До виконання розрахункової роботи з навчальної дисципліни Комп’ютерні мережі

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

«ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Кафедра «Обчислювальна техніка та програмування»

 

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

 

до виконання розрахункової роботи
з навчальної дисципліни
«Комп’ютерні мережі»
для студентів денної та заочної форм навчання

за напрямком «Комп’ютерна інженерія»

 

Харків 2011

 

Методичні вказівки до виконання розрахункового завдання з навчальної дисципліни «Комп’ютерні мережі» для студентів денної та заочної форм навчання за напрямком «Комп’ютерна інженерія» / Уклад: Домнін Ф.А., Мезенцев М.В., – Харків: НТУ «ХПІ», 2011. – ___ с.

Укладачі: Ф.А. Домнін, М.В. Мезенцев.

 

 

Рецензент:

д.т.н., проф. Серков О.А.

Кафедра Системи інформації

 

З М І С Т

 

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ. 4

ПЕРЕДМОВА.. 5

1 Мета і задачі розрахункового завдання. 6

2 Вихідні дані до виконання індивідуальних завдань. 6

3 Завдання. 6

4 Послідовність оформлення звіту. 7

5 Технологія виконання розрахункової роботи. 8

5.1 Використання можливостей ПЗ РЗКМ 8

5.2 Проектування схеми розміщення будівель. 8

5.3 Розробка схеми розміщення будівель відповідно до масштабу. 8

5.4 Нанесення на план інженерних мереж.. 9

5.5 Прийняття додаткових умов. 9

5.6 Попереднє розташування комутаційних вузлів. 10

5.7 Розробка топології мережі 10

5.8 Визначення довжини з’єднувальних ліній. 10

5.9 Вибір пасивного обладнання. 11

5.10 Вибір активного обладнання. 11

5.11 Розрахунок фізичних параметрів. 11

Розрахунок кінцевих значень довжин ліній зв’язку. 11

Розрахунок загасання. 11

Розрахунок затримання. 12

5.12 Корегування розробленої топології та схеми мережі 12

5.13 Розрахунок ефективності застосованого режиму обміну. 12

Розрахунок первинних параметрів. 12

5.14 Виконання дослідження впливу одного з параметрів на ефективність передачі. 15

5.15 Адміністрування мережі. 15

СПИСОК ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ 18

Додаток А – Графік виконання розрахункового завдання. 19

Додаток Б – Приклад оформлення титульного аркуша. 20

Додаток В – Вихідні дані для виконання розрахункового завдання 22

Додаток Г – Проведення дослідження за допомогою ПЗ РЗКМ.. 26

 

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ

ЛКМ – Локальна комп’ютерна мережа

ІР – Internet Protocol

Wi-Fi – Wireless Fidelity (Бездротова точність)

Att – Attenuation (Загасання)

DV – Delay Value (Затримання)

ABP – Altarnating Bit Protocol (Протокол відправлення одного пакету

з підтвердженням)

SRP – Selective Repeat Protocol (Протокол вибіркового повторення)

GBN – Go Back to N (Протокол повторення починаючи з N-го пакету)

ACK – Acknowledge (Позитивне підтвердження)

NACK – No Acknowledge (Негативне підтвердження)

ПЗ РЗКМ – програмне забезпечення виконання розрахункового завдання

проектування комп’ютерной мережі

 

 

ПЕРЕДМОВА

  Широке застосування локальних комп’ютерних мереж (ЛКМ) можна віднести до одної… Методичні вказівки до розрахункової роботи на тему “Проектування локальної мережі” передбачають виконання самостійної…

Мета і задачі розрахункового завдання

 

Розрахункове завдання з навчальної дисципліни «Комп’ютерні мережі» виконується студентами спеціальностей «Комп’ютерні системи та мережі», «Системне програмування» та «Спеціалізовані комп’ютерні системи» на 3-у курсі. Розрахункове завдання відноситься до самостійної роботи студентів в рамках вивчення курсу «Комп’ютерні мережі».

Метою завдання є використання теоретичних знань та придбання практичних навичок в проектуванні локальних мереж, використовуючи високошвидкісні технології Ethernet, а саме Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, а також бездротові технології Wi-Fi, WiMAX.

Задача завдання – самостійне виконання проектування та налаштування локальної мережі.

