Дипломная (вкр): Анализ эффективности использования информационных технологий в среднем образовании

Рисунок 5.1.1. Схема размещения кабинетов, включенных в ЛОС.

Соответственно мы должны рассмотреть такую архитектуру сети, которая была бы более удобна на данной территории, и учитывала:

малое количество пользователей

близкое расстояние машин друг от друга

финансовые возможности предприятия

отсутствие необходимости в сервере и администраторе.

.2 Разработка конфигурации ЛОС

В основе разработки конфигурации ЛОС лежит сетевая архитектура. Сетевая архитектура - это сочетание топологии, метода доступа, стандартов, необходимых для создания работоспособной сети. Выбор топологии определяется, в частности, планировкой помещения, в котором разворачивается ЛОС. Кроме того, большое значение имеют затраты на приобретение и установку сетевого оборудования, что является важным вопросом для учебного заведения, разброс цен здесь также достаточно велик.

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по собственному пути. [21]

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. И хотя выбирать топологию пользователю сети приходится нечасто, знать об особенностях основных топологий, их достоинствах и недостатках надо.

Среди топологических схем наиболее популярными являются (см. рис. 5.2.1):

1.      Шина

2.      Звезда

.        Кольцо

.        Многокаскадные и многосвязные сети

Рисунок 5.2.1. Примеры сетевых топологий.

К первым трем типам топологии относятся 99% всех локальных сетей. Наиболее популярный тип сети - Ethernet, может строиться по схемам 1 и 2. Вариант 1 наиболее дешев, так как требует по одному интерфейсу на машину и не нуждается в каком-либо дополнительном оборудовании. Сети Token Ring и FDDI используют кольцевую топологию (3 на рис. 5.2.1), где каждый узел должен иметь два сетевых интерфейса. Эта топология удобна для оптоволоконных каналов, где сигнал может передаваться только в одном направлении (но при наличии двух колец, как в FDDI, возможна и двунаправленная передача). Нетрудно видеть, что кольцевая топология строится из последовательности соединений точка-точка.

Используется и немалое количество других топологий, которые являются комбинациями уже названных. Примеры таких топологий представлены на рисунке 5.2.2.

Вариант А на рисунке 5.2.2 представляет собой схему с полным набором связей (все узлы соединены со всеми), такая схема используется только в случае, когда необходимо обеспечить высокую надежность соединений. Эта версия требует для каждого из узлов наличия n-1 интерфейсов при полном числе узлов n. Вариант Б является примером нерегулярной топологии, а вариант В - иерархический случай связи (древовидная топология).

Если топологии на рисунке 5.2.1 чаще применимы для локальных сетей, то топологии на рисунке 5.2.2 более типичны для региональных и глобальных сетей. Выбор топологии локальной или региональной сети существенно сказывается на ее стоимости и рабочих характеристиках.

Рисунок 5.2.2. Различные сетевые топологические схемы.

Современные вычислительные системы используют и другие топологии: решетки (А), кубы (В), гипердеревья (Б), гиперкубы и т.д. (см. рис. 5.2.3). Но так как некоторые вычислительные системы (кластеры) базируются на сетевых технологиях, ниже приводятся и такие примеры. В некоторых системах топология может настраиваться на решаемую задачу.

Рисунок 5.2.3. Современные топологические схемы.

На основе предыдущего анализа выберем комбинированную топологию "звезда". В нашем случае это будет наиболее оптимальным вариантом. Топология будет представлять собой объединение двух топологий "звезда" по направлениям: "Учебное" и "Административное".

Это можно обосновать следующим:

в обоих направлениях общее количество компьютеров не превышает 10;

между направлениями невелико расстояние;

требуется всего 2 концентратора.

низкая стоимость расширения сети (в части сети "звезда" новая машина лишь подключается к разъему хаба);

сеть отвечает классическим требованиям стандарта Ethernet (большие длины сегментов - до 100 м, большое число компьютеров в сети - до 1024);

в значительной степени удовлетворяет прочим требованиям (разводка кабеля, защита данных, обслуживание).

Структурная схема сети представлена на рисунке 5.2.4.

Рисунок 5.2.4. Топология сети школы.

