дипломная работа
Проектируемая ЛВС монтируется на основе готовых изделий, и время наработки на отказ берется из данных предоставляемых производителями оборудования.
Под надежностью элемента (системы) понимают его способность выполнять заданные функции с заданным качеством в течение некоторого промежутка времени в определенных условиях. Изменение состояния элемента (системы), которое влечет за собой потерю указанного свойства, называется отказом. Системы передачи относятся восстанавливаемым системам, в которых отказы можно устранять.
Одно из центральных положений - теории надежности состоит в том, что отказы рассматривают в ней как случайные события. Интервал времени от момента включения элемента (системы) до его первого отказа является случайной величиной, называемой "время безотказной работы". Интегральная функция распределения этой случайной величины, представляющая собой (по определению) вероятность того, что время безотказной работы будет менее t, обозначается q(t) и имеет смысл вероятности отказа на интервале 0...t. Вероятность противоположного события - безотказной работы на этом интервале - равна
р(t) = 1 - q(t), % (3)
Мерой надежности элементов и систем, является интенсивность отказов l(t), представляющая собой условную плотность вероятности отказа в момент t, при условии, что до этого момента отказов не было. Между функциями l(t) и р(t) существует взаимосвязь
В период нормальной эксплуатации (после приработки, но еще до того, как наступил физический износ) интенсивность отказов примерно постоянна. В этом случае
Таким образом, постоянной интенсивности отказов, характерной для периода нормальной эксплуатации, соответствует экспоненциальное уменьшение вероятности безотказной работы с течением времени.
Следовательно, среднее время безотказной работы в период нормальной эксплуатации обратно пропорционально интенсивности отказов
Оценим надежность нашей системы, состоящей из множества разнотипных элементов. Пусть p1(t), p2(t),…, pr(t)- вероятности безотказной работы каждого элемента на интервале времени 0...t, r - количество элементов в системе. Если отказы отдельных элементов происходят независимо, а отказ хотя бы одного элемента ведет к отказу всей системы (такой вид соединения элементов в теории надежности называется последовательным), то вероятность безотказной работы системы в целом равна произведению вероятностей безотказной работы отдельных ее элементов
где - интенсивность отказов системы, ч-1;
Интенсивность отказа i-го элемента, ч-1.
Среднее время безотказной работы системы tcр.сист., ч, находится по формуле
К числу основных характеристик надежности восстанавливаемых элементов и систем относится коэффициент готовности
где tср - среднее время восстановления элемента (системы).
Он соответствует вероятности того, что элемент (система) будет работоспособен в любой момент времени.
Методика расчета основных характеристик надежности ЛВС состоит в следующем: расчет интенсивности отказов и среднего времени наработки на отказ тракта.
В соответствии с выражением интенсивность отказов ЛВС, ч-1, определяют как сумму интенсивностей отказов узлов сети (VPN маршрутизатор, три сервера, 10 рабочих станций) и кабеля
где - интенсивности отказов РС, маршрутизатора, сервера, одного метра кабеля соответственно, ч-1;
Количество РС, маршрутизаторов, серверов
L - протяженность кабеля, км.
Определяем по справочникам и условиям эксплуатации значения для отдельных устройств.
В итоге получаем:
4,77*10-5*10+5,26*10-5*1+4,02*10-5*3+4,28*10-7*0,1=2,69*10-4 (11)
Вычислим среднее время безотказной работы ЛВС по формуле
Вероятность безотказной работы ЛВС в течение заданного промежутка времени t1=24 ч (сутки), t2 = 720 ч (месяц) при 2,69*10-4 ч-1 находят по формуле:
При t = 24 ч (сутки)
При t =720 ч (месяц)
Расчет полезной пропускной способности сети
Следует различать полезную и полную пропускную способность. Под полезной пропускной способностью понимается скорость передачи информации, объем которой всегда несколько меньше передаваемой информации, так как каждый передаваемый кадр содержит служебную информацию, гарантирующую его правильную доставку адресату.
Автоматизированная система утверждения электронных документов на основе MS SharePoint 2007
Рассмотрим модель надежности архитектуры системы. Система состоит из следующих компонентов: клиентских машин, Web-сервера и сервера БД. В качестве еще одного компонента будем рассматривать локальную сеть...
Адаптер паралельного обмена
Интенсивность отказов характеризуется отношением числа изделий в единицу времени к числу изделий, продолжающих оставаться исправными к началу рассматриваемого промежутка времени: (4.3) где m - число изделий...
Анализ структурной схемы надежности
По структурной схеме надежности технической системы (рис...
Использование сетевых технологий при проектировании дистанционной информационной системы и компьютерной сети
Модель 1. Правила модели 1 предельно простые: - электрический кабель не должен быть длиннее 100м. Максимальная длина между двумя абонентами (роутер - коммутатор) составляет 81,1 м. Это значит, что длина кабеля меньше 100 м, значит сеть работоспособна...
Надежность на этапе проектирования является новой дисциплиной и относится к процессу разработки надежных изделий. Этот процесс включает в себя несколько инструментов и практических рекомендаций и описывает порядок их применения...
Методы и средства обеспечения надежности автоматизированных ИС
Резервирование -- метод повышения характеристик надёжности технических устройств или поддержания их на требуемом уровне посредством введения аппаратной избыточности за счет включения запасных (резервных) элементов и связей...
Надежность информационных систем
логический операция надежность безотказный Так как система состоит из невосстанавливаемых элементов, то элементами функции надёжности являются вероятности безотказной работы...