 

Вихідні дані до виконання індивідуальних завдань

 

Вихідні дані мають 50 варіантів індивідуальних завдань. Для кожного варіанту даних можна спроектувати декілька варіантів різних мереж, кожна з яких має свої привілеї. Допускається сумісний захист своїх робіт студентами, які використовували однакові варіанти індивідуальних завдань. Індивідуальні завдання наведені у додатку Б. Додаток вміщує зображення розміщення будівель з розташуванням на окремих поверхах робочих станцій та серверів і 4 таблиці даних, кожна з яких вміщує 50 окремих варіантів.

Між окремими групами номери варіантів розподіляються лектором і передаються викладачам груп. Останні розподіляють їх серед студентів групи. Кожний студент у своєму звіті у розділу «Індивідуальні завдання» записує дату отримання свого завдання та його номер, а потім свої вихідні дані.

 

Завдання

Згідно вихідних даних до індивідуального завдання спроектувати для заданого плану розміщення робочих станцій по поверхах декількох будівель локальну… Виконання розрахункового завдання рекомендується проводити дотримуючись… 1) виконати проектування схеми розміщення будівель згідно, індивідуального завдання;

Послідовність оформлення звіту

 

Звіт про виконання розрахункового завдання повинен містити наступне:

– титульний аркуш (приклад оформлення наведено у додатку Б);

– реферат, записаний трьома мовами – українською, російською та англійською;

– зміст;

– перелік скорочень;

– передмова;

– індивідуальне завдання (вихідні дані свого варіанту з додатку В);

– основний розділ (опис послідовності виконання проектування мережі згідно пунктів, наведених у завданні);

– рекомендації;

– висновки;

– список джерел інформації.

 

Технологія виконання розрахункової роботи

 

Використання можливостей ПЗ РЗКМ

5.2 Проектування схеми розміщення будівель План розміщення вузлів по поверхах та будівлях наведено у додатку Б на рис.… Згідно з кількістю студентів в групах номера індивідуальних завдань розподіляються лектором та роздається відповідним…

Розробка схеми розміщення будівель відповідно до масштабу

На плані розміщення будинків (див. рис. Б.1) нанести сітку (шаг повинен відповідати 10 м. в реальному масштабі) та на неї розміщувати будинки згідно з їх розмірами за індивідуальним завданням. Вказати для кожної робочої станції номер поверху, де вона розміщується (наприклад 1/2 – перша станція знаходиться на 2 поверсі).

Нанесення на план інженерних мереж

Нанести на розроблену схему запропоновані інженерні мережі, використовуючи умовні позначки. Наприклад можливо використання наступних умовних…   Таблиця 1 – Шаблони інженерних мереж № Назва мережі Глибина пролягання, м Шаблон…

Прийняття додаткових умов

До додаткових умов відноситься вибір розміщення фрагментів мережі, де будуть виконуватися обов’язкові для всіх розрахункових завдань фрагменти топологій і типів локальних мереж. Нижче наведені обов’язкові типи мереж та фрагменти топологій:

­– Fast Ethernet;

– Gigabit Ethernet;

– бездротові мережі (Wi-Fi);

– топологія «ЗІРКА» з застосуванням скрученої пари (у будівлях) чи отоволокна (між будівлями);

– мультімедійні адаптери;

– маршрутизатори;

– комутатори.

Самотужки сформулювати вимоги до надійності окремих фрагментів мережі або всій мережі. Застосувати ці вимоги до пояснення використання прийнятих фрагментів топологій та типів локальних мереж на окремих ділянках. При застосуванні Fast EthernetіGigabit Ethernet задати швидкість передачі даних. Усі прийняті умови погодити з керівником роботи.

Попереднє розташування комутаційних вузлів

Виконати попереднє розташування комутаційних вузлів (без вказування конкретного типу, кількості портів, тощо) в кожній будівлі та нанести на план п. 5.2 Обов’язково вказати номер поверху та місце їх розміщення (для кожної будівлі). Рекомендується розміщати комутаційні вузли поряд з сервером або в дозволених містах (в кутах або в середині вибраних стін) відповідних поверхів.

Розташування погодити з керівником роботи.

 

Розробка топології мережі

Провести розробку схеми повної топології мережі з поясненням окремих її ділянок. Виконати рисунки окремих фрагментів топологій і рисунок схеми топології всієї мережі. При проектуванні врахувати інженерні комунікації п. 5.3.

