Проектирование беспроводной локальной сети

• Содержание
• ВВЕДЕНИЕ
• 1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
• 1.1 НАИМЕНОВАНИЕ
• 1.2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
• 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ
• 2.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
• 2.2 АРХИТЕКТУРНАЯ ФАЗА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
• 2.2.1 Кабельные каналы
• 2.2.2 Размещение оборудования
• 2.3 ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННАЯ ФАЗА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
• 2.4 ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ
• 2.4.1 Требования к серверу:
• 2.5 ВЫБОР СЕТЕВЫХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ
• 2.6 ВЫБОР С УЧЕТОМ СТОИМОСТИ
• 2.7 ОПТИМИЗАЦИЯ И ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ В РАБОТАЮЩЕЙ СЕТИ
• 2.8 FAST ETHERNET
• 2.8.1 Структура Fast Ethernet
• 2.8.2 CSMA/ CD
• 2.8.3 Устройство физического уровня (PHY)
• 2.8.4 Физический уровень
• 2.8.5 Кабель UTP категории 5(e)
• 2.8.6 Ограничения длины кабеля
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• 3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ 802.11G
• 3.1 ЧТО НУЖНО УЧИТЫВАТЬ ПРИ РАЗВЕРТЫВАНИИ WI-FI СЕТЕЙ?
• 3.1.1 Сетевой аудит
• 3.1.2 Стандарты протокола 802.11
• 3.2 ФИЗИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ ПРОТОКОЛА 802.11G
• 3.2.1 Ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием
• 3.2.2 Скоростные режимы и методы кодирования в протоколе 802.11g
• 3.2.3 Максимальная скорость передачи данных в протоколах 802.11b/g
• 3.3 ПОВЕДЕНИЕ МОБИЛЬНЫХ УЗЛОВ
• 3.3.1 Классификация беспроводного сетевого оборудования
• 3.3.2 Выбор оборудования для беспроводной сети
• 3.4 РЕСУРС ТОЧКИ ДОСТУПА
• 3.5 ТЕХНОЛОГИЯ КОЛЛЕКТИВНОГО ДОСТУПА В БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЯХ СЕМЕЙСТВА 802.11G
• 3.5.1 Режим Ad Hoc
• 3.5.2 Режим Infrastructure Mode
• 3.6 ТЕСТИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ
• 3.6.1 Методика тестирования
• 3.6.2 Алгоритм тестирования
• 3.7 ЗАЩИТА БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ
• 3.8 ПРЕИМУЩЕСТВА БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
• 3.9 НЕДОСТАТКИ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• МОДЕЛИРОВАНИЕ БЕСПРОВОДНОЙ ЛОКАЛЬНОЙ СЕТИ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОЙ НАГРУЗКИ
• 4 ОЦЕНКА ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ
• 5 РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРУЕМОЙ СИСТЕМЫ
• 5.1 ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ
• 5.1.1 Установка и настройка беспроводной точки доступа TEW-610APB
• 5.1.2 Использование режима скрытого идентификатора сети
• 5.1.3 Настройка шифрования и аутентификации пользователей
• 5.2 НАСТРОЙКА БЕСПРОВОДНЫХ АДАПТЕРОВ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ
• 5.2.1 Настройка с использованием утилиты Intel PROSet/Wireless
• 5.2.2 Настройка с использованием клиента Microsoft 66
• 5.3 УСТАНОВКА И НАСТРОЙКА СЕРВЕРА VPN
• 5.3.1 Создание интерфейса соединения по запросу
• 5.3.2 Создание статического маршрута
• 5.3.3 Конфигурирование системы главного офиса
• 5.4 УСТАНОВКА И НАСТРОЙКА СЕРВЕРА CITRIX METAFRAME XP
• 5.4.1 Введение в сервер приложений Citrix MetaFrame XP
• 5.4.2 Особенности MetaFrame
• 5.4.3 Установка Citrix Metaframe
• 5.5 НАСТРОЙКА СЕРВЕРА
• 5.5.1 Подключение консоли
• 5.6 КОНФИГУРИРОВАНИЕ МЕНЕДЖЕРА ЗАГРУЗКИ
• 5.6.1 Установка клиента Win32
• 5.6.2 Настройка клиента Win32
• 6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАБОТЫ
• 7 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
• 7.1 ОРГАНИЗАЦИОННАЯ ЧАСТЬ.
• 7.2 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
• 7.2.1 Расчет заработной платы
• 7.2.2 Расчет экономической эффективности
• 8 БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ
• 8.1 ЦЕЛЬ И РЕШАЕМЫЕ ЗАДАЧИ
• 8.2 ОПАСНЫЕ И ВРЕДНЫЕ ФАКТОРЫ ПРИ РАБОТЕ С ПЭВМ
• 8.3 ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ.
• 8.4 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ ЭРГОНОМИКИ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭСТЕТИКИ.
• 8.4.2. Обеспечение оптимальных параметров воздуха рабочих зон.
• 8.4.3. Создание рационального освещения
• 8.4.4. Защита от шума
• 8.4.5. Обеспечение режимов труда и отдыха
• 8.4.6. Обеспечение электробезопасности
• 8.4.7. Защита от статического электричества.
• 8.4.8. Обеспечение допустимых уровней ЭМП
• 8.4.9. Обеспечение пожаробезопасности
• СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Беспроводные сети, называемые также Wi-Fiили WLAN (Wireless LAN)-сети, обладают, по сравнению с традиционными проводными сетями, немалыми преимуществами, главным из которых, конечно же, является:

