Курсовая работа: Разработка локальной вычислительной сети фотолаборатории

Мосты (bridge) – описываются протоколами сетевого уровня OSI, регулируют трафик (передачу данных) между сетями, использующими одинаковые протоколы передачи данных на сетевом и выше уровнях, выполняя фильтрацию информационных пакетов в соответствии с адресами получателей. Мост может соединять сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных сетевых операционных систем. Мосты могут быть локальными и удаленными. Локальные мосты соединяют сети, расположенные на ограниченной территории в пределах уже существующей системы. Удаленные мосты соединяют разнесенные территориально сети с использованием внешних каналов связи и модемов.

Маршрутизаторы (router) – описываются и выполняют свои функции на транспортном уровне протоколов OSI и обеспечивают соединение логически не связанных сетей (имеющих одинаковые протоколы на сеансовом и выше уровнях OSI); они анализируют сообщение, определяют его дальнейший наилучший путь, выполняют его некоторое протокольное преобразование для согласования и передачи в другую сеть, создают нужный логический канал и передают сообщение по назначению. Маршрутизаторы обеспечивают достаточно сложный уровень сервиса: они могут, например, соединять сети с разными методами доступа; могут перераспределять нагрузки в линиях связи, направляя сообщения в обход наиболее загруженных линий и т. д.

Шлюзы (gateway) – устройства, позволяющие объединить вычислительные сети, использующие различные протоколы OSI на всех ее уровнях; они выполняют протокольное преобразование для всех семи уровней управления модели OSI. Кроме функций маршрутизаторов они выполняют еще и преобразование формата информационных пакетов и их перекодирование, что особенно важно при объединении неоднородных сетей.

1.5 Сетевые протоколы

1) Протокол 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.

2) Протокол 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 станций к передающей среде используется метод – маркерное кольцо (Тоken 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.

Типы пакетов. В IВМ Тоkеn Ring используются три основных типа пакетов:

– пакет управление/данные (Data/Соmmand Frame);

– маркер (Token);

– пакет сброса (Аbort).

Пакет Управление/Данные. С помощью такого пакета выполняется передача данных или команд управления работой сети.

Маркер. Станция может начать передачу данных только после получения такого пакета, В одном кольце может быть только один маркер и, соответственно, только одна станция с правом передачи данных.

Пакет Сброса. Посылка такого пакета называет прекращение любых передач.

В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.

2. Практическая часть

2.1 Определение рабочей нагрузки проектированной системой

Задачи, решаемые системой, и интенсивность их поступления.

Вариант	14
№ Задачи	4
Интенсивность	0,5
№ Задачи	10
Интенсивность	0,15
№ Задачи	17
Интенсивность	0,07
№ Задачи	1
Интенсивность	0,025
№ Задачи	15
Интенсивность	0,04
№ Задачи	8
Интенсивность	0,07

№ Задачи	Трудоемкость Процессорных Операций (млн.операций)	Среднее число Обращений к файлам												Количество обращений удаленных пользователей
		F1	F2	F3	F4	F5	F6	F7	F8	F9	F10	F11	F12
4	1000	240			200		120		150	80			160	11
10	2300			160	150			200		210		290		20
17	1500							340		210	200	180	80	16
1	900		50					100	120		260	200		18
15	3100			150	170					180	260	290		12
8	1700				260	230	260				280	180		24

Параметры файлов	F1	F2	F3	F4	F5	F6	F7	F8	F9	F10	F11	F12
Длина файла Гб(Мб)	1000	2500	800	600	1200	2900	1700	1800	2000	2300	3400	1900
Средняя длина блока 1(Кбайт)	350	270	340	400	160	180	340	280	250	190	200	240

Для описания рабочей нагрузки, определяем следующие характеристики средней задачи. Интенсивность вычисляется по формуле:

λ=*λm,

где λm - интенсивность задачи.

λ=0,5+0,15+0,07+0,025+0,04+0,07=0,855 (1)

Для задачи класса m, общая задача ρm= λm/ λ

ρ 4= 0,5/0,855=0,584 (2)

ρ 10= 0,15/0,855=0,175

ρ 17= 0,07/0,855=0,081

ρ 1= 0,025/0,855=0,029

ρ 15= 0,04 /0,855=0,045

ρ 8= 0,07/0,855=0,081

Трудоемкость процессора операции.