Визначення довжини з’єднувальних ліній

Довжина (1) окремих ділянок ліній може залежати від типу ліній (кручена пара, оптоволокно – індекс j = ), номеру будинку (індекс k= ), номера… (1)  

Вибір пасивного обладнання

Сформулювати вимоги до вибору пасивного обладнання. Виділити окремі ділянки, де застосовується однотипне пасивне обладнання (кабель «кручена пара», оптоволоконний кабель та з’єднувальні елементи для них). Створити список потрібного пасивного обладнання. Враховуючи існуючи в м. Харкова ціни на це обладнання (вказати джерело цих цін – назви фірм) скласти таблицю використовуваного пасивного обладнання, яка повинна вмістити всі потрібні для подальшого застосування (для розрахунків затухань, затримань, вартості) параметри. Зміст таблиці узгодити з керівником роботи.

 

Вибір активного обладнання

Сформулювати вимоги до вибору активного обладнання, яке застосовується в топології, приведеної в п. 5.6. Привести обґрунтування вибору цього обладнання (наприклад, обмеження довжини лінії, обмеження площі поверху або кімнати та інше). Враховуючи існуючи в м. Харкова ціни на це обладнання (вказати джерело цих цін – назви фірм) скласти таблицю використовуваного активного обладнання, яка повинна вмістити всі потрібні для подальшого застосування (для розрахунків затухань, затримань, енергетичного балансу, вартості) параметри. Зміст таблиці узгодити з керівником роботи.

 

Розрахунок фізичних параметрів

Розрахунок кінцевих значень довжин ліній зв’язку Виконати кінцевий розрахунок довжин з’єднувальних ліній (використовуючи дані…

Корегування розробленої топології та схеми мережі

Виконати розрахунок величин затримки та затухання для кожної лінії зв’язку та привести ці розрахунки у окремій таблиці.

Виходячи з відповідного критерію (затримки, коштовності, затухання) провести коректування загальної топології для забезпечення заданих властивостей мережі (час реакції, продуктивність, працездатність та інш.).

 

Розрахунок ефективності застосованого режиму обміну

До первинних параметрів можна віднести: tп–час передачі пакету від передавача до приймача, tр–час затримання передачі біта від передавача до приймача,

Ефективність при застосуванні протоколу ABP

  h(АВР,0) = tп / Тміn .(8) Ефективність протоколу при наявності помилок:

Ефективність при застосуванні протоколу SRP

 

h(SRР,0) = MIN {; 1}, (12)

 

де W – ширина вікна (кількість кадрів, що передаються без підтвердження з боку приймача).

W £ Т_міn /t_п. (13)

При W = ¥ час передачі кожного пакету буде дорівнюватиt_п / (1-р),тоді верхня границя ефективності при SRP буде дорівнювати:

 

h_¥(SRР, р) = 1 – р. (14)

 

Для випадку прямої і зворотної передачі (round-trip - RT) при Т_міn = T_out = W*t_ппри виконанні умови, що р*W £ 10%,маємо:

 

h_rt(SRР, р) ». (15)

Ефективність при застосуванні протоколу GBN

Для протоколу GBN аналогічна ефективність при W = Т_міn / t_пдорівнює:

h_rt(GBN, р) =. (16)

Ефективність застосування прийнятої структури кадру

Ефективність структури кадру (h_k) визначається як відношення довжини інформаційного поля кадру L_iп (в байтах) до загальної довжини кадру L_z (в байтах)

h_k = L_iп/L_z. (17)

Загальна ефективність роботи мережі

Загальна ефективність (h_z) роботи мережі знаходиться як результат множення відповідного значення ефективності протоколу обміну h(АВР)|h(SRР)|h(GBN)(враховується одне із значень) і ефективності структури кадру (h_k), отож

 

h_z = (h(АВР)|h(SRР)|h(GBN)×h_k (18)

 

Використовуючи вирази (8) – (9) та дані табл. В.3 виконати розрахунок загальної ефективності роботи мережі.

Виконання дослідження впливу одного з параметрів на ефективність передачі.

