Käytännön sovellutukset

Transkriptio

1 1 LÄHIVERKKOTEKNIIKKA Käytännön sovellutukset Koillis-Pohjanmaan ammattioppilaitos Sähköalan perustutkinto / Elektroniikka-asentaja Päättötyö Janne Siuruainen ja Tommi Tauriainen

2 2 SISÄLLYSLUETTELO 1. Johdanto Verkon suunnittelu ja määrittely Lähiverkon rakenne ja tekniikka Lähiverkko fyysisellä tasolla Selvitystyö ja valmistelu Tarvikelistan määritys ja koostaminen Tarvikkeiden tilaus Kaapelikourun ja laiterasioiden asennus Kourun mitoitustyöt ja asennus Kaapeleiden läpivienti palvelintilaan Kaapeleiden ja laiterasioiden asennus Sähköjen asentaminen ja laiterasioiden viimeistely Sähköjen asentaminen ja käyttöönotto Laiterasioiden merkintä ja viimeistely Verkon aktiivilaitteet ja yhteys verkon ulkopuolelle Kytkin Kytkimen toiminta lähiverkossa Kytkimien valinta ja tilaus Kytkimen asennus Verkkolaboratorion sisäverkon kytkeminen koulun verkkoon Testaus, vikaselvitys ja ongelmien korjaaminen Asiakastietokoneet Asiakasohjelmien käyttö lähiverkossa Tietokoneiden valinta ja testaus Lisäohjelmien asennus Palvelin Palvelimen toiminta lähiverkossa Palvelintietokoneen ja käyttöjärjestelmän valinta Käyttöjärjestelmä Asennus, päivitys sekä käyttöönotto Palveluiden määrittäminen ja käyttöönotto Loppusanat LIITTEET LÄHTEET... 19

3 3 1. Johdanto Päättötyömme aihe löytyi opettajilta, jotka kysyivät haluaisimmeko tehdä lähiverkkotekniikasta tietopaketin, josta muodostuisi päättötyömme sisältö. Aiheet alkuperäisiin päättötöihimme olivat jo ennestään aika selvillä, mutta päätimme siirtyä tähän aiheeseen, kun keskustelimme opettajien kanssa, miten lähiverkkoprojekti toteutettaisiin. Tarkoituksenamme oli siis rakentaa huoneeseen lähiverkkoon tarvittavat laitteistot, kuten ristikytkentäpaneelit ja seinärasiat. Verkkoon oheislaitteiksi asennettaisiin uusi kytkin ja palvelin. Huoneessa ei alun perin ollut asennettuna kyseisiä laitteistoja, eikä tarvikkeita, joten pääsimme aloittamaan suunnitelmamme tyhjältä pöydältä. Rakentaminen ei rajoittunut pelkästään heikkovirtalaitteisiin, vaan projektiimme kuului myös sähköjen asentaminen tiloihin. Toiseen huoneista asensimme seinärasiat, teimme tietokoneille paikat ja asensimme sähköt. Palvelinhuoneeseen asensimme ristikytkentäpaneelin, palvelinkoneen ja sähköt.

