Локальна комп'ютерна мережа в житловому будинку

Зміст

Вступ

Локальна мережа (LAN)

Архітектура Ethernet

Ethernet на витій парі

Обладняння D-Link

2 порти Gigabit Ethernet по міді

Управління потоком для підвищення надійності передачі даних

Автовизначення полярності кабелю MDI/MDIX

Функція "Plug-and-Play"

Збереження енергії

Висновок

Література

Вступ

Інтернет стає все більш популярним, проте справжня популярність прийде, коли до цієї мережі буде підключений кожен будинок.

Метою даного проекту є розробка домашньої комп'ютерної мережі в житловому будинку, підключеної до Інтернету по виділеному швидкісному каналу. Локальна комп'ютерна мережа в житловому будинку дозволила створити колективний доступ до Інтернету по високошвидкісному виділеному каналу за доступними для кінцевих користувачів цінами. При цьому, велика швидкість з'єднання з Інтернетом дозволяє розширити можливості його використання: проводити аудіо-відео конференції, прослухувати інтернет-радіо. Крім того, користувачі локальної мережі можуть обмінюватися між собою програмами, музичними і відео файлами.

Для забезпечення стабільного функціонування мережі, вона повинна мати надійні кабельні з'єднання, правильну топологію. При цьому необхідно забезпечити низький бюджет проекту, щоб зберегти доступність підключення. У даній роботі пропрацювали всі аспекти для створення якісної, сучасної локальної комп'ютерної мережі в житловому будинку, які зараз мають практичну реалізацію і підтвердження правильності технічних рішень у вигляді стабільної функціонуючої комп'ютерної мережі в даному будинку.

Локальна мережа (LAN)

Термін "локальна мережа" (ЛМ) відноситься до групи взаємозв'язаних локальних мереж, якими управляє один і той же адміністратор. Коли мережі тільки починали з'являтися, під ЛМ мались на увазі невеликі мережі, фізично розташовані в одному і тому ж місці. Хоча ЛМ можна назвати і одну домашню або офісну локальну мережу, саме визначення розширилося і тепер припускає наявність взаємозв'язаних мереж, які складаються з декількох сотень вузлів, встановлених в різних будівлях.

Важливо пам'ятати, що всі локальні мережі, що входять в ЛМ, управляються одним адміністратором. Крім того, зазвичай в ЛМ використовуються бездротові протоколи або Ethernet і підтримується висока швидкість передачі даних. Приватні ЛМ, належні організації і доступні тільки для її членів, співробітників і інших допущених осіб, часто називають "Інтранет".

У ЛМ всі вузли можуть знаходитися в одній локальній мережі або розподілятися між декількома мережами, зв'язаними на рівні розподілу. Це залежить від бажаного результату. Якщо всі вузли знаходяться в одній мережі, вони можуть обмінюватися даними. Річ у тому, що вони утворюють один широкомовний домен і вузли знаходять один одного з використанням протоколу ARP.

При простій конструкції мережі, можливо, краще залишити всі вузли в одній локальній мережі. Проте у міру того, як розмір мережі росте, трафік збільшується, а ефективність і швидкість мережі знижується. У такому разі деякі вузли варто перемістити у видалену мережу.

Це понизить ефект від збільшення трафіку. Проте вузли з однієї мережі не зможуть обмінюватися даними з вузлами з іншої мережі без використання маршрутизації. Маршрутизатори ускладнюють конфігурацію мережі і в деяких випадках створюють тимчасові відстрочення при обміні пакетами між мережами.

Більшість локальних мереж створена на основі технології Ethernet. У правильно розробленій і сконструйованій мережі вона працює швидко і ефективно. Основна передумова для створення якісної мережі - попереднє планування. Для початку потрібного зібрати інформацію про те, як використовуватиметься нова мережа. Сюди входить:

кількість і тип вузлів, що підключаються;

використовувані додатки;

вимоги до загального доступу і підключення до Інтернету;

питання безпеки і конфіденційності;

очікуваний ступінь надійності і час безвідмовної роботи;

вимоги до підключення, зокрема, вибір дротяного або бездротового зв'язку.