У табл. В.3 для кожного варіанта заливкою виділено параметр, змінюючи значення якого (обрати не менше 10 значень), виконати дослідження впливу цього параметру на загальну ефективність роботи мережі. Побудувати графік залежності ефективності від відповідного параметру. По результатам дослідження зробити висновок.

 

Адміністрування мережі.

Механізм масок змінної довжини призначений для усунення незручностей, що виникають через те, що кількість централізовано виділених номерів мереж… Структуризацію за допомогою масок змінної довжини розглянемо на наступному… Розділити ІР-мережу 218.90.36.0 на 6 підмереж з наступними розмірами підмереж (кількістю вузлів): 128,64,16,16,8,8. …

СПИСОК ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ

 

1. Олифер В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. 4-е издание. / В.Г.Олифер, Н.А. Олифер – СПб: Питер, 2010. – 918 с.

2. Гук М. Аппаратные средства локальных сетей. Энциклопедия. / М. Гук. – СПб: Питер, 2005. – 576 с.

3. Таненбаум Э. Компьютерные сети: 4-е издание. / Э. Таненбаум – СПб.: Питер, 2009. - 992 с.

4. Калита Д.М. Комп'ютерні мережі. Апаратні засоби та протоколи передачі даних : Навч. посібник. – К. : "Київський університет", 2003. – 327 с.

5. Закер К. Компьютерные сети. Модернизация и поиск неисправностей / К. Закер – СПб.: BHV-Петербург, 2005. – 1008 с.

 

Додаток А

Графік виконання розрахункового завдання

На розрахункове завдання у першому модулі (1-8 тиждень) надається 30 балів, у другому (10-18 тиждень) – 40 балів. При виконанні розрахункового завдання слід дотримуватись наступного графіку: …  

Приклад оформлення титульного аркушу

 

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний технічний університет

"Харківський політехнічний інститут"

Кафедра "Обчислювальна техніка та програмування"

 

ЗАТВЕРДЖУЮ

Зав. кафедрою ОТП

___________/Домнiн Ф.А./

"____"___________ 20__ р.

 

Розрахункове завдання

з курсу «Комп’ютерні мережі»

 

Виконав:

студент групи КІТ-___

_________/ Сидоров І. П./

 

Перевірив:

__________/ Іванов І. І./

 

 

Харків 20__

Додаток В

 

Вихідні дані для виконання розрахункового завдання

 

 

Умовні позначення

Будинок (зона розміщення вузлів мережі)

 

Робоча станція (вузол мережі)

Сервер (один для кожного варіанту)

Рис. В.1 – План розміщення будівель та вузлів мережі

 

 

Таблиця В.1 – Відстані на плані (м) (див. рис. В.1)

№ варіанта

a

b

c

d

e

f

g

h

k

m

n

p

q

s

 

Таблиця В.2 – Розміщення робочих станцій на поверхах будівель (рис. В.1)

№ варіанта

№ сервера

№ комп’ютера (на плані)

Примітка:

– комп’ютери розміщати посередині чи по краям відповідних (згідно з планом) стінок;

– висота поверхів 3 м;

– в кожному варіанті застосовується тільки один сервер, який розміщується на 1-му поверсі.

 

 

Таблиця В.3 – Данні до виконання розрахунку ефективності

№ варіанта	Протокол	l * (км)	Lп (байт)	Lack (байт)	Vп=Vаск (бод)	C (108 м/с)	W (вікно)	p
	ABPFD					2,4	-	0,05
	ABPHD					2,5	-	0,1
	GBN					2,6		0,15
	GBNNACK					2,7		0,2
	SRP					2,8		0,7
	ABPFD					2,8	-	0,25
	ABPHD					2,7	-	0,3
	GBN					2,6		0,35
	GBNNACK					2,5		0,4
	SRP					2,4		0,45
	ABPFD					2,8	-	0,5
	ABPHD					2,7	-	0,55
	GBN					2,6		0,6
	GBNNACK					2,5		0,65
	SRP					2,4		0,7
	ABPFD					2,4	-	0,6
	ABPHD					2,5	-	0,5
	GBN					2,6		0,4
	GBNNACK					2,7		0,3
	SRP					2,8		0,2
	ABPFD					2,4	-	0,05
	ABPHD					2,5	-	0,05
	GBN					2,6		0,1
	GBNNACK					2,7		0,15
	SRP					2,8		0,2
	ABPFD					2,8	-	0,7
	ABPHD					2,7	-	0,25
	GBN					2,6		0,3
	GBNNACK					2,5		0,35
	SRP					2,4		0,4
	ABPFD					2,8	-	0,45
	ABPHD					2,7	-	0,5
	GBN					2,6		0,55
	GBNNACK					2,5		0,6
	SRP					2,4		0,65
	ABPFD					2,4	-	0,7
	ABPHD					2,5	-	0,6
	GBN					2,6		0,5
	GBNNACK					2,7		0,4
	SRP					2,8		0,3
	ABPFD					2,6	-	0,2
	ABPHD					2,7	-	0,05
	GBN					2,8		0,1
	GBNNACK					2,4		0,15
	SRP					2,5		0,2
	ABPFD					2,6	-	0,7
	ABPHD					2,7	-	0,25
	GBN					2,8		0,3
	GBNNACK					2,8		0,35
	SRP					2,7		0,4

