Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности «230201 Информационные системы и технологии»
| скачать Старооскольский технологический институт (филиал) Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Государственный технологический университет «Московский институт стали и сплавов» Кафедра АиПЭ Мельникова И.В. ИНФОРМАЦИОННЫЕ СЕТИ Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальности «230201 – Информационные системы и технологии», (очной, очно-заочной, заочной формы обучения) ^ Старый Оскол 2009 УДК 519.7 ББК 22.161 Рецензент: к.т.н., доцент кафедры АиТС ВГТУ Таратынов О.Ю. Мельникова И.В. Сети ЭВМ и телекоммуникации. Методические указания к выполнению курсовой работы. Старый Оскол. СТИ МИСиС, 2008. – 24 с. Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу «Информационные сети» для студентов специальности «230201 – Информационные системы и технологии», очной, очно-заочной, заочной формы обучения. Мельникова И.В. СТИ МИСиС Содержание Предисловие 6 Цели и задачи курсового проектирования 6 Задание на курсовую работу 6 2.1 Исходные данные 18 При проектировании сети будем учитывать расстояние прокладки кабеля от рабочих станций до сервера. Зададим эти расстояния: от сервера (ser): 18 до ПК техника (tehn) – 37м.; 19 до ПК 1-го менеджера (men1) – 25м.; 19 до ПК 2-го менеджера (men2) – 28м.; 19 до ПК 3-го менеджера (men3) – 30м.; 19 до ПК директора (dir) – 18м.; 19 до ПК 1-го бухгалтера (buh1) – 15м.; 19 до ПК 2-го бухгалтера (buh2) – 18м.; 19 до ПК администратора (adm) – 3м.; 19 до ПК склада (skl) – 65м. 19 2.2 Разработка структуры сети 19 В серверной установим сервер, ПК администратора и свитч 1 (sw1). Подключим ПК склада к свитчу(1) внешней витой парой путем прокладки по воздуху. 19 Рассчитаем целесообразность установки второго свитча на втором этаже для подключения ПК 1-го бухгалтера, ПК 2-го бухгалтера и ПК директора. 19 Стоимость реализации без использования свитча: 19 (a1+a2+a3)*b, где ai – расстояние от ПК сервера, b – стоимость одного метра кабеля. 19 (15+18+18)*6= 306(руб.) 19 Стоимость реализации с использованием свитча: 19 (a1+a2+a3+c)*b+d, c – расстояние от свитча до сервера, d – стоимость свитча. 19 (8+8+5+10)*6+300=486(руб.) 19 Основываясь на результатах расчета, целесообразнее не устанавливать свитч. 19 Произведем аналогичный расчет для первого этажа (для подключения ПК техника, ПК 1-го менеджера, ПК 2-го менеджера, ПК 3-го менеджера) 19 Стоимость реализации без использования свитча: 19 (37+25+28+30)*6=720(руб.) 19 Стоимость реализации с использованием свитча: 19 (11+7+9+10+15)*6+300=612(руб.) 19 Основываясь на результатах расчета, целесообразнее устанавливать свитч. 19 2.5 Расчет стоимости сети 21 Произведем расчет стоимости сети, используя прайс-лист компьютерного магазина «Рет» от 05.01.2008. 21 Смотреть «прайс лист» 21 Общая длина внутренней витой пары – 21 15+18+18+3+11+7+9+10+15=106(м.) 21 Витая пара (внутренняя): 106м., 7руб./м. – 106*7=742 (руб.) 21 Витая пара (внешняя, экранированная): 65м., 17,88руб./м. – 65*17,88 = 1162,2 (руб.) 22 Коннекторы: 22шт., 7,44руб./шт. – 22*7,44=163,68 (руб.) 22 Свитч: 2шт., 408руб./шт. – 2*408=816 (руб.) 22 Adsl модем., 989руб. 22 Итого: 3872,88руб. 22 Список литературы 25 1. Лора, А. TCP/IP. [Текст]: Учебный курс/ А. Лора, Л. Чеппел, Э. Титтел; пер. с англ. – СПб.: БХВ – Петербург, 2003. – 976 с.: ил.; 23 см. – 3000 экз. – ISBN 5-94157-315-4. 25 ПредисловиеНазначение данных методических указаний – комплексное проектирование офисной локальной сети, оптимизация ее структуры с применением экономико-математических методов и ее имитационное моделирование с использованием пакета визуального моделирования вычислительной сети NetCracer Professional. Организация компьютерной сети - довольно непростая задача. Но с помощью моделирования появляется возможность испытания, оценки и проведения экспериментов с предлагаемой системой без каких-либо непосредственных воздействий на нее. При имитационном моделировании проводится эксперимент с программой, которая является моделью системы. ^ Курсовая работа предназначена для практического усвоения студентами одного из основных разделов, посвященного моделированию вычислительной систем, а именно моделированию офисных локальных сетей, а также развития практических навыков решения задач проектирования локальных сетей на базе современных методик и программных пакетов. В задачи курсовой работы входит: развитие у студентов навыков проектирования локальных сетей и рационализации их структуры, обоснованного выбора сетевого оборудования, применение имитационного моделирования, принятие технически обоснованных инженерных решений, использования справочников, технической литературы и т.