Особенности конструирования и производства ЭВМ
Расчет надежности заключается в определении показателей надежности изделия по известным характеристикам надежности составляющих компонентов и условиям эксплуатации...
Охранная система с дистанционным управлением
Расчет надежности производят на этапе разработки объекта для определения его соответствия требованиям. В результате расчета должны быть определены количественные характеристики надежности объектов...
Проектирование вычислительной системы реального времени
Работоспособность системы или отдельных ее частей в процессе эксплуатации может быть нарушена в результате отказа аппаратуры - выхода из строя элементов или соединений между ними...
Разработка Web-интерфейса для АСУ ДНС Ватьеганского месторождения в инструментальном пакете Trace Mode 6
Разработка информационно-поисковой системы для формирования технологического оборудования для сборочно-монтажных работ
В борьбе со сложностью ПО используются две концепции: - иерархическая структура. Иерархия позволяет разбить систему по уровням понимания (абстракции, управления). Концепция уровней позволяет анализировать систему...
Разработка микропроцессорной системы управления на основе микропроцессорного комплекта 1883 роботом СМ40Ц
К572ПВ4 - аналогово-цифровой преобразователь со встроенным коммутатором имеет среднюю наработку на отказ, следовательно интенсивность отказа составляет: БИС управляющей памяти U831-К1883РТ1 имеет среднюю наработку на отказ...
Разработка системы контроля управления доступом с анализом рисунка радужной оболочки глаза
Исходя из технического задания разрабатываемая система должна обеспечивать следующие относящиеся к надёжности показатели: Срок эксплуатации устройства не менее 5 лет. Вероятность безотказной работы в течение срока эксплуатации - не менее 0,95...
Эмулятор контроля АЛУ по модулю 3
Общие положения На основании схемы электрической принципиальной считается надежность при заданных условиях надежности. Надежность - это возможность СВТ сохранять работоспособность в течение некоторого заданного промежутка времени...
Надежность и безопасность
Одной из первоначальных целей создания распределенных систем, к которым относятся и вычислительные сети, являлось достижение большей надежности по сравнению с отдельными вычислительными машинами.
Важно различать несколько аспектов надежности. Для технических устройств используются такие показатели надежности, как среднее время наработки на отказ, вероятность отказа, интенсивность отказов. Однако эти показатели пригодны для оценки надежности простых элементов и устройств, которые могут находиться только в двух состояниях - работоспособном или неработоспособном. Сложные системы, состоящие из многих элементов, кроме состояний работоспособности и неработоспособности, могут иметь и другие промежуточные состояния, которые эти характеристики не учитывают. В связи с этим для оценки надежности сложных систем применяется другой набор характеристик.
Готовность или коэффициент готовности (availability) означает долю времени, в течение которого система может быть использована. Готовность может быть улучшена путем введения избыточности в структуру системы: ключевые элементы системы должны существовать в нескольких экземплярах, чтобы при отказе одного из них функционирование системы обеспечивали другие.
Чтобы систему можно было отнести к высоконадежным, она должна как минимум обладать высокой готовностью, но этого недостаточно. Необходимо обеспечить сохранность данных и защиту их от искажений. Кроме этого, должна поддерживаться согласованность (непротиворечивость) данных, например, если для повышения надежности на нескольких файловых серверах хранится несколько копий данных, то нужно постоянно обеспечивать их идентичность.
Так как сеть работает на основе механизма передачи пакетов между конечными узлами, то одной из характерных характеристик надежности является вероятность доставки пакета узлу назначения без искажений. Наряду с этой характеристикой могут использоваться и другие показатели: вероятность потери пакета (по любой из причин - из-за переполнения буфера маршрутизатора, из-за несовпадения контрольной суммы, из-за отсутствия работоспособного пути к узлу назначения и т. д.), вероятность искажения отдельного бита передаваемых данных, отношение потерянных пакетов к доставленным.
Другим аспектом общей надежности является безопасность (security), то есть способность системы защитить данные от несанкционированного доступа. В распределенной системе это сделать гораздо сложнее, чем в централизованной. В сетях сообщения передаются по линиям связи, часто проходящим через общедоступные помещения, в которых могут быть установлены средства прослушивания линий. Другим уязвимым местом могут быть оставленные без присмотра персональные компьютеры. Кроме того, всегда имеется потенциальная угроза взлома защиты сети от неавторизованных пользователей, если сеть имеет выходы в глобальные сети общего пользования.
Еще одной характеристикой надежности является отказоустойчивость (fault tolerance). В сетях под отказоустойчивостью понимается способность системы скрыть от пользователя отказ отдельных ее элементов. Например, если копии таблицы базы данных хранятся одновременно на нескольких файловых серверах, то пользователи могут просто не заметить отказ одного из них. В отказоустойчивой системе отказ одного из ее элементов приводит к некоторому снижению качества ее работы (деградации), а не к полному останову. Так, при отказе одного из файловых серверов в предыдущем примере увеличивается только время доступа к базе данных из-за уменьшения степени распараллеливания запросов, но в целом система будет продолжать выполнять свои функции.
Важнейшей характеристикой вычислительных сетей является надежность. Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.
Отказоустойчивость – это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей как логической машине возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения. Направления, связанные с предотвращением неисправностей и отказоустойчивостью, основные в проблеме надежности. На параллельных вычислительных системах достигается как наиболее высокая производительность, так и, во многих случаях, очень высокая надежность. Имеющиеся ресурсы избыточности в параллельных системах могут гибко использоваться как для повышения производительности, так и для повышения надежности.
Следует помнить, что понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных.
