Отчёт по преддипломной практике выполнил (Семёнов В. С.)
| Вид материала | Диплом |
- Отчёт о преддипломной практике Вотделе опеки и попечительства администрации Кимовского, 184.56kb.
- Отчет о прохождении преддипломной практики должен быть оформлен в отдельную папку, 76.71kb.
- Отчет по преддипломной практике студентка группы, 60.68kb.
- Отчет о прохождении практике 5 Выводы, 179.31kb.
- Отчет о преддипломной практике, 43.51kb.
- Отчёт по преддипломной практике, 255.59kb.
- Отчет о преддипломной практике студент группы, 9.91kb.
- По этой теме есть отчет по практике в разделе отчеты по преддипломной практике Содержание, 222.37kb.
- Заслушав и обсудив отчет председателя секции Черкашина М. В., по результатам смотр-конкурса, 15.11kb.
- Задание на практику и содержание отчета по преддипломной практике определяется самостоятельно, 10.78kb.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)
Институт управления и информационных технологий (ИУИТ)
Кафедра «вычислительные системы и сети»
ОТЧЁТ
ПО ПРЕДДИПЛОМНОЙ ПРАКТИКЕ
Выполнил ___________(Семёнов В.С.)
Научный
руководитель ___________(Дружинина Е. Ю.)
Куратор ___________(Желенков Б.В.)
2007 г.
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)
ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
КАФЕДРА "ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ"
Специальность 230101 “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”
"УТВЕРЖДАЮ"
Заведующий кафедрой:
_________________ / Нагинаев В.Н. /
"____"____________ 2007 г.
ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
| Фамилия, имя, отчество дипломника: | Семёнов Владимир Сергеевич | ||||
| Тема проекта: | Разработка корпоративной ЛВС ЦНТИ ОАО «РЖД» | ||||
| | |||||
| Срок представления проекта на кафедру: | | ||||
| Руководитель проекта: | Ведущий инженер-программист Дружинина Е.Ю | ||||
| Консультанты проекта: | Основной раздел Желенков Б.В. Экономический раздел Рощина А.А. Охрана труда и техника безопасности Сколотнев Н.Н. Нормоконтроль Хапанцев Ю.В. | ||||
| Проект выполняется в организации: | ЦНТИ ОАО «РЖД» | ||||
1. Исходные данные к проекту:
- Корпоративная ЛВС ЦНТИ ОАО «РЖД».
- Описание настроек Корпоративной ЛВС ЦНТИ ОАО «РЖД»
- Активное оборудование ЦНТИ ОАО «РЖД».
- Спецификация интерфейса Ethernet
2. Содержание проекта:
Введение.
1. Анализ структуры ЛВС ЦНТИ ОАО «РЖД».
2. Обзор методов аналитической обработки.
3. Разработка новой ЛВС ЦНТИ ОАО «РЖД».
3.1. Выбор топологии сети.
3.2. Выбор нового активного оборудования.
3.4. Выбор интерфейсов сети.
3.5. Разработка настроек активного оборудования.
4. Конструкторский раздел.
5. Технологический раздел. Разработка руководства пользователя.
6. Обоснование экономической эффективности подсистемы аналитической обработки информации.
7. Раздел охраны труда и техники безопасности.
Заключение.
3. Список основной литературы:
1. Кречетов Н., Иванов П. Продукты для интеллектуального анализа данных //
ComputerWeek-Москва. - 1997. - № 14-15. - С. 32-39.
2. Сахаров А.А. Концепция построения и реализации информационных систем,
ориентированных на анализ данных // СУБД. - 1996. - № 4. - С. 55-70.
3. Коровкин С.Д., Левенец И. А., Ратманов И.Д., Старых В.А., Щавелёв Л.В. Решение
проблем комплексного оперативного анализа информации хранилищ данных // СУБД. -
1997. - № 5-6. - С. 47-51
4. Л.В. Щавелёв Оперативная аналитическая обработка данных: концепция и технологии //
rum.ru/seminars
Дата выдачи задания " _ " ___ ____ 2007 г.