д. ^ 1. Описание предметной области структуры предприятия существующего программного обеспечения рабочих мест. 2. Обосновать необходимость прокладки сети 3. Определить структуру сети 4. Рассчитать параметры сети 5. Реализовать модель сети в среде netcracker 6. Подсчитать стоимость сети и представить список необходимого оборудования. 7. Обосновать выбор программных и аппаратных средств (спецификация сети) Варианты заданий
Y от 1до10 r от -10 до 2.
Теоретическое введение ^ 1.1 Корпоративная вычислительная сеть как основа комплекса технических средств информационной системы предприятия. Корпоративная вычислительная сеть (КВС) рассматривается как основа комплекса технических средств информационной системы предприятия, характеризуемого конкретной предметной областью. Основное содержание проектирования КВС:
При создании КВС перед разработчиком стоит проблема: при известных данных о назначении, перечне функций КВС и основных требованиях к комплексу технических и программных средств КВС построить сеть для информационной системы в заданной предметной области. Методика проектирования состоит из этапов, показанных на рис. 1:
 Рис. 1 Этапы проектирования КВС
^ Системное проектирование (технико-экономическое обоснование разработки КВС (рис.2) включает анализ предметной области, обоснование потребности проектирования вычислитель пой сети и определение перечня функций и соответствующих услуг (сервисов), предоставляемых пользователям в вычислитель пой сети.  Рис. 2 Этапы системного проектирования КВС ^ Анализ предметной области рассмотрим на примере предприятия, которое состоит из локальных и удаленных подразделений, а также фирмы "Гарант-Проект", выполняющей инженерные разработки проектов конкретных объектов. Организационная структура предприятия представлена на рис. 3.  Рис. 3 Организационная структура предприятия Предприятие состоит из следующих подразделений: дирекция, канцелярия, договорный отдел, отдел материально-технического обеспечения, технический отдел, отдел кадров, бухгалтерия и др. На рис. 4 приведено территориальное размещение фирмы.  Рис. 4 Территориальное размещение ^ Основными целями КВС предприятия являются:
^ Перечень функций пользователей следует из детализации целей создания системы (см. раздел 1.2.2). Пользователи объединяются в группы, в основном соответствующие отделам (подразделениям) организации. Выделим следующие группы предприятия (табл. 1). Таблица 1
Определяются перечни задач, решаемых отделами, и информационные массивы (базы данных, группы файлов), используемые для решения этих задач. Выполнение функций пользователей основано на использовании сетевых сервисов. Для рассматриваемого предприятия в результате обследования определена потребность в следующих сервисах КВС:
Обозначения: ФСi - доступ к i-й разделяемой файловой системе (i-й файл-сервер); БДj - доступ к j-й базе данных; СПs -сервер печати. Методика расчета трафика, генерируемого пользователями Основной целью создания КВС является обеспечение минимального времени доставки информации пользователям КВС или, другими словами, обеспечение требуемой пропускной способности каналов связи и среды передачи КВС. Для сервисов, [генерирующих трафик типа "массовая передача" (например, пересылка файлов, печать файлов), значение трафика оценим по формуле V=8*L*Kпp/T (1) где L - размер файла (байт); Т - допустимое время передачи (с); Кпр - коэффициент, учитывающий накладные расходы на стек протоколов. Для сервисов, генерирующих трафик типа "пинг-понг" (транзакции в интерактивном режиме при работе с базами данных), значение трафика оценим по формуле V=8*n*Qп /(n*τ+Т), (2) где Qп - длина пакета (байт); Т - время обдумывания пользователя на одну транзакцию (с); n=Kпp*L/Qп - число пакетов, пересылаемых в одной транзакции; L объем данных, в одной транзакции (байт); т среднее время задержки пакета. Задержка т складывается из задержек на клиенте, сервере или маршрутизаторах и может оказаться существенной при использовании составных каналов для связи с удаленными филиалами организации. Пусть Q - объем информации, принимаемой/отсылаемой пользователем за рабочую смену (Тс, =8 час). Предположим, что в результате обследования установлено, что но объему потребности в конкретных сервисах пользователей можно разделить па 6 типов, характеризуемых табл. 2. Таблица 2
