Министерство образования Республики Марий Эл Государственное бюджетное профессиональное Общеобразовательное учреждение Республики Марий Эл «Марийский радиомеханический техникум» ЛОКАЛЬНАЯ СЕТЬ УЧЕБНОГО ЗАВЕДЕНИЯ Курсов урсовая работа по дисциплине ПМ.01 Участие в проектировании сетевой инфраструктуры МДК.01.02 дисциплине «Организации, принципы построения и функционирования компьютерных сетей» специальности 09.02.0 09.02.06 «Компьютерные сети» Выполнил студент гр. КС-31 КС _____________. Руководитель: ___________ 2021 г. ЗАДАНИЕ на курсовую работу по ПМ.01 Участие в проектировании сетевой инфраструктуры МДК.01.02 Организации, принципы построения и функционирования компьютерных сетей Студент группы КС-31 специальности 09.02.06 Компьютерные сети (фамилия, имя, отчество) Тема курсового проекта: Локальная сеть учебного заведения. Содержание курсовой работы Введение 1.Теоретический раздел 2. Аналитический раздел 3. Исследовательский раздел Заключение Литература Приложение А Приложение Б Приложение В Дата выдачи «___» ___________2021г. Дата окончания «___» _________2021г. Аннотация В курсовой работе спроектирована локальная сеть заведения с использованием беспроводной технологии Wi-Fi. На основании исходных данных смоделированы логическая и структурно-функциональная схема ЛВС, проведены проектно-комплектационные экономическая оценка проекта ЛВС. работы. Сделана Оглавление Введение................................................................................................................................................... 5 1. Теоретическая часть ........................................................................................................................ 6 1.1 Разбор технологий передачи данных ....................................................................................6 1.2 Анализ задания ......................................................................................................................11 1.3 Логическая схема сети ..........................................................................................................16 2.Аналитический раздел .......................................................................................................................18 3. Исследовательский раздел ...............................................................................................................21 Заключение ............................................................................................................................................27 Список использованных источников ..................................................................................................28 Введение В мире существует более 300 млн. компьютеров и большая часть из них объединена в сети - от малых локальных сетей на небольших предприятиях, до глобальных и мировых сетей. Компьютерная сеть — система, обеспечивающая обмен данными между вычислительными устройствами — компьютерами, серверами, маршрутизаторами и другим оборудованием или программным обеспечением. Для передачи информации могут быть использованы различные среды. Компьютерные сети являются результатом развития информационных технологий. Преимущества, при объединении персональных компьютеров в сеть: Возможность для каждого пользователя любой из объединенных сетей передать одновременно свою информацию всем их пользователям Возможность каждому пользователю любой из объединенных сетей пользоваться их информационными ресурсами Расширить информационные возможности пользователей В данном курсовом проекте разработана локальная сеть на двух этажах учебного заведения с использованием технологии Wi-Fi 802.11ac. Выбранная технология на сегодняшний день представляют собой оптимальное соотношение высокой скорости передачи данных и доступности в массовом сегменте, позволяя построить соответствующую всем современным требованиям Локальную вычислительную сеть. Особенности Wi-Fi 802.11ac рассматриваются в первой главе курсовой работы. В рамках проекта также смоделирована логическая схема сети. Во второй главе рассчитано необходимое количество оборудования и его физическое расположение, в третьей главе произведён расчёт стоимости приобретения выбранного оборудования и монтажа локальной сети. 1. Теоретическая часть 1.1 Разбор технологий передачи данных В нашей локальной вычислительной сети будет использоваться беспроводная технология передачи коммуникационная данных. система Локальная взаимосвязанных вычислительная и сеть распределенных – на фиксированной территории средств передачи и обработки информации, ориентированных на коллективное использование общесетевых ресурсов – аппаратных, информационных, программных, построенная с использованием проводных либо беспроводных технологий передачи данных.. Для передачи данных используется беспроводная среда. Среда передачи – это физическая среда, по которой возможно распространение информационных сигналов в виде электрических, световых и т.