.3 Требования к каналам передачи данных

Важнейшей характеристикой обмена информацией в локальных сетях являются так называемые методы доступа (access methods), регламентирующие порядок, в котором рабочая станция получает доступ к сетевым ресурсам и может обмениваться данными.

За аббревиатурой CSMA/CD скрывается английское выражение "Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection " (коллективный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий). С помощью данного метода все компьютеры получают равноправный доступ в сеть. Каждая рабочая станция перед началом передачи данных проверяет, свободен ли канал. По окончании передачи каждая рабочая станция проверяет, достиг ли адресата отправленный пакет данных. Если ответ отрицательный, узел производит повторный цикл передачи/контроля приема данных и так до тех пор, пока не получит сообщение об успешном приеме информации адресатом. [24]

Так как этот метод хорошо зарекомендовал себя именно в малых и средних сетях, для учебного заведения данный метод подойдет. К тому же сетевая архитектура Ethernet, которую и будет использовать сеть колледжа, использует именно этот метод доступа.

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. [18] В настоящее время технология, применяющая кабель на основе витой пары (10Base - T), является наиболее популярной. Такой кабель не вызывает трудностей при прокладке.

В качестве кабеля используются коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель.

За последние двадцать лет пропускная способность каналов выросла с 56 кбит/c до 1 Гбит/с. Разработаны технологии, способные работать в случае оптических кабелей со скоростью 50 Тбит/с. Вероятность ошибки при этом сократилась с 10-5 на бит до пренебрежимо низкого уровня. Современный же лимит в несколько Гбит/с связан главным образом с тем, что люди не научились делать быстродействующие преобразователи электрических сигналов в оптические.

Сопоставление возможностей различных технологий передачи данных представлено на рис. 5.3.1. Радиоканалы покрывают диапазон от десятков килобит в секунду до десятков мегабит в сек.

Рисунок 5.3.1. Сравнение возможностей витой пары, коаксиального кабеля, много- и одномодовых волокон.

Сравнительные показатели трех видов сред передачи данных приведены в таблице 5.3.1.

Таблица 2.1.

Показатели трех видов сред передачи данных

На основе этой таблицы можно сделать расчет затрат на организацию локальной компьютерной сети. Наиболее экономичным будет построение сети на основе витой пары.

.4 Сетевые ресурсы

Следующим важным аспектом планирования сети является совместное использование сетевых ресурсов (принтеров, факсов, модемов). Перечисленные ресурсы могут использоваться как в одноранговых сетях, так и в сетях с выделенным сервером. Чтобы работать с перечисленными компонентами, их нужно установить на рабочую станцию или подключить к ней периферийные устройства. При отключении этой станции все компоненты и соответствующие службы становятся недоступными для коллективного пользования. [25]

Теперь вопрос подключения принтера к ЛОС. Для этого существует несколько способов.

1.      Подключение к рабочей станции.

Принтер подключается к той рабочей станции, которая находиться к нему ближе всего, в результате чего данная рабочая станция становится сервером печати. Недостаток такого подключения в том, что при выполнении заданий на печать производительность рабочей станции на некоторое время снижается, что отрицательно скажется на работе прикладных программ при интенсивном использовании принтера. Кроме того, если машина будет выключена, сервер печати станет недоступным для других узлов.

2.      Прямое подключение к серверу.

Принтер подключается к параллельному порту сервера с помощью специального кабеля. В этом случае он постоянно доступен для всех рабочих станций. Недостаток подобного решения обусловлен ограничением в длине принтерного кабеля, обеспечивающего корректную передачу данных. Хотя кабель можно протянуть на 10 и более метров, его следует прокладывать в коробах или в перекрытиях, что повысит расходы на организацию сети.

3.      Подключение к сети через специальный сетевой интерфейс.

Принтер оборудуется сетевым интерфейсом и подключается к сети как рабочая станция. Интерфейсная карта работает как сетевой адаптер, а принтер регистрируется на сервере как узел ЛОС. Программное обеспечение сервера осуществляет передачу заданий на печать по сети непосредственно на подключенный сетевой принтер.