· Простота развёртывания;

· Гибкость архитектуры сети, когда обеспечивается возможность динамического изменения топологии сети при подключении, передвижении и отключении мобильных пользователей без значительных потерь времени;

· Быстрота проектирования и реализации, что критично при жестких требованиях к времени построения сети;

Так же, беспроводная сеть не нуждается в прокладке кабелей (часто требующей штробления стен).

В то же время беспроводные сети на современном этапе их развития не лишены серьёзных недостатков. Прежде всего, это низкая, по сегодняшним меркам, скорость соединения, которая к тому же серьёзно зависит от наличия преград и от расстояния между приёмником и передатчиком.

Один из способов увеличения радиуса действия беспроводной сети заключается в создании распределённой сети на основе нескольких точек беспроводного доступа. При создании таких сетей появляется возможность превратить весь офис в единую беспроводную зону и увеличить скорость соединения вне зависимости от количества стен (преград) в офисе.

Аналогично решается и проблема масштабируемости сети, а использование внешних направленных антенн позволяет эффективно решать проблему препятствий, ограничивающих сигнал.

1 Техническое задание

1.1 Наименование

Проектирование и разработка соединения LAN и WLAN для работы пользователей по WI-FI (802.11g), терминального доступа на основе ПО Citix Metaframe с использованием VPN-сервиса

1.2 Исходные данные

Аппаратные средства:

Серверы:

· HP ProLiant DL360 G4p (8 шт.)

· Fujitsu Siemens PRIMERGY RX220 (1 шт.)

Точка доступа:

· TEW-610APB

Операционные системы, использованные при составлении проекта:

· Microsoft Windows 2003 Server (9 шт.)

· Microsoft Windows ХР Professional (207 шт.)

Программное обеспечение:

· Citrix Metaframe 1.0 FR3 с ftp://ftp.citrix.com/

· Microsoft SQL Server 2005 Enterprise

· Microsoft Exchange Server 2005 Enterprise

· Jabber Server

· InfraCom Server

Вспомогательные средства:

· Сетевые карты, свитчи и настроенное сетевое подключение между сервером и клиентом

2. Проектирование локальной сети

Любое проектирование, как известно, представляет собой сильно упрощенное моделирование еще не наступившей действительности. Именно поэтому предусмотреть все возможные факторы, учесть все потребности, которые могут возникнуть в будущем, практически невозможно.

Однако общие подходы к проектированию локальных компьютерных сетей все-таки могут быть сформулированы, некоторые полезные принципы такого проектирования предлагаются и с успехом используются. Не стоит только воспринимать их как нечто пригодное для любых практических случаев и учитывающее все возможные ситуации.

На рис. 2.1 приведена примерная последовательность этапов и варианты выбора при проектировании локальной сети. Вообще, проблема выбора одного из многочисленных вариантов при проектировании ЛС является основной для данного раздела. Выбор затрудняет необходимость учета множества требований, иногда противоречивых (например, обеспечение высоких технических характеристик сети при доступной стоимости), а также настойчивая, порой агрессивная реклама отдельных решений. Последнее часто относится к новейшим вариантам сетевого оборудования и/или программного обеспечения, отнюдь не самым доступным по цене и не всегда имеющим значительные преимущества по техническим характеристикам перед опробованными вариантами.

