Proiectarea Retelei de Calculatoare a Unui Spital
PROIECTAREA REȚELEI DE CALCULATOARE A UNUI SPITAL
CUPRINS
INTRODUCERE
CAPITOLUL I
PREZENTAREA GENERALĂ A REȚELELOR DE CALCULATOARE
Echipamente de rețea
Programe necesare pentru funcționarea rețelelor
1.3 Modelul de referință OS
1.4 Modelul de referință TCP/IP
1.5 Adresarea Liniară, Adrese MAC
1.6 Adresarea Ierarhică, Adrese IP
1.7 Clasificarea rețelelor
1.8 Tehnologia Ethernet
1.8.1 Introducere
1.8.2 Protocolul CSMA/CD
CAPITOLUL II
CABLARE STRUCTURATĂ
2.1 Considerații generale asupra structurilor de cablare
2.2 Elementele unei rețele structurate
2.3 Tipuri de cabluri
2.3.1 Cablurile UTP/STP
2.3.2 Cablurile de fibră optică
2.3.3 Cablurile coaxiale
2.4 Tipuri de conectori
2.4.1 Conectori pentru cablul UTP/STP
2.4.2 Montarea conectorilor la cablurile UTP/STP. Codul culorilor
2.4.3 Conectori pentru fibra optică
2.4.4 Conectori pentru cablurile coaxiale
CAPITOLUL III
DESCRIEREA UTILITARELOR FOLOSITE PENTRU REALIZAREA REȚELEI
3.1 Utilitarul Microsoft Visio 2013
3.2 Utilitarul Cisco Packet Tracer 6.0.
CAPITOLUL IV
PROIECTAREA REȚELEI DE CALCULATOARE A SPITALULUI
4.1 Importanța rețelelor de calculatoare în industria medical
4.2 Datele de proiectare a rețelei de calculatoare
4.3 Schema fizică a rețelei
4.3.1 Materialele necesare și conectarea acestora
4.3.2 Alocarea adreselor IP
4.3.3 Redundanța rețelei
4.4 Schema logică a rețelei
4.4.1 Alocarea adreselor IP și verificarea conectivității
4.4.2 Configurarea routerului ISP
4.4.3 Configurarea routerului principal(Router 1)
4.4.4 Configurarea telefoanelor fixe
4.4.5 Redundanța rețelei
4.4.6 Securitatea rețelei
4.4.7 Transmiterea informației
CONCLUZII
BIBLIOGRAFIE
ANEXE
INTRODUCERE
Inventarea calculatorului electronic a reprezentat una din cele mai mari descoperiri ale secolului trecut. Prin calculator înțelegem un dispozitiv care poate fi programat să efectueze un set de operații logice sau aritmetice. Un grup de calculatoare conectate între ele formează o rețea de calculatoare. Prin intermediul acestei rețele fiecare calculator poate realiza un schimb de informații cu orice calculator din rețeaua respectivă. Viteza conexiunii între calculatoarele din rețea este rapidă. [1]
“În literatura de specialitate, se face deseori confuzie între o rețea de calculatoare și un sistem distribuit. Deosebirea esențială este aceea că într-un sistem distribuit, o colecție de calculatoare independente este percepută de utilizatorii ei ca un sistem coerent unic. De fapt, un sistem distribuit este un sistem de programe construit peste o rețea.”
Apariția internetului a constituit cel mai important eveniment în ceea ce privește comunicarea. Internetul poate fi privit ca fiind cea mai mare rețea de calculatoare, compusă la rândul ei din mai multe rețele de calculatoare.
Totul a început ca un proiect de cercetare pentru a experimenta conectarea calculatoarelor împreună, cu rețele cu pachete comutate. Acest proiect a fost dezvoltat sub conducerea și finanțarea departamentului de apărare ARPA(Advanced Research Project Agency) care a fost creată în anul 1966. Scopul acestei firme a fost crearea unei rețele de comandă care să poată rezista unui atac nuclear. [2]
În anul 1969 această rețea a devenit funcțională și a căpătat numele de ARPAnet. În anul 1983 rețeaua ARPAnet a fost împărțită în două categorii după cum urmează:
MILNET (folosită în cadrul operațiunilor militare)
ARPAnet (folosită în cadrul universităților)
În anul 1982 a fost standardizată suita de protocol TCP/IP și, ca și consecință, este introdus conceptul de Internet, care reprezintă o rețea la nivel mondial de rețele TCP/IP interconectate. TCP/IP a fost introdus ca un standard de apărare. [3]
Spre sfârșitul anilor 1970 NFS (National Science Foundation) a propus conectarea universităților care nu conlucrau cu ARPA oferind instituțiilor servicii de poștă electronică. În anul 1981 accesul la ARPAnet a fost prelungit datorită celor de la NFS care au dezvoltat CSNET (Computer Science Network) iar mai târziu în anul 1986 rețeaua NFSNET a realizat conectarea a șase orașe din SUA cu ajutorul a șase centre de supercalculatoare. Putem afirma că rețeaua Internet a apărut la mijlocul anilor 1980 atunci când s-au unit rețelele NSFNET și ARPAnet, crescând astfel foarte mult cererea de conectare. La sfârșitul anilor 1980 și începutul anilor 1990 au început să apară furnizorii comerciali de servicii internet (ISP-Internet Service Provider). [1]
Figura nr. 1 Reprezentarea numărului de gazde de internet în perioada 1980-2002 [4]
În anul 1992 Consiliul Activității Internet a fost reorganizat și redenumit Consiliu Arhitecturii Internet care funcționează sub auspiciile Societății de Internet. S-a format în cele din urmă o relație de cooperare și sprijin reciproc între IAB (Internet Advertising Bureau) , IETF (The Internet Engineering Task Force) și Internet Society (Societatea de Internet), cu Societatea de Internet având drept scop furnizarea de servicii și alte măsuri care ar facilita activitatea IETF. Dezvoltarea și implementarea pe scară largă a WWW-ului (World Wide Web) a adus cu ea o nouă comunitate. Se formează astfel o nouă organizație numită Wide Web Consortium (W3C). Inițial condusă de către informaticianul Tim Berners-Lee care a fost inventatorul WWW și de către Al Vezza, W3C a preluat responsabilitatea pentru evoluția diferitelor standarde și protocoale asociate cu Web-ul. [2]
CAPITOLUL I
PREZENTAREA GENERALĂ A REȚELELOR DE CALCULATOARE
Echipamente de rețea
Rețelele de calculatoare sunt folosite pentru a permite unor gazde să realizeze un schimb de informații între ele. Acestea sunt alcătuite din mai multe componente de rețea dintre care amintim: [1]
serverele: sunt esențiale pentru buna funcționare a rețelei. Acestea nu intră în contact cu utilizatorul fiind calculatoare pe care se execută partea de server a arhitecturilor client-server;
stațiile de lucru: sunt calculatoare care îndeplinesc același rol ca și serverele cu precizarea că acestea intră în contact direct cu utilizatorul, fiind cele mai importante componentele ale rețelei;
switch-uri, repetitoare, routere, echipamente wireless, gateway, bridge. Aceste componente de rețea au rol în dirijarea și monitorizarea traficului într-o rețea;
scanere, imprimante, camere de luat vederi, proiectoare etc.
Programe necesare pentru funcționarea rețelelor
Aceste programe se clasifică în felul următor: [3]
sisteme de operare care constituie principala componentă software a rețelelor de calculatoare. Acestea la rândul lor se împart în două clase:
cu CLI (Command Line Interface); avem în acest caz următoarele sisteme de operare:UNIX, Solaris, Aix;
cu GUI (Graphical User Interface); majoritatea sistemelor de operare de acest tip sunt realizate de firma Microsoft;
programe de inspecție a rețelelor, de exemplu: Network Inspector;
aplicațiile care folosesc standardul TCP/IP, de exemplu: ping, telnet.
Modelul de referință OSI
Modelul de referință OSI (Open System Interconnection) are un aspect logic și conceptual care definește comunicarea în rețea, utilizat de sisteme deschise la comunicare și interconectare cu alte sisteme. Este o modalitate de sub-împărțire a unui sistem de comunicații în părți mai mici numite straturi sau niveluri. Modelul OSI este împărțit în șapte niveluri sau straturi. Un strat este o colecție de funcții similare care furnizează servicii pentru stratul de deasupra lui și primește servicii de la stratul de sub acesta. [5]
Modelul OSI a fost dezvoltat în anul 1978 de către o organizație internațională de standardizare cunoscută sub numele de International Organization for Standardization(ISO). Modelul OSI are două componente majore: un set de protocoale specifice și un model abstract de rețea numit Model de Referință de Bază sau model cu șapte straturi. [1]
Cele șapte straturi ale modelului OSI sunt următoarele:
Nivelul 7 Aplicație
Nivelul 6 Prezentare
Nivelul 5 Sesiune
Nivelul 4 Transport
Nivelul 3 Rețea
Nivelul 2 Legătură de date
Nivelul 1 Fizic
Nivelurile modelului OSI sunt împărțite în două categorii: [3]
Application Layers: în care sunt grupate nivelurile 7, 6, 5. Această categorie se ocupă de controlul dialogului,compresie,criptare,interfața om-calculator;
Data Flow Layers: în care avem grupate nivelurile 4, 3, 2, 1. Această categorie se ocupă cu transportul fizic al informației.
În figura următoare sunt reprezentate cele 7 straturi ale modelului OSI:
Figura nr. 1.1 Cele șapte straturi ale modelului OSI [6]
1.Nivelul Fizic
Acest strat este stratul cel mai de jos al modelului OSI. Se ocupă cu: [7]
transmiterea și recepția datelor sub forma unui șir de biți pe un suport fizic;
descrierea interfețelor electrice, mecanice și funcționale ale mediului fizic;
poartă semnalele pentru straturile superioare;
controlul erorilor.
Dispozitivele de rețea caracteristice acestui nivel sunt: [1]
mediile de transmisie;
repetoarele;
distribuitoarele(hub-uri);
plăcile de rețea (Network Interface Cards, NIC);
mediile ghidate (cablu coaxial, cablu torsadat, fibra optică);
mediile neghidate (wireless).
Transmisii caracteristice:
simplex (într-o singură direcție);
half duplex (în ambele direcții);
full duplex (în ambele direcții simultan). [3]
2.Nivelul Legătură de date
Nivelul Legătură de date are rolul de a asigura un transfer de date de la un nod la altul fără erori. La acest nivel datele de intrare sunt descompuse în cadre de date și sunt transmise secvențial. [7]
Acest nivel are în componență: [1]
subnivelul MAC (Media Access Control), care comandă accesul la mediul de transmisie, detectează și corectează erorile;
subnivelul LLC (Logical Link Control), care se ocupă de controlul legăturii logice.