Если не учитывать задержку, формулу (2) с учетом n*Qп -L*Kпр можно переписать в виде V-8*n*Qп /T - 8*L*Kпр /T и использовать общую формулу для расчета значение трафика, причем для файл- и принт-сервисов I. - размер файла, а Т – время передачи, а для сервиса типа "пинг-понг" L - объем транзакции, а Т - время обдумывания. Вводим индексы i для типов пользователей и j — для сервисов. Принимая Кпр=1,1 - коэффициент, учитывающий увеличение длины кадра за счет заголовка, по формуле Vij = 8*Lij * Kпр / Tij, (3) где Lij и Tij (i=1..6, j=1..7) берем из табл. 2, рассчитываем трафик Vij, генерируемый пользователем i-ro типа при работе с j-м сервисом:  По формуле  (4)где Qij (i=1..6, j=1..7) суммарный объем транзакций пользователя i-ro типа при работе с j-м сервисом за Тсм -часовой рабочий день (Тсы =8 час) берем из табл. 3, рассчитываем вероятность Рij обращения пользователя i-ro типа к j-му сервису:  Кпр =1,1 - это заниженное значение. С учетом накладных издержек протоколов верхнего уровня, рекомендуется брать Кпр с запасом в пределах от 1,5 до 2. Сумма вероятностей по всем сервисам для каждого типа не может быть больше 1. Трафик в сетях носит, как правило, пульсирующий характер. Для ситуации пиковой нагрузки сумма вероятностей по всем сервисам для некоторых типов может приближаться к 1. Для детализации потребности пользователей в конкретных сервисах отнесем каждого пользователя к конкретному типу (зафиксируем отношение "пользователь - тип"). В качестве примера таблицы 3а и 3б представляют отношение "пользователь-тип" для рабочих групп 1 и 2 соответственно. Таблица 3а
Таблица 3б
Оценка различных вариантов архитектуры КВС производится с системных позиций по критериям: производительность (быстродействие), надежность, расширяемость, масштабируемость, управляемость, защищенность (информационная безопасность), стоимость. На стадии системного проектирования и выбора конфигурации КВС выберем следующие критерии достижения целей проектирования:
Выделен отдельный критерий Y2 - пропускная способность каналов связи с удаленными отделами, поскольку неоправданное завышение пропускной способности этих каналов повлечет значительное увеличение затрат. Критерий информационной безопасности Y3 учитывает только уровень защиты от вторжения через Интернет - основную угрозу, защита от которой требует дополнительных затрат. В табл. 4 приведено соответствие критериев Yl, Y2 и Y3 целям проектирования. Таблица 4
На стадии системного проектирования для оценки критериев Y1-Y4 будем использовать экспертные оценки по 10-бальной шкале (табл. 5). Таблица 5
Каждый из основных уровней (высший, средний, низкий) имеет 3 подуровня. Например: 9 очень высокий уровень; 8 -высокий уровень; 7 -высокий уровень, граничащий со средним. Для количественной оценки вариантов проектируемой КВС необходимо построить интегральный критерий. Интегральный критерий Возможен подход, при котором в зависимости от установленных целей проектирования вычислительной сети выбирается один главный критерий эффективности достижения цели, а остальные критерии учитываются в качестве ограничений. Например, возможна следующая постановка задачи оптимизации: обеспечить минимальную задержку передачи сообщений в сети при выполнении установленных ограничений на значения показателей надежности сети, стоимости сети и достаточную качественную оценку информационной безопасности сети. Мы используем подход, при котором строится целевая функция, зависящая от всех частных критериев Y1,...,Y4. Критерий Y4 — это оценка уровня затрат только на составляющие конфигурации КВС, варьируемые на стадии системного проектирования (т.е. составляющие, оцениваемые критериями Yl, Y2, Y3). Для количественной оценки вариантов проектируемой КВС используем целевую функцию в форме ВССФ (см. Приложение ]*). В табл. 6 приведены экспертные оценки границ интервалов допустимых значений частных критериев Yi,...,Y4, причем Yj.max=Yj.ц для j=1,...,3 и Y4.min=Y4.ц. Таблица 6