п. импульсов. В настоящее время выделяют два основных типа физических соединений: соединения с помощью кабеля и беспроводные соединения. В беспроводных локальных сетях сигнал распространяется с помощью электромагнитных волн высокой частоты. Bluetooth – спецификация 802.15.1 беспроводных персональных сетей (Wireless personal area network, WPAN). Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами, как персональные компьютеры, мобильные телефоны, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на радиочастоте 2,4 ГГц в радиусе до 100 м друг от друга, даже в разных помещениях. Технология обеспечивает взаимодействие до восьми устройств со скоростью передачи данных до 3 Мбит/с. Bluetooth, в частности, использует технологию NFC, используемую для проведения бесконтактных платежей. Основной стандарт беспроводных ЛВС – IEEE 802.11, или Wi-Fi (Wireless Fidelity, «беспроводная точность», термин введён по аналогии с Hi-Fi). Средой передачи данных могут являться инфракрасные волны длиной 850 нм (область покрытия – в зоне прямой видимости) и микроволновый диапазон 2,4 ГГц и 5 ГГц. Стандарт 802.11 включает в себя несколько спецификаций физического уровня, отличающихся скоростью передачи, диапазоном используемых частот: 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, работающие в диапазоне 2,4 ГГц, 802.11ac, работающий в диапазоне 5 ГГц Рисунок 1 – Характеристики стандартов 802.11 В настоящее время диапазон 2,4 ГГц становится всё более загруженным по причине повсеместного распространения беспроводных сетей. Вне зависимости от того, работает ли устройство с 802 802.11b, 802.11g, или с 802.11n – вы передаете данные по одному и тому же каналу. Рисунок 2 – Наиболее распространенные стандарты и типы Wi-Fi Диапазон в 5 ГГц менее загружен, что увеличивает стабильность и скорость соединения. Основное преимущество стандарта 802.11ac в том, что он предлагает в разы большую скорость передачи данных и снижение энергопотребления (устройства этого стандарта в 6 раз эффективнее при сравнении с их аналогами на базе 802.11n), что, в свою очередь, продлит время автономной работы мобильных устройств. Также стандарт 802.11ac гарантирует максимальную скорость передачи данных 450 Мбит/с от 1-й антенны, 900 Мбит/с от 2-х и 1,3Гбит/с от 3-х. Скорость у совместимых с 802.11ac аппаратов, имеющих 8 антенн сразу, может достигать 6-7 Гбит/c. Достоинство этой технологии в том, что позволяет развернуть сеть без прокладки кабеля, что может уменьшить стоимость развёртывания и расширения сети. Позволяет иметь доступ к сети мобильным устройствам, так же Wi-Fi устройства широко распространены на рынке. Рисунок 3 – Организации разрабатывающие стандарты беспроводных сетей Технология IEEE 802.11ac имеет большие перспективы по применению в корпоративной среде. Высокая помехоустойчивость, скорость и дальность передачи позволяют внедрять ее в помещениях большой площади, где требуется поддержка множества клиентов. Распространение технологии приводит к переводу устройств из диапазона 2,4 ГГц в 5 ГГц. Микросхемы для технологии 802.11ac достаточно дорогие, по этой причине не ожидается массовой замены в портативных устройствах стандарта 802.11n на новый стандарт. Технология обеспечивает совместную работу в смешанных сетях с прежними стандартами в диапазоне 5 ГГц. Также используется технология Beamforming, позволяющая меняя диаграмму направленности антенн использовать конкретные значения фазы сигнала для определенных устройств, учитывая их местоположение. Формирование диаграммы направленности позволяет увеличить дальность и скорость передачи на открытой территории, а также преодолевать препятствия стен, что даёт возможность передавать данные за пределы