Не все этапы проектирования, перечисленные на рис. 2.1, будут далее рассматриваться. Так, организация силовой электрической сети, актуальна в относительно редких случаях. Например, если сеть размещается в новом здании или производится капитальный ремонт, то возникает необходимость организации силовой электрической сети «по всем правилам». Многие из этих правил в отечественных условиях реализуются нечасто (или возможность их реализации ограничена по техническим причинам). Не вдаваясь в излишние подробности, следует упомянуть необходимость организации полноценной системы заземления оборудования (что означает использование не 2х, а 3х-полюсных розеток, причем один из полюсов должен быть подключен к шине физического заземления) и обеспечение мер электробезопасности. Другой этап, который также не будет далее детализироваться, это этап 6 (установка сетевых карт, активных сетевых устройств, сетевой ОС и других сетевых программных средств).

Рис. 2.1 Примерная последовательность этапов и варианты выбора при проектировании ЛС Основные преимущества (или принципы) СКС:

· Универсальность: передача данных в ЛВС, видеоинформации или сигналов от датчиков пожарной безопасности либо охранных систем по единой кабельной системе, организация локальной телефонной сети.

· Устойчивость: тщательно спланированная СКС устойчива к внештатным ситуациям и гарантирует высокую надежность и защиту данных в течение многих лет. Основным препятствием широкого внедрения СКС является, как уже отмечалось, их высокая стоимость, что делает приемлемым это решение для относительно масштабных локальных сетей уровня организации. Действительно, стандарты на СКС предусматривают проведение, наряду с прочими, комплекса дорогостоящих строительных работ.

Основными стандартами на СКС являются:

· Международный стандарт ISO/IEC 11 801 Generic Cabling for Customer Premises.

· Европейский стандарт EN 50 173 Information technologyGeneric cabling systems.

· Американский стандарт ANSI/TIA/EIA 568-В Commercial Building Telecommunication Cabling Standard.

Стандарты на СКС периодически (примерно раз в пять лет) пересматриваются в связи с развитием аппаратных средств локальных сетей (включая совершенствование медных и оптоволоконных кабелей).

Согласно стандартам, СКС включает следующие три подсистемы:

· магистральная подсистема комплекса;

· магистральная подсистема здания;

· горизонтальная подсистема.

Распределительные пункты (РП) обеспечивают возможность создания топологии каналов типа «шина», «звезда» или «кольцо» (см. рис. 2.2).

Рис. 2.2 Подсистемы СКС Магистральная подсистема комплекса включает магистральные кабели комплекса, механическое окончание кабелей (разъемы) в РП комплекса и РП здания и коммутационные соединения в РП комплекса. Магистральные кабели комплекса также могут соединять между собой распределительные пункты зданий.

Магистральная подсистема здания включает магистральные кабели здания, механическое окончание кабелей (разъемы) в РП здания и РП этажа, а также коммутационные соединения в РП здания. Магистральные кабели здания не должны иметь точек перехода, электропроводные кабели не следует соединять сплайсами (тип непосредственного соединения кабелей без разъемов).

Горизонтальная подсистема включает горизонтальные кабели, механическое окончание кабелей (разъемы) в РП этажа, коммутационные соединения в РП этажа и телекоммуникационные разъемы. В горизонтальных кабелях не допускается разрывов. При необходимости возможна одна точка перехода. Точка перехода — это место горизонтальной подсистемы, в котором выполняется соединение двух кабелей разных типов (например, круглого кабеля с плоским) или разветвление многопарного кабеля на несколько четырехпарных. Все пары и волокна телекоммуникационного разъема должны быть подключены. Телекоммуникационные разъемы не являются точками администрирования. Не допускается включения активных элементов и адаптеров в состав СКС.

Для подключения к СКС достаточно одного сетевого кабеля. Стандарты на СКС по содержанию можно разделить на три группы — стандарты проектирования, монтажа и администрирования. Пожалуй, наиболее полезная в практическом плане группа стандартов монтажа включает рекомендуемые типы и длины отдельных сегментов кабелей в различных подсистемах. В настоящее время во вновь создаваемых кабельных системах рекомендуется использовать только витую пару (симметричный кабель в соответствии с терминологией стандартов) и оптоволоконный кабель, причем, чем выше уровень подсистемы, тем предпочтительнее использование оптоволокна.