4 4 2. Verkon suunnittelu ja määrittely 2.1 Lähiverkon rakenne ja tekniikka LAN (Local Area Network) eli lähiverkko tarkoittaa rajatulla alueella toimivaa tietoverkkoa, esimerkiksi koulun tietokoneiden muodostama verkko tai yrityksen yhden toimipisteen verkko. Tietoverkkojen siirtonopeudet vaihtelevat Mbps välillä riippuen käytettävästä tiedonsiirtotekniikasta. Lähiverkot yhdistetään toisiinsa alueverkoilla, jotka voidaan toteuttaa ATM tai Frame Relay tekniikoilla. Lähiverkossa yhteyksiä ylläpitäviä aktiivilaitteita ovat mm. kytkin, toistin ja reititin. Näiden laitteiden tarkoitus on välittää saamiaan tietoverkkopaketteja eteenpäin. Lähiverkot toteutetaan nykyisin Ethernet-tyyppisellä mallilla ja tiedonsiirrossa yleisin protokolla on TCP/IP. Vanhempia käytöstä poistuneita verkkostandardeja on mm. Token Ring, jonka verkkotopologia on rengasmainen. Token Ring on verkko, jossa vain yksi kone kerrallaan voi lähettää ja vastaanottaa tietoa verkosta. Token Ring - verkon standardi nopeus on joko 4 tai 16 Mbps. High Speed Token Ring -standardin mukaisilla laitteilla päästään 100 ja 1000 Mbps nopeuksiin. Vanhemmat verkkotekniikat on korvannut nykyisin käytettävä verkkotopologialtaan tähtimäinen Ethernet, jossa kaikki koneet voivat lähettää ja vastaanottaa tietoa samaan aikaan, eli tiedonsiirrossa ei ole erillisiä vuoroja. Vanhoihin käytöstä poistuneihin tiedonsiirtoprotokolliin kuuluvat mm. IPX ja NetBEUI. Langattomissa verkoissa (WLAN, Wireless Local Area Network) käytetään yleensä tukiasemaa, johon muut langattomilla yhteyksillä varustetut tietokoneet ottavat yhteyden ja pystyvät näin välittämään tietoa keskenään radioyhteyden avulla. Langattomat verkot ovat nopeasti yleistymässä kotikäyttöön. (Wikipedia) (Jukka Mäntylä)

5 5 2.2 Lähiverkko fyysisellä tasolla Fast (IEEE 802.3u - 100Mbps) ja Gigabit (IEEE 802.3ab - 1Gbps) Ethernet tyyppisissä lähiverkkoratkaisuissa tietokoneet yhdistetään kytkimeen tai keskittimeen UTP-5e tai UTP-6 kuparikaapelilla. Runkoyhteydet kytkimestä kytkimeen ja palvelimesta kytkimeen toteutetaan Gigabit (1Gbps) tai sitä nopeammalla Ethernet mallilla, joko kupari- tai valokuitukaapelia käyttäen. Uudemmat IEEE 802.3ae standardin mukaiset kuituyhteydet mahdollistavat jopa 10Gbps nopeudet. Pidemmillä matkoilla, esimerkiksi yhdistettäessä kunnan rakennuksien tietoverkkoja, käytetään pääsääntöisesti valokuitukaapelia, koska se on hyvin häiriösietokykyinen ja mahdollistaa nopeat runkoyhteydet. Langattomia yhteyksiä (Wireless Local Area Network IEEE b/g) käytetään tiloissa ja alueilla, joihin halutaan vaivattomat tietoverkkoyhteydet liikkuville käyttäjille tai jos maasto estää kiinteiden kaapeliyhteyksien toteuttamisen. KUVA 1 - Lähiverkko fyysisellä tasolla

6 6 3. Selvitystyö ja valmistelu Ensimmäinen työvaihe oli selvittää, millaiset tarpeet tilan verkolla olisi ja monelleko tietokoneelle tulisi varata pöytäpaikat. Selvitimme mistä tuodaan sähkö tietokoneille ja miten tietoverkko rakennetaan koneiden välille. Otimme huoneesta mitat ja hahmottelimme paperille huoneen pohjapiirustuksen. Kuvaan merkitsimme huoneen mitat sekä ovet, jotta pystyisimme arvioimaan kaapelikourun ja kaapeleiden pituudet, sekä tulevat konepaikat sekä niille tulevat pistorasiapaikat. Ovien paikat on tärkeä merkitä kuvaan, koska kaapelikouru joudutaan kiertämään niiden ylitse, eli kourua kuluu enemmän. Luokka jaettiin kolmeen ryhmään, joille jaettiin erilaisia tehtäviä sekä suunnittelun, että toteutuksen osalta. Näin jokainen ryhmä pääsisi vuorollaan tekemään asennustöitä. KUVA 2 Verkkolaboratorion hahmotelma paperille