Руководитель: ______________________ / Дружинина Е.Ю./
Задание принял к исполнению: ______________________ / Семёнов В.С./
История существования на железнодорожном транспорте России подразделения, занимающегося вопросами обеспечения специалистов-железнодорожников научно-технической информацией, начинается с 1963 года, когда приказом Министерства путей сообщения СССР на базе Бюро технической информации Научно-технического совета МПС, Отдела технической информации Центральной научно-технической библиотеки и Центрального дома техники был организован Центральный институт научно-технической информации и пропаганды железнодорожного транспорта (ЦИНТИ МПС СССР). В ноябре 1967 г. ЦИНТИ МПС СССР преобразован в Центральный научно-исследовательский институт информации, технико-экономических исследований и пропаганды железнодорожного транспорта (ЦНИИТЭИ МПС).
1 февраля 2002 года в связи с реорганизацией МПС России ЦНИИТЭИ МПС был преобразован в Отделение информации и технико-экономических исследований железнодорожного транспорта (ОИТЭИ) Российского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института информатизации, автоматизации и связи МПС России (ВНИИАС МПС России).
В целях оптимизации работы по обеспечению специалистов ОАО «РЖД» научно-технической информацией о новейших отечественных и зарубежных достижениях в области управления, техники и технологии железнодорожного транспорта с 1 июля 2006 года в ОАО «РЖД» начало работать новое структурное подразделение – Центр научно-технической информации – ЦНТИ ОАО «РЖД». 6 июля Положение о ЦНТИ утвердил президент компании.
Отделение информации ЦНТИ ОАО «РЖД» России осуществляет
информационное обеспечение предприятий и организаций ж.д. транспорта по
следующим направлениям:
внедрение автоматизированных систем научно-технической информации и банков данных по железнодорожной тематике, включая нормативно-законодательные акты;
подготовка информационных обзоров транспортных рынков, материалов о
достижениях науки, внедрении новой техники и интенсивных технологий, по
организации управления, экономике, улучшению пассажирского сервиса,
развитию маркетинга и предпринимательской деятельности, безопасности
движения, сохранности грузов;
справочно-информационное обеспечение по запросам предприятий, организаций и специалистов;
перевод технической информации на иностранный язык и с иностранного языка на русский;
организация производства и тиражирования технических видеофильмов по
железнодорожному транспорту;
проведение выставок, в том числе международных, симпозиумов, презентаций, конференций, семинаров и встреч представителей зарубежных фирм и организаций со специалистами железнодорожного транспорта.
ЦНТИ располагает информационными материалами по железным дорогам стран СНГ.
ПОЛОЖЕНИЕ
об отраслевой корпоративной сети пользователей НТИ
железнодорожного транспорта
Положение является руководящим документом, регламентирующим правовое, организационное, технологическое и информационное обеспечение отраслевой корпоративной сетевой АИПС НТИ ЖТ «Навигатор Плюс» и автоматизированного банка данных НТИ (АБнД) «Железнодорожный транспорт», и определяет функциональные аспекты взаимодействия железнодорожных предприятий и организаций в области информатизации НТИ в отрасли.
Положение разработано с учетом требований "Положения о государственной системе НТИ", утвержденного Постановлением Правительства РФ №950 от 1997 г., а также в соответствии с техническим заданием "Разработка и внедрение автоматизированной системы научно-технической информации (АСНТИ)" в рамках научно-технической программы Информатизации отрасли.
При разработке Положения использованы результаты исследований по освоению и вводу в эксплуатацию типовой сетевой системы АИПС НТИ ЖТ для управления автоматизированным банком данных (АБнД) "Железнодорожный транспорт" с использованием технологии клиент/сервер, а также результаты изучения оснащенности вычислительных центров (ВЦ) железных дорог, дорожных центров НТИ (ДЦНТИ), отраслевых НИИ, вузов и проектных организаций техническими средствами теледоступа.
Положение определяет основные принципы и этапы создания корпоративной сетевой АИПС НТИ «Навигатор Плюс» и сети пользователей информационным автоматизированным банком данных (АБнД) НТИ «Железнодорожный транспорт».
