспроводного сегмента
распределенной сети передачи данных;
- разработать рекомендации по организации безопасных условий труда
в процессе проектирования распределенной сети передачи данных.
Объект исследования - технологии организации распределенных сетей
передачи данных.
Предмет исследования – подходы в области применения различных
технологий построения распределенных сетей передачи данных.
Среди теоретических методов, используемых при разработке, отмечу
анализ, применяемый к исследованию предприятия и метод классификации.
Практические методы, используемые в работе – наблюдение, сравнение,
которые использовались, в частности, при оценке экономической
эффективности разработанных предложений.
8
ГЛАВА 1. Исследование теоретических аспектов проектирования
распределенных сетей передачи данных
1.1. Общая характеристика распределенных сетей передачи
данных
В наше время почти каждая компания на определенном этапе своего
развития сталкивается с задачами создания оптимально эффективной и
гибкой системы управления офисными площадками и филиалами, создания
единой системы оперативного сбора информации и документооборота,
централизованного управления финансово-информационными потоками и
т.п. Сформировать такую информационную систему для работы
распределенных территориально офисов и филиалов, дают возможность
корпоративные сети передачи данных [3].
РСПД представляет собой единую транспортную среду,
обеспечивающую сосуществование и взаимодействие разнородных
коммуникационных систем – голосовых данных, видеоизображения и
трафика данных (data/voice/video) – с использованием одной и той же
инфраструктуры.
Распределенные сети передачи данных обеспечивают быструю
передачу больших объемов информации. Информация при этом
распределяется между подсистемами сети путем использования единой
инфраструктуры предприятия.
Отправка и прием сообщений по РСПД осуществляется исключительно
электронным способом посредством широкополосных каналов связи.
Системы безопасности, сигнализации и видеонаблюдения также
подключаются к сети с последующим выводом в диспетчерские пункты.
Территориально-распределенные КСПД обычно объединяют
подразделения, офисы и иные структуры компании, которые находятся на
отдалении друг от друга (рисунок 1.1). В то же время узлы корпоративной
сети зачастую могут оказаться расположенными в разных городах, а иногда и
9
странах. Принципы построения такой сети отличны от используемых при
создании локальных сетей.
Основное отличие заключается в том, что при формировании
территориально-распределенных сетей используются арендованные линии
связи, арендная плата за пользование которыми составляет основную часть
от всей себестоимости сети и увеличивается с ростом скорости передачи
данных и качества. В связи с этим организация каналов связи - это
первоочередная задача, которую нужно решить при создании
территориально-распределенной корпоративной сети [5].
Рисунок 1.1 – Пример территориально-распределенной сети
Частные сети включают: кабельные электрические и оптические, в том
числе телефонные, беспроводные спутниковые и радиоканалы, которые
имеют разные пропускные способности [3].
Подключая офисы компании через глобальные частные сети,
пользователи, работающие удаленно, не ощущают себя изолированными от
информационных систем, к которым производится доступ, удаленные отделы
компании осуществляют обмен информацией молниеносно, и вся
10
отправляемая информация сохраняется в тайне. Но организация каналов
связи через глобальные частные сети достаточно дорогая услуга.
Использование РСПД существенно снижает затраты на обслуживание
каналов связи и облегчает администрирование сети. Внедрение МСПД на
предприятии обеспечивает связь инженерных инфраструктур предприятия и
решает задачи по диспетчеризации систем идентификации, контроля,
пожарной безопасности и приборов учета.
1.2. Исследование технологий организации и аппаратуры
распределенных сетей передачи данных
На сегодняшний день имеет место значительное количество вариантов
организации сетей передачи данных. Классификация технологий
производится по различным признакам [6]:
1. По территориальному признаку:
- глобальные (всемирные);
- локальные;
- муниципальные (городские, областные).
2. Относительно протяженности:
- нательная - составлена, например, носимыми гаджетами;
- персональная - объединяет устройства одного владельца;
- локальная - ограничена пределами офиса, завода;
- кампусная - охватывает несколько близлежащих зданий;
- городская - связывает абонентов населённого пункта;
- глобальная - помогает общаться населению планеты.
3. Относительно архитектуры сети:
- одноранговые сети;
- сети на основе сервера.
Разница между вышеуказанными сетями обусловлена разными
возможностями данных типов сетей.
11
В одноранговой сети отсутствует иерархия среди ПК и нет
выделенного сервера, т.е. все ПК равноправны. Как правило, каждый ПК
работает и как клиент, и как сервер; другими словами, нет выделенного
компьютера, отвечающего за всю сеть. Пользователи сами определяют, какие
файлы на своём ПК определить как доступные по сети. Одноранговые сети,
как правило, объединяют группу компьютеров, не превышающую 10 штук.
Отсюда вытекает их другое наименование – рабочая группа [4].
Одноранговые сети достаточно просты. Этим можно объяснить
меньшую стоимость одноранговых сетей в сравнении со стоимостью сетей на
основе сервера.
При условии подключения к одноранговой сети более 10 ПК, когда
они выступают и в роли клиентов, и в роли серверов, производительность
сети не справится с возложенными на неё задачами. Ввиду этого основная
масса сетей работает по другой конфигурации – с применением выделенного
сервера. Выделенный сервер - сервер, функционирующий исключительно
как сервер и не использующийся как клиента или рабочая станция. Он
предназначен для мгновенной обработки запросов от пользователей и для
увеличения степени защиты данных. Сети, в основе которых лежит сервер,
стали промышленным стандартом [5].
