Пример расчета надежности локальной вычислительной сети
Локальная вычислительная сеть (ЛВС) обычно включает в свой состав комплект рабочих станций пользователя, рабочую станцию администратора сети (может использоваться одна из пользовательских станций), серверное ядро (комплект аппаратных серверных платформ с серверными программами: файл-сервер, WWW-сервер, сервер БД, почтовый сервер и т.п.), коммуникационное оборудование (маршрутизаторы, коммутататры, концентраторы) и структурированную кабельную систему (кабельное оборудование).
Расчет надежности ЛВС начинают с формирования понятия отказа данной сети. Для этого анализируются управленческие функции, выполнение которых на предприятии осуществляется с использованием данной ЛВС. Выбираются такие функции, нарушение которых недопустимо, и определяется оборудование ЛВС, задействованное при их выполнении. Например: безусловно в течение рабочего дня должна обеспечиваться возможность вызова/записи информации из базы данных, а также обращение к Internet.
Для совокупности таких функций по структурной электрической схеме определяется оборудование ЛВС, отказ которого непосредственно нарушает хотя бы одну из указанных функций, и составляется логическая схема расчета надежности.
При этом учитываются количества и условия работы ремонтно-восстановительных бригад. Обычно принимаются следующие условия:
— восстановление ограниченное – т.е. в любой момент времени не может восстанавливаться более, чем один отказавший элемент, т.к. имеется одна ремонтная бригада;
— среднее время восстановления отказавшего элемента устанавливается или исходя из допустимых перерывов в работе ЛВС, или из технических возможностей доставки и включения в работу этого элемента.
В рамках изложенного выше подхода к расчету схема расчета надежности, как правило, может быть сведена к последовательно-параллельной схеме.
Установим в качестве критерия отказа ЛВС отказ оборудования, входящего в ядро сети: серверов, коммутаторов или кабельного оборудования.
Считаем, что отказ рабочих станций пользователей не приводит к отказу ЛВС, а поскольку одновременный отказ всех рабочих станций – событие маловероятное, сеть при отдельных отказах рабочих станций продолжает функционировать.
Примем, что рассматриваемая локальная сеть включает два сервера (один обеспечивает выход в интернет), два коммутатора и пять кабельных фрагментов, относящихся к ядру сети. Интенсивность отказов и восстановлений для них приведены ниже, по-прежнему КГ=1-l/m.
Расчет характеристик сети
Для реальных сетей важен такой показатель производительности, как показатель использования сети (network utilization), который представляет собой долю в процентах от суммарной пропускной способности (не поделенной между отдельными абонентами). Он учитывает коллизии и другие факторы. Ни сервер, ни рабочие станции не содержат средств для определения показателя использования сети, для этого предназначены специальные, не всегда доступные из-за высокой стоимости аппаратно-программные средства типа анализаторов протоколов.
Считается, что для загруженных систем Ethernet и Fast Ethernet хорошим значением показателя использования сети является 30%. Это значение соответствует отсутствию длительных простоев в работе сети и обеспечивает достаточный запас в случае пикового повышения нагрузки. Однако если показатель использования сети значительное время составляет 80. 90% и более, то это свидетельствует о практически полностью используемых (в данное время) ресурсах, но не оставляет резерва на будущее.
Для проведения расчетов и выводов следует рассчитать производительность в каждом сегменте сети.
Вычислим полезную нагрузку Pп:
, Мбит/с,
где N – количество компьютеров в сегменте;
G1, G2 – производительность рабочей станции первого и второго видов соответственно;
R1, R2 – количество рабочих станций первого и второго видов, поддерживающих производительность G1 и G2 соответственно.
Pп = (20*0.4)*0.2 + (20*0.6)*1,2 = 1,6+14,4=16 Мбит/с
Далее необходимо определить общую нагрузку Pо:
, Мбит/с,
где n – количество сегментов проектируемой сети.
Полная фактическая нагрузка Pф рассчитывается с учетом коллизий и величины задержек доступа к среде передачи данных:
, Мбит/с,
где к – задержка доступа к среде передачи данных: для семейства технологий Ethernet – 0,4, для Token Ring – 0,6, для FDDI – 0,7.
Т. к. фактическая нагрузка Pф > 10 Мбит/с, то, как и предполагалось ранее, данную сеть невозможно реализовать с помощью стандарта Ethernet, необходимо применить технологию Fast Ethernet (100 Мбит/с).
Т.к. данной в сети мы не используем концентраторы, то рассчитывать время двойного оборота сигнала не требуется.(Сигнал коллизий отсутствует)
В таблице 7 приведен итоговый расчет стоимости сети, построенной на 2 коммутаторах. (Вариант 1).
В Таблице 8 приведен итоговый расчет стоимости сети, построенной на 2 коммутаторах и 1 маршрутизаторе. (Вариант 2).
Маршрутизатор, Router D-Link DIR-100
В итоге получаем два варианта сети, которые не значительно отличаются по стоимости и отвечают стандартам построения сети. Первый вариант сети уступает второму варианту, в показателе надежности , даже несмотря на то, что проектирование сети по второму варианту незначительно дороже. Следовательно, наилучший вариант построения локальной сети будет вариант два – локальная сеть, построенная на 2 коммутаторах и маршрутизаторе.
11 Рекомендации по использованию сети
Для надёжной работы и повышения производительности сети следует вносить изменения в структуру сети только с учётом требований стандарта.
Для защиты данных от вирусов необходимо установить антивирусные программы (например, NOD32 AntiVirus System), а для восстановления повреждённых или ошибочно удалённых данных следует использовать специальные утилиты (например, утилиты, входящие в состав пакета Norton System Works).
Хотя сеть построена с запасом производительности, всё равно следует беречь сетевой трафик, поэтому с помощью программы для администрирования следить за целевым использованием внутрисетевого и интернет-трафика. Благотворно на производительности сети скажется использование служебных приложений Norton System Works (таких как дефрагментация, чистка реестра, исправление текущих ошибок с помощью WinDoctor), а так же регулярной антивирусной проверки в ночное время . Также следует разделить во времени загрузку информации из другого сегмента т.е. постараться чтобы каждый сегмент обращался к другому в отведённое ему время. Установка программ, не имеющих отношения к непосредственной области деятельности компании, должна пресекаться администратором. При монтаже сети необходимо маркировать кабель, чтобы не столкнуться с трудностями при обслуживании сети.
Монтаж сети следует осуществлять через существующие каналы и короба.
Для надежной работы сети необходимо наличие сотрудника отвечающего за всю локальную сеть и занимающегося ее оптимизацией и повышением производительности.
Периферийное (принтеры, сканеры, проекторы) оборудование следует устанавливать уже после конкретного распределения обязанностей рабочих станций.
В целях профилактики следует периодически проверять целостность кабелей в секретном полу. При демонтаже оборудования следует аккуратно обращаться с оборудованием, для возможности его последующего использования.
Кроме того, необходимо ограничить доступ в серверную комнату и к тумбам с коммутаторами.
Список используемой литературы
1. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер – СПб. Питер 2004
3. В.М. Шек, Т.А. Кувашкина «Методические указания для курсового проектирования по дисциплине Сети ЭВМ и телекоммуникаций» — Москва, 2006
5. В.М. Шек. Лекции по дисциплине «Сети ЭВМ и телекоммуникации», 2008г.