Dispozitivele de rețea caracteristice acestui nivel sunt: [3]
punțile (bridges)
comutatoarele (switches)
Protocoalele specifice nivelului Legătură de date sunt: [3]
MAC (Media Access Control)
LLC (Logical Link Control)
3.Nivelul Rețea
Acest nivel oferă căi de rutare a datelor între sursă și destinație pentru comunicarea în rețea. În cadrul acestui nivel datele sunt transferate sub formă de pachete prin căi logice de rețea, într-un format ordonat, controlat de nivelul Rețea. Nivelul Rețea are rolul de a controla congestiile apărute în rețea, aranjând datele astfel încât să se poată evita aglomerările anumitor zone din rețea. Dispozitivul de rețea specific acestui nivel este routerul. [1]
Protocoalele specifice nivelului Rețea sunt:
IP (Internet Protocol)
ICMP (Internet Control Message Protocol)
ARP (Address Resolution Protocol)
RARP (Reverse Address Resolution Protocol)
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)
BOOTP (Bootstrap Protocol)
4.Nivelul Transport
Nivelul Transport se ocupă de: [7]
transmiterea mesajelor fără erori, în ordine, fără pierderi sau duplicări;
descompunerea datelor de intrare în segmente și transmiterea mai departe nivelului Rețea. La recepție se reasamblează segmentele în mesaje și sunt trimise mai departe nivelurilor 5, 6, 7;
realizarea unei conexiuni end-to-end între aplicații;
transportul garantat a datelor la destinație.
Protocoalele specifice nivelului transport sunt următoarele: [3]
TCP (Transmission Control Protocol)
UDP (User Datagram Protocol)
5.Nivelul Sesiune
Acest nivel stabilește o sesiune de comunicare între procesele rulate pe diferite stații, practic controlează conexiunea dintre mai multe noduri. Nivelul Sesiune suportă operațiunile de tip full duplex și half duplex și creează proceduri pentru puncte de verificare, amânare, restartare și terminare. Acest nivel este responsabil și de sincronizarea informațiilor provenite din surse diferite. [8]
6.Nivelul Prezentare
Nivelul Prezentare realizează formatarea datelor provenite de la sursă într-un format care poate fi înțeles la destinație. Pentru rețea acest nivel poate fi privit ca un traducător. [7]
Nivelul Prezentare realizează următoarele operații:
compresia datelor;
criptarea și decriptarea datelor;
manevrarea grafică a datelor;
manevrarea audio a datelor.
7.Nivelul Aplicație
Nivelul Aplicație asigură interfața om-calculator. Acest nivel este utilizat ca o fereastră pentru utilizatori pentru ca aceștia să poată utiliza serviciile de rețea.
Nivelul Aplicație are o suită de protocoale dintre care amintim: [3]
pentru transferul fișierelor:
FTP (File Transfer Protocol)
HTTP (Hyper Text Transfer Protocol)
pentru managementul numelor adreselor IP:
DNS (Domain Name Server)
WINS (Windows Internet Name Service)
de poștă electronică:
POP (Post Office Protocol)
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
de management al rețelei:
SNMP (Simple Network Management Protocol)
de diagnosticare și comunicare:
Telnet (Terminal Emulation Protocol)
Ping (Packet Internet Grouper)
Traceroute
Modelul de referință TCP/IP
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) este limbajul pe care îl folosește un nod de rețea în scopul utilizării internetului. Reprezintă un set de protocoale care stau la baza internetului. Modelul TCP/IP conține patru staturi sau niveluri care diferă puțin față de modelul OSI. [9]
Nivelurile modelului de referință TCP/IP sunt următoarele:
Nivelul 4 Aplicație
Nivelul 3 Transport
Nivelul 2 Internet
Nivelul 1 Acces la Rețea
După cum putem observa în figura următoare, modelul TCP/IP este practic o versiune mai scurtă a modelului OSI. Spre deosebire de modelul OSI, TCP/IP este alcătuit din patru niveluri în loc de șapte. Ambele modele folosesc tehnologie cu comutare de pachete. [3]
Figura nr. 1.2 Straturile modelului TCP/IP și încapsularea datelor [10]
1.Nivelul Acces la Rețea
Nivelul Acces la Rețea a modelului TCP/IP îndeplinește aceeași funcție ca și nivelul Legătură de date și nivelul Fizic, ale modelului OSI și anume se ocupă cu legăturile fizice.
2.Nivelul Internet
Nivelul Internet împachetează datele în pachete de date cunoscute sub numele de datagrame IP, care conțin sursa și adresa de destinație, adresa logică sau adresa IP , informații care sunt folosite pentru transmiterea pachetelor de la sursă la destinație. Acest nivel are un rol asemănător cu nivelul Rețea al modelului OSI. [11]
3.Nivelul Transport
Nivelul Transport are ca scop permiterea comunicației între sursă și destinație, având același rol ca nivelul Transport al modelului OSI. [1]
În cadrul acestui nivel avem următoarele două protocoale:
TCP (Transmission Control Protocol) este un protocol orientat pe conexiune care realizează corecția erorilor în cazul transmiterii unui flux de octeți de la o mașină la alta;
UDP (User Datagram Protocol) este un protocol imprecis față de TCP, fără conexiuni, este folosit în cadrul aplicațiilor care necesită comunicare promptă și în care nu ne interesează în mod special precizia transmisiei.
4.Nivelul Aplicație
Acest nivel se ocupă de prezentarea datelor. Nivelul Aplicație al modelului TCP/IP conține: Nivelul 7 (Aplicație), Nivelul 6 (Prezentare), Nivelul 5 (Sesiune) ale modelului OSI.
Protocoalele specifice acestui nivel sunt următoarele: TELNET (Terminal Emulation Protocol) care permite conectarea la distanță, FTP (File Transfer Protocol) pentru transferul fișierelor, poștă electronică SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), DNS (Domain Name Server) care alocă un domeniu adresei IP pentru a deveni ușor accesibile. [3]
Adresarea Liniară, Adrese MAC
Adresa MAC (Media Access Control) este un număr exprimat în hexazecimal pe doisprezece digiți, având o dimensiune de 48 de biți.
De obicei sunt utilizate următoarele trei formate de afișare a adreselor MAC:
12:34:56:78:9A:BC
123456789ABC
123456-789ABC
Cel mai utilizat format de afișare este primul dintre cele prezentate mai sus. Deoarece adresa MAC este reprezentată pe 48 de biți rezultă că pentru fiecare persoană de pe pământ avem 56.000 de adrese MAC disponibile.
Adresele MAC sunt generate folosind adresarea liniară, care reprezintă o adresare fără o anumită semnificație fapt care va conduce la unele pierderi dar chiar și în acest caz, numărul de adrese MAC fiind foarte mare putem neglija aceste pierderi. [3]
Adresa Mac este împărțită în două câmpuri:
vendor field: reprezintă codul fabricantului și este format din primii 6 digiți;
code field: reprezintă numărul de identificare a dispozitivului (OUI, Object Unique Identifier) și este format din ultimii 6 digiți.
Figura nr. 1.3 Adresa MAC
Codul 00:AA:00 îi corespunde firmei producătoare Intel. Adresa MAC de forma 00:00:00:00:00:00 este rezervată nodurilor de rețea care nu au o adresă MAC. Adresele MAC sursă sunt adresele asociate interfețelor de rețea, la care al doilea digit are valoare pară.
Protocoalele care utilizează adresa MAC sunt: [12]
ARP (Address Resolution Protocol), cu ajutorul căruia putem afla adresa MAC a nodului destinație prin procurarea adresei IP a nodului destinație;
RARP (Reverse Address Resolution Protocol), cu ajutorul căruia putem afla adresa IP a nodului destinație prin procurarea adresei MAC a nodului destinație.
Adresarea Ierarhică, Adrese IP
Adresa IP (Internet Protocol Address) este o valoare de 32 de biți (4 octeți), unică pentru un nod conectat la internet.
Figura nr. 1.4 Adresa IP
Adresa IP este alcătuită din 4 grupuri, fiecare grup fiind alcătuit din 8 biți și are două părți componente: [13]
adresa de rețea (network number)
adresa gazdei (host number)
Figura nr. 1.5 Părțile componente ale adresei IP
Adresele IP au fost împărțite în 3 clase principale: [14]
clasa A: are adresa de rețea (Network ID) de 8 biți iar primul bit are valoarea 0. În intermediul acestei clase sunt disponibile 128-2 (0.0.0.0 și 127.0.0.0)=126 de rețele;
clasa B: are adresa de rețea de 16 biți și primii doi biți au valoarea 10. Sunt disponibile 16.384 de astfel de rețele;
clasa C: are adresa de rețea de 24 biți iar primii 3 biți au valoarea 110. Sunt disponibile 2.097.152 astfel de rețele.