Безопасность – одна из основных задач, решаемых любой нормальной компьютерной сетью. Проблему безопасности можно рассматривать с разных сторон – злонамеренная порча данных, конфиденциальность информации, несанкционированный доступ, хищения и т.п.
Обеспечить защиту информации в условиях локальной сети всегда легче, чем при наличии на фирме десятка автономно работающих компьютеров. Практически в вашем распоряжении один инструмент – резервное копирование (backup). Для простоты давайте называть этот процесс резервированием. Суть его состоит в создании в безопасном месте полной копии данных, обновляемой регулярно и как можно чаще. Для персонального компьютера более или менее безопасным носителем служат дискеты. Возможно использование стримера, но это уже дополнительные затраты на аппаратуру.
Рис. 5.1. Задачи обеспечения безопасности данных
Легче всего обеспечить защиту данных от самых разных неприятностей в случае сети с выделенным файловым сервером. На сервере сосредоточены все наиболее важные файлы, а уберечь одну машину куда проще, чем десять. Концентрированность данных облегчает и резервирование, так как не требуется их собирать по всей сети.
Экранированные линии позволяют повысить безопасность и надежность сети. Экранированные системы гораздо более устойчивы к внешним радиочастотным полям.
1) характеристиками устройств, используемых в сети;
2) используемой сетевой операционной системой;
3) способом физического соединения узлов сети каналами связи;
4) способом распространения сигналов по сети.
60. Для стандартной технологии Ethernet используются…
1) коаксиальный кабель;
2) линейная топология;
3) кольцевая топология;
4) доступ с контролем несущей;
5) пересылка маркера
6) оптоволоконный кабель;
61. Укажите способы, с помощью которых рабочая станция может быть физически подключена к сети?
1) с помощью сетевого адаптера и отвода кабеля
2) с помощью концентратора
3) с помощью модема и выделенной телефонной линии
4)с помощью сервера
62. Локальные сети нельзя физически объединить с помощью…
1) серверов
2) шлюзов
3) маршрутизаторов
4) концентраторов
63. Что является основным недостатком топологии «кольцо»?
1. высокая стоимость сети;
2. низкая надежность сети;
3. большой расход кабеля;
4. низкая помехозащищенность сети.
64. Для какой топологии верно утверждение: «Выход компьютера из строя не нарушает работу всей сети»?
1) базовая топология «звезда»
2) базовая топология «шина»
3) базовая топология «кольцо»
4) утверждение неверно ни для одной из базовых топологий
65. Что является основным преимуществом топологии «звезда»?
1. низкая стоимость сети;
2. высокая надежность и управляемость сети;
3. малый расход кабеля;
4. хорошая помехозащищенность сети.
66. Какая топология и метод доступа применяются в сетях Ethernet?
1) шина и CSMA/CD
2) шина и передача маркера
3) кольцо и передача маркера
4) шина и CSMA/CA
67. Какие характеристики сети определяются выбором топологии сети?
1. стоимость оборудования
2. надежность сети
3. соподчинение компьютеров в сети
4. расширяемость сети
68. Что является основным преимуществом метода доступа «передача маркера»?
Этапы обмена данными в сетевых компьютерных системах
1) преобразование данных в процессе перемещения с верхнего уровня на нижний1
2) преобразование данных в результате перемещения с нижнего уровня на верхни3
3) транспортировка к компьютеру-получателю2
70. Какой протокол является основным для передачи гипертекста в Internet?
2) TCP/IP
3) NetBIOS
71. Как называется устройство, которое обеспечивает получение доменного имени по запросу на основе IP-адреса и наоборот:
1) DFS-сервер
2) host – компьютер
3) DNS-сервер
4) DHCP-сервер
72. DNS-протокол устанавливает соответствие …
1) IP-адреса с портом коммутатора
2) IP-адреса с доменным адресом
3) IP- адреса с MAC-адресом
4) МАС-адреса с доменным адресом
73. Какие IP-адреса не могут быть назначены узлам в Интернет?
1) 172.16.0.2;
2) 213.180.204.11;
3) 192.168.10.255;
4) 169.254.141.25
Уникальная 32-разрядная последовательность двоичных цифр, с помощью которой компьютер однозначно идентифицируется в сети, называется
1) MAC- адрес
2) URL- адрес;
3) IP - адрес;
4) кадр;
Какой (или какие) идентификаторы выделяются в IP-адресе с помощью маски подсети
1) сети
2) сети и узла
3) узла
4) адаптера
76. Для каждого сервера, подключенного к Internet, устанавливаются адреса:
1) только цифровой;
2) только доменный;
3) цифровой и доменный;
4) адреса определяются автоматически;
77. На сетевом уровне взаимодействия модели OSI…
1) выполняется ретрансляция ошибочных данных;
2) определяется маршрут доставки сообщения;
3) определяются программы, которые будут осуществлять взаимодействие;
78. С помощью какого протокола определяется физический МАС-адрес компьютера, соответствующий его IP-адресу?
Модель OSI включает _____ уровней взаимодействия
1) семь
2) пять
3) четыре
4) шесть
80. Сеть какого класса для выхода в Internet необходимо зарегистрировать организации, имеющей 300 компьютеров?
81. Что отличает протокол TCP от протокола UDP?
1) использует порты при работе
2) устанавливает соединение перед передачей данных
3) гарантирует доставку информации
82. Какие из перечисленных ниже протоколов располагаются на сетевом уровне стека TCP/IP?