Положение учитывает специфику отрасли, предназначено для руководителей информационных подразделений железнодорожного транспорта и является методическим пособием при принятии решения о использовании сети передачи данных (СПД) МПС для улучшения справочно-информационного обслуживания и информационного обеспечения специалистов железнодорожного транспорта научно-технической информацией, ускорения внедрения достижений науки, техники, технологий и передового производственного опыта в отрасли.
Положение распространяется на Департаменты и Управления МПС, научно-исследовательские институты (НИИ), проектные институты, проектно-конструкторские бюро (ПКБ), проектно-конструкторские технологические бюро (ПКТБ), высшие учебные заведения (ВУЗы), научно-информационные центры (НИЦы), службы технической политики Управлений железных дорог, дорожные конструкторско-технологические бюро (ДКТБ), дорожные центры научно-технической информации (ДЦНТИ) и подразделения НТИ.
1. Общие положения и цель создания отраслевой корпоративной сети пользователей НТИ
Отраслевая корпоративная сеть пользователей НТИ (далее сеть НТИ) создается с целью:
- обеспечения доступа по каналам сети передачи данных к отраслевому автоматизированному банку данных (АБнД) «Железнодоржный транспорт» любой организации отрасли;
- создания разветвленной абонентской сети пользователей НТИ;
- совершенствования технологии работы центров и подразделений НТИ отрасли в режиме сети с применением новых информационных технологий;
- обеспечения связи с Государственной системой НТИ (ГСНТИ);
- передачи информации по каналам СПД МПС в рамках отрасли в режиме электронной почты и по HTTP;
- разработки и внедрения более совершенных режимов информационного обслуживания специалистов отрасли различных уровней;
- типизации и унификации технического и программного обеспечения системы НТИ отрасли с учетом стандартов и рекомендаций на используемые в СПД МПС протоколы обмена, операционные системы, технические средства, средства передачи данных.
Создание и внедрение корпоративной сетевой системы НТИ позволит повысить оперативность, полноту и точность получения информации о достижениях науки, техники и передового опыта, ликвидировать дублирование и сократить затраты на обработку информационных документов, используя принцип одноразовой обработки и многоразового использования информационных документов.
Для создания корпоративной сети пользователей НТИ в отрасли необходимо разработать организационную и функциональную структуру, выбрать комплекс технических средств, средства связи и передачи данных.
2. Организационно-функциональная структура
корпоративной сети НТИ
Корпоративная сеть пользователей НТИ отрасли представляет собой распределенную открытую информационную систему коллективного пользования, основанную на комплексе информационных, организационно-методических, программных, технических средств и средств передачи данных центров (служб) всех уровней системы НТИ отрасли.
Взаимодействие пользователей с системой осуществляется на базе средств телекоммуникации с использованием железнодорожной сети передачи данных (СПД МПС) и телефонных каналов общегосударственных сетей связи, а также сети Интернет.
В соответствии с требованиями технического задания на создание и ввод в эксплуатацию автоматизированной системы управления документографическим банком данных НТИ «Железнодорожный транспорт» (АИПС НТИ ЖТ «Навигатор Плюс») корпоративная сеть НТИ отрасли представляет собой иерархическую структуру:
I контур – уровень МПС - сеть пользователей НТИ Головного автоматизированного информационного центра (ГАИЦ) МПС на базе Московского филиала ВНИИУП МПС России (ЦНИИТЭИ) и ГВЦ;
П контур – уровень железной дороги - сеть пользователей НТИ созданных на базе автоматизированных информационных центров (служб) НТИ железных дорог (ДЦНТИ) и ИВЦ;
III контур – уровень линейных предприятий - сеть пользователей НТИ предприятий и организаций отрасли.
Сеть НТИ ГАИЦ МПС включает пользователей железных дорог, департаментов и управлений МПС, предприятий центрального подчинения, индивидуальных пользователей отрасли, ГСНТИ и международных организаций.
Сеть НТИ АИЦ железных дорог включает пользователей управлений дорог, кабинетов научно-технической информации и технических отделов отделений железных дорог, предприятий и организаций дорожного уровня.
Создание сети пользователей НТИ предусматривает в перспективе подключение около 3000 коллективных и индивидуальных пользователей подведомственных предприятий и организаций.