Figura nr. 1.6 Clasele de adrese IP [15]
Exemplu de clasă IP: 11000000.00010001.11111110.00001010 care înseamnă în zecimal 192.17.254.10. Acesta este un exemplu de adresă IP de clasă C deoarece are primii 3 biți 110. Fiecare octet poate lua valori în zecimal de la 0 la 255. Adresa de bază a rețelei este adresa IP cu HostID=0 iar adresa de broadcast a rețelei este adresa IP cu HostID=1. [3]
Clasificarea rețelelor
Luând în considerare mărimea fizică a rețelelor, acestea pot fi clasificate în: [3]
rețele locale (LAN, Local Area Network)
rețele metropolitane (MAN, Metropolitan Area Network)
rețele de arie largă (WAN, Wide Area Network)
Rețelele locale (LAN) sunt rețelele de calculatoare care pot conține de la două noduri legate între ele până la sute de noduri. Majoritatea rețelelor de tip LAN sunt limitate la o singură clădire sau un grup de clădiri. Rețelele de calculatoare locale sunt capabile să transmită date la viteze foarte mari, însă principalul dezavantaj al acestui tip de rețele îl constituie limitarea geografică și limitarea numărului de calculatoare care pot fi atașate unei rețele locale. Cele mai multe LAN-uri actuale rulează pe Ethernet și folosesc protocolul IEEE 802.3 pentru comunicare. [16]
Figura nr. 1.7 Ilustrare rețea LAN
Rețelele metropolitane (MAN) sunt rețelele de calculatoare proiectate pentru a acoperi aria unui oraș. Ca și dimensiune rețelele metropolitane sunt mai mari decât cele locale și mai mici decât cele de arie largă. Acestea au conexiuni de mare viteză utilizând cabluri de fibră optică. [1]
Figura nr. 1.8 Ilustrare rețea MAN [17]
Rețelele de arie largă (WAN) spre deosebire de celelalte două clase de rețele nu sunt limitate din punct de vedere fizic. Această clasă de rețele acoperă o zonă geografică largă, o țară sau un continent întreg. O rețea de arie largă este alcătuită din mai multe rețele locale. Cea mai extinsă rețea de arie largă este Internetul. [3]
Figura nr. 1.9 Ilustrare rețea WAN
Din punct de vedere ale topologiei fizice de rețea avem următoarele topologii de rețea:
1.Topologia inel(ring)
Într-o rețea de tip inel, fiecare nod de rețea are 2 vecini cu care poate comunica, formând un inel. Toate mesajele circulă prin inel în aceeași direcție. Dacă unul dintre elementele din topologia inel nu mai funcționează atunci se întrerupe bucla și este scoasă din funcțiune toată rețeaua, reprezentând dezavantajul principal în folosirea acestei topologii de rețea. Avantajul principal al topologiei inel este că poate să acopere o arie mai mare decât alte topologii de rețea deoarece fiecare nod regenerează mesajele care trec prin acesta. [16]
Figura nr. 1.10 Topologia inel(ring)
2.Topologia stea(star)
Este cea mai folosită topologie în ziua de azi. Această topologie are cabluri separate pentru a conecta fiecare nod la un element central switch sau hub. De obicei nodurile sunt conectate la switch sau hub cu cabluri Ethernet UTP (Unshield Twisted Pair). Această topologie nu prezintă dezavantajul topologiei anterioare deoarece dacă un element nu mai funcționează este scos din funcțiune doar elementul respectiv nu întreaga rețea. Totuși dacă switch-ul nu mai funcționează întreaga rețea nu mai funcționează. [18]
Figura nr. 1.11 Topologia stea (star)
3.Topologia magistrală (bus)
Topologia magistrală este cea mai veche topologie de rețea, folosind un singur cablu pentru a conecta toate nodurile din rețea între ele. Avantajul acestei topologii este acela că folosește mai puțină conectică decât celelalte topologii. Principalul dezavantaj al acestei topologii este acela că întreaga rețea se oprește dacă există o întrerupere în firul principal și este dificil de identificat problema. [19]
Figura nr. 1.12 Topologia magistrală(bus)
4.Topologia arbore (tree)
Topologia arbore integrează mai multe topologii stea. În forma sa cea mai simplă (figura 1.13) doar switch-urile sunt conectate la magistrala arbore, și fiecare switch funcționează ca rădăcina unui arbore de dispozitive. Această topologie are ca avantaj faptul că poate fi folosită pentru rețele mari de calculatoare pentru că topologia arbore împarte rețeaua în părți care sunt mai ușor de gestionat. Dezavantajul acestei topologii este cedarea switch-ului central care ar duce la paralizarea întregii rețele. [18]
Figura nr. 1.13 Topologia arbore(tree)
5.Topologia plasă (mesh)
Față de celelalte topologii în topologia plasă informația poate circula de la sursă la destinație pe mai multe căi posibile. Anumite rețele de arie largă, cum ar fi internetul, folosesc topologia plasă (mesh). O topologie plasă la care fiecare nod este conectat în mod direct cu toate celelalte noduri se numește plasă completă (full mesh). În figura de mai jos avem o plasă parțială deoarece unele noduri sunt conectate indirect între ele. [3]
Figura nr. 1.14 Topologia plasă(mesh)
Tehnologia Ethernet
1.8.1 Introducere
Ethernet reprezintă o familie de tehnologii care asigură legătură de date și specificații fizice pentru controlul accesului la un mediu de rețea partajat. Este cea mai des folosită tehnologie în rețelele locale (LAN). [20]
Ethernetul a fost dezvoltat de către firma Xerox spre sfârșitul anului 1972 care funcționa la 2.94 Mbs. Această tehnologie a fost standardizată ca Ethernet Versiunea 1.0 de către următoarele 3 companii: DEC, Intel și Xerox, iar mai târziu, în anul 1982 a fost denumit Ethernet Versiunea 2.0. La mijlocul anilor 1980, IEEE (The Institute of Electrical and Electronic Engineers) a publicat un standard oficial pentru Ethernet: IEEE 802.3. [20]
Avem definite 4 tipuri de rețele Ethernet pentru comunicații pe fibre optice sau cabluri torsadate: [21]
10 Mbps – 10Base-T Ethernet: IEEE 802.3i (fire torsadate), IEEE 802.3j (fibră optică);
100 Mbps – Fast Ethernet: IEEE 802.3u (fire torsadate și fibră optică);
1 Gps – Gigabit Ethernet: IEEE 802.3ac (fire torsadate), IEEE 802.3z (fibră optică);
10 Gps – 10 Gigabit Ethernet: IEEE 802.3an (fire torsadate), IEEE 802.3ae (fibră optică).
Echipamentele rețelei care sunt conectate între ele prin mediile fizice sunt de două feluri:
ETD (Echipament Terminal de Date). Din această categorie fac parte dispozitivele sursă sau destinație;
ECD (Echipament de Comunicații de Date). Sunt dispozitivele care primesc date și le transmit mai departe în rețea (de exemplu: switch, hub, router, modem, plăci de rețea). [3]
1.8.2 Protocolul CSMA/CD
Protocolul CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Acces with Collision Detection) permite utilizarea aceluiași mediu fizic de comunicație între două sau mai multe gazde. Pe un suport fizic comun există două metode de comunicare: [3]
Half-Duplex: gazdele pot transmite sau recepționa, dar nu în același timp;
Full-Duplex: gazdele pot transmite și recepționa simultan.
Regulile de acces ale protocolului CSMA/CD sunt: [1]
sesizarea purtătoarei: înainte ca o stație să emită aceasta face o verificare pentru a vedea dacă magistrala este ocupată;
acces multiplu: dacă magistrala este liberă și două sau mai multe stații emit în același timp apare o coliziune, rezultatul fiind compromiterea transmisiei;
detectarea coliziunilor: dacă apare o coliziune aceasta trebuie detectată înainte de sfârșitul transmisiei eronate, trebuie oprită transmisia și efectuată o re-transmisie după un interval de timp aleatoriu.
CAPITOLUL II
CABLARE STRUCTURATĂ
2.1 Considerații generale asupra structurilor de cablare
Un sistem de cablare structurată reprezintă rețeaua de cabluri care transportă toate datele de-a lungul unei clădiri sau a unui campus. Cablarea structurată reprezintă un set de reguli în ceea ce privește instalarea cablurilor dintr-o rețea de date sau voce. Un proiect structurat reprezintă construcția fizică sau logică, întreținerea unei rețele de comunicații a cărei dimensiune variază putând fi LAN, MAN sau WAN. Acest proiect se numește structurat deoarece conține mai multe etape. [3]
Avantajele utilizării cablării structurate sunt următoarele:
performanțe maxime ale rețelei
fiabilitate ridicată
costuri mici pentru întreținere și extindere
design flexibil
Există mai multe standarde folosite în cablarea structurată dintre care enumerăm: [1]
ANSI/TIA/EIA-568 (se utilizează în SUA)
CAN/CSA-T529 (se utilizează în Canada)
AS/NZS 3080 (se utilizează în Australia și Noua Zeelandă)
EN 50173 (se utilizează în Uniunea Europeană)
ISO 11801 (este un standard Internațional)
Standardul ANSI/TIA/EIA-568 este cunoscut datorită celor două versiuni ale sale: versiunea T568-A care a apărut în anul 1991 și versiunea T568-B care a apărut în anul 2001 înlocuind standardul anterior. În anul 2009 a apărut standardul T568-C.
Rolul standardului ANSI/TIA/EIA-568-A este de a asigura cerințe minime pentru cablarea realizată într-o clădire comercială sau un campus. Acest standard se adresează celor cinci componente ale unui sistem de cablare structurată: [22]
facilitatea de intrare
camera de telecomunicații
distribuție pe verticală (backbone)
distribuție pe orizontală
zona de lucru.
Standardul ANSI/TIA/EIA-568-C permite planificarea și instalarea unui sistem de cablare structurată pentru toate tipurile de locații ale clientului. Acest standard specifică cerințe pentru cabluri de comunicații, inclusiv: [23]
structuri de sisteme de cablare
topologii și distanțe
instalare, performanță și testare
transmisie prin fibră optică
2.2 Elementele unei rețele structurate
Avem trei niveluri ierarhice de cablare conform standardelor ANSI/TIA/EIA-568-B, EN 50173 și ISO 11801 după cum urmează: [3]
cablare orizontală (de etaj)
cablare de clădire (cablare verticală de clădire)
cablare de campus (cablare verticală de campus)
Cele trei niveluri ierarhice sunt ilustrate în figura nr. 2.1. Cablarea verticală (sau backbone) este alcătuită din cablarea de campus și cablarea de clădire. Termenele de cablare orizontală și cablare verticală se referă la poziția în ierarhia cablării structurate a elementelor, nu la poziția fizică a acestora.
Cablarea orizontală reprezintă setul de cabluri care circulă de la dulapul de telecomunicații până la priza de telecomunicații. Cablarea verticală reprezintă setul de cabluri care asigură conexiunea dintre dulapurile de telecomunicații și camerele de echipament, indiferent dacă acestea se află în aceeași clădire sau în clădiri diferite. [24]
În figura următoare sunt prezentate cele trei nivele ierarhice ale cablării structurate:
Figura nr. 2.1 Cele trei niveluri ierarhice ale cablării structurate
Priza de telecomunicații PT (TO-Telecommunication Outlet) este locul unde sunt conectate echipamentele de rețea. În majoritatea cazurilor priza de telecomunicații are două porturi: unul pentru echipamentele de date și celălalt pentru telefonie. Legătura dintre priză și infrastructură se face prin intermediul unui cablu UTP (Unshielded Twisted Pair). [12]
Zona de lucru este formată din toate echipamentele care sunt situate înainte de priza de telecomunicații. Repartitorul reprezintă punctul de interconectare al cablurilor provenite de la prizele de telecomunicații. [3]
Repartitoarele sunt utilizate pentru a realizarea conexiunii între cele trei niveluri ierarhice ale cablării structurate (figura nr. 2.1 ), și avem trei tipuri de repartitoare:
IDF (RO)- sunt repartitoarele orizontale (de etaj), cele care culeg cablurile care provin de la prizele de telecomunicații;
ICC (RI)- sunt repartitoarele intermediare (de clădire), cele care culeg cablurile care provin de la repartitoarele orizontale;
MDF (RP)- este repartitorul principal (de campus), cel care culege cablurile care provin de la repartitoarele intermediare.