При плануванні мережі необхідно прийняти до уваги багато що. Перед покупкою мережевого устаткування і підключенням вузлів слід побудувати логічні і фізичні топологічні карти мережі. Зокрема, необхідно врахувати наступне:

Фізичне середовище встановлення мережі:

контроль температури: у всіх пристроїв є специфічні вимоги до температури і вологості;

наявність і розташування розеток.

Фізична конфігурація мережі:

фізичне розташування пристроїв, наприклад, маршрутизаторів, комутаторів і вузлів;

з'єднання пристроїв;

розташування і довжина всіх кабелів;

апаратна конфігурація кінцевих пристроїв, наприклад, вузлів і серверів.

Логічна конфігурація мережі:

розташування і розмір широкомовних доменів і доменів колізій;

схема IP-адресації;

схема призначення імен;

конфігурація загального доступу;

дозволи.

Для більшості домашніх і невеликих корпоративних мереж не потрібні могутні пристрої, які використовують крупні підприємства. Цілком достатньо буде менших пристроїв. При цьому вони повинні виконувати ті ж функції маршрутизації і комутування. Для задоволення такої потреби були розроблені вироби, що виконують функції декількох мережевих пристроїв, наприклад, що комутують маршрутизатори і бездротові точки доступу. У даному курсі ми називатиме багатофункціональні пристрої інтегрованими маршрутизаторами. Це можуть бути невеликі пристрої для домашніх офісів і невеликих компаній або могутніші пристрої для філіалів крупних корпорацій.

Інтегрований маршрутизатор - це практично декілька різних пристроїв в одному корпусі. Наприклад, у такому разі комутатор підключається до маршрутизатора, але усередині пристрою. Коли на порт комутатора поступає широкомовна розсилка, інтегрований маршрутизатор передає її всім портам, у тому числі і своєму. Вбудований маршрутизатор не пропускає розсилку далі.

Існують недорогі багатофункціональні пристрої для домашніх і невеликих корпоративних мереж з інтегрованими функціями маршрутизації, комутування, бездротового зв'язку і безпеки. Прикладом пристрою такого типу є бездротовій маршрутизатор Linksys. Ці прості по конструкції пристрої, для яких зазвичай не потрібні зовнішні компоненти. Замінити один несправний компонент неможливо. Фактично він може зламатися тільки цілком, оптимізація який-небудь одній функції не передбачена.

Сучасні локальні мережі будуються на основі топології "зірка" з використанням концентраторів (хабів), комутаторів (світчів) та кабелю UTP чи STP 5ї категорії ("вита пара"). Дана технологія (вона носить назву Fast Ethernet) дозволяє проводити обмін інформацією на швидкості вище 100Мбіт/с. Ця величина достатня для того, щоб задовольнити більшість потреб користувачів мережі.

 

Ще один приклад - це інтегрований маршрутизатор Cisco, або ISR. У сімейство Cisco ISR входять найрізноманітніші товари, призначені як для невеликих офісних і домашніх мереж, так і для великих мереж. Багато пристроїв ISR сконструйовано за модульним принципом, і кожну функцію виконує окремий компонент (наприклад, вбудований маршрутизатор і комутатор). Відповідно, при необхідності можна додавати, замінювати і оновлювати компоненти.

Всі пристрої, підключені до портів комутатора, повинні входити в один і той же широкомовний домен. Це означає, що IP-адреси всіх пристроїв повинні відноситися до однієї і тієї ж мережі. Пристрою з іншими мережевими частинами IP-адреси не зможуть обмінюватися даними.

Крім того, Microsoft Windows ідентифікує інші пристрої в мережі по іменах комп'ютера. Щоб спростити усунення неполадок в майбутньому, важливо використовувати при плануванні і документуванні інформацію про ці імена і IP-адреси.