В сетях с шинной топологией сетевой принтер, как и рабочие станции, соединяется с сетевым кабелем при помощи Т-коннектора, а при использовании "звезды" - через концентратор.

Интерфейсную карту можно установить в большинство принтеров, но её стоимость довольно высока.

. Подключение к выделенному серверу печати.

Альтернативой третьему варианту является использование специализированных серверов печати. Такой сервер представляет собой сетевой интерфейс, скомпонованный в отдельном корпусе, с одним или несколькими разъемами (портами) для подключения принтеров. Однако в данном случае использование сервера печати является непрактичным.

В нашем случае в связи с нерентабельностью установки специального сервера, покупкой отдельной интерфейсной карты для принтера самым подходящим способом подключения принтеров является подключение к рабочей станции. На это решение повлиял ещё и тот факт, что принтеры расположены около тех рабочих станций, потребность которых в принтере наибольшая.

Проведя анализ возможных вариантов конфигурации локальной образовательной сети школы мы обобщим все данные на основе таблицы (см таблица 5.4.1).

Таблица 5.4.1

Данные локальной образовательной сети

.5 Технические средства локальной образовательной сети

План помещения, где будет расположена схема ЛОС показан на рисунке 5.1.1, построим структурную схему ЛОС школы №7 (см рисунок 5.5.1).

Рисунок 5.5.1. Структурная схема ЛОС школы.

Рассмотрим технические средства построения данной сети, что и представлено в таблице 5.5.1 (стоимость оборудование взято на основе пресс-Листа торговой сети "КОМТЕКО").

Таблица 5.5.1.

Технические средства построения сети.

.6 Требования к обслуживающему персоналу локальной образовательной сети

Требования к инженеру.

Должностные обязанности:

1. Участвует в разработке перспективных и годовых планов и графиков работы, технического обслуживания и ремонта оборудования, мероприятий по улучшению его эксплуатации, предупреждению простоев в работе, повышению качества работы, эффективному использованию вычислительной техники.

2. Выполняет работу по обеспечению механизированной и автоматизированной обработки поступающей в службу ИКТ информации.

3. Разрабатывает программы, обеспечивающие возможность выполнения алгоритма и соответственно поставленной задачи средствами ВТ, проводит их тестирование и отладку.

4. Определяет информацию, подлежащую обработке средствами ВТ, ее объемы, структуру, макеты, схемы ввода, обработки, хранения и вывода, методы ее контроля.

5. Разрабатывает инструкции по работе с программами, оформляет необходимую техническую документацию.

6. Выполняет работу по подготовке технических носителей информации, обеспечивающих автоматический ввод данных в вычислительную машину, по накоплению и систематизации показателей нормативного и справочного фонда, разработке форм исходящих документов, внесению необходимых изменений и своевременному корректированию рабочих программ.

7. Ведет учет использования машинного времени, объемов выполненных работ.

8. Организует работу совместно с преподавателями по созданию электронных учебных пособий, как в предметной области, так и в области ИКТ.

Должен знать:

1.  Методы проектирования механизированной и автоматизированной обработки информации.

2.  Средства вычислительной техники, сбора, передачи и обработки информации и правила их эксплуатации.

3.      Технологию механизированной и автоматизированной обработки информации.

4.  Рабочие программы, инструкции, макеты и другие инструктивные материалы, определяющие последовательность и технологию выполнения расчетных операций.

5.  Виды технических носителей информации, правила их хранения и эксплуатации.

6.      Действующие системы счислений, шифров и кодов.

.        Основные формализованные языки программирования.

.        Основы программирования.

9.  Методы проведения расчетов и вычислительных работ.

10.    Методы расчета выполненных работ.

11.    Основы экономики, организации труда и производства.

.        Правила и нормы охраны труда.

Требования к квалификации:

1.  (инженер без категории) - высшее профессиональное образование без предъявления требований к стажу работы.

2.      (инженер II категории) - высшее профессиональное образование и стаж работы в должности инженера не менее 3 лет.

.        (инженер I категории) - высшее профессиональное образование и стаж работы в должности инженера II категории не менее 3 лет.

4.  (ведущий инженер) - высшее профессиональное образование и стаж работы в должности инженера I категории не менее 3 лет.