1. Лекция: Задачи и цели сетевого администрирования, понятие о сетевых протоколах и службах
Данная лекция знакомит с базовым набором задач, которые должен выполнять сетевой администратор в своей профессиональной деятельности, а также описаны две общепринятые модели межсетевого взаимодействия
1.1 Задачи и цели сетевого администрирования.
Современные корпоративные информационные системы по своей природе всегда являются распределенными системами. Рабочие станции пользователей, серверы приложений, серверы баз данных и прочие сетевые узлы распределены по большой территории. В крупной компании офисы и площадки соединены различными видами коммуникаций, использующих различные технологии и сетевые устройства. Главная задача сетевого администратора — обеспечить надежную, бесперебойную, производительную и безопасную работу всей этой сложной системы.
Будем рассматривать сеть как совокупность программных, аппаратных и коммуникационных средств, обеспечивающих эффективное распределение вычислительных ресурсов. Все сети можно условно разделить на 3 категории:
- локальные сети (LAN, Local Area Network);
- глобальные сети (WAN, Wide Area Network);
- городские сети (MAN, Metropolitan Area Network).
Глобальные сети позволяют организовать взаимодействие между абонентами на больших расстояниях. Эти сети работают на относительно низких скоростях и могут вносить значительные задержки в передачу информации. Протяженность глобальных сетей может составлять тысячи километров. Поэтому они так или иначе интегрированы с сетями масштаба страны.
Городские сети позволяют взаимодействовать на территориальных образованиях меньших размеров и работают на скоростях от средних до высоких. Они меньше замедляют передачу данных, чем глобальные, но не могут обеспечить высокоскоростное взаимодействие на больших расстояниях. Протяженность городских сетей находится в переделах от нескольких километров до десятков и сотен километров.
Локальные сети обеспечивают наивысшую скорость обмена информацией между компьютерами. Типичная локальная сеть занимает пространство в одно здание. Протяженность локальных сетей составляет около одного километра. Их основное назначение состоит в объединении пользователей (как правило, одной компании или организации) для совместной работы.
Механизмы передачи данных в локальных и глобальных сетях существенно отличаются. Глобальные сети ориентированы на соединение — до начала передачи данных между абонентами устанавливается соединение (сеанс). В локальных сетях используются методы, не требующие предварительной установки соединения, — пакет с данными посылается без подтверждения готовности получателя к обмену.
Кроме разницы в скорости передачи данных, между этими категориями сетей существуют и другие отличия. В локальных сетях каждый компьютер имеет сетевой адаптер, который соединяет его со средой передачи. Городские сети содержат активные коммутирующие устройства, а глобальные сети обычно состоят из групп мощных маршрутизаторов пакетов, объединенных каналами связи. Кроме того, сети могут быть частными или сетями общего пользования.
Сетевая инфраструктура строится из различных компонентов, которые условно можно разнести по следующим уровням:
- кабельная система и средства коммуникаций;
- активное сетевое оборудование;
- сетевые протоколы;
- сетевые службы;
- сетевые приложения.
Каждый из этих уровней может состоять из различных подуровней и компонент. Например, кабельные системы могут быть построены на основе коаксиального кабеля («толстого» или тонкого»), витой пары (экранированной и неэкранированной), оптоволокна. Активное сетевое оборудование включает в себя такие виды устройств, как повторители (репитеры), мосты, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы. В корпоративной сети может быть использован богатый набор сетевых протоколов: TCP/IP, SPX/IPX, NetBEUI, AppleTalk и др.
Основу работы сети составляют так называемые сетевые службы (или сервисы). Базовый набор сетевых служб любой корпоративной сети состоит из следующих служб:
- службы сетевой инфраструктуры DNS, DHCP, WINS;
- службы файлов и печати;
- службы каталогов (например, Novell NDS, MS Active Directory);
- службы обмена сообщениями;
- службы доступа к базам данных.
Самый верхний уровень функционирования сети — сетевые приложения.
Сеть позволяет легко взаимодействовать друг с другом самым различным видам компьютерных систем благодаря стандартизованным методам передачи данных, которые позволяют скрыть от пользователя все многообразие сетей и машин.
Все устройства, работающие в одной сети, должны общаться на одном языке – передавать данные в соответствии с общеизвестным алгоритмом в формате, который будет понят другими устройствами. Стандарты – ключевой фактор при объединении сетей.
Для более строгого описания работы сети разработаны специальные модели. В настоящее время общепринятыми моделями являются модель OSI (Open System Interconnection) и модель TCP/IP (или модель DARPA). Обе модели будут рассмотрены в данном разделе ниже.
Прежде чем определить задачи сетевого администрирования в сложной распределенной корпоративной сети, сформулируем определение термина «корпоративная сеть» (КС). Слово «корпорация» означает объединение предприятий, работающих под централизованным управлением и решающих общие задачи. Корпорация является сложной, многопрофильной структурой и вследствие этого имеет распределенную иерархическую систему управления. Кроме того, предприятия, отделения и административные офисы, входящие в корпорацию, как правило, расположены на достаточном удалении друг от друга. Для централизованного управления таким объединением предприятий используется корпоративная сеть.
Основная задача КС заключается в обеспечении передачи информации между различными приложениями, используемыми в организации. Под приложением понимается программное обеспечение, которое непосредственно нужно пользователю, например, бухгалтерская программа, программа обработки текстов, электронная почта и т.д. Корпоративная сеть позволяет взаимодействовать приложениям, зачастую расположенным в географически различных областях, и обеспечивает доступ к ним удаленных пользователей. На рис. 1.1 показана обобщенная функциональная схема корпоративной сети.