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
локальный вычислительный сеть
На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров, и более 80% из них объединены в различные информационно-вычислительные сети, от малых локальных сетей в офисах, до глобальных сетей типа Internet.
Опыт эксплуатации сетей показывает, что около 80% всей пересылаемой по сети информации замыкается в рамках одного офиса. Поэтому особое внимание разработчиков стали привлекать так называемые локальные вычислительные сети.
Локальная сеть представляет собой набор компьютеров, периферийных устройств (принтеров и т.п.) и коммутационных устройств, соединенных кабелями.
Локальные вычислительные сети отличаются от других сетей тем, что они обычно ограничены умеренной географической областью (одна комната, одно здание, один район).
Очень многое зависит от качества и продуманности исполнения первоначальной стадии внедрения ЛВС - от предпроектного обследования системы документооборота того предприятия или той организации, где предполагается установить вычислительную сеть. Именно здесь закладываются такие важнейшие показатели сети, как ее надежность, спектр функциональных возможностей, срок ее службы, непрерывное время работоспособности, технология обслуживания, рабочая и максимальная загрузка сети, защищенность сети и другие характеристики.
Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений, не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а также обмен информацией между компьютерами разных фирм-производителей, работающих под разным программным обеспечением.
Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислительная сеть, и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а также значительное ускорение производственного процесса не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике.
1. Цель работы.
Целью работы является получение навыков разработки структуры локальных вычислительных сетей, расчет основных показателей, определяющих работу сети.
2. Теоретическая часть
2.1.Основные цели создания локальной вычислительной сети (ЛВС).
Постоянная потребность в оптимизации распределения ресурсов (прежде всего информационных) периодически ставит нас перед необходимостью разработать принципиальное решение вопроса по организации ИВС (информационно-вычислительной сети) на базе уже существующего компьютерного парка и программного комплекса, отвечающего современным научно-техническим требованиям, с учетом возрастающих потребностей и возможностью дальнейшего постепенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений.
Кратко можно выделить основные преимущества применения ЛВС:
Разделение ресурсов
Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы,
например, управлять периферийными устройствами, такими как лазерные печатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций.
Разделение данных.
Разделение данных предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации.
Разделение программных средств
Разделение программных средств предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств.
Разделение ресурсов процессора
При разделении ресурсов процессора возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть.
Осно вные определения и терминология
Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой быстродействующую линию связи аппаратных средств обработки данных на ограниченной территории. ЛВС может объединять персональные ЭВМ, терминалы, миниЭВМ и универсальные вычислительные машины, устройства печати, системы обработки речевой информации и другие устройства-
Сетевые устройства (СУ) - специализированнные устройства, предназначенные для сбора, обработки, преобразования и хранения информации, получаемой от других сетевых устройств, рабочих станций, серверов и т.д.
Основной компонентой локальной вычислительной сети является рабочая станция локальной вычислительной сети (РСЛВС), т.е., ЭВМ, аппаратные возможности которой позволяют обмениваться информацией с другими ЭВМ.
Локальная вычислительная сеть - это сложная техническая система, являющаяся совокупностью аппаратных и программных средств, так как простое соединение устройств, однако, не означает возможность их совместной работы. Для эффективной связи различных систем требуется соответствующее программное обеспечение. Одна из основных функций операционного обеспечения ЛВС заключается в обслуживании такой связи.
Правила сеязи - каким образом система производит опрос и должна быть опрошена - называются протоколами.
Системы называются подобными, если они используют одинаковые протоколы. При использовании различных протоколов они также могут работать по связи друг с другом с помощью программного обеспечения, которое производит взаимное преобразование протоколов, ЛВС могут быть использованы для связи не только ПК. Они могут связывать видео-системы, системы телефонной связи, производственное оборудование и почти все, что требует быстродействующего обмена данными. Несколько локальных вычислительных сетей можно объединить через местные и удаленные связи в режиме межсетевого взаимодействия.
Персональные компьютеры объединяются в сеть в основном для совместного использования программ и файлов данных, передачи сообщений (режим электронной почты) и для совместного использования ресурсов (устройств печати, модемов и аппаратных и программных средств межсетевой связи). В этом случае персональные компьютеры называют рабочими станциями локальной вычислительной сети.
Современная технология локальных вычислительных сетей позволяет использовать различные типы кабелей в одной и той же сети, а также беспрепятственно соединять в одну сеть различное оборудование ЛВС, такое как Ethernet, Archnet, и Token-ring.
За дачи, решаемые при создания ЛВС
Создавая ЛВС, разработчик стоит перед проблемой: при известных данных о назначении, перечне функций ЛВС и основных требованиях к комплексу технических и программных средств ЛВС построить сеть, то есть решить следующие задачи:
определить архитектуру ЛВС: выбрать типы компонент ЛВС;
произвести оценку показателей эффективности ЛВС;
определить стоимость ЛВС.
При этом должны учитываться правила соединения компонентов ЛВС, основанные на стандартизации сетей, и их ограничения, специфицированные изготовителями компонент ЛВС.
Конфигурация ЛВС для АСУ существенным образом зависит от особенностей конкретной прикладной области. Эти особенности сводятся к типам передаваемой информации (данные, речь, графика), пространственному расположению абонентских систем, интенсивностям потоков информации, допустимым задержкам информации при передаче между источниками и получателями, объемам обработки данных в источниках и потребителях, характеристикам абонентских станций, внешним климатическим, электромагнитным факторам, эргономическим требованиям, требованиям к надежности, стоимости ЛВС и т.д.
Определение топологии сети
Рассмотрим варианты топологии и состав компонент локальной вычислительной сети.