7 7 3.1 Tarvikelistan määritys ja koostaminen Käytimme laitehankintojen selvittämiseen Onnisen internetsivuilla olevaa tietokantaa ja etsimme sieltä verkkolaboratorioon tarvitsemamme tarvikkeet, kuten UTP-5 verkkokaapelia, laiterasioita ja niin edelleen. Selvitettyämme mitä tarvikkeita tarvitsisimme, kokosimme niistä listan. Tuotteen nimike Selite Määrä Tuotenumero Pistorasia 2-osainen, maadoitettu 15 kpl Johtokanava muovi 3 kpl Datapistorasia CAT 5E 5 kpl MMJ 5x 2,5S Sähköjohto 50 m MMJ 3x 2,5S Sähköjohto 100m Ristikytkentäpaneeli C6 1 kpl CAT 5E UTP kaapeli Tietoverkkokaapeli 300 m Asennusjohto KEVI 16 Maadoituskaapeli 100 m Peitelevy 3-OS 15 kpl Peitelevy 1-OS 5 kpl RJ-45 (Lexcom) RJ-45-liitin datapistorasiaan 10 kpl Tarvikkeiden tilaus Otimme yhteyden Onnisen myymälään ja ilmoitimme mitä tuotteita tarvitsisimme ja kuinka paljon. Varmistimme tuotteiden saatavuuden ennen tilaamista ja hyväksyimme tilauksen. Muutamien päivien kuluttua tilauksemme saapui koululle. Varmistettuamme, että kaikki tilatut laitteet ja tarvikkeet olivat saapuneet, aloitimme niiden asentaminen.

8 8 4. Kaapelikourun ja laiterasioiden asennus 4.1 Kourun mitoitustyöt ja asennus Kouru oli nyt asennettu, mutta sen tärkeimmät osat puuttuivat. Seuraavaksi asensimme kourun sisään laiterasioita, joihin sähkö- sekä datapistorasiat asennettaisiin. Laiterasioita asentaessa tulee huomioida, että ne tulevat suunnilleen samalle etäisyydelle toisistaan, jolloin asennuksesta tulee esteettisesti parempi. Sähköja tietoverkkorasioita ei saa asentaa saman peitelevyn alle, koska jännitteelliset osat tulee olla suojassa, jos tietoverkkorasiaa joudutaan jälkeenpäin avaamaan korjaus- tai muutostyötä varten. Tällä asennustoimenpiteellä suojaamme mahdollisesti tulevia tietoverkkoasennuksia tekevän henkilön sähköiskun vaaralta. 4.2 Kaapeleiden läpivienti palvelintilaan Datapistorasioilta tulevien tietokoneiden verkkoyhteydet tuli kuljettaa tietoverkkokaapelilla palvelinhuoneessa sijaitsevalle tietoverkkokytkimelle, jolloin seinään tuli tehdä läpivientireikä. Samasta läpiviennistä kuljetimme myös maakaapelin kytkimen metalliselle telineelle. KUVA 3 Datapistorasian asennus

9 9 4.3 Kaapeleiden ja laiterasioiden asennus Kaapelikourun sisään asensimme verkkokaapelit jokaiselle datapistorasialle, josta yhteydet kulkisivat palvelinhuoneen tiloihin. Valitsimme suojaamattoman parikaapelin UTP-5 (Unshielded Twisted-Pair cable), joka on yleisin kaapeli nykyisissä koulujen ja yritysten sisäisissä verkkoasennuksissa. Kaapeli tulee asentaa varovasti, koska kaapelin voimakas vetäminen asennuksessa rikkoo sen. Verkkokaapelin sisäiset johtimet ovat erittäin herkkiä rikkoontumaan, eli vääränlaisen asennustavan takia koko kaapelin voi joutua uusimaan. KUVA 4 Kaapelikouru ja laiterasiat