Кроме этих оценок, в таблице приведены бальные оценки Wi для учета вклада соответствующих составляющих конфигурации КВС в критерий Y4. Для дальнейшего потребуются весовые коэффициенты. wi = Wi / (W1+W2+W3) (i=l,2,3), где WI ,W2,W3 - средние значения из табл. 6: wl=7.6667/(7.6667+1.6667+1.3333)=7.6667/10.6667=0.7188, w2=1.6667/10.6667=0.1563,w3=1.3333/10.6667=0.1250. Для оценки достоверности экспертизы определим коэффициент согласия экспертов (см. Приложение 3). Используя данные табл. 6, по формулам Приложения 1 определим параметры целевой функции для оценки вариантов конфигурации КВС:  (5)Поясним выполнение расчетов. Для j=l по формуле (П1-6) находим  и по формуле (П1-7)  Аналогично находим r2.max=-2,6; r3.max=-l 1,3. Для j=4 но формуле (П1-13)  и по формуле (П1-7)  Поскольку все rj.max найдены, по формуле (П1-8) находим  Принимаем r= -12 < -11,3. По формуле (П1-9) находим  По формуле (П1-10) вычисляем значения смещения для j=l,2,3:  Далее по формуле (П1-14) находим смещение для j=4  По формуле (П1-4) находим выражения для вычисления нормированных смешенных показателей для j= 1,2,3:  и по формуле (П1-11) для j=4: У4=(19.191-Y4)/12.191. Методика расчета в Приложении 1 предполагает, что все веса нормированных смещенных показателей равны между собой, т.е. k1= k2= k3= к4= 0.250. Значение параметра выпуклости принято равным г =-12.000. В задаче проектирования КВС выделим подмножество частных критериев (Y1,Y2,Y3), характеризующих уровень технического совершенства проекта КВС, и используя соотношения (Ш-14) и (П1-15) Приложения 1, построим критерий технического совершенства КВС.  (6)а общий критерий, который можно назвать технико-экономическим критерием, принимает вид  где KT=ki+k2+k3. В Приложении 2* приведено описание программ PFMEAN1 и PFMEAN2 для автоматизации расчета параметров целевой функции. ^ Вариант … : Спроектировать сеть для магазина, состоящего из двухэтажного головного здания и склада. На первом этаже головного здания располагается комната техника (1 компьютер) и торговый зал (3 компьютера), на втором этаже - кабинет директора (1 компьютер), бухгалтерия(2 компьютера) и серверная (1 компьютер, 1 сервер). На складе стоит 1 компьютер. Расстояние между зданиями 50м. Расстояния между рабочими станциями и сервером находятся в пределах 15-40м. Y1=8, Y2=5, Y3=8, Y4=8, r=[-12; -1,3] ^ При проектировании сети будем учитывать расстояние прокладки кабеля от рабочих станций до сервера. Зададим эти расстояния: от сервера (ser):^до ПК 2-го менеджера (men2) – 28м.;до ПК 3-го менеджера (men3) – 30м.;^до ПК 2-го бухгалтера (buh2) – 18м.;до ПК администратора (adm) – 3м.;^В серверной установим сервер, ПК администратора и свитч 1 (sw1). Подключим ПК склада к свитчу(1) внешней витой парой путем прокладки по воздуху.^Стоимость реализации без использования свитча:(a1+a2+a3)*b, где ai – расстояние от ПК сервера, b – стоимость одного метра кабеля.^(a1+a2+a3+c)*b+d, c – расстояние от свитча до сервера, d – стоимость свитча.^Произведем аналогичный расчет для первого этажа (для подключения ПК техника, ПК 1-го менеджера, ПК 2-го менеджера, ПК 3-го менеджера)^(11+7+9+10+15)*6+300=612(руб.)Основываясь на результатах расчета, целесообразнее устанавливать свитч.^ Программа lan1.c облегчает расчет параметров целевой функции (параметра выпуклости и весовых коэффициентов) по данным экспертной оценки целевых предельных значений критериальных показателей в соответствии с методикой, изложенной в Приложении1. В соответствии с этой методикой все весовые коэффициенты получают значение 1/n, где n – число показателей, причем пользователь имеет возможность выбрать значение параметра выпуклости r из некоторого интервала, и следовательно, взять в качестве r целое число. Пусть результаты экспертной оценки целевых предельных значений критериальных показателей представлены в виде таблицы. Y1 – пропускная способность среды передачи, Y2 – пропускная способность каналов связи с удаленными отделами, Y3 – информационная безопасность, Y4 – уровень затрат на создание КВС.