Cablurile care fac legătura între priza de telecomunicații și repartitorul orizontal sau între două repartitoare se numesc legături permanente (LP). Toate legăturile permanente dintre repartitorul principal și priza de telecomunicații formează canalul de legătură (CL). [3]
Figura nr. 2.2 Legături permanente și canal de legătură
2.3 Tipuri de cabluri
2.3.1 Cablurile UTP/STP
Cablul UTP (Unshielded Twisted Pair) este un tip de cablu popular care este alcătuit din 4 perechi torsadate a câte două fire neecranate. Cablul STP (Shielded Twisted Pair) spre deosebire de cablul UTP are firele ecranate cu o folie metalică asigurând protecție împotriva zgomotului de tip electromagnetic. [12]
Figura nr. 2.3 Cablurile UTP/STP [25]
Impedanța specifică acestor cablurilor prezentate anterior este de 100Ω și se clasifică în funcție de frecvența de lucru în următoarele categorii principale: [3]
Cat 3 (16 MHz)
Cat 5 și 5e (100 MHz)
Cat 6 (200 MHz)
Cat 7 (600 MHz)
Categoria 3 este folosită în special pentru cablurile telefonice deoarece acest tip de cablu nu poate susține traficul unei rețele de calculatoare și nici nu este torsadat. Categoriile 5 și 6 sunt cele mai folosite în cazul traficului de date. Cablul din categoria 6 este asemănător cu cel din categoria 5 însă are în plus un separator fizic între cele 4 perechi torsadate pentru a reduce și mai mult interferențele electromagnetice. [26]
2.3.2 Cablurile de fibră optică
Viteza de transmisie reprezintă cel mai mare avantaj al cablurilor cu fibră optică. Firele din care este alcătuit cablul de fibra optică au grosimea unui fir de păr și transportă date pe distanțe lungi (2000-3000m). Pentru transmiterea informației se folosesc impulsuri de lumină prin intermediul unei diode emițătoare de lumină (LED-Light Emitting Diode) sau prin intermediul unei diode laser cu injecție (ILD-Injection Light Diode). Fibra optică poate fi de două feluri: monomod și multimod. [27]
Figura nr. 2.4 (a) Vedere perspectivă a unei singure fibre optice
(b) Vedere în secțiune a unei teci cu fibre optice [1]
2.3.3 Cablurile coaxiale
Acest tip de cablu este folosit cel mai des de sistemele de televiziune prin cablu și este utilizat pentru comunicații de date. Este alcătuit dintr-un fir solid central înconjurat de o folie conductoare. Între folia conductoare și firul central se află un dielectric cu rol izolator. Datele sunt transmise prin firul central în timp ce folia conductoare servește drept legătură la masă. [1]
Figura nr. 2.5 Structura cablului coaxial [28]
2.4 Tipuri de conectori
2.4.1 Conectori pentru cablul UTP/STP
Cei mai folosiți conectori pentru cablurile UTP și STP sunt cei de tip RJ (Registered Jack). Aceștia sunt montați cu ajutorul unui clește special de sertizare. În tabelul de mai jos sunt date următoarele exemple de conectori RJ: [3]
Tabel nr. 2.1
În coloana din dreapta avem de exemplu pentru conectorul RJ-11 6 pini disponibili din care sunt conectați doar 2 (6P2C). Cel mai cunoscut este conectorul RJ-45. Acesta este un conector cu 8 fire utilizat pentru cablurile torsadate, ce are ca rol conectarea calculatoarelor și altor echipamente de rețea. Este utilizat cu precădere în cadrul rețelelor locale (LAN) unde distanțele între echipamente sunt relativ scurte. Este întâlnit foarte des în birouri sau locuințe, motiv pentru care este atât de popular. [29]
Figura nr. 2.6 O pereche de conectori RJ-45 [30]
2.4.2 Montarea conectorilor la cablurile UTP/STP. Codul culorilor
Firele cablurilor UTP/STP sunt colorate, culorile standard fiind: portocaliu, verde, albastru și maro. O pereche conține un fir colorat complet și celălalt colorat cu alb și culoarea respectivă. Pentru montare se folosesc conectorii RJ-45. [12]
Figura nr. 2.7 Dispunerea perechilor conform standardelor ANSI/TIA/EIA-568-A și ANSI/TIA/EIA-568-B [31]
Figura nr. 2.8 Cablare directă (Straight-Throught) și cablare inversoare (Cross-Over) [32]
În figura 2.8 avem două tipuri de cablări:
cablare directă
cablare inversoare
Cablarea directă are o corespondență unu la unu a pinilor. De exemplu dacă trebuie să conectăm două extremități A și B între ele, pinul 1 al conectorului din extremitatea A se va conecta cu pinul 1 al conectorului din extremitatea B, pinul 2 cu pinul 2 etc. Nu contează codul culorilor folosit însă trebuie să folosim același cod al culorilor la ambele extremități (A și B). [3]
Cablarea inversoare realizează o inversare a perechilor 2 și 3 între cele două extremități (A și B). Pinii 1 și 2 ai conectorului din extremitatea A sunt conectați la pinii 3 și 6 ai conectorului din extremitatea B și invers, pinii 3 și 6 ai conectorului din extremitatea A sunt conectați la pinii 1 și 2 ai conectorului din extremitatea B. Se observă în figura 2.8 că, conectorul din extremitatea stângă (A) are perechile de cabluri dispuse conform standardului ANSI/TIA/EIA-568-A iar cel din extremitatea dreaptă (B) are perechile de cabluri dispuse conform standardului ANSI/TIA/EIA-568-B. [3]
2.4.3 Conectori pentru fibra optică
Conectorii optici sunt folosiți pentru cuplarea cât mai exactă a două segmente de fibră optică. Majoritatea conectorilor optici mai sunt numiți și conectori de tip masculin cu vârf cilindric de siguranță care ține fibrele optice și le aliniază pentru împerechere. Pentru împerecherea a doi conectori se folosesc adaptoare de împerechere. [1]
În figura nr. 2.9 avem o serie de exemple de conectori optici cum ar fi: [33]
ST: este cel mai popular conector multimod. Are montată o baionetă și un vârf cilindric din material ceramic sau polimer de 2.5mm lungime pentru a ține fibra optică
SC: este un tip de conector optic cu performanțe ridicate ce se conectează prin apăsare și are de asemenea un vârf cilindric
FDDI: are o manta fixată peste vârfurile de siguranță
ESCON: mantaua fixată peste vârfurile de siguranță este cu arc și se retrage
F-SMA: acești conectori sunt folosiți în unele sisteme militare și industriale
MT-RJ: este un conector de tip duplex având ambele fibre într-un singur cilindru
LC: are în componență un vârf cilindric de siguranță de 1.25mm lungime
FC: este un conector monomod cu vârf de siguranță de 2.5mm lungime
Figura nr. 2.9 Conectori optici [34]
2.4.4 Conectori pentru cablurile coaxiale
Conectorul BNC este cel mai răspândit tip de conector pentru cablul coaxial, montarea realizându-se cu ajutorul unor instrumente speciale.
Figura nr. 2.10 Conector BNC [35]
Conectorul F spre deosebire de conectorul BNC nu mai are firul conductor central. Montarea este mult mai simplă decât în cazul conectorului BNC.
Figura nr. 2.11 Conector F
CAPITOLUL III
DESCRIEREA UTILITARELOR FOLOSITE PENTRU
REALIZAREA REȚELEI
3.1 Utilitarul Microsoft Visio 2013
Schema fizică a clădirii a fost realizată folosind utilitarul Microsoft Visio 2013, cunoscut în special pentru diagramele și figurile care pot fi realizate cu ajutorul acestuia. Acest program aparține firmei Microsoft din anul 2000. Firma Microsoft vinde Visio ca o aplicație independentă.
La deschiderea utilitarului Microsoft Visio 2013 avem de ales dintr-o varietate de categorii din mai multe domenii după cum putem vedea în figura de mai jos.
Figura nr. 3.1 Interfață primară Microsoft Visio 2013
În această lucrare am folosit utilitarul Microsoft Visio 2013 pentru a construi schema fizică a clădirii și pentru a figura fiecare echipament de rețea utilizat în scopul realizării rețelei.
O prezentare amănunțită a utilitarului o avem în următoarea figură unde luăm spre exemplu figura nr. 1.7(Ilustrare rețea LAN), care a fost realizată cu Microsoft Visio 2013:
Figura nr. 3.2 Ilustrare rețea LAN Microsoft Visio 2013
Figura de mai sus cuprinde următoarele patru chenare roșii:
chenarul 1: prin intermediul acestui chenar putem aduce în spațiul de lucru (chenarul 2) echipamentele de rețea;
chenarul 2: reprezintă spațiul de lucru, adică locul unde construim fizic rețeaua cu ajutorul chenarelor 1,3 și 4;
chenarul 3: în acest chenar avem pointer-ul cu ajutorul căruia selectăm elementele introduse în spațiul de lucru sau elementele pe care urmează să le introducem, și conectorul cu ajutorul căruia trasăm legăturile fizice între echipamentele de rețea;
chenarul 4: reprezintă bara de meniu a utilitarului cu ajutorul căreia putem selecta diferite tab-uri pentru a face modificări rețelei.
Schema fizică a rețelei de calculatoare din cadrul spitalului realizată folosind utilitarul Microsoft Visio 2013 este reprezentată în capitolul următor al acestei lucrări.
3.2 Utilitarul Cisco Packet Tracer 6.0.1
Programul Cisco Packet Tracer 6.0.1 este folosit pentru simularea logică a unei rețele. Cu ajutorul acestui utilitar putem verifica conectivitatea dintre două echipamente de rețea, putem vizualiza trimiterea pachetelor de la sursă la destinație, putem configura echipamentele din rețea, în concluzie putem simula o rețea de calculatoare pentru a înțelege funcționarea acesteia.
Cisco Packet Tracer are următoarea interfață grafică:
Figura nr. 3.3 Interfață Cisco Packet Tracer 6.0.1
În figura de mai sus avem 8 zone încercuite, fiecare zonă având rolul ei după cum urmează:
zona 1 este bara de meniu care este folosită în special pentru a deschide, salva sau printa rețeaua creată;
zona 2 este bara de instrumente principale (main tool) care pe lângă funcțiile prezentate la zona anterioară mai are instrumente precum zoom in/zoom out, undo, butonul network information folosit pentru adăugarea descrierii rețelei curente;
zona 3 este spațiul de lucru unde se realizează rețeaua și se efectuează simulările specifice;
zona 4 este bara de instrumente folosită atât pentru editarea rețelei cât și pentru simularea ei;
zona 5 este bara care ne ajută să selectăm între simulare în timp real (Realtime) și simularea în modul ”simulare” unde timpul practic ”îngheață”;
zona 6 este fereastra în care putem vizualiza rezultatul simulării;
zona 7 este zona din care selectăm echipamentul de rețea pentru al aduce în zona de lucru;
zona 8 este zona în care selectăm tipul de echipament de rețea precum și tipul de conexiune.