Стандарт определяет пять классов приложений. Этим гарантируется гибкость в выборе различных систем передачи информации. Классы приложений:

· Класс A — речевые и низкочастотные приложения. Рабочие характеристики кабельных линий, поддерживающих приложения Класса A, определены до 100 КГц.

· Класс B — приложения цифровой передачи данных со средней скоростью. Рабочие характеристики кабельных линий, поддерживающих приложения Класса B, определены до 1 МГц.

· Класс C — приложения высокоскоростной цифровой передачи данных. Рабочие характеристики кабельных линий, поддерживающих приложения Класса C, определены до 16 МГц.

· Класс D — приложения сверхвысокой скорости передачи данных. Рабочие характеристики кабельных линий, поддерживающих приложения Класса D, определены до 100 МГц.

· Класс оптики — приложения с высокой и сверхвысокой скоростью цифровой передачи. Рабочие характеристики волоконно-оптических кабельных линий определены для частот 10 МГц и выше. Ширина полосы обычно не является ограничивающим фактором в системах на территории конечных пользователей.

Связь между классами линий и категорией кабелей, показана в таблице 1.

Таблица 1. Связь между классами линий и категорией кабелей

Наиболее серьезной проблемой при создании СКС для работы высокоскоростных приложений (категория 3 и выше) является качество монтажа.

2.1 Исходные данные

Структурированная кабельная система устанавливается на 3х этажах в 8-этажном здании офисного назначения, отдельные этажи которого имеют идентичную планировку, изображенную на рис. 2.3 на примере 4го этажа. Высота этажа в свету между перекрытиями составляет 3,5 метра, общая толщина междуэтажных перекрытий равна 50 см.

Из структуры организации, которая будет эксплуатировать кабеьную систему сразу после завершения строительства, и технических требований следует, что функционирование ЛВС связано с обработкой и передачей достаточно больших объемов информации.

В коридорах и в рабочих помещениях для размещения пользователей проектом предусмотрена установка подвесного потолка с высотой свободного пространства 80 см. За фальшпотолком имеется достаточно свободногоместа для размещения лотков используемых для прокладки кабелей различного назначения. Стены здания и внутренние некапитальные перегородки, отделяющие отдельные помещения друг от друга, изготовлены из обычного кирпича и покрыты слоем штукатурки, толщина которого составляет 1 см. Каких-либо дополнительных каналов в полуи стенах, которые могут быть использованы для прокладки кабелей, проектом здания не предусмотрено.

2.2 Архитектурная фаза проектирования

На каждом этаже зднаия согласну плану рис. 2.3 имеется по 35 рабочих помещений, предназначенных для размещения пользователей. Данные по площади этих помщений сведены в табл. 2.

Таблица 2 Помещения для установки ИР проектируемой СКС

Рабочие площади на каждом этаже, предназначенные для размещения рабочих мест пользователей, в соответствии с данными табл. 2 составляет 535 м².

2.2.1 Кабельные каналы

Для прокладки горизонтальных и магистральных кабелей подсистемы внутренних магистралей проектируемой СКС используем следующие разновидности каналов:

· Закрытые металлические лотки за фальшпотолком, предназначенные для прокладки кабелей горзонтальной подсистемы в коридорах;

· Декоративные кабельные короба (в связи с отсутствием каналов в стенах и в полу рабочих помещений пользователей), изготовленные из негорючего пластика и используемые для прокладки кабелей горизонтальной подсистемы и силовых кабелей питания;

В этом случае кабели надежно защищены от механических воздействий. Все эти элементы, за исключением каналов стояка, изображены на рис. 2.2.

Для уменьшения расхода декоративного короба и соответсвенно минимизации стоимости проекта и некоторого снижения продолжительности его реализации применяется горизонтальная прокладка короба в помещениях для размещения пользователей на высоте расположения розеток и одним вертикальным спуском из-за фальшпотолка для прокладки кабелей.

