О построении современных вычислительных сетей.
По роду своей деятельности мне приходится часто бывать на различных предприятиях, где я могу наблюдать разные варианты построения локальных вычислительных сетей. Пришлось отметить для себя, что во многих случаях предпосылкой сетевого решения в регионах пока является потребность в распределении ресурсов внешней памяти между несколькими компьютерами. Причем, если это удается, дальнейшее развитие сети сводится к едва ли систематизированному добавлению сетевых клиентских компьютеров. Подобный подход к организации информационной системы организации (корпоративной информационной системы) натолкнул меня к написанию данной статьи.
Данная статья представляет собой обобщенный обзор о создании современной вычислительной сети в четырех разделах: структурированная кабельная система, сетевое оборудование, сетевые серверы и клиентские компьютеры, система управления электронным документооборотом. Обзор носит рекомендательный характер, не претендует на методический материал и отражает подход и мнение автора.
Часть 1. Структурированная кабельная система
Наиболее важным этапом при создании вычислительной сети является проектирование ее архитектуры. Основа архитектуры сети — структурированная кабельная система. Сегодня это — сложный комплекс, состоящий из кабелей, кроссового оборудования, многочисленных и многообразных розеток, желобов для прокладки кабелей (кабель-каналов), массы всякой установочной фурнитуры, устройств обозначения трасс и маркировки кабелей и т.д. Прокладывая новую кабельную систему, обновляя или расширяя существующую, следует придерживаться стандартов Ассоциации производителей средств связи (Telecommunications Industries Association — TIA) и Ассоциации производителей электронного оборудования (Electronic Industries Association — EIA)*. Эти стандарты, одобренные ANSI, служат базой для проектирования и прокладки универсальных кабельных систем.
Кабельная система структурирована как по вертикали, так и по горизонтали, т.е. вся система разбита на относительно самостоятельные подсистемы, выполняющие свои функции. Основные специфические требования, предъявляемые к структурированной кабельной системе (СКС) — гибкость, универсальность, избыточность.
Гибкость позволяет легко менять конфигурацию проводки, приспосабливая ее к возникающим потребностям, без новых работ по прокладке кабелей и монтажу. СКС строится на 15-20 лет, а затем меняется лишь незначительно, в несущественных деталях. Нетрудно заметить, что при таком подходе затраты на внутренние кабельные системы стали капитальными, такими же, как, например, на строительство здания.
Универсальность СКС отражается в поддержке сетей — телефонной, телевизионной, компьютерной; сети охраны и сигнализации; сети управления окнами, дверями, воротами; кондиционированием, отоплением, освещением. При появлении новых потребностей правильно спроектированная проводка воспримет и их.
При проектировании СКС необходимо учитывать все клиентские рабочие места, включая даже те, что планируются в отдаленном будущем. Избыток коммуникационных розеток в помещениях предприятия, заранее проложенные перспективные линии обязательно окупят себя в будущем.
Что же собой представляет проводка СКС? В самом простом случае это два кабеля неэкранированной «витой пары» (UTP) категории 3-5 с оконечными коннекторами, подсоединенные один к концентратору, второй — к клиентскому компьютеру. Таким образом, в качестве эксперимента, можно собрать небольшую локальную сеть. Но на практике подобная инфраструктура сети оказывается слишком критичной для работы даже небольшого офиса. Вероятность того, что уборщица случайно выдернула кабель, или грузчики придавили кабель тяжелым сейфом, или, в конце концов, просто в результате очередного благоустройства была нарушена работа сети — при грамотно построенной СКС не должна существовать вообще. Да, конечно, в данном случае можно рекомендовать делать проводку в стенах, над потолками или под полами. Но в большинстве типов строений, особенно если стены кирпичные, приходится пускать провода по заранее подготовленным кабельным коробам (кабель-каналам), которые прикрепляются к стене. Такие производители кабель-каналов, как Legrand и Panduit, предлагают широкий ассортимент аксессуаров, позволяющих строить эргономические СКС любой сложности (несмотря на иной раз не евклидову геометрию помещений). Необходимо заметить, что подобное решение соответствует всем нормам противопожарной безопасности.
По поводу типов используемых кабелей следует заметить, что имеется довольно широкий выбор кабелей, однако для современных сетей определяющими факторами являются требуемая пропускная способность и стоимость. Для большинства сетей это сужает выбор до многомодового волоконно-оптического кабеля (ВОК) и неэкранированной витой пары (UTP) категории 5. Хотя многие предпочли бы провести ВОК прямо к рабочей станции, приходится все же ограничиваться его применением только в магистрали. Дополнительные затраты на волоконно-оптические концентраторы и сетевые карты зачастую оказываются неоправданными.
Заземляющая магистраль должна быть соединена со стальной арматурой здания и заземляющими электродами. Это требование является настолько важным, что ЕIА/ТIА установили отдельный Стандарт 607 для заземления телекоммуникационных магистралей.