CAPITOLUL IV
PROIECTAREA REȚELEI DE CALCULATOARE A SPITALULUI
4.1 Importanța rețelelor de calculatoare în industria medicală
Creșterea utilizării dispozitivelor electronice în cadrul îngrijirii medicale, dispozitive ca: înregistrări electronice medicale (EMRs), dispozitive medicale fără fir și tehnologii mobile personale, au dus la creșterea importanței rețelelor de calculatoare în tratamentul pacientului.
Pe măsură ce fișele medicale electronice sunt tot mai folosite, operațiunile spitalului s-au mutat într-un mediu informatizat unde informațiile sunt gestionate ca date electronice. Asta înseamnă că dacă rețeaua cedează, toate tratamentele medicale încetează. Din moment ce oprirea rețelei duce la oprirea activităților dintr-un spital, o rețea de tip non-stop este una dintre cele mai importante componente din cadrul administrației spitalului. [36]
Implementarea unui sistem EMR (Electronic Medical Records) permite stocarea electronică, recuperarea și modificarea informațiilor unui pacient, permițând colaborarea departamentelor din cadrul organizației de sănătate atunci când sunt furnizate servicii medicale. Departamentele de radiologie înlocuiesc vechile echipamente bazate pe film cu PACS (Picture
Archiving and Communication Systems) cu stocarea în format electronic, afișarea și transferul de imagini digitale de mari dimensiuni oricărui departament care are nevoie de ele.
Mobilitatea are o tendință ascendentă în domeniul medical, medicii folosind tablete aflate pe noptieră pentru a accesa sisteme de tip CPOE (Computerized Physician Order Entry). Aceste cereri sunt comunicate în rețea personalului medical din alte departamente, de exemplu radiologie, oferindu-i medicului informațiile necesare tratării pacientului respectiv. [37]
Avantajele utilizării dispozitivelor electronice în industria medicală sunt: precizie crescută, note în format electronic care reduc timpul necesar citirii lor și sunt mai ușor de interpretat, mai puțin timp acordat scrisului, posibilitatea comparării stării actuale a pacientului cu o stare anterioară, erorile și omisiunile sunt reduse etc.. Toate aceste avantaje scot în evidență importanța utilizării dispozitivelor electronice în cadrul industriei medicale.
4.2 Datele de proiectare a rețelei de calculatoare
Avem date următoarele date de proiectare:
lungimea clădirii de 60m
lățimea clădirii de 20m
6 nivele
înălțimea fiecărui nivel de 4m
Clădirea (spitalul) este structurată pe 6 nivele, fiecare nivel având următoarele echipamente de rețea:
a) primul nivel are două routere, 4 switch-uri (două de nivel iar celelalte două fiind switch-ul principal (Switch P1) și switch-ul redundant (Switch P2), la care vor fi conectate toate celelalte switch-uri de nivel), 6 servere,un generator de energie electrică, un televizor, 16 prize de telecomunicații, 16 calculatoare conectate la rețea, 4 imprimante și 7 telefoane fixe;
b) al doilea nivel are un switch de nivel (switch 2), 10 prize de telecomunicații, 10 calculatoare, 8 telefoane fixe, 4 imprimante și un televizor;
c) al treilea nivel are două switch-uri de nivel (switch 3 și switch 3r, al doilea este un switch redundant), 34 de prize de telecomunicații, 34 de calculatoare, 4 telefoane fixe și 6 televizoare;
d) al patrulea nivel are 3 switch-uri de nivel amplasate unul lângă celălalt (switch 4, switch 4r și switch 5), 47 de prize de telecomunicații, 47 de calculatoare, 3 telefoane fixe și 7 televizoare;
e) al cincilea nivel are 3 switch-uri de nivel amplasate unul lângă celălalt (switch 6, switch 6r și switch 7), 47 de prize de telecomunicații, 47 de calculatoare, 3 telefoane fixe și 7 televizoare;
f) al șaselea și ultimul nivel are 3 switch-uri de nivel amplasate unul lângă celălalt (switch 8, switch 9 și switch 9r), 50 de prize de telecomunicații, 50 de calculatoare, 5 telefoane fixe și 4 televizoare.
4.3 Schema fizică a rețelei
În cele ce urmează avem prezentate schemele topologice fizice ale celor 6 nivele ale spitalului realizate cu utilitarul Microsoft Visio Professional 2013. Ca și model am luat spitalul de cardiologie Monza din București:
Figura nr. 4.1 Parter spital
Figura nr. 4.2 Etaj I spital
Figura nr. 4.3 Etaj II spital
Figura nr.4.4 Etaj III spital
Figura nr. 4.5 Etaj IV spital
Figura nr. 4.6 Etaj V spital
4.3.1 Materialele necesare și conectarea acestora
Pentru realizarea rețelei avem nevoie de următoarele echipamente de rețea:
16 switch-uri a câte 48 de porturi fiecare. Acestea sunt amplasate la fiecare nivel în capătul holului, în interiorul unui panou de telecomunicații. Fiecare switch de nivel are alocate două porturi conectării la switch-ul principal (Switch P1) și la switch-ul redundant (Switch P2). Au fost alese switch-uri cu 48 de porturi pentru ca la fiecare nivel al clădirii să existe posibilitatea extinderii rețelei, fiecare switch având porturi libere;
6 servere montate în camera echipamentelor(câte un server pe etaj);
două routere (unul principal și unul redundant), care permit calculatoarelor din rețea să împartă o singură conexiune la internet, montate în camera echipamentelor;
210 de prize de telecomunicații pentru conectarea echipamentelor electronice la rețea cu două porturi: unul pentru telefoane și celălalt pentru calculatoare;
966 de conectori RJ-45 (816 pentru conectarea calculatoarelor la switch-uri, 60 pentru conectarea la switch-uri a porturilor prizelor de telecomunicații rezervate pentru telefoanele fixe, 12 pentru conectarea serverelor, 28 pentru conectarea switch-urilor la switch-ul principal, 28 pentru conectarea switch-urilor la switch-ul redundant P2, 4 pentru conectarea switch-urilor principale la routere, 16 pentru conectarea imprimantelor la switch-uri, 2 pentru conectarea switch-ului principal cu switch-ul redundant);
60 de conectori RJ-11 pentru conectarea telefoanelor fixe la prizele de telecomunicații;
4 conectori de fibră optică de tip ST pentru conectarea celor două routere la ISP (Internet Service Provider);
52 de conectori de tip F pentru conectarea televizoarelor la distribuitorul de televiziune prin cablu.
Calculul necesarului de cablu UTP pentru cablarea orizontală (conectarea dispozitivelor electronice la switch-urile de nivel):
cablu UTP necesar pentru conectarea la SWITCH 1+1R1142m
cablu UTP necesar pentru conectarea la SWITCH 2889m
cablu UTP necesar pentru conectarea la SWITCH 3+3R1659m
cablu UTP necesar pentru conectarea la SWITCH 4+5+4R2173m
cablu UTP necesar pentru conectarea la SWITCH 6+7+6R2173m
cablu UTP necesar pentru conectarea la SWITCH 8+9+9R2170m
Total cablu UTP necesar pentru cablarea orizontală10206m
Calculul necesarului de cablu UTP pentru cablarea de clădire (conectarea switch-urilor de nivel la switch-ul principal și switch-ul redundant):
cablu UTP necesar pentru conectarea switch-ului 112m
cablu UTP necesar pentru conectarea switch-ului 1R 12m
cablu UTP necesar pentru conectarea switch-ului 2 20m
cablu UTP necesar pentru conectarea switch-ului 3 28m
cablu UTP necesar pentru conectarea switch-ului 3R 28m
cablu UTP necesar pentru conectarea switch-ului 4 36m
cablu UTP necesar pentru conectarea switch-ului 4R 36m
cablu UTP necesar pentru conectarea switch-ului 5 36m
cablu UTP necesar pentru conectarea switch-ului 6 44m
cablu UTP necesar pentru conectarea switch-ului 6R 44m
cablu UTP necesar pentru conectarea switch-ului 7 45m
cablu UTP necesar pentru conectarea switch-ului 8 52m
cablu UTP necesar pentru conectarea switch-ului 9 52m
cablu UTP necesar pentru conectarea switch-ului 9R 54m
cablu UTP necesar pentru conectarea switch-ului principal și switch-ului redundant la routere8m
Pentru conectarea televizoarelor la distribuitorul de televiziune prin cablu vom avea nevoie de aproximativ 1200 de metri de cablu coaxial. Fiecare din cele 6 servere vor fi conectate la fiecare nivel al clădirii fiind necesar aproximativ 120 de metri de cablu UTP Cat 6. Conectarea celor două routere la ISP mai necesită aproximativ 2000 de metri de cablu de fibră optică.
În total vom avea nevoie de:
10835m cablu UTP Cat 6 și 74m cablu UTP Cat3
2000m cablu de fibră optică
1200m cablu coaxial
Pentru proiectarea rețelei de calculatoare a spitalului s-a folosit tehnologia Ethernet, specifică rețelelor de tip LAN (Local Area Network). Cablurile UTP folosite pentru conectarea calculatoarelor fac parte din categoria Cat 6, fiind una dintre cele mai folosite categorii în cazul traficului de date, iar cele folosite pentru conectarea telefoanelor fixe cu prizele de telecomunicații fac parte din categoria Cat 3, fiind folosită în mod uzual în cazul telefoanelor deoarece acest tip de cablu UTP nu poate susține traficul unei rețele de calculatoare.
Pentru cablurile trasate în interiorul clădirii se folosesc canale speciale de cablu. Aceste canale sunt amplasate la înălțimea încăperilor.
În ceea ce privește conectarea calculatoarelor la switch vom folosi cabluri directe care au corespondență unu la unu a pinilor. Dispunerea perechilor torsadate ale cablului UTP se realizează conform standardului ANSI/TIA/EIA-568-A. Conectarea switch-urilor de nivel la switch-ul principal se realizează folosind cabluri inversoare. Pentru conectarea switch-ului principal la router vom folosi cabluri directe. În concluzie folosim cabluri inversoare când dorim să conectăm echipamente de același fel și cabluri directe când dorim să conectăm echipamente diferite.
4.3.2 Alocarea adreselor IP
În tabelul 4.1 avem adresele IP alocate fiecărui nod din rețea. Clasa de adrese IP aleasă este clasa A deoarece oferă posibilitatea includerii mai multor host-uri (gazde) în rețea, putând fi realizate 126 de astfel de rețele. Adresa 10.0.0.0 este adresa de bază a rețelei iar adresa 10.255.255.255 este adresa de broadcast a rețelei. Toate adresele IP cuprinse între 10.0.0.0 și 10.255.255.255 sunt adrese IP private.
În tabelul de mai jos am folosit următoarele prescurtări:
PC-Computer
PH-Phone
PR-Printer.
