1. Задание на проектирование
Спроектировать ЛВС для четвертого этажа здания МГИЭМ на Большом Трехсвятительском переулке. При проектировании сети использовать следующие предположения:
1. для учебных аудиторий количество рабочих мест должно составлять половину от посадочных мест студентов, плюс рабочее место преподавателя.
2. для вспомогательных помещений должно быть проведено обоснование количества рабочих мест.
3. для остальных подразделений института количество рабочих мест должно соответствовать количеству посадочных мест в их помещениях.
4. предполагается, что на компьютерах выполняются приложения, соответствующие характеру работ подразделения, в которых они установлены. Разделение ресурсов между пользователями должно происходить так, чтобы:
· предоставить им доступ к их рабочему пространству из любого помещения, где они могут работать.
· для обеспечения безопасности не давать возможности пользователям заходить в чужое рабочее пространство и подключаться к сети из помещений, где они работать не могут.
2. Содержание работы
1. провести обследование помещений, где должна быть установлена сеть;
2. разработать и обосновать перечень приложений, используемых в сети и характер их использования пользователями сети;
3. произвести ориентировочный расчет нагрузки, которую будет создавать каждое рабочее место на сеть (средний объем данных принимаемых или передаваемых за единицу времени, максимальный объем);
4. разработать логическую структуру сети, основываясь на планах помещений и результатах расчетов по п. 3.
5. основываясь на п. 3., 4., 5. произвести поверочный расчет структуры, разработанной сети (расчет трафика в отдельных ее сегментах и в сети в целом);
6. разработать кабельную систему для сети, включая предположение о вертикальной кабельной системе многоэтажного объединения;
7. произвести выбор технических средств для сети, включая компьютеры. Обосновать этот выбор, исходя из требования наилучшего соотношения цена/качество;
8. произвести выбор и обоснование системного сетевого ПО, исходя из требования наилучшего соотношения цена/качество;
9. произвести выбор и обоснование прикладного ПО для организации рабочего процесса в сети, исходя из требования наилучшего соотношения цена/качество;
10. разработать категории пользователей для сети, определить права доступа и используемые ресурсы;
11. если необходимо, разработать систему взаимодействия серверов между собой.
3. Обследование помещений
Для подготовки проекта компьютерной сети была произведена проверка плана 4-го этажа здания на Большом Трехсвятительском переулке, обмер помещений и уточнение их номеров, выяснено количество рабочих мест, род проводимых занятий в аудиториях и лабораториях и каким кафедрам они принадлежат.
В приложении 1 приведены номера аудиторий, количество рабочих мест, назначение, количество серверов и коммутаторов.
Количество рабочих мест в аудиториях определялось как половина от посадочных мест студентов плюс рабочее место преподавателя. Количество рабочих мест в лабораториях, преподавательских и проч. определялось исходя из профиля проводимых работ, количества посадочных мест и персонала.
На схеме 1 представлена информация обо всех аудиториях. Нанесены номера аудиторий и их физические размеры.
4. Перечень приложений
В зависимости от профиля проводимых работ пользователи могут использовать следующие приложения:
- документоориентированная СУБД + клиентская часть
- офисные приложения
- языки программирования и средства разработки приложений
- САПР
- WEB, FTP, почтовые серверы + приложения для работы с интернет
- специальные приложения.
Документоориентированная СУБД может использоваться на кафедрах для организации внутреннего документооборота и информационных БД (информация о студентах, преподавателях и т.п.) На рабочих местах должны быть установлены соответствующие клиенты.
Офисные приложения для работы с документами, включающие в себя текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, программы для создания презентаций и т. п. предполагается использовать на всех компьютерах сети всеми ее пользователями.
Языки программирования и средства разработки приложений предполагается использовать только в лабораториях, где это необходимо, для разработки собственного ПО.
САПР предполагается использовать только в лабораториях, где это необходимо, для поддержки ведущихся исследований.
WEB серверы должны быть установлены на серверах подразделений (где необходимо) для обеспечения информационной наполненности интрасети, а также для обеспечения информацией о подразделениях института внешних пользователей, получающих доступ к ней посредством Internet. FTP серверы устанавливаются на серверах подразделений и служат для получения файлов внутренними и внешними пользователями. Почтовый сервер и ПО для обеспечения конференций служат для коммуникаций между студентами и преподавателями. Приложения для работы с интернет предполагается использовать на всех компьютерах сети всеми ее пользователями.
Специальные приложения могут использоваться в лабораториях по необходимости.
5. Анализ нагрузки
Рабочие места в институте можно разделить на следующие группы:
1. Рабочие места студентов в аудиториях и лабораториях.
2. Рабочие места преподавателей в аудиториях.
3. Рабочие места преподавателей, аспирантов и сотрудников кафедр в лабораториях, использующиеся для научных исследований.