Топология сети определяется способом соединения ее узлов каналами связи. На практике используются 4 базовые топологии:
звездообразная (рис. 1 ,а, 1 ,б);
кольцевая (рис. 2);
шинная (рис. 3);
древовидная или иерархическая (рис. 4).
АК - активный концентратор ПК - пассивный концентратор Рис. 4. Иерархическая сеть с концентраторами.
Выбранная топология сети должна соответствовать географическому расположению сети ЛВС, требованиям, установленным для характеристик сети, перечисленным в табл. 1.
Таблица 1. Сравнительные данные по характеристикам ЛВС.
Выбор типа коммуникационных средств. Витая пара
Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помсхонезащищенно. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с- Преимуществами являются низкая цена и беспроблемная установка, Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е, витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля,
Коаксиальный кабель
Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с-Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации,
Широкополосный коаксиальный кабель
Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с, При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель), Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).
Ethernet-кабель
Ethemet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желтый кабель (yellow cable).
Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.
Cheapernet - кабель
Более дешевым, чем Ethernet кабель является соединение Cheapernet-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит / с. При соединении сегментов Cheapernet-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors). Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала.
Оптоволоконные линии
Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гагабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают тротивоподспушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в ЛВС с помощью звездообразного соединения.
Выбор типа построения сет и по методу передачи информации
Локальная сеть Token Ring
Этот стандарт разработан фирмой IBM, В качестве передающей среды применяется неэкранированная или экранированная витая пара (UPT или SPT) или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с. В качестве метода управления доступом станции к передающей среде используется метод - маркерное кольцо (Token Ring). Основные положения этого метода:
Устройства подключаются к сети по топологии кольцо;
Все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер);
в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом.
В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.
Локальная сеть Arcnet
Arknet (Attached Resource Computer NETWork) - простая, недорогая, надежная и достаточно гибкая архитектура локальной сети. Разработана корпорацией Datapoint в 1977 году. Впоследствии лицензию на Arcnet приобрела корпорация SMC (Standard Microsistem Corporation), которая стала основным разработчиком и производителем оборудования для сетей Arcnet. В качестве передающей среды используются витая пара, коаксиальный кабель (RG-62) с волновым сопротивлением 93 Ом и оптоволоконный кабель, Скорость передачи данных - 2,5 Мбит/с. При подключении устройств в Arcnet применяют топологии шина и звезда. Метод управления доступом станций к передающей среде - маркерная шина (Token Bus). Этот метод предусматривает следующие правила:
В любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом;
Основные принципы работы
Передача каждого байта в Arcnet выполняется специальной посылкой ISU(Information Symbol Unit - единица передачи информации), состоящей из трех служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных. В начале каждого пакета передается начальный разделитель АВ (Alert Burst), который состоит из шести служебных битов. Начальный разделитель выполняет функции преамбулы пакета.
В сети Arcnet можно использовать две топологии: звезда и шина,
Локальная сеть Ethernet
Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов предложила компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet институтом ieee был разработан стандарт ieee 802.3. Различия между ними незначительные.
Основные принципы работы:
На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина;
Все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е, любая станция может начать передачу в любой момент времени(если передающая среда свободна);
Данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.
Выб ор сетевой операционной системы
Большое разнообразие типов компьютеров, используемых в вычислительных сетях, влечет за собой разнообразие операционных систем: для рабочих станций, для серверов сетей уровня отдела и серверов уровня предприятия в целом. К ним могут предъявляться различные требования по производительности и функциональным возможностям, желательно, чтобы они обладали свойством совместимости, которое позволило бы обеспечить совместную работу различных ОС. Сетевые ОС могут быть разделены на две группы: масштаба отдела и масштаба предприятия. ОС для отделов или рабочих групп обеспечивают набор сетевых сервисов, включая разделение файлов, приложений и принтеров. Они также должны обеспечивать свойства отказоустойчивости, например, работать с RAID-массивами, поддерживать кластерные архитектуры. Сетевые ОС отделов обычно более просты в установке и управлении по сравнению с сетевыми ОС предприятия, у них меньше функциональных свойств, они меньше защищают данные и имеют более слабые возможности по взаимодействию с другими типами сетей, а также худшую производительность. Сетевая операционная система масштаба предприятия прежде всего должна обладать основными свойствами любых корпоративных продуктов, в том числе:
масштабируемостью, то есть способностью одинаково хорошо работать в широком диапазоне различных количественных характеристик сети,
совместимостью с другими продуктами, то есть способностью работать в сложной гетерогенной среде интерсети в режиме plug-and-play.
Корпоративная сетевая ОС должна поддерживать более сложные сервисы. Подобно сетевой ОС рабочих групп, сетевая ОС масштаба предприятия должна позволять пользователям разделять файлы, приложения и принтеры, причем делать это для большего количества пользователей и объема данных и с более высокой производительностью. Кроме того, сетевая ОС масштаба предприятия обеспечивает возможность соединения разнородных систем - как рабочих станций, так и серверов. Например, даже если ОС работает на платформе Intel, она должна поддерживать рабочие станции UNIX, работающие на RISC-платформах. Аналогично, серверная ОС, работающая на RISC-компьютере, должна поддерживать DOS, Windows и OS/2. Сетевая ОС масштаба предприятия должна поддерживать несколько стеков протоколов (таких как ТСРЯР, IPX/SPX, NetBIOS, DECnet и OSI), обеспечивая простой доступ к удаленным ресурсам, удобные процедуры управления сервисами, включая агентов для систем управления сетью.