Таблица 3 К опредлению максимальной и минимальной длин горизонтального кабеля

2.2.2 Размещение оборудования

В проектируемой системе с учетом общего количества обслуживемых рабочих мест примем следующую схему размещения оборудования:

· В помещении кроссовой устанавливаются монтажные конструктивы типа шкафов со стеклянной передней дверью;

· В помещении аппаратной прменяется смешанный вариант монтажа с размемщением части оборудования на стене.

Помещение аппаратной для экономии площади совмещается с кроссовой 4-го этажа. Поэтому с учетом размещения дополнительного сетевого оборудования коллективного пользования в этом техническом помещении устанавливается два монтажных конструктива.

2.3 Телекоммуникационная фаза проектирования

На момент проведения проектных работ основным стандартом построения ЛВС является Fast Ethernet. Использование для реализации горизонтальной подсистемы элементной базы категории 5е обеспечивает передачу по трактам СКС сигналов всех широко распространенных на практике разновидностей Ethernet, вплоть до его высокоскоростного варианта Gigabit Ethernet 802.3ab. Тем самым предлагаемое решение обеспечивает резерв пропускной способности горизонтальных трактов СКС, достаточный для поддержки функционирования всех известных на момент проектирования и перспективных видов приложений.

Согласно исходным данным создаваемая информационно-вычслительная система организации не предназначена для предачи конфиденциальной информамции. Поэтому СКС стротся на более дешевой и менее сложной в практической реализации неэкранированной элементной базе.

Кабели категории 5 были специально разработаны для поддержки высокоскоростных протоколов. Поэтому их характеристики определяются в диапазоне до 100 МГц. На этом кабеле работают протоколы со скоростью передачи данных 100 Мбит/с — FDDI (с физическим стандартом ТР-PMD), Fast Ethernet, 100VG-Any LAN, а также более скоростные протоколы — ATM на скорости 155 Мбит/с и Gigabit Ethernet на скорости 1000 Мбит/с (вариант Gigabit Ethernet на витой паре категории 5 стал стандартом в июне 1999 года.

Наиболее важные электромагнитные характеристики кабеля категории 5 имеют следующие значения:

Ш полное волновое сопротивление в диапазоне частот до 100 МГц равно 100 Ом (стандарт ISO 11 801 допускает также кабель с волновым сопротивлением 120 Ом);

Ш величина перекрестных наводок NEXT в зависимости от частоты сигнала Должна принимать значения не менее 74 дБ на частоте 150 кГц и не менее 32 дБ на частоте 100 МГц;

Ш затухание имеет предельные значения от 0,8 дБ (на частоте 64 кГц) до 22 дБ (на частоте 100 МГц);

Ш суммарное переходное затухание на ближнем конце (PS NEXT) — не менее 27,1 дБ;

Ш защищенность на дальнем конце (ELFEXT) — не менее 17 дБ;

Ш активное сопротивление не должно превышать 9,4 Ом на 100 м;

Существует так называемая «улучшенная» (enhanced) категория 5е, разработанная специально для поддержки протокола Gigabit Ethernet, передающего данные одновременно по всем четырем парам. Диапазон частот, для которого предназначены кабели категории 5е, остается тем же, что и для категории 5 — до 100 МГц.

Все кабели UTP независимо от их категории выпускаются в 4-парном исполнении. Каждая из четырех пар кабеля имеет определенный цвет и шаг скрутки. Обычно две пары предназначены для передачи данных, а две — для передачи голоса.

При создании новой сети предприятия учтены следующие факторы:

· Требуемый размер сети (в настоящее время, в ближайшем будущем и по прогнозу на перспективу).

Под размером сети в данном случае понимается как количество объединяемых в сеть компьютеров, так и расстояния между ними. 216 компьютеров (минимально) на данный момент подключены к сети, планируется довести численность компьютеров в сети до 300 (максимально). В настоящее время ЛС занимает 3 этажа 8ми этажного здания (рис. 2.3), в ближайшем будущем планируется дальнейшее расширение ЛС по вертикали.

Рис. 2.3 План 4-го этажа здания с указанием мест расположения рабочих мест и кабельных каналов в коридорах и помещниях для размещения пользователей

· Структура, иерархия и основные части сети (по подразделениям предприятия, а также по комнатам, этажам и зданиям предприятия).