θ =ρm*θm

θ = 0,584*1000+0,175*2300+0,081*1500+0,029*900+0,045*3100+ (3)

+0,081*1700=1411,3

Среднее число обращение к файлу

Dk=ρm*dmk

D1= ρ 4*240=140,16 (4)

D2= ρ 1*50=1,45

D3= ρ 10*160+ ρ 15*150=34,75

D4= ρ 4*200+ ρ 10*150+ ρ 15*170+ ρ 8*260=171,76

D5= ρ 8*230=18,63

D6= ρ 4*120+ ρ 8*260=91,14

D7= ρ 10*200+ ρ 17*340+ ρ 1*100=65,44

D8= ρ 4*150+ ρ1*120=91,08

D9= ρ 4*80+ ρ 10*210+ ρ 17*210+ ρ 15*180=108,58

D10= ρ 17*200+ ρ 1*260+ ρ 15*260+ ρ 8*280=58,12

D11= ρ 10*290+ ρ 17*180+ ρ 1*200+ ρ 15*290+ ρ 8*180=98,76

D12= ρ 4*160+ ρ 17*80=94,08

Dобщ=973,95

Средняя длина блока записи файлов.

Lср.блок=lk*Dk/Dобщ=350*D1+270*D2+340*D3+400*D4+160*D5 (5)

+180*D6+340*D7+280*D8+250*D9+190*D10+200*D11+240*D12/973,95=285,04

При наличии удаленных источников информации среднее число обращений, этих источников, задача вычисляется по формуле:

R=Sk*rk = ρ 4*11+ ρ 10*20+ ρ 17*16+ ρ 1*18+ ρ 15*12+ ρ 8*24=14,22 (6)

Среднее количество прерываний процессора определяется с учетом того, что любая операция обращения к файлу или удаленному пользователю приводит к прерыванию процессора.

Нпроиз=Dобщ+R+1

Нпроиз=973,95+14,22+1=1003,39 (7)

Средняя трудоемкость количество операций непрерывного счета на процессоре.

θо=θ/Нпроиз

θо=1411,3/1003,39=1,4 (8)

2.2 Проектирование вычислительной сети

2.2.1 Выбор центрального процессора

Для выбора центрального процессора определяется min быстродействия, используется выражение.

λц,п >λ*θ для определения коэффициента нагрузки.

λц,п = 0,855*1411,3=1206,6 (9)

λ – интенсивность задач.

θ – трудоемкость производимых операций.

Выбираем процессор, с тактовой частотой не менее λ.

Процессор является это основной микросхемой в компьютере. Процессор выполняет арифметические и логические операции, управляет работой всей

системы. Скорость и производительность работы компьютера зависит от установленного на нём процессора и от величины его тактовой частоты.

Поэтому для сервера был выбран процессор Intel Pentium 4 531 (3000MHz/800MHz/1Mb), EM64T, HT, Socket 775.

2.2.2 Выбор накопителей

G = ∑*Gk

G = 22100 (10)

Вывод: емкость винта должна быть не менее (G).

ρвзу = λ взу*Vвзу 1, где Vвзу – среднее время доступа к HDD (паспортная величина составляет 8*10)

λвзу = λ*Dвзу , где Dвзу – количество обращений к файлам.

λвзу = 0,955*973,95 = 930,1 (11)

ρвзу = 930,1*8*10= 0,75 (12)

Станционные условия соблюдаются.

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость, скорость и производительность. Емкость дисков зависит от технологии их изготовления. Кроме скорости передачи данных с производительностью диска напрямую связан параметр среднего времени доступа. Он определяет интервал времени, необходимый для поиска нужных данных, и зависит от скорости вращения диска. Для повышения надежности в серверах используют как минимум два винчестера или разбивают один на два. Первый жёсткий диск используют под операционную систему, а второй под данные.

Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство – контроллер жесткого диска. В прошлом оно представляло собой отдельную дочернюю плату, которую подключали к одному из свободных слотов материнской платы. В настоящее время функции контроллеров дисков выполняют микросхемы, входящие в микропроцессорный состав материнской платы. Наибольшее распространение получили два интерфейса: IDE и SATA.

Для сервера предпочтительнее приобретать жёсткий диск с интерфейсом SATA, потому – что он имеет более высокую производительность и не загружает процессор в отличие от IDE.

Поэтому, в разрабатываемом сервере, принимая во внимание вышеизложенное, предлагаю установить жесткий диск 250Gb Seagate Barracuda 7200.10 (ST3250620AS) 7200 об/м, SATA power, кэш 16Мб зарекомендовавшие себя гарантированной надежностью.