Примітка:

– l* – найбільша довжина фрагменту мережі, яка розрахована для прийнятої топології за вихідними даними, наведеними в табл. В.1, В.2;

– виділений параметр – параметр для виконання п. 5.13.

 

Таблиця В.4 – Дані для виконання адміністрування

№ варіанту	IP-адреса мережі	Розміри підмереж (кількість станцій)	№ варіанту	IP-адреса мережі	Розміри підмереж (кількість станцій)
	104.11.0.0	8192; 600; 16; 8		114.1.0.0	8192; 550; 64; 16
	112.224.0.0	36600; 9192; 4000; 8		113.10.0.0	35000; 8000; 3000; 10
	194.11.192.0	128; 16; 8; 6		195.100.2.0	127; 30; 8; 5
	101.200.0.0	32760; 2012; 32; 8		100.10.0.0	24000; 8000; 16; 16
	195.24.24.0	16; 16; 6; 4		201.14.10.0	16; 16; 7; 5
	108.4.0.0	32000; 19000; 128; 80		129.15.0.0	9000; 4000; 100; 32
	196.44.96.0	56; 16; 16; 7		198.2.12.0	70; 32; 30; 10
	82.0.0.0	34000; 612; 88; 16		129.11.0.0	50000; 500; 100; 32
	95.0.0.0	36300; 4192; 2000; 16		55.0.0.0	30000; 5000; 1000; 90
	200.1.195.0	120; 24; 8; 8		205.10.5.0	100; 50; 7; 7
	165.12.0.0	200; 100; 50; 50		130.13.0.0	300; 200; 60; 10
	110.5.0.0	16300; 2024; 792; 16		100.100.0.0	16000; 8000; 500; 50
	193.13.13.0	113; 20; 10; 10		200.200.20.0	100; 50; 25; 12
	102.11.0.0	5096; 4096; 64; 16		112.112.0.0	6000; 3000; 128; 32
	202.11.32.0	128; 16; 8; 8		200.2.2.0	126; 15; 7; 6
	100.32.0.0	33000; 8200; 16; 16		90.90.0.0	40000; 2000; 500; 250
	111.17.0.0	8192; 8190; 256; 128		115.15.0.0	10000; 5000; 512; 64
	197.18.48.0	78; 64; 8; 7		193.22.34.0	95; 56; 15; 8
	105.15.0.0	8192; 4000; 792; 100		109.109.0.0	7000; 3500; 1150; 64
	199.4.21.0	128; 33; 18; 16		148.3.148.0	69; 31; 16; 7
	164.10.0.0	150; 90; 48; 24		145.15.0.0	1000; 500; 128; 16
	208.45.50.0	60; 20; 8; 6		200.5.55.0	68; 30; 15; 7
	72.0.0.0	50000; 4000; 60; 32		54.0.0.0	32700; 16100; 100; 16
	98.0.0.0	42200; 4192; 2100; 8		15.0.0.0	20000; 15000; 250; 60
	202.2.15.0	100; 14; 9; 7		197.8.7.0	110; 30; 15; 8

 

Додаток Г

 

Проведення дослідження за допомогою ПЗ РЗКМ

Базові можливості ПЗ РЗКМ: • Завантаження згідно варіанту індивідуального завдання схему будівель та… • Нанесення на схему інженерних мереж;