Важным элементом сетевой ОС масштаба предприятия является централизованная справочная служба, в которой хранятся данные о пользователях и разделяемых ресурсах сети. Такая служба, называемая также службой каталогов, обеспечивает единый логический вход пользователя в сеть и предоставляет ему удобные средства просмотра всех доступных ему ресурсов. Администратор, при наличии в сети централизованной справочной службы, избавлен от необходимости заводить на каждом сервере повторяющийся список пользователей, а значит избавлен от большого количества рутинной работы и от потенциальных ошибок при определении состава пользователей и их прав на каждом сервере. Важным свойством справочной службы является ее масштабируемость, обеспечиваемая распределенностью базы данных о пользователях и ресурсах.
Такие сетевые ОС, как Banyan Vines, Novell NetWare 4.x, IBM LAN Server, Sun NFS, Microsoft LAN Manager и Windows NT Server, могут служить в качестве операционной системы предприятия, в то время как ОС NetWare 3.x, Personal Ware, Artisoft LANtastic больше подходят для небольших рабочих групп.
Критериями для выбора ОС масштаба предприятия являются следующие характеристики:
Органичная поддержка многосерверной сети;
Высокая эффективность файловых операций;
Возможность эффективной интеграции с другими ОС;
Наличие централизованной масштабируемой справочной службы;
Хорошие перспективы развития;
Эффективная работа удаленных пользователей;
Разнообразные сервисы: файл-сервис, принт-сервис, безопасность данных и отказоустойчивость, архивирование данных, служба обмена сообщениями, разнообразные базы данных и другие;
Разнообразные транспортные протоколы: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS, AppleTalk;
Поддержка многообразных операционных систем конечных пользователей: DOS, UNIX, OS/2, Mac;
Поддержка сетевого оборудования стандартов Ethernet, Token Ring, FDDI, ARCnet;
Наличие популярных прикладных интерфейсов и механизмов вызова удаленных процедур RPC;
Возможность взаимодействия с системой контроля и управления сетью, поддержка стандартов управления сетью SNMP.
Конечно, ни одна из существующих сетевых ОС не отвечает в полном объеме перечисленным требованиям, поэтому выбор сетевой ОС, как правило, осуществляется с учетом производственной ситуации и опыта. В таблице приведены основные характеристики популярных и доступных в настоящее время сетевых ОС.
Определение надежности работы ЛВС. 2.4.1. П оказатели надежности работы ЛВС
В общем случае, надежность - это свойство технического устройства или изделия выполнять свои функции в пределах допустимых отклонений в течение определенного промежутка времени.
Надежность изделия закладывается на стадии проектирования и существенно зависит от таких критериев, как выбор технической и технологической спецификации, соответствия принятых конструкторских решений мировому уровню. На надежность ЛВС также влияют грамотность персонала на всех уровнях пользования сетью, условия транспортировки, хранения, монтажа, наладки и обкатки каждого узла сети, соблюдение правил эксплуатации оборудования.
При расчетах и оценке надежности вычислительной сети будут использоваться следующие термины и определения:
Работоспособность - состояние изделия, при котором оно способно выполнять свои функции в пределах установленных требований.
Отказ - событие, при котором нарушается работоспособность изделия.
Неисправность - состояние изделия, при котором оно не соответствует хотя бы одному требованию технической документации.
Наработка - продолжительность работы изделия в часах или других единицах времени.
Наработка на отказ, или среднее время безотказной работы - среднее значение наработки ремонтируемого изделия между отказами.
Вероятность безотказной работы - вероятность того, что в данный промежуток времени не возникнет отказа изделия.
Интенсивность отказов - вероятность отказа неремонтируемого изделия в единицу времени после данного момента времени.
Безотказность - свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторой наработки.
Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с перерывами на обслуживание и ремонт.
Ресурс - наработка изделия до предельного состояния, оговоренная в технической документации.
Срок службы - календарная продолжительность работы изделия до предельного состояния, оговоренная в технической документации.
Ремонтопригодность - доступность изделия для его обслуживания
и ремонта.
Надежность является комплексным свойством, которое включает в себя такие свойства как:
работоспособность;
сохраняемость;
ремонтопригодность;
долговечность.
Основное свойство, описываемое количественными характеристиками - работоспособность.
Утрата работоспособности - отказ. Отказы электротехнического изделия могут означать не только электрические или механические повреждения, но и уход его параметров за допустимые пределы. В связи с этим отказы могут быть внезапными и постепенными.
Возникновения внезапных отказов в устройстве являются случайными событиями. Эти отказы могут быть независимыми, когда отказ одного элемента в устройстве происходит независимо от других элементов, и зависимыми, когда отказ одного элемента вызван отказом других. Разделение отказов на внезапные и постепенные является условным, так как внезапные отказы могут быть вызваны развитием постепенных отказов.
Основные количественные характеристики надежности (работоспособности):
вероятность безотказной работы за время t: P(t);
вероятность отказа за время t: Q(t)= 1 - P(t);
интенсивность отказов X(t) - указывает среднее число отказов, возникающее за единицу времени эксплуатации изделия;
среднее время наработки изделия до отказа Т (величина, обратная интенсивности отказов).
Реальные значения указанных характеристик получают по результатам испытаний на надежность. В расчетах времени до отказа / считается случайной величиной, поэтому используется аппарат теории вероятностей.
Свойства (аксиомы):
Р(0)=1 (рассматривается эксплуатация работоспособных изделий);
lim t _ >00 P(t)=O (работоспособность не может быть сохранена неограниченное время);
dP(t)/dt<0 (в случае если после отказа изделие не восстанавливается).