10 10 5. Sähköjen asentaminen ja laiterasioiden viimeistely 5.1 Sähköjen asentaminen ja käyttöönotto Työsalin sähkökaapilta tuotiin syöttö verkkolaboratorion pistorasioille, sekä syöttö palvelinhuoneen pistorasialle, josta otettiin sähkö palvelinkoneeseen, kytkimeen ja mahdollisesti muihin tarvittaviin laitteisiin. Kuljetimme sähkökaapelit yhdessä verkkokaapeleiden kanssa kourun ja läpiviennin kautta palvelinhuoneeseen. Tulevaisuuden tarpeet huomioon ottaen asensimme omat vaiheet jokaiselle pistorasiaryhmälle, jolloin virtaa riittäisi useille laitteille. Palvelinhuoneeseen tulevalle metalliselle laitetelineelle asensimme maakaapelin, joka yhdistettiin sähkökaapilla muihin maadoituksiin. Tällä vältämme potentiaalierojen syntymisen metallisten osien välille ja sähkötapaturmien tapahtumisen. Jos jokin sähkölaite vioittuisi laitetelineessä, tulisi myös telineestä jännitteellinen. Maakaapeli johtaa tämän jännitteen suoraan maahan, jolloin sulake palaa välittömästi estäen lisävahingot. 5.2 Laiterasioiden merkintä ja viimeistely Kourun päällä ollut suojamuovi poistettiin ja viimeistelimme laiterasioiden asennuksen tekemällä datapistorasioiden kohdalle järjestysnumeromerkit, josta voidaan tarkistaa, mitä kytkimen porttia kukin datapistorasia käyttää. Pistorasioiden yläpuolelle merkitsimme niiden kuuluvan vain atk-käyttöön. KUVA 5 Sähkö- ja datapistorasiat

11 11 6. Verkon aktiivilaitteet ja yhteys verkon ulkopuolelle 6.1 Kytkin Kytkimen toiminta lähiverkossa Kytkin voi yhdistää Ethernet, Token Ring tai muita pakettikytkentäisiä verkon osia toisiinsa, jotta saadaan muodostettua yhtenäinen OSI-viitemallin kerroksella kaksi (siirtoyhteys) toimiva verkko. Kytkimellä voidaan yhdistää Ethernet, Token Ring sekä muita vastaavia pakettikytkentäisiä verkon osia, jolloin voidaan muodostaa erilaisia tekniikoita käyttävistä verkoista yksi toimiva verkko. Kun kytkin vastaanottaa paketin, se tallentaa lähettäneen tietokoneen fyysisen verkkokortin osoitteen (MAC-osoite) sekä portin kytkimessä sijaitsevaan osoitetauluun. Kytkin vertaa paketissa olevaa vastaanottajan MAC-osoitetta osoitetauluun ja lähettää paketin eteenpäin oikeaan porttiin. Jos kyseistä osoitetta ei löydy kytkimen osoitetaulusta, tai paketti on broadcast- tai multicast-tyyppiä, kytkin lähettää sen kaikkiin portteihin. Jos vastaanottajan portti on sama kuin lähettäjän portti, kyseinen paketti poistetaan. (Wikipedia)

12 Kytkimien valinta ja tilaus Verkkolaboratorion kytkimeksi valitsimme 16-porttisen SMC 10/100 kytkimen. 10/100 Mbps nopeus on käyttötarpeisiimme sopiva ja porttien määrä riittävä verkkolaboratorion tietokoneille. D-Linkin kytkimen hankimme myöhemmin laitevian vuoksi. Tuotteen nimike Selite Määrä SMC-EZ6516TX EU 16-porttinen 10/100Mbps kytkin 1 kpl D-Link DES-1024D 24-porttinen 10/100Mbps kytkin 1 kpl KUVAT 6, 7 SMC ja D-Link 10/100 kytkimet