Alocarea adreselor IP
Tabel nr. 4.1
4.3.3 Redundanța rețelei
Redundanța rețelei trebuie asigurată în acele departamente ale spitalului care rulează aplicații critice. Întreruperea funcționării unei aplicații critice într-o rețea de calculatoare din cadrul unui spital poate duce la pierderi de vieți omenești.
Departamentele în cadrul cărora sunt rulate aplicații critice sunt următoarele:
parter: cameră primire urgențe (Switch 1R)
etaj 2: chirurgie generală (Switch 3R)
etaj 3: chirurgie cardiacă (Switch 4R)
etaj 4: chirurgie vasculară (Switch 6R)
etaj5: bloc operator chirurgie generală, bloc operator chirurgie cardiacă, terapie intensivă (Switch 9R)
În figura de mai jos avem o schemă bloc a spitalului cu toate departamentele acestuia:
Figura nr. 4.7 Schema bloc a spitalului
Redundanța în cadrul departamentelor care rulează aplicații critice (figurate cu culoare roșie) este una de grad I de 100%, adică fiecare echipament electronic are un alt echipament electronic pregătit să preia sarcinile dispozitivului principal în cazul unei defecțiuni. Switch-urile redundante folosite pentru aceste departamente sunt prezentate în paranteze.
Saloanele în care sunt internați bolnavii și salonul de supraveghere pre-post anestezie (figurate cu portocaliu) au o redundanță de grad I de 40% a echipamentelor. Luăm spre exemplu salonul 1 de la etajul 3 care are 5 paturi cu câte un calculator la fiecare pat. Redundanța celor 5 calculatoare este realizată în proporție de 40% , adică avem două calculatoare de rezervă în cazul unor defecțiuni.
Celelalte secții au redundanță doar în cazul defectării routerului principal sau switch-ului principal, având zero redundanță în ceea ce privește calculatoarele conectate la rețea deoarece, spre deosebire de departamentele enumerate mai sus, pe aceste calculatoare nu sunt rulate aplicații critice.
De asemenea toate echipamentele de rețea a o redundanță de grad I în ceea ce privește alimentarea cu energie electrică asigurată de un generator electric.
4.4 Schema logică a rețelei
În scopul realizării schemei logice a rețelei vom folosi utilitarul Cisco Packet Tracer 6.0.1, utilitar descris în subcapitolul 3.2.
Figura nr. 4.8 Schema logică a rețelei
Dacă luminile au culoarea verde aprins însemnă că există conexiune între dispozitive. Dacă avem lumini de culoare roșie însemnă că conexiunea nu funcționează. Conexiunea dintre dispozitive diferite este realizată cu cabluri Ethernet de tip Straight-Through iar pentru a conecta dispozitive de același fel folosim conexiunea de tip Cross-Over.
4.4.1 Alocarea adreselor IP și verificarea conectivității
Pentru a aloca o adresă IP dispozitivului PC1 se selectează dispozitivul, în fereastra apărută se selectează din bara de meniu de sus Desktop, IP Configuration și se introduce adresa IP, Subnet Mask-ul corespunzător clasei adresei IP iar în câmpul Default Gateway se introduce adresa IP a routerului principal care este 10.0.0.1, gateway-ul fiind locul prin care rețeaua noastră intră în contact cu altă rețea (internetul) .
Figura nr. 4.9 Alocare adresă IP lui PC1
La fel se alocă adresele IP și pentru celelalte dispozitive de rețea. Pentru a verifica dacă PC1 poate comunica cu spre exemplu cu PC8 se selectează PC1, în fereastra apărută se selectează din bara de meniu de sus Desktop/Command Prompt, se tastează comanda ipconfig pentru a vedea setările făcute anterior dispozitivului PC1 iar pentru a verifica dacă există posibilitatea comunicării între PC1 și PC8 tastăm comanda ping 10.0.1.98 (adresa IP a lui PC8). Această simulare este realizată în modul Realtime, adică în timp real.
Figura nr. 4.10 Verificare conectivitate PC1-PC8
Ping (Packet Internet Grouper) accesează PC8 prin intermediul adresei IP a acestuia. Ping trimite mesaje de la PC1 la PC8 și așteaptă răspuns (echo-reply) de la PC8. În cazul în care avem un răspuns de tipul celui de mai sus: ”Reply from 10.0.1.98” înseamnă că cele două dispozitive comunică între ele, în caz contrar am fi avut mesajul:”Request timed out”, reprezentând faptul că PC1 nu primește răspuns de la PC8. O comandă similară comenzii ping este comanda tracert care spre deosebire de ping afișează și adresele IP ale echipamentelor de rețea prin care trece mesajul în drumul său spre destinație.
4.4.2 Configurarea routerului ISP
În continuare vom configura routerul ISP (Internet Service Provider) pentru ca rețeaua noastră să poată accesa serverul Yahoo.
Router>enable
Router#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Router(config)#interface fa 0/0
Router(config-if)#ip address 192.168.0.1 255.255.255.0
Router(config-if)#no shutdown
Router(config-if)#
%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0, changed state to up
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/0, changed state to up
Router(config-if)#exit
Router(config)#hostname ISP
ISP(config)#interface vlan 10
ISP(config-if)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
ISP(config-if)#interface range fa 1/0-15
ISP(config-if-range)#switchport access vlan 10
% Access VLAN does not exist. Creating vlan 10
ISP(config-if-range)#
%LINK-5-CHANGED: Interface Vlan10, changed state to up
ISP(config-if-range)#no shutdown
Pentru a configura routerul în primul rând se alocă o adresă IP(192.168.0.1) interfeței Fast Ethernet 0/0, care este conectată la cloud, iar prin intermediul comenzii no shutdown se asigură funcționalitatea portului. Se alocă un nume routerului și anume ISP. Este creată interfața vlan 10 căreia îi este alocată adresa IP 192.168.10.1. Toate echipamentele care vor fi conectate la interfețele fa 1/0-15 ale routerului ISP vor fi conectate la vlan 10, adică vor avea același gateway și anume 192.168.0.1. În cazul de față serverul Yahoo este conectat la interfața fa 1/0 având ca și adresă IP adresa 192.168.10.2 de clasă C.
În continuare vom folosi protocolul DHCP pentru a seta adrese IP în mod automat interfețelor routerelor 1 și 2 conectate la cele două modemuri DSL.
ISP(config)#ip dhcp pool Utilizatori_Internet
ISP(dhcp-config)#network 192.168.0.0 255.255.255.0
ISP(dhcp-config)#default-router 192.168.0.1
ISP(dhcp-config)#dns-server 192.168.10.2
ISP(dhcp-config)#exit
ISP(config)#ip dhcp excluded-address 192.168.0.1
ISP(config)#end
Adresa 192.168.0.0 este adresa de bază a rețelei,192.168.0.1 este adresa IP corespunzătoare interfeței FastEthernet f0/0 a routerului ISP iar adresa 192.168.10.2 este adresa serverului DNS (Yahoo Server). Comanda ip dhcp excluded-address 192.168.0.1 este folosită pentru a elimina posibilitatea alocării adresei IP a routerului ISP unui alt echipament. Rezultatele configurării routerului ISP pot fi vizualizate în Anexa 1.
4.4.3 Configurarea routerului principal(Router 1)
Configurarea routerului principal este realizată în felul următor:
Router>enable
Router#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Router(config)#interface fa 0/0
Router(config-if)#ip address dhcp
Router(config-if)#no shutdown
Router(config-if)#
%LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet0/0, changed state to up
%LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface FastEthernet0/0, changed state to up
Router(config-if)#exit
Router(config)#hostname Router_Principal
Router_Principal(config)#interface vlan 20
Router_Principal(config-if)#ip address 10.0.0.1 255.0.0.0
Router_Principal(config-if)#interface range fa 0/0/0-3
Router_Principal(config-if-range)#switchport access vlan 20
% Access VLAN does not exist. Creating vlan 20
Router_Principal(config-if-range)#
%LINK-5-CHANGED: Interface Vlan20, changed state to up
Router_Principal(config-if-range)#no shutdown
Router_Principal(config-if-range)#exit
Adresa IP a interfeței fa 0/0, cea care este conectată la modemul DSL, este alocată în mod automat cu ajutorul comenzii ip dhcp address, fiind 192.168.0.2. Se creează o interfață vlan 20 ce va avea adresa IP 10.0.0.1, pentru echipamentele din rețea ce vor fi conectate la interfețele fa 0/0/0-3 ale routerului 1. Rezultatele configurării routerului principal(Router 1) pot fi vizualizate în Anexa 2.
4.4.4 Configurarea telefoanelor fixe
Pentru configurarea telefoanelor fixe trebuie configurat routerul principal după cum urmează:
Router_Principal>enable
Router_Principal#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Router_Principal(config)#ip dhcp pool VOICE
Router_Principal(dhcp-config)#network 10.0.0.0 255.0.0.0
Router_Principal(dhcp-config)#default-router 10.0.0.1
Router_Principal(dhcp-config)#dns-server 192.168.10.2
Router_Principal(dhcp-config)#option 150 ip 10.0.0.1
Router_Principal(dhcp-config)#exit
Router_Principal(config)#ip dhcp excluded-address 10.0.0.1
Router_Principal(config)#ip dhcp excluded-address 10.0.0.2
Router_Principal(config)#telephony-service
Router_Principal(config-telephony)#max-ephones 6
Router_Principal(config-telephony)#max-dn 6
Router_Principal(config-telephony)#ip source-address 10.0.0.1 port 2000
Router_Principal(config-telephony)#auto assign 1 to 6
Router_Principal(config-telephony)#exit
Router_Principal(config)#ephone-dn 1
Router_Principal(config-ephone-dn)#number 0001
Router_Principal(config-ephone-dn)#exit
Router_Principal(config)#ephone-dn 2
Router_Principal(config-ephone-dn)#number 0002
Router_Principal(config-ephone-dn)#exit
Router_Principal(config)#ephone-dn 3
Router_Principal(config-ephone-dn)#number 0003
Router_Principal(config-ephone-dn)#exit
Router_Principal(config)#ephone-dn 4
Router_Principal(config-ephone-dn)#number 0004
Router_Principal(config-ephone-dn)#exit
Router_Principal(config)#ephone-dn 5
Router_Principal(config-ephone-dn)#number 0005
Router_Principal(config-ephone-dn)#exit
Router_Principal(config)#ephone-dn 6
Router_Principal(config-ephone-dn)#number 0006
Router_Principal(config-ephone-dn)#exit
Router_Principal(config)#end
Opțiunea 150 face posibilă alocarea, de către router, de adrese IP telefoanelor. Apoi se selectează serviciul de telefonie și se specifică numărul maxim de telefoane din rețea. Se setează apoi adresa IP a sursei care este adresa routerului, port 2000 reprezentând portul la care va fi conectat serviciul de telefonie. Pentru fiecare telefon sunt alocate automat adrese IP mai puțin adresa routerului și adresa serverului 1. Fiecare telefon are un număr alocat în felul următor: Phone1=0001, Phone2=0002, Phone3=0003, Phone4=0004, Phone5=0005, Phone6=0006. Routerul redundant Router 2 se configurează în același mod ca și routerul principal Router 1.