помещений. Точка доступа – основа всех беспроводных сетей, по сути это радиопередатчик, подключённый к проводной сети, с помощью RJ-45 кабеля, благодаря ей, все устройства, оборудованные сетевыми адаптерами, могут подключиться к этой самой сети. Однако не одна точка доступа необходима для создания полноценной беспроводной сети, также понадобятся маршрутизаторы и выше упомянутые сетевые адаптер, или клиентские адаптеры. Основной функцией точки доступа является создание беспроводного моста, между сетью и конечными устройствами. Также точка доступа может использоваться для расширения уже существующей беспроводной сети, работая как повторитель сигнала, превышая при этом радиус первой точки доступа. Умело используя все возможности точек доступа, добавляя или удаляя их, можно создать беспроводную локальную сеть, охватывающую очень большие расстояния, например таким образом можно связать целый бизнесцентр или даже несколько зданий, расположенных недалеко друг от друга, используя минимум проводов. Как можно догадаться, построение беспроводной локальной сети дарит нам огромные возможности, по созданию полностью беспроводных сегментов, интеграции в уже существующие проводные сети и совмещении кабельных и беспроводных технологий. 1.2 Анализ задания Целью данного курсового проекта является организация локальной сети двухэтажного здания (рис. 1 и 2). За расчёт взята часть по улице Палатная обоих этажей (рис. 5 и 6). Проектирование локальной сети компании выполнено на основе технологии Wi-Fi 802.11ac на двух этажах. Такой выбор обусловлен бюджетом компании и удобством реализации данной технологии. Рисунок 3 – Второй этаж первого корпуса Рисунок 4 – Третий этаж первого корпуса Рисунок 5 – Часть второго этажа Рисунок 6 – Часть третьего этажа На втором этаже располагаются помещения № 1-12. В помещениях № 3,5,6,9,10,11 - по два рабочих места. В помещениях № 1,2,4,7,8,12 - по шесть рабочих мест. Следовательно, локальная сеть второго этажа включает в себя 48 рабочих мест, и беспроводные точки доступа Wi-Fi, к которым непосредственно подключаются клиентские узлы, оборудованные Wi-Fi адаптерами стандарта 802.11ac. На третьем этаже располагаются помещения № 1-6. В помещении № 2 - два рабочих места. В помещениях № 1,4,5,6 - по шесть рабочих мест. Помещение 3 выделено под серверную. Следовательно, локальная сеть третьего этажа включает в себя 26 рабочих мест, коммутационное оборудование и беспроводные точки доступа Wi-Fi, к которым непосредственно подключаются клиентские узлы, оборудованные Wi-Fi адаптерами стандарта 802.11ac. 1.3 Логическая схема сети ЛВС заведения построена на основе трёхуровневой иерархической модели сети, включающей в себя уровень ядра, уровень агрегации и коммутации и уровень доступа. В состав сети учебного заведения входит следующее активное оборудование: Маршрутизатор на уровне ядра, используемый для объединения локальной сети первого и второго этажа здания. Коммутатор на уровне распределения, необходимые для агрегации трафика в локальной сети второго и третьего этажа. В рамках данного курсового проекта уровни ядра и распределения объединены в общий уровень L3; 11 беспроводных точек доступа, на уровне доступа, к которым подключены клиенты. Рисунок 7 иллюстрирует логическую иерархию локальной сети заведения. Логическая схема сети смоделирована в программном обеспечении Cisco Packet Tracer. Рисунок 7 – Схема сети в ПО Cisco Packet Tracer 2.Аналитический раздел На втором этаже здания располагается 48 рабочих мест, на третьем этаже здания располагается 26 рабочих мест, итого 74 рабочих мест. Количество клиентских узлов рассчитано исходя из размеров помещений, описанных в документации здания. Рабочие места (компьютеры со встроенными сетевыми адаптерами стандарта 802.11ac на втором этаже размещаются согласно таблице 1. Рабочие места на третьем этаже размещаются согласно таблице 2. Таблица 1 – Размещение рабочих мест на втором этаже Номер Количество помещения мест 1 6 2 6 3 2 4 6 5 2 6 2 7 6 8 6 9 2 10 2 11 2 12 6 Итого мест: 48 Таблица 2 – Размещение мест на третьем этаже Номер помещения Количество мест 1 6 2 2 3 (Серверная) 0 4 6 5 6 6 6 Итого 26 Рисунок 8 – Второй этаж с расставленным оборудованием Рисунок 9 – Третий этаж с расставленным оборудованием Основные рекомендации к проектированию, размещению и оснащению серверной комнаты определяются международными стандартами ANSI/TIA/EIA-569-B, а также российским стандартом ГОСТ Р 53246. Минимальная площадь должна составлять не менее 14 м2, высота потолков – не менее 2,6 м.