13 Kytkimen asennus Verkkolaboratorioon otettiin käyttöön viisi tietokonetta, mutta paikkoja varattiin kymmenelle tietokoneelle. Näin pystyimme varmistamaan, että esimerkiksi luokkaan tuotaville kannettaville tietokoneille löytyy verkkoyhteys sekä sähköt esim. laturia varten. Palvelintilaan rakennettiin laiteteline, johon asennettiin sekä kytkin, että ristikytkentäpaneeli. Kaapelikourun kautta tulevia kaapeleita ei yhdistetä suoraan kytkimeen, vaan ristikytkentäpaneeli toimii välissä nimensä mukaisesti, eli se tuo kaapelit huoneeseen paneelin pistokkeisiin, josta yhteydet jatketaan tarpeen mukaan omiin tarkoituksiinsa. Tässä tapauksessa kaikki kaapelit yhdistettiin kytkimeen, jolloin huoneeseen saatiin toimiva tietoverkko. KUVA 8 Ristikytkentäpaneelin asennus 6.2 Verkkolaboratorion sisäverkon kytkeminen koulun verkkoon Saadaksemme verkkolaboratorion verkon yhdistettyä koulun yhteiseen verkkoon asensimme verkkojohdon, joka kulkee seuraavalle lähimmälle kytkimelle. Tästä yhteydet jatkuvat eteenpäin seuraavalle kytkimelle tai keskittimelle, josta edelleen Pudasjärven verkkoon ja siitä edespäin aina ulkomaille asti. 6.3 Testaus, vikaselvitys ja ongelmien korjaaminen Yhteydet verkkolaboratoriosta ulospäin eivät alkaneet toimia ja syyksi selvisikin työsalin rikkoutunut kytkin, johon verkkolaboratorion kytkin oli yhdistetty. Tilalle hankimme D-Link DES-1024D -24 porttisen 10/100Mbps kytkimen, jolla saimme katettua verkkolaboratorion yhteydet, työsalin tietokoneet sekä jatkoyhteydet ulospäin.

14 14 7. Asiakastietokoneet 7.1 Asiakasohjelmien käyttö lähiverkossa Asiakasohjelma on sovellus, jonka avulla verkon käyttäjät voivat ottaa etäyhteyden palvelimelle ja ohjata siellä olevaa ohjelmaa verkon yli. Palvelinohjelmaa voidaan ohjata myös samalla koneella olevalla asiakasohjelmalla. Joitain palvelinohjelmia ohjaavia asiakasohjelmia ei käytetä käsin vaan niiden ohjaus on ennalta suunniteltu ja ihminen ainoastaan asettaa asetukset haluamallaan tavalla ennen ajoa. Tämän tyylisiä ohjelmia ovat esimerkiksi yrityskäytössä olevat virustorjuntaohjelmat. (Wikipedia) 7.2 Tietokoneiden valinta ja testaus Verkkolaboratorioon tulevat tietokoneet valittiin koulun entisistä käytössä olleista tietokoneista, joiden kunto tuli tarkistaa ennen käyttöönottoa. Osa löytämistämme tietokoneista olivat käyttökelvottomia, koska niihin ei löytynyt kaikkia tarvittavia osia, kuten pakollisiksi luettavat keskusmuisti, verkkokortti ja kiintolevy. Koneista saimme valittua viisi toimivaa ns. asiakastietokonetta ja yhden palvelintietokoneen. KUVA 9 - Asiakastietokoneita 7.3 Lisäohjelmien asennus Tietokoneissa oli asennettuna Windows 98 käyttöjärjestelmä. Jokaiseen koneeseen asennettiin lisäksi Electronics Workbench ja Autocad, koska ne tulisivat sähköosaston oppilaiden käyttöön.

15 15 8. Palvelin 8.1 Palvelimen toiminta lähiverkossa Verkon palvelimella tarkoitetaan tietokonetta, joka ajaa yhtä tai useampaa palvelinohjelmaa. Näiden ohjelmien tarkoituksena on tarjota tietoverkon käyttäjille erilaisia palveluita, kuten tulostimen tulostusjonon ylläpitoa tai tiedostojen jakoa. (Wikipedia) 8.2 Palvelintietokoneen ja käyttöjärjestelmän valinta Palvelimeksi valittiin tehokkain kone, jonka saimme oppilasprojektin käyttöön. Tietokoneen testauksen jälkeen valitsimme koneeseen palvelinkäyttöön parhaiten soveltuvan käyttöjärjestelmän. Yhden käyttäjän moniajojärjestelmät eivät soveltuisi tähän toimintaan, eli meidän tulisi valita sellainen käyttöjärjestelmä, joka pystyisi hallitsemaan usean käyttäjän tekemiä palvelupyyntöjä. Näiden valintakriteerien perusteella päädyimme Ubuntu Linux järjestelmään, joka soveltuisi oppilastyöhömme parhaiten kyseisen jakelupaketin ilmaisuuden, vakauden sekä päivitettävyyden perusteella. KUVA 10 Ubuntu Linux käyttöjärjestelmän logo