В течение срока службы технического устройства можно выделить три периода, интенсивность отказов в которых меняется по-разному. Зависимость интенсивности отказов от времени показана на рис.5.
Рис.5. Типичная кривая изменения X(t) в течение срока эксплуатации (жизни) изделия.
I - этап приработки dX(t)/dt<0
II - этап нормальной эксплуатации X(t)-const
III - этап старения dX(t)/dt>0
В первый период, называемый периодом приработки, происходит выявление конструктивных, технологических, монтажных и других дефектов, поэтому интенсивность отказов может повышаться в начале периода, понижаясь при подходе к периоду нормальной работы.
Период нормальной работы характеризуется внезапными отказами постоянной интенсивности, которая увеличивается к периоду износа.
В период износа интенсивность отказов увеличивается с течением времени по мере износа изделия.
Очевидно, основным должен быть период нормальной работы, а другие периоды являются периодами входа и выхода из этого периода.
Аксиома 3 действительна для невосстанавливаемых элементов (микросхем, радиоэлементов и т.п.). Процесс эксплуатации восстанавливаемых систем и изделий отличается от такого же процесса для невосстанавливаемых тем, что наряду с потоком отказов элементов изделия присутствуют стадии ремонта отказавших элементов, т.е. присутствует поток восстановления элементов. Для восстанавливаемых систем не выполняется третье свойство характеристик надежности: dP(t)/dt<0. За период времени At могут отказать два элемента системы, а быть восстановленными - три аналогичных элемента, а значит производная dP(t)/dt>0.
При конфигурировании вычислительных сетей оперируют таким понятием, как среднее время наработки на отказ того или иного элемента сети (Тн).
Например, если тестировалось 100 изделий в течение года и 10 из них вышло из строя, то Тн будет равно 10 годам. Т.е. предполагается, что через 10 лет все изделия выйдут из строя.
Количественной характеристикой для математического определения надежности является интенсивность отказов устройства в единицу времени, которая обычно измеряется числом отказов в час и обозначается значком X.
Среднее время наработки на отказ и среднее время восстановления работоспособности связаны между собой через коэффициент готовности Кг, который выражается в вероятности того, что вычислительная сеть будет находиться в работоспособном состоянии:
Таким образом, коэффициент готовности Кг всей сети будет определяться как произведение частных коэффициент готовности Kri. Следует отметить, что сеть считается надежной при Кг > 0,97.
Пример расчета надежност и локальной вычислительной сети
Локальная вычислительная сеть обычно включает в свой состав комплект рабочих станций пользователя, рабочую станцию администратора сети (может использоваться одна из пользовательских станций), серверное ядро (комплект аппаратных серверных платформ с серверными программами: файл-сервер, WWW-сервер, сервер БД, почтовый сервер и т.п.), коммуникационное оборудование (маршрутизаторы, коммутаторы, концентраторы) и структурированную кабельную систему (кабельное оборудование).
Расчет надежности ЛВС начинают с формирования понятия отказа данной сети. Для этого анализируются управленческие функции, выполнение которых на предприятии осуществляется с использованием данной ЛВС. Выбираются такие функции, нарушение которых недопустимо, и определяется оборудование ЛВС, задействованное при их выполнении. Например: безусловно в течение рабочего дня должна обеспечиваться возможность вызова/записи информации из базы данных, а также обращение к Internet.
Для совокупности таких функций по структурной электрической схеме определяется оборудование ЛВС, отказ которого непосредственно нарушает хотя бы одну из указанных функций, и составляется логическая схема расчета надежности.
При этом учитываются количества и условия работы ремонтно-восстановительных бригад. Обычно принимаются следующие условия:
Восстановление ограниченное - т.е. в любой момент времени не может восстанавливаться более, чем один отказавший элемент, т.к. имеется одна ремонтная бригада;
среднее время восстановления отказавшего элемента устанавливается или исходя из допустимых перерывов в работе ЛВС, или из технических возможностей доставки и включения в работу этого элемента.
В рамках изложенного выше подхода к расчету схема расчета надежности, как правило, может быть сведена к последовательно-параллельной схеме.
Установим в качестве критерия отказа ЛВС отказ оборудования, входящего в ядро сети: серверов, коммутаторов или кабельного оборудования. Считаем, что отказ рабочих станций пользователей не приводит к отказу ЛВС, а поскольку одновременный отказ всех рабочих станций - событие маловероятное, сеть при отдельных отказах рабочих станций продолжает функционировать.
Рис.6. Схема элементов ЛВС для расчета суммарной надежности.
Примем, что рассматриваемая локальная сеть включает два сервера (один обеспечивает выход в Internet), два коммутатора и пять кабельных фрагментов, относящихся к ядру сети. Интенсивность отказов и восстановлений для них приведены ниже.
Таким образом,
1) интенсивность отказа всей сети L составляет 6,5* 10- 5 1/ч,
2) среднее время наработки на отказ всей сети Тн составляет примерно 15,4 тыс.ч,
3) среднее время восстановления Тв составляет 30 ч.
Расчетные значения соответствующих готовности представлены в табл. 4:
Коэффициент готовности всей сети составляет
Расчет эффективности работы ЛВС
Для определения параметров функционирования сети проводиться выбор и обоснования контрольных точек. Для данных выбранных точек проводиться сбор информации и расчет параметров:
время обработки запросов - расчет интервала времени между формированием запроса и получением на него ответа, выполняемый для выбранных базовых сервисов.