Административное руководство работой корпоративной сети АСНТИ в отрасли осуществляют: Департамент технической политики и Департамент информатизации и связи МПС. Научное и методическое руководство – Московский филиал ВНИИУП МПС России (ЦНИИТЭИ). Техническое сопровождение и поддержку – ГВЦ МПС и ИВЦ дорог.
Пользователи корпоративной сети НТИ подразделяются на две категории:
1. Абоненты-пользователи АБнД;
2. Центры-генераторы АБнД.
Абоненты-пользователи организуют доступ к АБнД по каналам СПД МПС с целью оперативного получения информации для удовлетворения собственных информационных потребностей или обслуживаемых ими специалистов предприятий.
Центры-генераторы АБнД осуществляют сбор и обработку информации по закрепленной тематике и/или видам документов, представляют информационные базы данных НТИ в доступ абонентам-пользователям.
В создаваемой корпоративной сети НТИ отрасли к абонентам-пользователям относятся специалисты:
- департаментов и управлений МПС;
- служб и отделений дорог;
- научные работники и студенты вузов, НИИ, КБ.
К центрам-генераторам АБнД относятся информационные и вычислительные центры:
- Московский филиал ВНИИУП МПС России (ЦНИИТЭИ) и ГВЦ МПС;
- Дорожные центры научно-технической информации и пропаганды и ВЦ дорог;
- отделы научно-технической информации и ВЦ вузов, НИИ, КБ.
Абоненты-пользователи сети НТИ распределяются и прикрепляются к одному из центров-генераторов отраслевого АБнД.
Центры-генераторы взаимодействуют с ЦНИИТЭИ, участвуя в формирования и использовании АбнД, и с ГВЦ – ИВЦ дрог на уровне организации обмена информацией по каналам СПД МПС, администрирования сети и технической поддержки.
Московский филиал ВНИИУП МПС России (ЦНИИТЭИ) формирует единый отраслевой АбнД НТИ "Железнодорожный транспорт" и обеспечивает доступ к нему пользователей на базе внедряемой АИПС НТИ «Навигатор Плюс» по технологии клиент/сервер, а также к международным банкам данных и к БД по смежным областям знаний межотраслевых центров научно-технической информации через сеть Интернет.
Московский филиал ВНИИУП МПС России (ЦНИИТЭИ) по сети Интернет осуществляет доступ к банкам данных ВИНИТИ, ВИМИ, ВНТИЦентра и др. всероссийским центрам НТИ, а также к государственному патентному фонду ФИПС РФ и международным БД стран-членов ОСЖД/МСЖД с целью получения отечественной и зарубежной информации по железнодорожному транспорту и смежным областям знаний.
3. Технические средства отраслевой корпоративной
сети НТИ.
При создании корпоративной распределенной сети в отрасли предлагается использовать технические средства (средства вычислительной техники – СВТ) и средства передачи данных, рекомендуемые и поставляемые в рамках Программы информатизации отрасли.
В Головном АИЦ – Московском филиале ВНИИУП МПС России (ЦНИИТЭИ) и АИЦ железных дорог (ДЦНТИ, подразделения НТИ) создаются локальные вычислительные сети (ЛВС), соединяемые для предоставления доступа к АБнД "Железнодорожный транспорт" каналами сети передачи данных, и организации разветвленной сети пользователей базами данных НТИ.
В качестве средств доступа к АБнД используются каналы СПД МПС с высокой степенью надежности и скоростью передачи данных (до 2Мб/с).
В Московском филиале ВНИИУП МПС России ЦНИИТЭИ создаётся и эксплуатируется сетевая система управления документографическими базами данных НТИ «Навигатор Плюс» по технологии клиент/сервер и ЛВС, включающая: сервер, рабочие станции, сетевое операционное и прикладное программное обеспечение и т.д.
По сети передачи данных (СПД МПС) ЦНИИТЭИ совместно с ГВЦ МПС организует систему доступа к отраслевому АбнД "Железнодорожный транспорт", размещенному на сервере Института ( отдела ТИО) и серверах АИЦ железных дорог – ДЦНТИ (подразделений НТИ).