De asemenea trebuie configurate și switch-urile, începând cu switch-ul principal P1 după cum urmează:
Switch>enable
Switch#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Switch(config)#interface range fa 0/1-24
Switch(config-if-range)#switchport mode access
Switch(config-if-range)#switchport voice vlan 1
Interface range reprezintă numărul de porturi ale switch-ului, în cazul nostru folosim switch-uri cu 24 de porturi. Sunt configurate aceste porturi pentru a transporta atât traficul de date cât și cel de voce. În același mod se configurează și switch-urile conectate la switch-ul principal.
Pentru a verifica dacă telefoanele pot comunica între ele alegem două telefoane, spre exemplu Phone1 și Phone2, selectăm Phone1 și din bara de meniu alegem GUI, facem click pe receptor și introducem numărul 0002 care este numărul corespunzător telefonului Phone2.
Figura nr. 4.11 Interfață GUI Phone1
După cum putem observa în imaginea de mai sus, Phone1 efectuează în acest moment un apel telefonic către Phone2. Dacă am fi introdus un număr greșit pe ecran s-ar fi afișat mesajul: ”Unknown Number”. Selectăm Phone2, din bara de meniu alegem GUI, facem click pe receptorul al cărui led se aprinde intermitent pentru a răspunde solicitării efectuate de Phone1. În figura de mai jos pe ecranul telefonului Phone2 apare mesajul ”Connected”, însemnând că s-a realizat conexiunea între cele două telefoane în urma setărilor făcute. În Anexa 3 avem rezultatele configurării celor două telefoane.
Figura nr. 4.12 Interfață GUI Phone2
În continuare trebuie creată o listă de acces formată din adrese IP pentru ca să existe conectivitate între PC1 și serverul Yahoo.
Router_Principal(config)#access-list 1 permit 10.0.0.0 0.255.255.255
Router_Principal(config)#ip nat inside source list 1 interface fa 0/0
Router_Principal(config)#interface vlan 20
Router_Principal(config-if)#ip nat inside
Router_Principal(config-if)#interface fa 0/0
Router_Principal(config-if)#ip nat outside
Router_Principal(config-if)#end
Se creează o listă de acces standard (list 1) a rețelei 10.0.0.0 , apoi se mapează adresele din interiorul rețelei cu adresele de la ISP. Adresele IP ale dispozitivele conectate la interfețele vlan 20 se află în interiorul rețelei iar adresele dispozitivelor conectate la interfața fa 0/0 a routerului principal se află în exteriorul rețelei.
Vom verifica dacă există sau nu conectivitate între PC1 și serverul Yahoo selectând PC1. Din bara Desktop selectăm Web Browser iar la adresa URL introducem adresa www.yahoo.com care este DNS-ul adresei IP a serverului Yahoo. În Anexa 4 avem figurată setarea adresei www.yahoo.com ca și DNS-ul adresei IP 192.168.10.2. și setarea paginii principale a site-ului.
Figura nr. 4.13 Verificare conectivitate PC1-Yahoo Server
4.4.5 Redundanța rețelei
Pentru a asigura redundanța rețelei, adică a unei conexiuni sigure între două echipamente de rețea, switch-urile de etaj vor fi conectate la Switch P1și Switch P2. Switch-ul P1 este switch-ul principal, switch-ul P2 fiind switch-ul redundant care are rolul de a prelua funcțiile switch-ului P1 în cazul în care acesta este defectat. Principala defecțiune care poate să apară în cadrul unei rețele de calculatoare este pierderea conexiunii fizice între dispozitive. După cum putem observa în figura 4.8, porturile switch-urilor de etaj conectate la switch-ul P2 au culoare portocalie, semnificând faptul că portul respectiv este blocat datorită procesului de întrerupere a buclelor. În continuare ne vom folosi de protocolul Spanning Tree, care optimizează traficul într-o rețea, pentru a crea o rețea redundantă.
Switch-ul principal P1 trebuie configurat care fiind root-ul sau rădăcina rețelei. Switch-ul rădăcină nu are niciodată porturile blocate. Se selectează switch-ul P1 și se intră în CLI (Command Line Interface). Comanda spanning-tree vlan 1 root primary setează switch-ul P1 ca switch principal prin alocarea automată a celei mai mici priorități switch-ului P1. Prioritatea aleasă este:24577 care este mai mică decât 32769 (cea default) după cum se poate observa în figura de mai jos. După setările făcute anterior observăm mesajul: This bridge is the root , ceea ce însemnă că configurarea switch-ului P1 ca switch principal a fost realizată cu succes.
Figura nr. 4.14 Setare Switch P1 ca switch principal
Switch-ul P2 se setează ca switch secundar prin tastarea comenzii: spanning-tree vlan 1 root secondary. Protocolul Spanning Tree previne formarea buclelor atunci când switch-urile sunt interconectate prin intermediul mai multor căi. Acest protocol pune în stare de așteptare(blocat) căile redundante. [38]
Pentru a verifica redundanța rețelei alocăm o adresă IP interfeței vlan 1 corespunzătoare switch-ului P1(10.2.2.2) în felul următor:
Switch>enable
Switch#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Switch(config)#interface vlan 1
Switch(config-if)#ip address 10.2.2.2 255.0.0.0
Switch(config-if)#no shutdown
Pasul următor constă în selectarea calculatorului PC1 și tastarea comenzii ping 10.2.2.2 pentru a verifica conectivitatea între PC1 și Switch P1:
Figura nr. 4.15 Verificare conectivitate între PC1 și Switch P1
În continuare vom șterge legătura fizică dintre Switch 1 și Switch P1:
Figura nr. 4.16 Schema logică fără conexiune directă între Switch 1 și Switch P1
Selectăm switch-ul 1 și introducem în linia de comandă instrucțiunea show spanning-tree pentru a vedea ce se întâmplă. În figura de mai jos sunt prezentate trei rezultate ale comenzii show spanning-tree la trei intervale de timp diferite:
Figura nr. 4.17 Rezultatele comenzii show spanning-tree
Momentul 1 reprezintă momentul tăierii legăturii fizice dintre Switch P1 și Switch 1. În acest moment interfața Fa0/2 a switch-ului 1 este în starea de ascultare (listening), schema logică în acest moment este schema reprezentată în figura 4.16 de mai sus.
Momentul 2 reprezintă momentul în care interfața Fa0/2 a switch-ului 1 trece din starea de ascultare în starea de învățare (learning).
Momentul 3 reprezintă momentul în care interfața Fa0/2 a switch-ului 1 trece din starea de învățare în starea înainte (forward), legătura fizică dintre Switch 1 și Switch P2 devine activă. Schema logică în acest moment arată în felul următor:
Figura nr. 4.18 Schema logică cu legătură activă Switch 1-Switch P2
Pentru a arăta că nu avem conectivitate între PC1 și Switch P1 la momentele de timp 1 și 2 introducem în linia de comandă a lui PC1 comanda ping 10.2.2.2.
Figura nr. 4.19 Verificare conectivitate PC1-Switch P1 la momentele 1 și 2
Figura nr. 4.20 Verificare conectivitate PC1-Switch P1 la momentul 3
După cum putem vedea în figurile de mai sus la momentele 1 și 2 într-adevăr nu avem conectivitate între PC1 și Switch P1, însă la momentul 3 prin intermediul switch-ului redundant P2 avem din nou conectivitate între PC1 și Switch P1.
Când refacem legătura fizică dintre Switch 1 și Switch P1, atât interfața primară (Fa0/1) cât și cea redundantă (Fa0/2) ale switch-ului 1 vor fi blocate inițial deoarece se formează o buclă.
Figura nr. 4.21 Refacere conexiune directă între Switch 1 și Switch P1
În acest moment interfața redundantă rămâne blocată iar interfața primară trece din starea blocat în starea de ascultare, apoi în starea de învățare iar în cele din urmă în starea activă.
4.4.6 Securitatea rețelei
Pentru a evita conectarea dispozitivelor nedorite la rețeaua spitalului vom configura switch-urile astfel încât fiecare interfață a switch-ului să permită accesul la rețea unei singure adrese MAC. Configurăm switch-ul 1 pentru PC1 în felul următor:
Switch>enable
Switch#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
Switch(config)#interface range f0/1-24
Switch(config-if-range)#shutdown
Switch(config-if-range)#exit
Switch(config)#interface vlan 1
Switch(config-if)#ip address 10.1.1.1 255.0.0.0
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#ip default-gateway 10.0.0.1
Switch(config)#interface fa0/5
Switch(config-if)#switchport port-security
Switch(config-if)#switchport port-security maximum 1
Switch(config-if)#switchport port-security mac-address sticky 0010.11E8.EA09
Switch(config-if)#switchport port-security violation shutdown
Switch(config-if)#exit
Switch(config)#int range fa0/1-24
Switch(config-if-range)#no shutdown
Toate porturile switch-ului 1 vor fi închise inițial. Mai departe se alocă o adresă IP interfeței vlan 1 și anume 10.1.1.1. Comanda switchport port-security maximum 1 configurează interfața fa0/5, la care este conectat PC1, astfel încât doar o singură adresă MAC poate accesa acest port. Cu ajutorul comenzii switchport port-security mac-address sticky 0010.11E8.EA09 setăm PC1 ca fiind singurul dispozitiv care poate fi conectat la acest port. În cazul în care un alt dispozitiv din exterior se conectează la acest port, comanda switchport port-security violation shutdown va închide portul fa0/5. Setările de mai sus sunt realizate în același mod pentru toate dispozitivele conectate la rețeaua spitalului. În figura de mai jos avem prezentat cazul în care un dispozitiv din exterior încercă să se conecteze la rețeaua spitalului prin intermediul portului FastEthernet 0/5.
Figura nr. 4.22 Conectare PC exterior la FastEthernet 0/5
După cum putem observa în imaginea de mai sus atunci când calculatorul din exterior încercă să acceseze rețeaua, switch-ul 1 detectează o adresă MAC diferită față de cea setată și prin urmare blocheză accesul acestuia la rețea prin închiderea interfeței fa0/5.