Для відображення поточної конфігурації IP в Microsoft Windows використовується команда ipconfig. Докладнішу інформацію, включаючи ім'я вузла, відображає команда ipconfig /all. Документуйте всю інформацію про підключення і конфігурацію.

В процесі обміну даними між мережевими вузлами важливо документувати продуктивність. Цей процес називається визначенням базові показники мережі. Інформація використовується як показник нормальної роботи. В майбутньому, порівнюючи продуктивність мережі з базовою лінією, можна з'ясувати, чи є проблеми.

Архітектура Ethernet

Мережна архітектура відповідає реалізації фізичного та канального рівнів моделі OSI. Архітектура визначає кабельну систему, кодування сигналів, швидкість передавання, структуру фреймів, топологію мережі та метод доступу до середовища передавання. Кожній з архітектур відповідає свій набір компонент - кабелі, розняття, мережні адаптери, кабельні центри тощо.

Перше покоління мережних архітектур забезпечувало низькі та середні швидкості передавання: LocalTalk - 230 Kбіт/с, ARCnet - 2,5 Mбіт/с, Ethernet - 10 Mбіт/с, TokenRing - 16 Mбіт/с. Ці архітектури зорієнтовані на використання електричних кабелів.

Друге покоління мережних архітектур забезпечує високі швидкості передавання: FDDI -100 Mбіт/с, ATM - 155 Mбіт/с, FastEthernet - 100 Mбіт/с та, звичайно, зорієнтовані на використання оптоволоконних кабелів.

Ethernet на витій парі

Вдосконалення мережних засобів, зокрема адаптерів, дало змогу широко застосовувати виту пару як середовище передавання. В рамках стандарту Ethernet створені специфікації 10BaseT, що використовує дві неекрановані виті пари UTP (Unshielded Twisted Pare) 3,4 або 5 категорій, та 100BaseT4, що грунтується на чотирьох витих парах UTP 5 категорії або екранованій витій парі STP (Shielded Twisted Pare). Для зв'язку між вузлами мережі необхідними є дві виті пари провідників: одна - для передавання, інша - для приймання інформації. Звичайно, замість двох кабелів по одній парі витих провідників у кожній використовують один кабель з чотирма парами провідників. Окрім економії та технічних переваг, це створює можливість переходу на більш швидкісні мережні архітектури без заміни самого кабелю.

Фізична топологія - зірка: кожен вузол мережі з'єднується зі своїм портом кабельного центру кабельним променем, що не повинен перевищувати довжини 100 м. На кінцях кабелю за допомогою спеціального обтискаючого інструмента встановлюються 8-контактні розняття RJ-45. Найбільш поширеними є 8-ми та 16-ти портові кабельні центри, що комплектуються зовнішніми адаптерами електромережі. Звичайно, один з портів призначається для з'єднання з наступним кабельним центром (перехрещеними парами провідників). Більшість кабельних центрів мають також розняття для під'єднання тонкого коаксіального кабелю, що дає змогу гнучко комбінувати фізичну топологію мережі Ethernet та обидва найбільш поширених типи кабелю. Найбільш вразливе місце Ethernet на витій парі - кабельний центр, вихід з ладу якого паралізує всі вузли мережі, з'єднані з ним витими парами.

Слід відмітити основні характеристики та переваги витої пари:

фізична топологія - зірка;

максимальна довжина променя - 100 м;

до кожного вузла під'єднується лише один кабель;

пошкодження кабелю виводить з ладу лише один мережний вузол;

несанкціоноване прослуховування пакетів у мережі ускладнюється

Обладнання D-Link

D-Link DES-1026G:

Опис:

DES-1026G - некерований комутатор 10/100 Мбит/с, розроблений для підвищення продуктивності робочої групи, забезпечує високий рівень гнучкості мережі. Наявність 24-х портів 10/100 Мбит/с для підключення робочих станцій і двох мідних гигабітних портів для підключення серверів дозволяють задовольнити потреби у великій пропускній спроможності мережі і понизити час відгуку.