Для создания и ведения АИПС НТИ «Навигатор Плюс» и АБнД "Железнодорожный транспорт" используются сервера и ПЭВМ типа РС, оснащенные средствами телекоммуникаций, жесткими дисками большой емкости и устройствами резервного копирования.
Для размещения информационной базы данных НТИ требуются магнитные диски общим объемом памяти не менее 10 Гб.
Абоненты-пользователи должны иметь:
- каналы передачи данных с соответствующим активным и пассивным сетевым оборудованием (маршрутизаторы, модемы и т.п.);
- автоматизированные рабочие места ( на базе РС).
Высокоскоростные технологии для серверов.
Для серверов требуется обычно более высокая скорость в сравнении с рабочими станциями, поскольку с сервером может одновременно работать множество пользователей сети. Если производительность сервера превосходит возможности сети, сервер будет часть времени простаивать.
Другой тенденцией является распределение специфических сетевых задач между специализированными аппаратными платформами. Файловый сервис может обеспечиваться одним набором аппаратных платформ, тогда как печать, работа с базами данных, электронная почта или служба каталогов реализованы на другом оборудовании. Следовательно, рост числа сетевых серверов опережает темпы роста числа традиционных файловых серверов и сетевых ОС. По мере реализации технологии клиент-сервер на менее дорогих аппаратных платформах растет нагрузка на такие серверы и потребности в полосе доступа к ним. При этом рост потребностей зачастую опережает расширение коммуникационных возможностей.
В средах клиент-сервер зачастую возникают пробки при доступе к серверу многочисленных клиентов. Эта ситуация становится все более частой по мере расширения сферы обслуживания сервера в рамках сети. Поскольку основной трафик сконцентрирован в канале соединения сервера с сетью, обычно для подключения серверов используют скоростные технологии, в результате чего в сети возникают различные по скорости соединения. Для подключения клиентов к коммутатору вполне достаточно полосы 10 Мбит/с, администратор лишь должен решить подключать к портам отдельных пользователей или группы (на основе концентраторов). Однако для соединения сервера с коммутатором следует использовать полосу 100 или 155 Мбит/с с обеспечением буферизации (во избежание блокировки коммутатора).
Высокоскоростные технологии для рабочих станций.
Потребности расширения полосы для рабочих станций связаны с 2 причинами - рост производительности компьютеров и появление большого числа multimedia-приложений. По мере повышения производительности компьютеров практически каждому пользователю требуется предоставление отдельного коммутируемого порта Ethernet.
Многие администраторы надеются на быстрое и значительное снижение цен на оборудование ATM и предполагают установить адаптеры ATM на настольные компьютеры. Технологии FDDI и CDDI остаются достаточно дорогими для того, чтобы их можно было использовать на рабочих станциях. Однако, многие пробки в сетях, связанные с ростом потребностей пользователей можно устранить другими способами. Так, для преодоления проблем, связанных с непредсказуемой задержкой передачи пакетов, можно решить за счет снижения числа станций в сегменте. использование ATM в настольных компьютерах будет определяться темпами снижения цен.
Преимущества централизованных систем перед распределенными.
Возможно одной из наиболее распространенных целей реконфигурации сетей является централизация серверов. Объединение серверов в одном помещении обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с распределением серверов по всей сети и обеспечивает более гибкое решение. Кроме того, такое решение получается более экономичным за счет снижения расходов на поддержку, обеспечение безопасности и кондиционирование воздуха.
Довольно часто серверы распределены по рабочим группам на разных этажах или в разных зданиях. Каждое подразделение может раелизовать ЛВС для своей рабочей группы, купить и сконфигурировать свой собственный сервер, а потом пожелать интегрировать рабочую группу с остальной сетью. Такая схема может работать в тех случаях, когда основной трафик локализован в рабочих группах. Однако, использование приложений клиент-сервер, электронной почты и взаимодействие рабочих групп могут потребовать единого управления и консолидации сетевых ресурсов. Перенос серверов из локальных сегментов на корпоративную магистраль или в высокоскоростной сегмент ЛВС за пределами магистрали обеспечивает удобство физического доступа к оборудованию и более эффективную систему резервного копирования данных. Многие администраторы пользуются этим случаем для модернизации серверного оборудования и программ, а также организации сетевого сервиса, включающего несколько рабочих групп, обеспечивая достаточно высокую производительность при невысоких расходах.