4.4.7 Transmiterea informației
Toate simulările de mai sus au fost realizate în modul ”timp real”. În acest subcapitol simulările rețelei vor fi realizate în modul ”simulare”. În acest mod de simulare timpul ”îngheață”, așadar putem privi rețeaua cum funcționează într-un ritm mai lent, observând căile pe care pachetele circulă și inspectarea lor în detaliu. Pentru a vizualiza trimiterea unui pachet (PDU-Protocol Data Unit) de la sursă (PC1) la destinație (Yahoo Server) folosim protocolul ICMP(Internet Control Message Protocol).
Figura nr. 4.23 Trimitere pachet de la PC1 la Yahoo Server
Pachetul este trimis de la PC1 la Yahoo Server după care PC1 așteaptă confirmare de la Yahoo Server ( echo-reply).
Figura nr. 4.24 Rezultatul simulării
După cum putem observa în figura de mai sus, pachetul (figurat sub formă de plic) este trimis de la PC1 la Yahoo Server prin intermediul următoarelor echipamente de rețea: PC1-Switch1-SwitchP1-Router1-Modem1-Cloud-ISP Router- Yahoo Server. În dreapta sus avem încadrate într-un chenar de culoare roșie echipamentele de rețea prin care pachetul nostru circulă de la sursă la destinație și invers.
Pachetul călătorește de la PC1 la Yahoo Server și apoi se întoarce la PC1. Odată întors la PC1 pachetul este verificat și bifat , de unde rezultă faptul că simularea a avut succes, după cum bine putem observa și în chenarul roșu din dreapta jos, din figura anterioară, unde avem la statusul simulării mesajul ”Successful”.
Fiecare switch verifică adresa de destinație a pachetului atunci când îl primește și trimite mai departe pachetul folosind portul corespunzător adresei destinatarului.
În continuare vom vizualiza interiorul pachetului pe care îl vom trimite. Pentru a face acest lucru resetăm simularea precedentă și selectăm plicul aflat la PC1. Prin selectarea plicului apare fereastra PDU Information at Device:PC1 după cum putem observa în figura de mai jos. Această fereastră arată cum este procesat pachetul nostru de către echipamentul de rețea curent (în acest caz PC1) pe fiecare nivel al modelului OSI.
Figura nr. 4.25 Informații PDU-stare PC1
Prin stare PC1 înțelegem starea inițială a pachetului. Butoanele Next Layer și Previous Layer sunt folosite pentru a vizualiza informațiile despre pachetul procesat la diferite nivele ale modelului OSI. În cazul pachetului în stare inițială, situație prevăzută în figura de mai sus, pot fi vizualizate doar nivelele de ieșire (Out Layer). În figura de mai jos s-a selectat tabul Outbound PDU Details, unde putem vizualiza conținutul headerelor PDU.
Figura nr. 4.26 Conținut headere PDU
În această secțiune avem afișate adresele logice (IP) și adresele fizice (MAC) ale sursei (PC1), respectiv ale destinației (Yahoo Server). Prin apăsarea butonului Capture/Forward pachetul este trimis switch-ului 1, în figura de mai jos fiind reprezentată această situație. Se selectează din nou pachetul care acum a ajuns la Switch 1.
Figura nr. 4.27 Informații PDU-stare Switch 1
Observăm că de această dată avem informații referitoare atât la nivelele de ieșire cât și la nivelele de intrare. Cele două nivele sunt Fizic și Legătură de date ale modelului OSI. Față de cazul precedent, nivelul Rețea nu este vizibil deoarece switch-ul nu are adresă logică IP.
În cadrul nivelelor de intrare, primul nivel (Fizic) primește pachetul de la PC1 prin intermediul interfeței corespunzătoare (FastEthernet0/3).La al doilea nivel al modelului OSI (Legătură de date) este găsită adresa MAC a sursei pachetului în tabela MAC iar apoi switch-ul 1 caută în tabela MAC adresa MAC a destinației pachetului.
În cadrul nivelelor de ieșire, primul nivel trimite pachetul prin intermediul interfeței corespunzătoare destinației (FastEthernet0/1). Nivelul 2 realizează selectarea portului FastEthernet0/1 pe baza adresei MAC a destinației.
Acest proces se repetă până la destinație. Odată ajuns la destinație, pachetul se întoarce la sursă (echo-reply).
CONCLUZII
În această lucrare am evidențiat importanța utilizării rețelelor de calculatoare în industria medicală, principalele componente ale unei rețele de calculatoare și modul de interconectare al acestor componente astfel încât rețeaua să fie una de tip non-stop deoarece într-un spital se rulează aplicații critice. Prin asigurarea unei redundanțe echipamentelor din cadrul departamentelor în cadrul cărora sunt rulate aplicații critice se realizează o comunicare neîntreruptă între echipamentele importante din rețea.
Rețeaua de calculatoare a unui spital se deosebește de o rețea normală (de exemplu o rețea de calculatoare a unui internet cafe) prin numărul de aplicații critice din rețea. Rețeaua unui internet cafe nu necesită asigurarea redundanței echipamentelor de rețea deoarece nu sunt rulate aplicații critice în această rețea.
Avantajele utilizării rețelelor de calculatoare sunt următoarele:
schimbul de date între diferite departamente ale spitalului
partajarea echipamentelor periferice (spre exemplu imprimantele)
poștă electronică (e-mail)
precizie crescută
datele sunt ușor de salvat și recuperat deoarece sunt stocate pe sever
Deși utilizarea rețelelor de calculatoare are o mulțime de avantaje (câteva dintre ele enumerate mai sus), avem și câteva dezavantaje cum ar fi:
realizarea cablării structurate a clădirii și achiziționarea echipamentelor de rețea poate fi costisitore, din acest motiv asigurăm redundanță doar echipamentelor de rețea pe care sunt rulate aplicații critice;
probleme de securitate. În cazul calculatoarelor care nu sunt conectate la rețea, accesul fizic la documentele private este singura metodă de a fura date, însă în cazul calculatoarelor conectate la rețea un hacker poate obține acces neautorizat.
Pentru a preveni acest lucru sunt folosite diferite software-uri de securitate. Echipamentele de rețea cele mai predispuse la furt informatic sunt cele de tip wireless, motiv pentru care nu am folosit dispozitive wireless pentru realizarea rețelei spitalului;
infectarea rețelei cu viruși. Dacă un calculator din rețea este infectat cu un virus există riscul ca și celelalte calculatoare din rețea să fie afectate. Pentru a preveni acest lucru se folosesc programe speciale anti-virus.
Schema fizică a clădirii spitalului a fost realizată cu ajutorul utilitarului Microsoft Visio 2013 iar cu ajutorul utilitarului Cisco Packet Tracer 6.0.1 am realizat schema logică a rețelei spitalului, am configurat echipamentele de rețea, am verificat conectivitatea dintre aceste echipamente și am efectuat simulări de rețea vizualizând drumul pachetele de la sursă la destinație.
BIBLIOGRAFIE
[1] Andrew S. Tanenbaum – Rețele de calculatoare ediția a patra 2003-Editura Byblos
[2] Oliver Bonaventure – Computer Networking: Principles, Protocols and Practice 2011- Editura Saylor Foundation
[3] Adrian Brezulianu, Eduard Mihăilescu, Alexandru Toderiță – Rețele de calculatoare și aplicații 2010- Editura POLITEHNIUM
[4] http://www.singularity.com/charts/page78.html
[5] http://www.princeton.edu/~achaney/tmve/wiki100k/docs/OSI_model.html
[6] http://reteledecalculatoare.webgarden.ro/menu/retele-de-calculatoare/modelul-osi-2
[7] http://support.microsoft.com/kb/103884
[8] http://www.techopedia.com/definition/24205/open-systems-interconnection-model-osi-model
[9] http://www.techopedia.com/definition/2460/transmission-control-protocolinternet-protocol-tcpip
[10] http://istoriainternetului.wordpress.com/definitia-protocolului-tcpip
[11] http://www.omnisecu.com/tcpip/tcpip-model.php
[12] Adrian Brezulianu, Eduard Mihăilescu, Delia Pintilie – Rețele de calculatoare și aplicații. Îndrumar de laborator 2013- Editura POLITEHNIUM
[13] http://technet.microsoft.com/en-us/library/cc787434(v=ws.10).aspx
[14] http://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa918342.aspx
[15] http://www.mathcs.emory.edu/~cheung/Courses/455/Syllabus/4b-internet/IP-addressing.html
[16] http://www.mysecurecyberspace.com/encyclopedia/index/local-area-network-lan.html
[17] http://network4system.blogspot.ro/2012/11/type-of-computer-network.html
[18] http://www.edrawsoft.com/Network-Topologies.php
[19] http://www.tomshardware.com/reviews/local-area-network-gigabit-ethernet,3035-4.html
[20] Aaron Balchunas – Ethernet Technologies v2.01
[21] http://docwiki.cisco.com/wiki/Ethernet_Technologies
[22] ANSI/TIA/EIA-568-A (CSA T529-95)- Commercial Building Telecommunications Standard
[23] Standards Reference Guide- ANIXTER
[24] Damachi Nicolae- Rețele locale de comunicații 2009
[25] http://www.antoanvn.com/2011/12/tim-hieu-ve-cap-utp-va-stp.html
[26] http://www.firewall.cx/networking-topics/cabling-utp-fibre/112-network-cabling-utp.html
[27] http://www.arcelect.com/fibercable.htm
[28] http://www.scrigroup.com/calculatoare/retele-calculatoare/CONCEPTUL-DE-RETEA-DE-CALCULAT72751.php
[29] http://www.thenetworkencyclopedia.com/entry/rj-connectors/
[30] http://omegalog.blogspot.ro/2012/05/although-wired-networks-are-fast.html
[31] http://www.scritube.com/stiinta/informatica/Cablarea-LANului-Administrator52871.php
[32] http://www.cosmosul.ro/hardware/mufare-cablu-utp.html/comment-page-1
[33] http://www.thefoa.org/tech/connID.htm
[34] http://www.telegaertner.de/en/karl-gaertner/data-voice/office/artikel/lwl-patchkabel.php
[35] http://www.dipol.com.pl/profesjonalny_wtyk_kompresyjny_bnc_pct-bnc-9_na_przewod_triset-113_E8295.htm
[36] Allied Telesis- Healthcare Network Construction Guidebook
[37] http://www.flukenetworks.com/expertise/industry/healthcare
[38] http://www.cisco.com/c/en/us/tech/lan-switching/spanning-tree-protocol/index.html
ANEXE
Anexa 1- Rezultatele configurării routerului ISP
Anexa 2- Rezultatele configurării routerului principal(Router 1)
Anexa 3- Rezultatele configurării telefoanelor Phone1 și Phone2
Phone1
Phone2
Anexa 4- Setarea adresei www.yahoo.com ca și DNS-ul adresei IP 192.168.10.2 și setarea paginii principale a site-ului.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Proiectarea Retelei de Calculatoare a Unui Spital (ID: 150296)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.