Рис. 2.4 Общая структура ЛС организации

· Основные направления и интенсивность информационных потоков в сети (в настоящее время, в ближайшем будущем и в дальней перспективе). Характер передаваемой по сети информации (данные, оцифрованная речь, изображения), который непосредственно сказывается на требуемой скорости передачи (до нескольких сотен Мбит/с для телевизионных изображений высокой четкости).

· Технические характеристики оборудования (компьютеров, адаптеров, кабелей, репитеров, концентраторов, коммутаторов) и его стоимость.

· Возможности прокладки кабельной системы в помещениях и между ними, а также меры обеспечения целостности кабеля.

· Обслуживание сети и контроль ее безотказности и безопасности.

· Требования к программным средствам по допустимому размеру сети, скорости, гибкости, разграничению прав доступа, стоимости, по возможностям контроля обмена информацией и т. д.

· Необходимость подключения к глобальным или к другим локальным сетям.

Сеть по сравнению с автономными компьютерами порождает множество дополнительных проблем: от простейших механических (компьютеры, подключенные к сети, труднее перемещать с места на место) до сложных информационных (необходимость контролировать совместно используемые ресурсы, предотвращать заражение сети вирусами). К тому же пользователи сети уже не так независимы, как пользователи автономных компьютеров, им надо придерживаться определенных правил, подчиняться установленным требованиям, которым их необходимо научить.

Наконец, сеть остро ставит вопрос о безопасности информации, защиты от несанкционированного доступа, ведь с любого компьютера сети можно считать данные с общих сетевых дисков. Защитить один компьютер или даже несколько одиночных гораздо проще, чем целую сеть. Поэтому приступать к установке сети целесообразно только тогда, когда без сети работа становится невозможной, непроизводительной, когда отсутствие межкомпьютерной связи сдерживает развитие дела.

В начале проектирования сети необходимо провести полную «инвентаризацию» имеющихся компьютеров и их программного обеспечения, а также периферийных устройств (принтеров, сканеров и т. д.). Это позволит при организации сети исключить ненужное дублирование (оборудование и программное обеспечение теперь могут быть разделяемыми ресурсами), а также поставить задачи модернизации (апгрейда) как аппаратных, так и программных средств.

Требуемая длина линий связи сети также играет не малую роль в проектировании сети. Например, если расстояния очень большие, может понадобиться использование дорогого оборудования. К тому же с увеличением расстояния резко возрастает значимость защиты линий связи от внешних электромагнитных помех. От расстояния зависит и скорость передачи информации по сети (выбор между Ethernet и Fast Ethernet). Целесообразно при выборе расстояний закладывать небольшой запас (хотя бы процентов 10) для учета непредвиденных обстоятельств. Преодолеть ограничения по длине иногда можно путем выбора структуры сети, разбиения ее на отдельные части.

Под структурой сети понимается способ разделения сети на части (сегменты), а также способ соединения этих сегментов между собой. Сеть предприятия может включать в себя рабочие группы компьютеров, сети подразделений, опорные сети, средства связи с другими сетями. Для объединения частей сети могут использоваться репитеры, репитерные концентраторы, коммутаторы, мосты и маршрутизаторы. Причем в ряде случаев стоимость этого объединительного оборудования может даже превысить стоимость компьютеров, сетевых адаптеров и кабеля, поэтому выбор структуры сети исключительно важен.

В идеале структура сети должна соответствовать структуре здания или комплекса зданий предприятия. Рабочие места группы сотрудников, занимающихся одной задачей (например, бухгалтерия, отдел продаж, инженерная группа), должны размещаться в одной или рядом расположенных комнатах. Тогда можно компьютеры этих сотрудников объединить в один сегмент, в единую рабочую группу и установить вблизи их комнат сервер, с которым они будут работать, а также концентратор или коммутатор, связывающий все их машины. Точно так же рабочие места сотрудников подразделения, занимающихся комплексом близких задач, лучше расположить на одном этаже здания, что существенно упростит их объединение в сегмент и дальнейшее его администрирование. На этом же этаже удобно расположить коммутаторы, маршрутизаторы и серверы, с которыми работает данное подразделение.

Как и в других случаях, при выборе структуры разумно оставлять возможности для дальнейшего развития сети. Например, лучше приобретать коммутаторы или маршрутизаторы с количеством портов, несколько большим, чем требуется в настоящий момент (хотя бы на 10—20 процентов). Это позволит при необходимости легко включить в сеть один или несколько сегментов. Ведь любое предприятие всегда стремится к росту (порой совершенно напрасно), и этот рост не должен каждый раз приводить к необходимости проектировать сеть предприятия заново.