Консолидация серверов обеспечивает также большую гибкость при выборе решений. Поскольку недорогие системы ЛВС на базе медных кабелей обеспечивают только локальные решения, ограничение длины зачастую определяет выбор технологии для связи сетей и рабочих групп. размещение серверов в одном помещении или на одном этаже позволяет использовать для их соединения скоростные технологии Fast Ethernet. Организация отдельного коммутируемого сегмента для каждого сервера позволяет эффективно решить проблему задержек, возникающую по причине состязательного характера доступа к среде ЛВС. Кроме того, коммутатор позволяет организовать эффективное и недорогое соединение группы серверов с остальной сетью.
ЛВС ЦНТИ ОАО «РЖД» должна выполнять следующие функции:
Создать единое информационное пространство, способное охватить и обеспечить использование всеми пользователями информации созданной в разное время и в разных форматах хранения и обработки данных, возможность распараллеливания и контроля выполнения обработки данных. Обеспечить работу подразделений с SQL 2000.
Повысить достоверность информации и надежности ее хранения путем создания устойчивой к сбоям и потери информации вычислительной системы.
Обеспечить выход всех подразделений ЛВС в Интернет и СПД через корпоративную сеть предприятия. Обеспечить безопасность доступа пользователям в ЛВС и при выходе в Интернет в соответствии с его правами и привилегиями. Обеспечить эффективную систему накопления, хранения и поиска технологической, технико-экономической и финансово-экономической информации по текущей работе. Обеспечения запаса по масштабируемости и производительности.
При построении необходимо учитывать множество факторов, таких как:
Структуру предприятия по подразделениям, а также по этажам.
Требуемый размер сети (в ближайшем будущем и по прогнозу на перспективу).
Основные направления и интенсивность информационных потоков (в ближайшем будущем и в дальней перспективе).
Технические характеристики оборудования (компьютеров, адаптеров, кабелей, концентраторов, коммутаторов) и его стоимость. Возможности прокладки кабельной системы в помещениях и между ними, а также меры обеспечения целостности кабеля.
Требования к программным средствам по допустимому размеру сети, скорости, гибкости, разграничению прав доступа, стоимости, возможностям контроля за обменом информацией, и т.д.
Коммутация в локальных сетях (ЛВС)
Коммутация в локальных сетях (ЛВС) является одной из основ происходящего сегодня перехода к использованию технологий следующего поколения. Традиционные ЛВС рассчитаны на совместное использование ресурсов пользователями небольшого числа станций (обычно до 50). К числу разделяемых ресурсов относятся файлы и периферийные устройства (принтеры, модемы и т.п.). Поскольку картина трафика в таких сетях имеет ярко выраженный взрывной характер, использование разделяемой между всеми пользователями полосы может приводить к существенному замедлению работы. Стандарты Ethernet и token ring регулируют доступ сетевых устройств к разделяемой среде передачи. Когда одно из устройств передает данные в сеть, все остальные должны ждать окончания передачи, не делая попыток передать в сеть свои данные.
Такая схема разделения доступа к среде очень эффективна в небольших сетях, используемых для совместного использования файлов или принтеров. Сегодня размер и сложность локальных сетей значительно возрасли, а число устройств измеряется тысячами. В сочетании с ростом потребностей пользователей недетерминистический характер традиционных сеетвых архитектур (таких как Ethernet и token ring) начал ограничивать возможности сетевых приложений. Коммутация ЛВС является популярной технологией, способной продлить жизнь существующих ЛВС на базе Ethernet и token ring. Преимущества коммутации заключаются в сегментировании сетей - делении их на более мелкие фрагменты со значительным снижением числа станций в каждом сегменте. Изоляция трафика в небольшом сегменте приводит к многократному расширению доступной каждому пользователю полосы, а поддержка виртуальных ЛВС (VLAN) значительно повышает гибкость системы.