Для уменьшения длин кабелей серверную рекомендуется располагать в центре обслуживаемой ею территории, в отдельном помещении без окон, не примыкающем к внешним стенам здания. Необходимо использовать источники бесперебойного питания. Для обеспечения удобной прокладки кабелей рекомендовано использование фальшпола, под которым удобно прокладывать кабели различных подсистем СКС. Пол, стены и дверь в аппаратной должны быть выполнены из негорючих материалов, а само помещение должно быть оборудовано следующими системами: пожарная сигнализация, системы кондиционирования, освещения и аварийного освещения, пожаротушения, защитного и телекоммуникационного заземления, а также охранная сигнализация и телефонная связь. Нормальная температура воздуха в серверной – 20°±2 °С, влажность воздуха – 20-70 %. Допустимый уровень шума не более 65 дБ. В соответствии с требованиями стандарта, серверная учебного заведения в здании расположена на третьем этаже в помещении номер 3 без окон, которое не является проходным и не контактирует с внешними стенами здания, а также расположена в обслуживаемой территории. Кроме того, рядом с помещением серверной комнаты отсутствуют душевые, туалеты или Этаж Помещение 2 Кладовая у 1 помещения Кладовая у 7 помещения Холл Проходная между 11 и 12 1 2 4 Проход между 5 и 6 3 (Серверная) 3 (Серверная) 3 Тип оборудования AP AP AP AP Модель WF DWL-2600 AP WF DWL-2600 AP WF DWL-2600 AP WF DWL-2600 AP AP AP AP AP SW L3 RT WF DWL-2600 AP WF DWL-2600 AP WF DWL-2600 AP WF DWL-2600 AP Switch DGS-3120-24 TL-R600VPN столовые. Помещение соответствует стандартам. Таблица 3 – Расположение и модели сетевого оборудования 3. Исследовательский раздел В данном курсовом проекте были выбраны: Беспроводная точка доступа WF DWL-2600 AP от D-Link Коммутатор уровня L3 Switch DGS-3120-24 от D-Link Маршрутизатор TL-R600VPN от TP-Link Ключевые особенности каждого из устройств: Маршрутизатор TL-R600VPN: Гигабитный широкополосный VPN-маршрутизатор на базе технологии SafeStream ™ TL-R600VPN поддерживает соединение по сети Ethernet со скоростью до одного гигабита в секунду как через порты WAN, так и через порты LAN, что гарантирует высокую скорость проводного соединения. Кроме протоколов VPN того, , производительность маршрутизатор использует поддерживает надежную VPN-соединений, что защиту позволяет и несколько высокую осуществлять удаленное соединение с главным офисом на том же уровне безопасности, что и непосредственно внутри офиса. TL-R600VPN использует несколько решений безопасности, например, межсетевой экран SPI , связку IP- и MAC-адресов для защиты сети от большинства известных атак. TLR600VPN – идеальный выбор для маленьких офисов, которым требуются недорогие и надежные VPN-решения. Маршрутизатор TL-R600VPN имеет: 1 гигабитный порт WAN, 3 настраиваемых гигабитных WAN/LAN и 1 гигабитный LAN-порт обеспечивают высокоскоростное подключение по проводной сети Поддержка протоколов IPsec/PPTP VPN, одновременная поддержка до 20 туннелей Ipsec VPN и 16 туннелей PPTP VPN Межсетевой экран SPI и защита от DoS-атак позволят обезопасить компьютер от большинства угроз из Интернет Надежная защита от молний до 4 кВ максимально защитит ваши средства, вложенные в оборудование Поддержка IGMP Proxy и Bridge для IPTV Мulticast Коммутатор уровня L3 Switch DGS-3120-24: На уровне ядра ЛВС располагается маршрутизатор Switch DGS-312024, имеющий 1 гигабитный порт WAN для подключения Интернета от провайдера и 4 гигабитных порта LAN, для передачи трафика коммутаторов уровня агрегации. Предустановлена защита от молний до 4 кВ. Маршрутизатор поддерживает несколько протоколов VPN и использует несколько решений безопасности: межсетевой экран и связку IP- и MACадресов для защиты сети от большинства известных атак. Особенности TLR600VPN: • Тип подключения WAN: динамический/статический IP, PPPoE/PPPoE Россия, L2TP/L2TP Россия, PPTP/PPTP Россия и кабель BigPond; • До 20 туннелей IPsec VPN, 16 туннелей PPTP VPN; • Шифрование DES, 3DES, AES128, AES192, AES256; • Аутентификация MD5, SHA1; • Режимы управления: ручное, ключ IKE; • LAN-to-LAN IPsec VPN; • Статическая маршрутизация; • Клонирование