Обязательным компонентом корпоративной сети являются локальные сети, связанные между собой.
В общем случае КС состоит из различных отделений, объединенных сетями связи. Они могут быть глобальными (WAN) или городскими (MAN).
Р ис. 1.1 Обобщенная схема КС
Итак, сформулируем задачи сетевого администрирования в сложной распределенной КС:
Несмотря на то, что планированием и монтажом больших сетей обычно занимаются специализированные компании-интеграторы, сетевому администратору часто приходится планировать определенные изменения в структуре сети — добавление новых рабочих мест, добавление или удаление сетевых протоколов, добавление или удаление сетевых служб, установка серверов, разбиение сети на сегменты и т.д. Данные работы должны быть тщательно спланированы, чтобы новые устройства, узлы или протоколы включались в сеть или исключались из нее без нарушения целостности сети, без снижения производительности, без нарушения инфраструктуры сетевых протоколов, служб и приложений.
- Установка и настройка сетевых узлов (устройств активного сетевого оборудования, персональных компьютеров, серверов, средств коммуникаций).
Данные работы могут включать в себя — замену сетевого адаптера в ПК с соответствующими настройками компьютера, перенос сетевого узла (ПК, сервера, активного оборудования) в другую подсеть с соответствующим изменениями сетевых параметров узла, добавление или замена сетевого принтера с соответствующей настройкой рабочих мест.
Данная задача включает в себя выполнение таких работ — планирование и настройка базовых сетевых протоколов корпоративной сети, тестирование работы сетевых протоколов, определение оптимальных конфигураций протоколов.
Корпоративная сеть может содержать большой набор сетевых служб. Кратко перечислим основные задачи администрирования сетевых служб:
- установка и настройка служб сетевой инфраструктуры (службы DNS, DHCP, WINS, службы маршрутизации, удаленного доступа и виртуальных частных сетей);
- установка и настройка служб файлов и печати, которые в настоящее время составляют значительную часть всех сетевых служб;
- администрирование служб каталогов (Novell NDS, Microsoft Active Directory), составляющих основу корпоративной системы безопасности и управления доступом к сетевым ресурсам;
- администрирование служб обмена сообщениями (системы электронной почты);
- администрирование служб доступа к базам данных.
6.7. Сетевые службы и протоколы
Каждый сетевой уровень подчиняется определенному сетевому протоколу, определяющему набор сетевых служб, присущих данному уровню. Короче говоря, сетевая служба – это набор функций, которые уровень выполняет для вышележащего уровня (например, коррекция ошибок).
С другой стороны, протокол – это правила, которым должен следовать уровень, чтобы реализовать сетевую службу.
Пример. Чтобы отправить кому-либо письмо, мы пишем адрес на конверте. Таким образом, функция адреса заключается в обеспечении правильной доставки. Формат, в котором пишется адрес, строго определен:
Почтовые работники ожидают, что на второй строке будет указана улица, а за ней – номер дома. Формат адреса на конверте следует определенному протоколу. Сетевая служба таким же образом определяет выполнение какой-либо функции или задачи (определение ошибки или доставки сообщения).
Сетевой протокол описывает формат данных или пакетов данных, т. е. правила оформления, которым данные должны подчиняться, чтобы программное обеспечение выполняло ту или иную функцию или сетевую службу (для случая коррекции ошибок протокол описывает, какие ошибки сетевая служба должна исправлять).
Набор свойств и функций, которым обладает определенный сетевой уровень, называется сетевой службой. Каждый сетевой уровень запрашивает определенную сетевую службу от нижележащего уровня. Протокол уровня определяет структуру данных и формат пакета для выполнения запрашиваемой сетевой службы.
6.8. Привязка протоколов
Процесс, который называется привязкой, позволяет с достаточной гибкостью настраивать сеть, т. е. сочетать протоколы и платы сетевых адаптеров, как того требует ситуация.
Так, например, Ваш компьютер является членом рабочей группы одноранговой сети на базе Windows 95, и обмен данными осуществляется по протоколу NetBEIU. Если помимо этого Вам необходим доступ на сервер Вашей организации, работающей под управлением Novell NetWare, то первое, что необходимо сделать – установить на Вашем компьютере соответствующий протокол – IPX/SPX.
Таким образом, два стека протоколов должны быть привязаны к одной плате сетевого адаптера – NetBEUT и IPX / SPX. При подключении к глобальной сети Интернет на Вашем компьютере дополнительно должен быть установлен еще один протокол TCP / IP.
Порядок привязки определяет очередность, с которой операционная система выполняет программы. Если с одной платой СА связано несколько протоколов, то порядок привязки определяет очередность, с которой будут использоваться протоколы при попытках установить соединение. Обычно привязку выполняют при установке ОС или добавлении и настройке протокола.
Например, если TCP/IP – первый протокол в списке привязки, то именно он будет использоваться при попытке установить связь. Если попытка неудачна, то компьютер попытается установить соединение, используя следующий по порядку протокол в списке привязки.
Привязка (binding) не ограничивается установкой соответствия стека протокола плате СА. Стек протокола должен быть привязан к компонентам, уровень которых и выше, и ниже его уровня.. Так, TCP/IP наверху может быть привязан к сеансовому уровню NetBIOS, а внизу – к драйверу платы СА. Драйвер, в свою очередь, привязан к плате СА.