Коммутация обеспечивает сегментирование ЛВС с разделяемой средой
Администраторы сетей должны представлять себе технологические аспекты коммутации ЛВС и стоимость перехода к использованию коммутаторов в существующих сетях. Технологические вопросы включают понимание архитектуры коммутаторов ЛВС различий между коммутацией на MAC-уровне и маршрутизацией на сетевом, а также разницы между выполнением операций на программном и аппаратном уровне. Экономические аспекты включают сравнение соотношения производительность/цена для маршрутизаторов и коммутаторов, оценку эффективности вложения средств, а также расходов на организацию и поддержку сетей (включая управление сетью).
Технологические аспекты
Еще недавно для сегментации ЛВС использовались мосты, но развитие технологий позволило использовать для этого более эффективные решения. Еще несколько лет назад для объединения сегментов ЛВС использовались маршрутизаторы - устройства сетевого уровня. Маршрутизаторы обеспечивают эффективную сегментацию, но они достаточны дороги и сложны в управлении. Появление коммутаторов, основанных на базе специализированных контроллеров ASIC, сделало эти устройства значительно более эффективным инструментом сегментации сетей.
Коммутаторы ЛВС отличаются большим разнообразием возможностей и, следовательно, цен - стоимость 1 порта колеблется в диапазоне от 50 до 1000 долларов. Одной из причин столь больших различий является то, что они предназначены для решения различных классов задач. Коммутаторы высокого класса должны обеспечивать высокую производительность и плотность портов, а также поддерживать широкий спектр функций управления. Такие устройства зачастую кроме традиционной коммутации на MAC-уровне выполняют функции маршрутизации. Простые и дешевые коммутаторы имеют обычно небольшое число портов и не способны поддерживать функции управления.
Одним из основных различий является используемая в коммутаторе архитектура. Поскольку большинство современных коммутаторов работают на основе патентованных контроллеров ASIC, устройство этих микросхем и их интеграция с остальными модулями коммутатора (включая буферы ввода-вывода) играет важнейшую роль. Коммутаторы, реализующие также функции сетевого уровня (маршрутизацию), оснащены, как правило, RISC-процессорами для выполнения ресурсоемких программ маршрутизации.
Рисунок 2.1 Блок-схема коммутатора с архитектурой cross-bar
Контроллеры ASIC для коммутаторов ЛВС делятся на 2 класса - большие ASIC, способные обслуживать множество коммутируемых портов (один контроллер на устройство) и небольшие ASIC, обслуживающие по несколько портов и объединяемые в матрицы коммутации. Вопросы масштабирования и стратегия разработчиков коммутаторов в области организации магистралей и/или рабочих групп определяет выбор ASIC и, следовательно, - скорость продвижения коммутаторов на рынок.
Существует 3 варианта архитектуры коммутаторов - переключение (cross-bar) с буферизацией на входе, самомаршрутизация (self-route) с разделяемой памятью и высокоскоростная шина. На рисунке 2.1 показана блоксхема коммутатора с архитектурой, используемой для поочередного соединения пар портов. В любой момент такой коммутатор может обеспечить организацию только одного соединения (пара портов). При невысоком уровне трафика не требуется хранение данных в памяти перед отправкой в порт назначения - такой вариант называется коммутацией на лету cut-through). Однако, коммутаторы cross-bar требуют буферизации на входе от каждого порта, поскольку в случае использования единственного возможного соединения коммутатор блокируется (рисунок 2.2). Несмотря на малую стоимость и высокую скорость продвижения на рынок, коммутаторы класса cross-bar слишком примитивны для эффективной трансляции между низкоскоростными интерфейсами Ethernet или token ring и высокоскоростными портами ATM и FDDI.
Рисунок 2.2 Блокировка коммутатора с архитектурой cross-bar
Коммутаторы с разделяемой памятью имеют общий входной буфер для всех портов, используемый как внутренняя магистраль устройства (backplane). Буферизагия данных перед их рассылкой (store-and-forward - сохранить и переслать) приводит к возникновению задержки. Однако, коммутаторы с разделяемой памятью, как показано на рисунке 2.3 не требуют организации специальной внутренней магистрали для передачи данных между портами, что обеспечивает им более низкую цену по сравнению с коммутаторами на базе высокоскоростной внутренней шины.