MAC-адреса, связка IP- и MAC-адресов, контроль полосы пропускания; • DHCP клиент/сервер, резервирование адресов DHCP; • Виртуальныйсервер, Port Triggering, DMZ, UPnP; • Межсетевойэкран FTP/TFTP/H.323/RTSP ALG; SPI, пропусктрафика PPTP/L2TP/IPsec, • Защитаот DoS-атак, Ping of Death; • Список контроля доступа; • Динамический DNS; Беспроводная точка доступа WF DWL-2600 AP: Унифицированная однодиапазонная точка доступа DWL-2600AP с поддержкой PoE предназначена для использования внутри помещений и используется для построения сетей бизнес-класса. Удобная в управлении точка доступа действующую DWL-2600AP сетевую обеспечивает инфраструктуру, легкую которая интеграцию может в быть масштабирована в будущем в соответствии с требованиями пользователя. DWL-2600AP поддерживает современные стандарты безопасности, включая WPA и WPA2. Помимо этого, DWL-2600AP поддерживает до 16 SSID, что позволяет администратору назначать различные права доступа группам пользователей. Основные характеристики • Беспроводной интерфейс: 802.11b/g/n 2,4/5 ГГц • Интерфейс LAN: 10/100 Fast Ethernet • Антенна: внутренняя антенна, 2Х2 MIMO - Коэффициент усиления антенны: 3 dBi • Питание: РоЕ или 12 В/1 А Power over Ethernet: • 10/100 Мбит/с PoE (802.3af ) • Максимальная потребляемая мощность - 4 Вт Безопасность: SSID • 16 SSID • 802.1Q VLAN • Изоляция станции Защита беспроводной сети: • WPA Personal/ Enterprise • WPA2 Personal/ Enterprise Обнаружение и предотвращение: Классификация авторизованных и неавторизованных точек доступа Аутентификация: Фильтрация по MAC-адресам Тип Беспроводная точка доступа Коммутатор LW3 Router DGS3620-28 Беспроводной адаптер DWA566 Описание WI-FI 802.11ac, Наименование WF DWL2600 Цена, руб. Кол-во Стоимость 4500 11 шт. 49500 Уровень агрегации, 16 портов, Gigabit Ethernet Switch DGS3120-24 28000 1 шт. 28000 Уровень ядра DGS-3620-28 130000 1 шт 130000 Для получения WIFI на рабочие места DWA-566 750 74 шт 55000 Итого Таблица 4 – Стоимость оборудования 262500 Наименование работы/услуги Монтаж потолочной беспроводной точки доступа Wi-Fi Прокладка оптического кабеля в открытую (на стяжках) Сверление межэтажного перекрытия Серверный шкаф Итого Цена, руб. Кол-во Стоимость, руб. 500 11 шт. 5500 11 100 м 11000 550 2 шт. 1100 16000 1 шт. 16000 33600 Таблица 5 – Стоимость монтажных работ Заключение В ходе выполнения курсового проекта было установлено, что технология Wi-Fi 802.11ac 5 ГГц – не требует особых затруднений, затрат на оборудование, а также возможностей масштабирования и обслуживания сети. Такое решение имеет право на осуществление и может подойти некоторым компаниям, а возможно и учебным заведениям, позволяет произвести монтаж ЛВС по хорошей стоимости, при этом качество передачи данных будет соответствовать современным требованиям и потребностям заведений. Архитектура вычислительной сети, смоделированная в программном обеспечении Cisco Packet Tracer, позволяет совместить уровень L2 и L3, тем самым упростить работу с сетью и увеличить скорость устранения возможных неполадок. Была спроектирована схема размещения сетевого оборудования и рабочих мест в помещениях учебного заведения с учётом потенциального масштабирования ЛВС и конечной стоимости работ. Общая сумма затрат (закупка оборудования и монтаж) на локальные вычислительные заведения составляет 296100 рублей. В работе предложен перечень сетевого оборудования фирмы D-Link и смета расходов на оборудование и работы, требуемые для монтажа сети. Список использованных источников 1. Родичев, Ю.А., Чарковский К.В. Принципы проектирования корпоративных информационных сетей образовательных учреждений. [Текст] / Ю.А. Родичев, К.В. Чарковский // Вестник Самарского государственного технического университета. – 2003. - №19. – С.150155. 2. Сергеев, А.Н. Основы локальных компьютерных сетей / А.Н. Сергеев – СПб.: Лань, 2016. – 184 с. 3. Таненбаум, Э. Компьютерные сети. / Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл – 5-е изд. — СПб.: Питер, 2016. — 960 с. 4. В. Олифер, Н. Олифер "Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. Учебник" (2016) 5. Джеймс Куроуз и Кит Росс “Компьютерные сети. Нисходящий подход” 6. https://www.getwifi.ru/postroenie-besprovodnoi-lokalnoi-seti.html 7. https://itnan.ru/post.php?c=1&p=351564 8. https://www.osp.ru/lan/2014/04/13040706 9. https://www.dlink.ru/