16 Käyttöjärjestelmä Asennus, päivitys sekä käyttöönotto Entinen käyttöjärjestelmä poistui asennuksen aikana. Käyttöjärjestelmän asennus alkoi kiintolevyn osioinnilla ja Linuxista teimme perusasennuksen, josta voisimme myöhemmin karsia ylimääräisiä ohjelmia pois ja asentaa tarvittavia tilalle. Tämän jälkeen oli vuorossa käyttöjärjestelmän ohjelmien päivitys, joka oli suhteellisen nopea operaatio, koska käytettävissämme oli koulun nopea internetyhteys. Ohjelmistot päivitettiin, jotta saisimme käyttöömme uusimmat versiot palvelinohjelmistoista.. Tällä vältämme pahimmat ohjelmistovirheiden ja tietoturva-aukkojen aiheuttamat häiriöt palvelintietokoneen toiminnassa Palveluiden määrittäminen ja käyttöönotto Palvelintietokoneen yksi käyttötarkoitus on jakaa osa sen massamuistista verkon muiden tietokoneiden käyttöön, jolloin käyttäjät voivat tallentaa omat työnsä palvelimelle salasanasuojattuun kansioon. Tämä on vain yksi mahdollisista palveluista, joita asentamamme järjestelmä pystyisi tarjoamaan. Tietokoneella voidaan ylläpitää esimerkiksi http-palvelinta, jolloin verkon tietokoneet pystyisivät tarkastelemaan palvelinkoneen tiettyä levytilan osaa internetselaimillaan. Yksi mahdollisuus olisi antaa tulostimen ohjaaminen palvelintietokoneen hoidettavaksi, jolloin palvelintietokone huolehtisi tulostusjonosta ja kaikilla verkon tietokoneilla olisi mahdollista käyttää samaa laitetta. Asensimme palvelintietokoneeseen käyttöön Samba nimisen ohjelman, joka mahdollistaa tiedostojen jakamisen verkon yli Windows-käyttöjärjestelmällä varustettujen tietokoneiden kanssa. Jakamalla osan palvelintietokoneen kiintolevystä verkossa, voimme varmistaa, että asiakastietokoneiden käyttäjät voivat tallentaa tiedostojaan myös palvelimelle oman käyttäjätunnuksen ja salasanan taakse. Näin voimme parantaa yksittäisen käyttäjän tietoturvaa.

17 17 9. Loppusanat Näin saimme pienistä vastoinkäymisistä huolimatta rakennettua koululle yhden pienimuotoisen atk-luokan sähköpuolen oppilaiden opetuskäyttöä varten. Kyseinen verkkolaboratorio rakennettiin lähiverkkotekniikan esittelyyn oppilaita ja vierailijoita varten. Päättötyön tekemisen aikana opimme monia asioita lähiverkkotekniikkaan liittyen.

18 18 LIITTEET 1. Verkkolaboratorion hahmotelma paperille

19 19 LÄHTEET Wikipedia Vapaa tietosanakirja, 2005, Lähiverkko [Web-dokumentti]. Saatavilla osoitteessa: [Viitattu ]. Wikipedia Vapaa tietosanakirja, 2005, Ethernet [Web-dokumentti]. Saatavilla osoitteessa: [Viitattu ]. Wikipedia Vapaa tietosanakirja, 2005, Verkkokytkin [Web-dokumentti]. Saatavilla osoitteessa: [Viitattu ]. Mäntylä, J Kotiverkon rakenne [Web-dokumentti]. Saatavilla osoitteessa: [Viitattu ]. KANSIKUVA Tommi Tauriainen KUVAT 2, 3, 4, 5, 8, 9 Tommi Tauriainen KUVA 1 Muokkaus Janne Siuruainen Tietokone - Palvelin - SMC Kytkin - D-Link Kytkin - KUVA 6 KUVA 7 KUVA 10