2.2.3 Конфигурация рабочей станции и сервера

По заданию курсового проекта, необходимо выбрать конфигурацию сервера соответствующую заданным условиям. Технические характеристики комплектующих сервера представлены в таблице 1.

Также необходимо выбрать топологию сети и сетевую среду. При выборе топологии я руководствовался по принципу надёжности, поэтому наиболее правильным выбором является топология Звезда”. Сетевой средой будет кабель витая пара.

Таблица№1.

Наименование	Описание	Цена.Руб.
Процессор	Intel Pentium 4 531 (3000MHz/800MHz/1Mb), EM64T, HT, Socket 775	2799
Материнская плата	Intel 955Х, (LGA775, 1066/800МГц) D955XBKLKR, PCI-Express 16x, 4xDualDDR-II(667/533), 8xSATA-II, 3xUDMA, Sound 8ch, IEEE1394, GigabitLAN ATX	4200
HDD (НЖМД)	250Gb Seagate Barracuda 7200.10 (ST3250620AS) 7200 об/м, SATA- II power, кэш 16Мб	2543
Floppy (НГМД)	“3.5”	150
DVD-ROM	DVD+R/RW & CDRW NEC ND-3540A	873
ОЗУ	DDR-II 1024Mb PC2-5300(667) Hynix Original	3829
Видеоадаптер	PCI-E NVidia 7600GS 256 DDR2 (128bit) Palit DVI+TV	2721
Мышь и клавиатура	Genius KB 600 black USB	750

Стоимость сервера составила 25465 руб.

2.2.4 Выбор коммутатора

Allied Telesyn AT-FS708, 8 port 10/100Mb. Этот коммутатор оснащен 8 портами, они автоматически определяют режим работы Ethernet или Fast Ethernet. Модель Allied Telesyn AT-FS708 оснащена внутренним блоком питания. Скоростью передачи данных равна 10/100Мбит/с. Цена коммутатора составляет 1032 руб.

2.2.5 Выбор конфигурации ПК

В таблице 2 указаны технические характеристики комплектующих для рабочей станции.

Таблица№2.

Наименование	Описание	Цена. Руб.
Процессор	Intel Pentium 4 531 (3000MHz/800MHz/1Mb), EM64T, HT, Socket 775	2799
Материнская плата	Intel 915PL, (LGA775,800/533МГц) P5GPL-X, PCI-Express 16x, 2xDualDDR(400), 4xSATA, 1xUDMA, Sound 6ch, Gigabit LAN ATX	2107
HDD (НЖМД)	160Gb Hitachi (HDS72*16*LA380) 7200 об/м, SATA/Molex power, кэш 8Мб, SATA-II	1850
Floppy (НГМД)	“3.5”	150
DVD-ROM	DVD+R/RW & CDRW NEC ND-3540A Black	873

ОЗУ	DDR-II 512Mb PC2-5300(667) Kingston	1589
Видеоадаптер	PCI-E ATI X1300Pro 256 DDR MSI (128 bit) MSI (RX1300Pro-TD256E) TV+DVI	2032
Мышь и клавиатура	Genius KB 600 black USB	743
Монитор	Acer 17" AL1716AS/S TFT точка 0.264, разрешение 1280х1024, яркость 300 кд/м, контраст 500:1, Угол обзора 140(горизонталь) , 130(вертикаль), 8мс, TN+Film	5900
Корпус	V-Tech 578BB Blue USB Midi-Tower 350W ATX	1300

Стоимость рабочей станции составила 19343 руб.

Заключение

В данном курсовом проекте для разработки ЛВС фотолаборатории была использована топология звезда. Использовался кабель витая пара – он имеет не высокую цену, легко наращивается и прост в установке.

В графической части изображена схема расположения персональных компьютеров, сервера и сети.

В результате работы была создана ЛВС фотолаборатории стоимость которого составила 104869 руб.

Цель курсового проекта заключается в систематизации и закреплении полученных теоретических знаний по общепрофессиональным и специальным дисциплинам.

Список литературы

1.         «Информатика» под редакцией Н. В. Макаровой, Третье переработанное издание, Москва «Финансы и статистика» 2001.

2.         «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации» учебник для ВУЗов, издательский дом «Питер» 2002.

3.         «Интернет у вас дома», С. В. Симонович, В. И. Мураховский, ООО «АСТ-Пресс Книга», Москва 2002.

4.         «Учебник пользователя IBM PC» А. Микляев, «Альтекс-А» Москва 2002.

5.         «Компьютерные сети», 2-е издание, учебник для ВУЗов, В. Г. Олифер, Н. А. Олифер, «Питер» 2003.