При разрастании сети и увеличении сетевого графика нужно
увеличивать число серверов. Перераспределение задач среди серверов
говорит о том, что каждая задача станет выполняться с большей
эффективностью.
4. Относительно среды передачи данных:
- проводные (медный кабель, волокно).
Настоящая выпускная квалификационная работы посвящена
построению территориально-распределенных сетей передачи данных,
поэтому исследуем более подробно классификацию сетей относительно
возможного радиуса их действия.
12
Классификация компьютерных сетей в зависимости от радиуса их
действия определяет следующие типы сетей [7]:
- BAN;
- PAN;
- LAN;
- CAN;
- MAN;
- WAN.
Рассмотрим их боле подробно.
1. BAN.
Термин BAN появился относительно недавно. Сети BAN или body area
network представляют собой набор взаимодействующих устройств, которые
могут быть закреплены на поверхности тела человека. Эти устройства
отличаются небольшими размерами и небольшой потребляемой мощностью.
Устройства класса BAN должны получить широкое распространение в
медицине: небольшие датчики имплантируются в человеческое тело и
передают информацию на смартфон или любое другое устройство, имеющее
достаточный объем памяти и возможность выхода в сеть Интернет, таким
образом, есть возможность отслеживать состояние конкретного пациента в
динамике и получать всегда актуальную и достоверную информацию о его
здоровье.
Как понятно из описания, радиус сети BAN ограничивается 1-2
метрами. Сенсоры, снимающие показания в терминологии BAN называются
BSU, эти сенсоры контролирует специальное устройство BCU, которое
может взаимодействовать со смартфоном или ноутбуком пользователя.
Коротко выделим особенности Body Area Network:
- малый радиус действия;
- малое энергопотребление;
- продолжительная независимость от источника питания.
2. PAN.
13
Эти компьютерные сети обладают чуть большим масштабом, нежели
BAN сети. Сети класса PAN предназначены для взаимодействия различных
устройств, принадлежащих одному владельцу. Типичным примером такого
взаимодействия является взаимодействие между ПК и беспроводной мышкой
или клавиатурой. Раньше, когда Интернет не был так широко доступен, PAN-
сети использовались для передачи данных между телефонами, при встрече
люди легко могли обменяться аудио, видео или картинками благодаря таким
технологиям как IrDa или Bluetooth (немного о видах сетевого
взаимодействия написано здесь), которые лежат в основе Personal Area
Network [8].
Но не стоит считать, что сети PAN сплошь беспроводные, такие
технологии как USB или FireWire лежат в основе проводных PAN сетей.
Радиус действия PAN сетей может быть ограничен несколькими
сантиметрами, а может достигать примерно 30 метров. Еще одной
отличительной особенностью персональных сетей является малое число
участников: до 8 устройств. Также стоит упомянуть, что в PAN сетях
необязательно должен быть механизм арбитража и контроля среды передачи
данных, это можно охарактеризовать принципом: кто первый встал, того и
тапки. Топология компьютерной сети типа PAN обычно представляет собой
разновидность mesh topology.
3. LAN.
В качестве локальной сети можно рассматривать домашнюю сеть, в
центре которой находится роутер, один порт которого ориентирован на
провайдера, а другие интерфейсы (в том числе и радио интерфейсы, к
которым подключаются по Wi-Fi) ориентированы на домашние устройства.
Термином Local Area Network можно назвать офисную сеть, где есть 3-4
отдела и 30-40 человек. LAN-сети могут иметь радиус действия до 1
километра, а также эти самые LAN-сети включают в себя устройства
различного класса: конечные узлы в виде ПК, смартфонов, принтеров и
других генераторов трафика и промежуточные узлы, задача которых состоит
14
в том, чтобы доставить в целости и сохранности данные из пункта А в пункт
Б, сюда могут входить: коммутаторы, роутеры, межсетевые экраны, хабы,
хотя последние здесь упомянуты для истории, на реальных сетях вы уже их
скорее всего не встретите (здесь можете более подробно почитать о разнице
между хабами, коммутаторами и роутерами).
Физической основной для локальных сетей служат медные линии
связи, чаще всего это витая пара, а также направленные Wi-Fi антенны,
радиус действия которых достигает как раз примерно одного километра, если
эта антенна диапазона 2,4 ГГц.
4. CAN.
Сети типа CAN объединяют несколько локальных сетей в одну.
Например, институт, у которого есть общежития и корпуса. Каждое
отдельное общежитие или корпус – это локальная сеть, в которой устройства
физически, чаще всего, соединены витой парой, а каждый корпус
соединяется уже оптической линией связи.
Важно понимать, что в каждом отдельно взятом кампусе довольно-таки
много генераторов и получателей трафика, которые начинают передачу
данных тогда, когда им вздумается, поэтому пропускная способность линий
между кампуса должна быть значительно выше, чем пропускная способность
линии внутри кампуса. Радиус действия Campus Area Network можно
обозначить так: от 1 до 5 километров [10].
5. MAN.
MAN-сети – это сети в масштабах города. Понятно, что в физической
основе таких сетей должно лежать что-то быстрое и позволяющее передавать
данные на большие расстояния без потерь, из того, что на слуху в данный
момент можно опять же выделить оптические линии связи, а также такую
технологию как Wi-Max.
Провайдеры бывают разного уровня, если говорить про запад, то там
можно выделить три уровня провайдеров, в зависимости от масштаба:
континентального, национального и регионального масштаба. Кстати