Исследуется проектная задача по созданию локальной вычислительной сети (ЛВС) вуза для обеспечения учебного процесса в части проведения занятий по дисциплинам компьютерной направленности. В качестве объекта автоматизации рассматривается создаваемая ЛВС на факультете Морского государственного университета им. адм. Г. И. Невельского.
На сегодняшней день информационные технологии оказывают значительное влияние на все сферы жизни человека, это позволяет говорить о новой фазе развития человечества — информационного общества.
Нарастающие процессы автоматизации, увеличение роли информации в жизни нашего общества дают толчок к развитию технологий обработки и передачи информации. Важной частью таких технологий являются вычислительные сети.
Согласно статистическим данным в 2017 году производители выпустили более 262 млн. компьютеров [1], большая часть из них объединены в различные вычислительные сети от небольших локальных сетей на предприятиях и учреждениях до больших глобальных сетей, объединяющих целые континенты. Большинство этих устройств объединены в локальные сети.
Локальными сетями называют частные сети, размещающиеся в одном здании или на территории какой-либо организации и имеющие размеры до одного километра [2]. Их часто используют для объединения компьютеров и рабочих станций в офисах компании или предприятия для обмена информацией и предоставления совместного доступа к ресурсам сети.
Основной задачей локальной вычислительной сети вуза является управление информационными ресурсами, поддержка цифрового обеспечения учебного процесса, упрощение работы с документами. Хорошая локальная вычислительная сеть обеспечивает:
1) централизованный доступ к информационным ресурсам;
2) информационное взаимодействие между сотрудниками и студентами;
3) способна обеспечить эффективное предоставление учебных материалов;
4) сокращение объёмов бумажной работы для высвобождения трудовых и материальных ресурсов.
5) Повышение производительности труда сотрудников [3].
С 2013 года в Российской Федерации утверждена стратегия развития отрасли информационных технологий на 2014–2020 годы. Важным пунктом этой программы является обеспечения сферы образования современными информационными технологиями и перевода к цифровому обеспечению учебного процесса [4].
Морской государственный университет им. адм. Г. И. Невельского — один из старейших вузов Дальнего Востока. В его состав входит факультет электроники и информационных технологий, который готовит специалистов в области информационных технологий необходимых отечественной морской транспортной системе. Организационная структура факультета представлена на рисунке.
Рис. 1. Организационная схема факультета
Организация учебного процесса в компьютерных классах и лабораториях факультета обеспечивается с помощью локальной вычислительной сети, которая на данный момент не удовлетворяет современным потребностям. Сеть не дает развивать современные информационные технологии и переходить к цифровому обеспечению учебного процесса.
Для обеспечения обучающихся современными методами электронного обучения на факультете используются 9 компьютерных классов и лабораторий. Проектирование новой локальной вычислительно сети потребовало решить важную проектную задачу по формированию требований к проектированию.
Сеть должна обладать достаточной пропускной способностью и обеспечивать следующие критерии:
– сопровождение программного обеспечения всех задач учебного процесса;
– хранение и предоставление пользователям данных, находящихся на сервере;
– контроль эффективности использования ВТ во время работы;
– администрирование каналов доступа в сеть Интернет;
– поддержка беспроводного соединения.
Учитывая основные характеристики создаваемой ЛВС, было принято проектное решение по топологии сети — «звезда» (Рис.2).
Рис. 2. Сетевая топология звезда
Данная топология обладает следующими преимуществами:
1) выход из строя одной рабочей станции не отражается на работе всей сети в целом;
2) лёгкий поиск неисправностей и обрывов в сети;
3) высокая производительность сети (при условии правильного проектирования);
4) гибкие возможности администрирования [5].
Такой вариант топологии сети позволит обеспечить работоспособность сети в случае выхода из строя отдельных рабочих станций, а так же позволит обеспечить требования расширяемости сети [2].
Для реализации ЛВС предложено использовать сетевую технологию gigabit Ethernet.
Сравнительная характеристика сетевых технологий представлена в таблице [5].
