Инфокоммуникационные системы и сети (ИКСС)

Процесс проектирования представляет собой значительно упрощенное моделирование еще не наступившей действительности^[1]. В связи с этим предусмотреть все возможные факторы, учесть все потребности, которые могут возникнуть в будущем, не представляется возможным. Однако общие подходы к проектированию локальных компьютерных сетей сформулированы, некоторые полезные принципы такого проектирования предлагаются и с успехом применяются.

Исходные данные

          Важность этого пункта связана с необходимостью упорядочивания требований к создаваемой ЛС и ее отдельным элементам для обеспечения возможности принятия в будущем конкретных решений. При создании новой сети для какого-нибудь предприятия необходимо учитывать:

- требуемый размер локальной сети (в настоящее время, в ближайшем будущем и по прогнозу на перспективу);

- структуру, иерархию и основные части локальной сети (по подразделениям предприятия, комнатам, этажам и зданиям);

- интенсивность и основные направления информационных потоков в сети (в настоящее время, в ближайшем будущем и в перспективе);

- особенности передаваемой по сети информации (данные, оцифрованная речь, изображения), которые сказывается на требуемой скорости передачи;

- технические характеристики аппаратного обеспечения (компьютеров, адаптеров, кабелей, репитеров, концентраторов, коммутаторов) и его стоимость;

- возможности прокладки кабельной системы в помещениях и между ними, а также меры обеспечения ее целостности;

- способы обслуживания сети и контроля ее безотказности и безопасности;

- требования к программным средствам по допустимому размеру сети, скорости, гибкости, разграничению прав доступа, стоимости, по возможностям контроля обмена информацией и др.;

- необходимость подключения к другим сетям, глобальным или к локальным.

          Вероятно, что после изучения всех этих вопросов выяснится, что можно обойтись без локальной сети, избежав тем самым затрат на аппаратуру и программное обеспечение, установку, эксплуатацию, поддержку и ремонт сети, зарплату обслуживающему персоналу, и др.

          Сеть по сравнению с автономными, локальными компьютерами порождает множество дополнительных проблем. Это и простейшие механические (компьютеры, подключенные к сети, труднее перемещать внутри помещения), и сложные информационные (необходимость контролировать совместно используемые ресурсы, предотвращать заражение сети вирусами). Кроме того, пользователи локальной сети уже не столь независимы, как пользователи автономных компьютеров, им необходимо соблюдать определенные правила, подчиняться установленным требованиям, которым их нужно научить. Сетевое взаимодействие ставит вопрос о безопасности информации, защите от несанкционированного доступа, ведь с любого компьютера сети можно использовать данные с общих сетевых дисков. Защитить один или несколько одиночных компьютеров гораздо проще, чем локальную сеть. Поэтому приступать к установке сети целесообразно только тогда, когда без сети работа становится непроизводительной или вовсе невозможной.

          В начале проектирования сети необходимо выполнить инвентаризацию имеющегося аппаратно-программного комплекса, а также внешних периферийных устройств (принтеров, сканеров и т.д.). Это позволит при создании сети исключить ненужное дублирование (аппаратное и программное обеспечение возможно использовать как разделяемые ресурсы), а также поставить задачи модернизации (апгрейда) как аппаратных, так и программных средств. Для более точного определения характеристик компьютеров целесообразно использовать специальные диагностические программы.

Выбор размера и структуры сети

          Под размером сети случае понимается как количество объединяемых в сеть компьютеров, так и расстояния между ними. Нужно заранее определить, сколько компьютеров (минимально и максимально) необходимо объединить в сеть. При этом необходимо оставлять возможность для дальнейшего увеличения их количества в сети на 20–50 процентов.

          Определение требуемой длины линий связи сети играет важную роль при проектировании сети. Например, если расстояния между абонентами очень большие, может понадобиться применения дорогого оборудования. К тому же с увеличением длины линий связи резко возрастает значимость их защиты от внешних электромагнитных помех. От расстояния зависит и скорость передачи информации по сети (выбор между Ethernet и Fast Ethernet). При выборе расстояний целесообразно увеличивать их на 10 процентов для учета непредвиденных обстоятельств. Преодолеть ограничения по длине можно путем выбора структуры сети и разбиения ее на отдельные части. Локальная сеть предприятия может объединять рабочие группы компьютеров, сети подразделений, опорные сети, средства связи с другими сетями. Для объединения частей сети может использоваться различное сетевое оборудование (репитеры, концентраторы, коммутаторы, мосты, маршрутизаторы). Выбор структуры сети очень важен, так как в ряде случаев стоимость этого объединительного оборудования может существенно превысить стоимость компьютеров, сетевых адаптеров и кабеля. В идеале структура сети должна соответствовать структуре здания (его поэтажной планировке) и всего комплекса зданий предприятия. Рабочие места группы сотрудников, занимающихся сходными задачами (бухгалтерия, отдел продаж, инженерная группа), должны размещаться в одном или рядом расположенных помещениях. Тогда компьютеры этих сотрудников можно объединить в один сетевой сегмент и установить около этих помещений сервер, с которым они будут работать, а также концентратор или коммутатор, объединяющий эти абоненты. Рабочие места работников отдела, занимающихся комплексом аналогичных задач, лучше расположить на одном этаже здания, что значительно упростит их объединение в сегмент и процесс администрирования. На этом же этаже логично разместить коммутаторы, маршрутизаторы и серверы, с которыми работает данное подразделение.