Что же касается общей схемы СКС, расположения оборудования, серверов, розеток клиентских компьютеров, здесь применимы две вариации — центральное размещение (MDF — главное распределительное устройство) и размещение в отсеках связи (IDF промежуточные распределительные устройства). Вариант центрального размещения предполагает наличие собственно центра — комнаты, где расположены все важные управляющие компоненты сети (первичные сетевые службы, концентраторы, коммутаторы, центральный источник бесперебойного питания и, возможно, серверы и консоль управления сетью). В случае центрального размещения рекомендуется использовать коммуникационные шкафы, в которые и помещается вся собранная в одном месте электроника. Такие шкафы выпускаются RITTAL, DATA RACK и др. в ассортименте от малых в настенном исполнении и до двухметровых напольных шкафов. Коммуникационные шкафы оснащаются вентиляторами, имеют прочную и, если необходимо, герметичную конструкцию. Дополнительно предлагаются полки для оборудования, гребенки для вывода проводов и прочие аксессуары. К центральной аппаратной комнате подводится большое число кабелей. Во избежание путаницы с кабелями используются патч-панели или кросс-панели. Кроме того, все кабели должны быть тщательно промаркированы. Современные панели Smart Patch Panel производства RIT позволяют мониторинг панели с консоли управления сетью. Центральное размещение в значительной мере облегчает администрирование сети. Размещенные в одном месте коммутаторы также позволят повысить производительность. Центральное размещение таких источников бесперебойного питания как APC Matrix-UPS значительно повысит надежность защиты от перепадов напряжения большого числа единиц оборудования (APC Symmetra, максимальной суммарной мощностью 16кВа, хитроумной схемой распределения избыточности представляет собой поистине безотказную систему бесперебойного питания для целого отдела).
В случае размещения в отсеках связи можно несколько сэкономить на кабелях и на оборудовании, но придется ходить по комнатам, этажам и зданиям, где расположены отсеки связи, ведь в них надо следить за чистотой и порядком, тщательно их запирать, обеспечивать электропитание, заземление оборудования и т.д. В больших информационных сетях используется необходимое число MDF, соединенных вертикальной магистралью.
Дмитрий ШЕЙКО,
Сервисный центр AMBER,
Office@amber.belhard.com,
Бобруйск, (02251) 3-15-24
* Е1А/Т1А 568А — Стандарт по телекоммуникационной проводке в промышленных зданиях; Е1А/Т1А 569 — Стандарт по монтажу телекоммуникационных линий в промышленных зданиях.
4. Общие принципы построения вычислительных сетей.
Вычислительная сеть — это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Линии связи образованы кабелями, сетевыми адаптерами и другими коммуникационными устройствами. Все сетевое оборудование работает под управлением системного и прикладного программного обеспечения.
Основная цель сети — обеспечить пользователям сети потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех компьютеров.
Вычислительная сеть — это одна из разновидностей распределенных систем, достоинством которых является возможность распараллеливания вычислений, за счет чего может быть достигнуто повышение производительности и отказоустойчивости системы.
5. Локальные и глобальные сети
Локальные сети Local Area Network (LAN) — сети компьютеров, сосредоточенных на небольшой территории (обычно в радиусе не более 1-2 км).
В общем случае локальная сеть представляет собой коммуникационную систему, принадлежащую одной организации.
Поскольку в локальные сети имеют короткие расстояния между компьютерами, то рациональнее использовать относительно дорогие, но высококачественные линии связи. Такие линии оправдают затраты поскольку позволят простыми методами передачи данных достигнуть высоких скоростей обмена данными по 100 Мбит/с. В виду этого, услуги локальной сети, которые весьма отличаются своим разнообразием, обычно сразу предусматривают режим работы on-line (режим реального времени).
Глобальные сети — Wide Area Network (WAN) — сеть, которая объединяет территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут находиться в различных городах и даже странах.
В глобальных сетях, конечно, не развернешься на покупку дорогих высококачественных линий связи. Поэтому чаще всего используются уже существующие линий связи, изначально предназначенные совсем для других целей. Например, многие глобальные сети строятся на основе телефонных и телеграфных каналов общего назначения. Но такие линии имеют существенно ниже скорости (десятки килобит в секунду), поэтому и услуги глобальной сети обычно не предусматривают передачу файлов в реальном времени, а только в фоном режиме (of-line) с использованием электронной почты. Как мы уже говорили в предыдущем разделе, надежность и устойчивость передачи дискретных данных в глобальных сетях (которым приходится использовать некачественные линии связи) обеспечивают специальные методы и оборудование, которые существенно отличаются от тех методов и оборудования локальных сетей.
6. Требования, предъявляемые к современным вычислительным сетям.
Потенциально высокая производительность — это одно из основных свойств распределенных систем, к которым относятся компьютерные сети. Это свойство обеспечивается возможностью распараллеливания работ между несколькими компьютерами сети. К сожалению, эту возможность не всегда удается реализовать. Существует несколько основных характеристик производительности сети:
— задержка передачи и вариация задержки передачи.
2. Надежность и безопасность
3. Расширяемость и масштабируемость
Расширяемость (extensibility) означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, служб), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.
Масштабируемость (scalability) означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается.
Прозрачность (transparency) сети достигается в том случае, когда сеть представляется пользователям не как множество отдельных компьютеров, связанных между собой сложной системой кабелей, а как единая традиционная вычислительная машина с системой разделения времени.
5. Поддержка разных видов трафика
Управляемость сети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети.
Совместимость или интегрируемость означает, что сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение, то есть в ней могут сосуществовать различные операционные системы, поддерживающие разные стеки коммуникационных протоколов, и работать аппаратные средства и приложения от разных производителей.