Рисунок 2.3 Архитектура коммутатора с разделяемой памятью
На рисунке 2.4 показана блок-схема коммутатора с высокоскоростной шиной, связывающей контроллеры ASIC. После того, как данные преобразубтся в приемлемый для передачи по шине формат, они помещаются на шину и далее передаются в порт назначения. Поскольку шина может обеспечивать одновременную передачу потока данных от всех портов, такие коммутаторы часто называют "неблокируемыми" (non-blocking) - они не создают пробок на пути передачи данных.
Рисунок 2.4 Коммутатор с высокоскоростной шиной
Понимание модели OSI весьма полезно при рассмотрении различий между коммутацией на уровне MAC и маршрутизацией а сетевом уровне. Коммутация (сервис канального уровня) лежит ниже в иерархии уровней модели OSI, нежели маршрутизация (сервис сетевого уровня). Следовательно, коммутаторам не требуется так много интеллектуальных возможностей, как маршрутизаторам. В результате коммутаторы работают существенно быстрее, чем маршрутизаторы.
Коммутаторы работают с протоколами MAC-уровня (Ethernet, token ring и т.п.), а маршрутизаторы - с протоколами сетевого уровня (IP, IPX). На рисунке 2.5 показаны соотношения между сервисом MAC-уровня (коммутация) и сетевого уровня (маршрутизация). Коммутация использует "плоское" представдение сети, а маршрутизация понимает "сетевую иерархию". Поскольку маршрутизаторы фактически являются устройствами для объединения больших сетей на базе протоколов IP и IPX, обеспечение услуг маршрутизации играет важную роль для многих сетей. Когда коммутаторы начнут выполнять большую часть функций маршрутизации, роль традиционных маршрутизаторов в построении сетей существенно изменится.
Рисунок 2.5 Коммутация и маршрутизация в модели OSI
Большинство современных сетевых устройств - концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы - поддерживают отдельные функции коммутации и маршрутизации. Администратор сети должен решить, какие услуги каждого типа требуются в сети и чье оборудование наиболее соответствует задачам.
Аппаратные реализации коммутаторов ЛВС используют специализированные микросхемы ASIC (собственной разработки или других фирм), в которых реализованы функции коммутации. Аппаратная реализация обеспечивает более высокую скорость по сравнению с программной. Однако, этого еще недостаточно для создания хорошего коммутатора. При разработке ASIC должны создавать и проверяться программы коммутации, реализуемые в микросхемах. После создания контроллера программный код уже нельзя изменить, поэтому эффективность машины коммутации играет важнейшую роль. Стремление быстрее предложить устройства на рынок зачастую определяет уровень функциональности ASIC. Программные решения используют процессоры общего назначения, для работы которых требуется загрузить программный код. Преимущества такого подхода включают более высокий уровень сервиса (например, маршрутизация), но эти преимущества зачастую полностью подавляются ростом задержек.
Задачи дипломного проектирования
Для успешной реализации дипломного проекта были поставлены следующие задачи :
1. Анализ существующей структуры сети :
I. Изучение топологии и физической структуры уже существующей сети передачи данных
II. Изучение протоколов, используемых для передачи данных в сети.
III. Изучение основных интерфейсов, используемого активного оборудования, и кабельной системы существующей сети.
2. Разработка структуры сети :
I. Проектирование топологии и физической структуры участка магистральной сети передачи данных.
II. Расчет длины кабельной системы сети.
3. Выбор технологии передачи данных магистральной подсистемы сети.
I. Выбор протоколов, интерфейсов, которые будут использоваться в сети передачи данных.
4. Выбор активного сетевого оборудования для передачи данных.
5. Расчет адресного пространства сети (раздача IP-адресов, создание шлюзов).
6. Требования по обеспечению безопасности передачи данных в сети.
Основной задачей преддипломной практики было изучение уже существующей сети передачи данных (анализ её топологии и структуры), активного сетевого оборудования, особенностей расположения и работы серверов сети, используемых протоколов и интерфейсов.