Таблица 1
Сравнение типов сетевых архитектур
|
Технология |
TokenRing |
ARCNet |
FDDI |
Ethernet |
GigabitEthernet |
|
Разработчик |
IBM |
Datapoint |
ANSI |
Xerox |
Xerox |
|
Топология |
физическая — «звезда», логическая — «кольцо» |
физическая — «звезда», «шина» логическая — «шина» |
«кольцо», «звезда» |
«звезда», «шина» |
«звезда» |
|
Метод доступа |
маркер |
маркер |
маркер |
CSMA/CD |
CSMA/CD |
|
Скорость передачи |
4 или 16 Мбит/с |
2,5 или 20 Мбит/с |
100 Мбит/с |
10 Мбит/с |
1 Гбит/с |
Такая технология позволяет обеспечивать доступ к современным информационным методам обучения одновременно большому количеству пользователей.
В качестве главного коммутатора для построения сети выбран Dlink DGS-1210–28, что позволяет создавать унифицированную, масштабируемую, высокопроизводительную, безопасную и управляемую проводную/беспроводную коммутируемую ЛВС.
Internet подключаются к маршрутизатору Mikrotik 1016–12S-1S с помощью технологии GigabitEthernet через оборудование, предоставленное провайдером сети. После чего маршрутизатор подключается к коммутатору, который реализует сегмент DMZ. Для этого необходим 4-х портовый маршрутизатор и технология подключения GigabitEthernet. К DMZ подключается веб-сервер, прокси-сервер. К маршрутизатору D-Link DFL-260E со встроенным межсетевым экраном подключаются коммутаторы в серверных. В серверных располагается кросс абонентская часть, кросс станционная часть.
Для соединения рабочих станций выбраны коммутаторы D-link DGS-1016Cl, которые являются подходящим решением для быстрой передачи файлов, потокового мультимедиа без задержек, обеспечивают эффективную передачу данных, чувствительных к задержкам, даже в сетях с интенсивным трафиком.
Для повышения уровня безопасности, к маршрутизатору D-Link DFL-260E со встроенным межсетевым экраном подключаются коммутаторы в серверной [6].
Для обеспечения сформированных выше задач, в структуре сети предусматривается выделенный сервер DEPO Storm 3400A2. При этом, процессы управления и администрирования сети планируется обеспечить с помощью серверной ОС Windows Server 2012. Помимо задач управления сетью, данный сервер сможет предоставить доступ рабочим станциям для выполнения прикладных задач учащихся, требующихся для освоения учебных предметов по сетке расписания занятий в компьютерных классах факультета.
Таким образом, модель проектируемой ЛВС может быть представлена в виде структурной схема сети (рисунок 1).
Рис. 3. Структурная схема сети
По результатам исследований были сформулированы требования к проектированию факультетской учебной локальной вычислительной сети вуза, а также предложены проектные решения для их реализации, разработана структурная схема сети.
Литература:
- Мировой рынок компьютеров [Электронный ресурс] — режим доступа: http://www.tadviser.ru/index.php/
- Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для вузов. 4е изд. — СПб.: Питер, 2010. — 944с.
- Гебель Е. С., Петров И. В. Анализ локальной вычислительной сети образовательного учреждения. [Электронный ресурс]: [статья] / Гебель Е. С. Петров И. В. — 2013 — Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/v/analiz-lokalnoy-vychislitelnoy-seti-obrazovatelnogo-uchrezhdeniya, свободный. — Загл. с экрана — Яз. рус.
- Информационное общество (2011–2020 годы). Государственная программа Российской Федерации. — Утв. распоряжением Правительства РФ от 20 окт. 2010, № 1815-р. [Электронный ресурс] — режим доступа: http://minsvyaz.ru/ru/documents/3564/.
- Основы локальных сетей I Новиков Ю. В., Кондратенко C. В. — М.: Н Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ», 2016
- Коммутационное оборудование d-link [Электронный ресурс] — режим доступа: http://www.dlink.ru/ru/products/1/.