время реакции в нагруженной и ненагруженной сети - расчет показателя производительности ненагруженной и ненагруженной сети.
время задержки передачи кадра - расчет времени задержки кадров канального уровня выбранных основных сегментов сети.
определение реальной пропускной способности - определение реальной пропускной способности для маршрутов выбранных основных узлов сети.
аналитический расчет показателей надежности - аналитическая оценка возможной интенсивности отказов и среднего времени наработки на отказ.
коэффициент готовности - аналитический расчет степени готовности (среднего времени восстановления) ЛВС.
Допустим, что сеть между двумя пользователями организована по схеме, представленной на рис.7.
Порядок выполнения работы
Для выполнения работы необходимо:
а) повторить правила техники безопасности при работе с вычислительной техникой;
б) изучить лекционные материалы по курсам "", а также теоретическую часть настоящих методических указаний;
в) выбрать полугипотетическое предприятие или организацию и изучить в нем существующую систему документооборота с точки зрения автоматизации. Предложить новую систему документооборота, основанную на применении вычислительных сетей, оценить преимущества и недостатки существующей и предлагаемой систем (быстродействие, стоимость, топология, изменения фонда оплаты труда и др.);
г) рассчитать числовые показатели новой системы документооборота: надежность сети, время наработки на отказ, коэффициент готовности, время доставки сообщения до адресата, время получения квитанции о доставке сообщения;
д) в соответствии с требованиями, приведенными в разделе 5, оформить отчет по лабораторной работе;
ж) защитить лабораторную работу, продемонстрировав преподавателю:
1) отчет по лабораторной работе;
2) понимание основных принципов организации локальной вычислительной сети;
3) теоретические знания по количественным параметрам работы вычислительной сети.
При подготовке к защите для самопроверки рекомендуется ответить на контрольные вопросы, приведенные в разделе 5.
4. Требования к отчету
Отчет по лабораторной работе должен содержать:
а) титульный лист;
б) условие задания;
в) обоснование для разработки ЛВС и расчеты по предложенной топологии сети;
г) комментарии и выводы по проделанной работе.
Список литературы
1.Гусева А.И. Работа в локальных сетях NetWare 3.12-4.1: Учебник.- М.: "ДИАЛОГ-МИФИ", 1996. - 288 с.
2.Лорин Г. Распределенные вычислительные системы:. - М.: Радио и связь, 1984. - 296 с.
4.Фролов А.В., Фролов Г.В. Локальные сети персональных компьютеров. Использование протоколов IPX, SPX, NETBIOS.- M.: "ДИАЛОГ-МИФИ", 1993. - 160 с.
Размещено на Allbest.ru
...Локальная вычислительная сеть, узлы коммутации и линии связи, обеспечивающие передачу данных пользователей сети. Канальный уровень модели OSI. Схема расположения компьютеров. Расчет общей длины кабеля. Программное и аппаратное обеспечение локальной сети.
курсовая работа , добавлен 28.06.2014
Способы связи разрозненных компьютеров в сеть. Основные принципы организации локальной вычислительной сети (ЛВС). Разработка и проектирование локальной вычислительной сети на предприятии. Описание выбранной топологии, технологии, стандарта и оборудования.
дипломная работа , добавлен 19.06.2013
Цели информатизации школы № 15 г. Заволжье. Проектирование и организация школьной сети. Структура и основные функции локальной вычислительной сети. Характеристика программно-аппаратных средств, механизмы построения и особенности администрирования ЛВС.
дипломная работа , добавлен 20.05.2013
Обоснование модернизации локальной вычислительной сети (ЛВС) предприятия. Оборудование и программное обеспечение ЛВС. Выбор топологии сети, кабеля и коммутатора. Внедрение и настройка Wi-Fi - точки доступа. Обеспечение надежности и безопасности сети.
дипломная работа , добавлен 21.12.2016
Создание локальной вычислительной сети, ее топология, кабельная система, технология, аппаратное и программное обеспечение, минимальные требования к серверу. Физическое построение локальной сети и организация выхода в интернет, расчет кабельной системы.
курсовая работа , добавлен 05.05.2010
Компьютерная локальная вычислительная сеть: проектирование на двух этажах, взаимодействие около 30 машин. Расстояние между машинами и коммутаторами - не менее 20 метров, количество коммутаторов - в рамках проекта. Логическая и физическая топология сети.
лабораторная работа , добавлен 27.09.2010
Основные типы линий связи. Локальные вычислительные сети (ЛВС) как системы распределенной обработки данных, особенности охвата территории, стоимости. Анализ возможностей и актуальности использования сетевого оборудования при построении современных ЛВС.
дипломная работа , добавлен 16.06.2012
Расчеты параметров проектируемой локальной вычислительной сети. Общая длина кабеля. Распределение IP-адресов для спроектированной сети. Спецификация оборудования и расходных материалов. Выбор операционной системы и прикладного программного обеспечения.
курсовая работа , добавлен 01.11.2014
Обзор методов проектирования локальной вычислительной сети для учебных помещений одного из корпусов колледжа по стандарту Ethernet с использованием кабеля "витая пара" и "тонкий коаксиал" по всем параметрам, с использованием стандартов 10Base-T и 10Base.
курсовая работа , добавлен 24.03.2011
Основные этапы обслуживания и модернизации локальной сети предприятия. Вид автоматизированной деятельности на предприятии. Выбор топологии локальной вычислительной сети. Аппаратные и программные средства. Характеристика семиуровневой модели OSI.