4. Рабочие места сотрудников кафедр, занимающихся организационными вопросами.
4. Пиковая нагрузка, которую создают рабочие места сотрудников кафедр, занимающихся организационными вопросами, невелика, т. к. в основном это документооборот. Внутри этих отделов вполне достаточно пропускной способности 10-мегабитного Ethernet.
1. Рабочие места студентов в аудиториях и лабораториях могут создавать значительную пиковую нагрузку, особенно в первые минуты занятий, превышающую пропускную способность 10-мегабитного Ethernet. Это может произойти в момент одновременного скачивания несколькими студентами файлов, необходимых для проведения занятий. Учтем, что:
- эта нагрузка кратковременна по сравнению со временем проведения занятий;
- не предполагается выполнения приложений, критичных ко времени реакции и пропускной способности сети;
Тогда представляется целесообразным применение внутри подразделений 10-мегабитного Ethernet. Кроме того, при грамотной политике администрирования предполагается свести к минимуму трафик между сервером и рабочими местами. Рекомендации по этому вопросу будут даны ниже. Средняя нагрузка также может быть удовлетворена пропускной способностью 10-мегабитного Ethernet.
2. Рабочие места преподавателей в аудиториях в целом сходны с рабочими местами студентов, но для обеспечения учебного процесса требуется больше ресурсов, предоставляемых сетью. Поэтому средняя нагрузка будет больше, пиковая – меньше. Поэтому предполагается применение 10-мегабитного Ethernet.
3. Рабочие места преподавателей, аспирантов и сотрудников кафедр в лабораториях, использующиеся для научных исследований, не предполагают большой средней нагрузки на сеть, т. к. они будут использоваться в основном для расчетов, обработки результатов экспериментов, запуска специальных приложений. Кроме того, пиковая нагрузка также будет гораздо меньше, чем в предыдущем случае, так как характер научных работ не предполагает массового обращения к одним и тем же данным в определенные часы, как это бывает в первые минуты занятий. Поэтому представляется целесообразным применение внутри подразделений 10-мегабитного Ethernet.
6. Логическая структура сети.
Исходя из плана здания, расположения кафедр, помещений и их назначения предлагается следующая логическая структура сети.
На каждое рабочее место ставится по компьютеру.
На кафедрах планируется установить по серверу, еще по одному серверу необходимо установить в двух учебных аудиториях, жестко не привязанных к кафедрам. Этим достигается разгрузка сетевого трафика по сравнению с тем, если бы на этаже был установлен единственный сервер. Большее количество серверов нецелесообразно ввиду приведенного выше расчета нагрузки на сеть. Кроме того, организованные таким образом сегменты легче администрируются, а ресурсы, предоставляемые сетью, могут быть оптимально настроены на нужды кафедр в соответствии с их профилем. На военную кафедру планируется поставить два сервера, один – для обслуживания занятий и проводимых лабораторных работ, другой для административного обслуживания, поскольку иначе один сервер окажется слишком загруженным.
На схеме 2 представлена подробная логическая структура сети.
7. Расчет структуры сети
Поверочный расчет структуры разработанной сети (расчет трафика в отдельных ее сегментах и в сети целом).
1. Исходя из профиля и назначения рабочих мест, а также организации доступа, основным видом трафика в сети будет информация, передаваемая с web-узлов, так как она будет доступна для всех пользователей сети, в том числе и с рабочих мест студентов. Поэтому, условно полагая, что данный сервис постоянно используется и для каждого рабочего места информация, запрошенная по сети, равна до 15 условных страниц информации, каждая из которых условно весит до 100 кб (текст и графика), т.е. в сумме около 1,5 Мб на место на 1,5 часа. Получим, что среднее значение данного вида трафика составляет 0.017 МБ/c.
В среднем это составляет около 2 процентов пропускной способности 10-мегабитного Ethernet. На общеинститутский сервер и в интернет выходит примерно треть от этого значения, то есть около 0.05 Мбит/с.
2. Трафик, связанный с документооборотом, частично входит в рассмотренный выше, остальная же часть его пренебрежимо мала, поэтому в расчете он не учитывается.
3. Основная загрузка сети будет происходить в результате передачи больших массивов информации, файлов и т. д. Во избежание перегрузки сети, заторов и просто замедления работы на рабочих местах студентов предлагается ограничить доступ к файлам, а всю необходимую для проведения работ информацию сбрасывать заранее. Это позволит избежать огромной пиковой нагрузки на сеть в начале занятий. В целом же объем передаваемых файлов с одного рабочего места не превышает в среднем 10 Мбайт за пару, причем 90% этого трафика проходит в пределах одной аудитории, поэтому локальный трафик составит примерно 0,15 МБ/c, или 15 процентов пропускной способности 10-мегабитного Ethernet.