Выбор оборудования

          При выборе сетевого оборудования необходимо учитывать:

- уровень унификации оборудования и его совместимость с наиболее распространенным программным обеспечением;

- скорость передачи информации и перспективы ее дальнейшего увеличения;

- топологии сети и их возможные комбинации;

- метод управления обменом данными в сети (CSMA/CD, полный дуплекс или маркерный метод);

- типы кабеля сети и его основные характеристики;

- технические характеристики и стоимость аппаратных средств (сетевых адаптеров, трансиверов, репитеров, концентраторов, коммутаторов).

          В настоящее время для оборудования локальных сетей чаще всего используется неэкранированная витая пара UTP. Другие, более затратные варианты на основе экранированной витой пары, оптоволоконного кабеля или беспроводных соединений используются в случаях, когда в этом действительно существует необходимость. Например, оптоволокно может использоваться для объединения удаленных сегментов сети без потери скорости.

          Не менее важная задача - это выбор компьютеров. Если для рабочих станций или невыделенных серверов обычно используют те компьютеры, которые уже имеются в наличии, то выделенный сервер желательно приобретать специально для сети. Лучше, если это будет быстродействующий специализированный компьютер-сервер, спроектированный с учетом специфических нужд сети (такие серверы выпускаются всеми крупнейшими производителями компьютеров). Требования к серверу:

- максимально быстрый процессор. Типичная величина тактовой частоты процессора для сервера сейчас составляет 2 -4 ГГц. Для больших сетей применяют многопроцессорные серверы (от 8 процессоров);

- большой объем оперативной памяти. Типичный объем оперативной памяти сервера сейчас составляет 32-256 Гбайт. Большой объем оперативной памяти (RAM) сервера важнее быстродействия микропроцессора, так как позволяет эффективно использовать кэширование дисковой информации, храня в памяти копии тех областей диска, с которыми производится интенсивный обмен;

- быстрые жесткие диски большого объема. Типичная величина диска современного сервера составляет 10-50 Тбайт. Дисководы должны быть совместимы с сетевой операционной системой (драйверы должны входить в набор драйверов, поставляемый с ОС). В серверах предусматривается возможность замены дисков без выключения питания сервера («горячая замена»);

- специализированные серверы уже имеют в своем составе сетевые адаптеры с оптимальными характеристиками. Если в качестве сервера используется обычный персональный компьютер, то сетевой адаптер для него необходимо выбирать наиболее быстродействующий;

- мыши, клавиатуры и видеомониторы не являются обязательными принадлежностями сервера, так как он, как правило, не работает как обычный ПК.

          Если есть возможность выбора компьютеров для рабочих станций, то стоит изучить вопрос целесообразности использования бездисковых рабочих станций (с загрузкой операционной системы через сеть). Это значительно снизит стоимость сети в целом или позволит при тех же затратах приобрести рабочие станции с лучшими характеристиками.

          Для любой сети крайне критична ситуация перебоев ее электропитания. Несмотря на то, что многие сетевые программные средства применяют специальные меры против этого, как и против других отказов аппаратуры (дублирование дисков, автосохранение), проблема достаточно серьезная. Отключение питания может полностью и надолго вывести компьютерную сеть из строя. Защищенными от отключения питания должны быть все серверы сети а в идеале и рабочие станции.

          Перечислена лишь часть проблем, кроме которых проектировщику сети приходится решать задачи, связанные с выбором сетевых адаптеров, репитеров, концентраторов, коммутаторов, маршрутизаторов и другого оборудования. Стоит отметить, что производительность сети и ее надежность определяются компонентом с самым низким качеством, желательно, чтобы все они в максимальной степени соответствовали друг другу.

Выбор сетевых программных средств

          При выборе сетевого программного обеспечения (ПО) надо учитывать следующие факторы:

- какую сеть поддерживает приобретаемое программное обеспечение: одноранговую, сеть на основе сервера или оба этих типа;

- максимальное количество абонентов (с запасом не менее 20%);

- типы и количество серверов;

- совместимость с разными аппаратно-программными платформами, а также с другими сетевыми средствами;

- оптимальный уровень производительности ПО в различных режимах работы;

- надежность работы, режимы доступа и степень защиты данных;

- стоимость программного обеспечения, его эксплуатации, обслуживания и модернизации.

          Еще до установки сети необходимо решить вопрос об ее управлении. Даже в случае одноранговой сети лучше выделить для этого отдельного специалиста (администратора), который будет иметь исчерпывающую информацию о конфигурации сети и распределении ресурсов, а также следить за корректным ее использованием всеми пользователями. Если сеть большая, то для обеспечения ее функционирования кроме сетевого администратора нужна группа высокопрофессиональных специалистов.