Для вычисления целевой функции воспользуемся программой lan1.c. Значения Y1=8, Y2=5, Y3=8, Y4=8 выбраны средние между max и min, значение параметра выпуклости r из интервала [-12; -1,3] Программа выводит значение целевой функции. #include #include //float f (float r, float k, float y) void main () { float r=0, k1=0.250, k2=0.250, k3=0.250, k4=0.250, Y1, Y2, Y3, Y4, F, y1, y2, y3, y4; cout<<"Input r: "; cin>>r; cout<<"Input Y1: "; cin>>Y1; cout<<"Input Y2: "; cin>>Y2; cout<<"Input Y3: "; cin>>Y3; cout<<"Input Y4: "; cin>>Y4; y1=(3.5305+Y1)/12.1905; y2=(20.1674+Y2)/27.4974; y3=(0.5058+Y3)/9.1658; y4=(19.1905-Y4)/12.1905; F=pow((k1*pow(y1,r)+k2*pow(y2,r)+k3*pow(y3,r)+k4*pow(y4,r)),(1/r)); cout<<"F="< }  2.4 Моделирование в среде NetCreaker  ^ Смотреть «прайс лист»Общая длина внутренней витой пары –15+18+18+3+11+7+9+10+15=106(м.)^Коннекторы: 22шт., 7,44руб./шт. – 22*7,44=163,68 (руб.)Свитч: 2шт., 408руб./шт. – 2*408=816 (руб.)^Прайс-лист:
^ 1. Лора, А. TCP/IP. [Текст]: Учебный курс/ А. Лора, Л. Чеппел, Э. Титтел; пер. с англ. – СПб.: БХВ – Петербург, 2003. – 976 с.: ил.; 23 см. – 3000 экз. – ISBN 5-94157-315-4.^ Компьютерные сети. Сертификация Network + [Текст]: Учебный курс/ Microsoft Corporation; Пер. с англ. – М.: Издательско – торговый дом «Русская Редакция», 2002. – 704 с.; ил.; 21 см. – Библиогр.: с. 5 – 20. – 3000 экз. – ISBN 5-7502-0190-2. 3. Палмер, М. Проектирование и внедрение компьютерных сетей [Текст]: Учебный курс/ М. Палмер, Р.Б. Синклер; – 2 – е изд., перераб. и доп.: Пер. с англ. – СПб.: БХВ – Петербург, 2004. – 752 с.: ил.; 23 см. – 4000 экз. – ISBN 5-94157-374-x. Учебное издание Мельникова Ирина Владимировна ^ Методические указания к выполнению курсовой работы Редактор: Иванова Н.И. Компьютерный набор: Пилипенко И.С. Корректор: Иванова Н.И.  Подписано в печать___________ Бумага для множительной техники Формат _______ Усл. печ. л.________Тираж _____ экз. Заказ _______ Отпечатано с авторского оригинала в отделе оперативной печати СТИ МИСиС г. Старый Оскол, м-н Макаренко 40
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: 