Наша организация занимает три этажа, на каждом по 35 комнат, и включает в себя 20 отделов. В этом случае сеть построена таким образом (рис. 2.3):

· Отделы занимают по 1−4 комнаты, их компьютеры объединены между собой коммутаторами (switch). Коммутаторы используются один на комнату, из каждой комнаты в один на весь этаж.

· Общая сеть предприятия включает три сегмента сетей, объединенных управляемыми коммутаторами. Эти же коммутаторы соединены общим коммутатором, к которому подлючен и маршрутизатор (он же файрвол) для подключения к глобальной сети Ethernet.

· Серверы располагаются в серверной комнате.

В рассмотренной ситуации области коллизий (зоны конфликта) сети будут включать в себя сегменты, расположенные в комнатах каждого отдела, плюс сегмент, связывающий коммутатор комнаты с коммутатором этажа. Всего таких областей коллизий будет 105. Именно для них необходимо проводить расчеты работоспособности сети в соответствии с предыдущей главой.

Широковещательные области будут включать в себя все сегменты сети каждого этажа плюс сегмент, связывающий коммутатор с маршрутизатором. Таких широковещательных областей будет всего три.

Области коллизий в данном случае будут включать в себя все сегменты сети каждого отдела плюс сегмент, соединяющий коммутатор отдела и коммутатор предприятия. Таких областей коллизий всего три. Для них надо проводить расчет работоспособности сети, как описано в предыдущей главе. В единственную широковещательную область войдет вся сеть организации.

2.4 Выбор оборудования

При выборе сетевого оборудования надо учитывать множество факторов, в частности:

· уровень стандартизации оборудования и его совместимость с наиболее распространенными программными средствами;

· скорость передачи информации и возможность ее дальнейшего увеличения;

· возможные топологии сети и их комбинации (шина, пассивная звезда, пассивное дерево);

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

· разрешенные типы кабеля сети, максимальную его длину, защищенность от помех;

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

Всем этим часто пренебрегают, а напрасно: заменить программное обеспечение сравнительно просто, а вот замена аппаратуры, особенно прокладка кабеля, обходится порой очень дорого, а иногда бывает просто невозможна. В первую очередь следует проанализировать применимость для рассматриваемого случая сети Ethernet, как наиболее популярной, недорогой и допускающей развитие (Fast Ethernet и Gigabit Ethernet).

В предположении, что возможность выбора в данном случае существует, стоит повторить основные аргументы в пользу того или иного выбора (см. табл. 4).

Таблица 4. Аргументы при выборе типа кабеля

В настоящее время для организации локальной сети используется неэкранированная витая пара UTP категории 5е.

Еще одна важная задача — это выбор компьютеров. Если для рабочих станций или невыделенных серверов обычно используют те компьютеры, которые уже имеются на предприятии, 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).

2.4.1 Требования к серверу:

· Максимально быстрый процессор (компания Microsoft рекомендует для своей операционной системы Windows Server 2003 процессор с тактовой частотой не менее 500 МГц). Типичная величина тактовой частоты процессора для сервера сейчас составляет 2—3 ГГц. Для больших сетей применяют и многопроцессорные серверы (иногда до 32 процессоров).

(два процессора по 3 ГГц)

· Большой объем оперативной памяти (фирма Microsoft рекомендует для своей операционной системы Windows Server 2003 объем памяти не менее 256 мегабайт, такие же требования фирмы Novell для NetWare 6). Типичный объем оперативной памяти сервера сейчас составляет 512 Мбайт—20 Гбайт. Большой объем памяти сервера даже важнее быстродействия процессора, так как позволяет эффективно использовать кэширование дисковой информации, храня в памяти копии тех областей диска, с которыми производится наиболее интенсивный обмен.

(8 Гбайт)

· Быстрые жесткие диски большого объема. Типичная величина объема диска сервера сейчас составляет 150—500 Гбайт. Дисководы должны быть совместимы с сетевой операционной системой (то есть их драйверы обязательно должны входить в набор драйверов, поставляемый с ОС). Широко применяют SCSI-дисководы, которые быстрее традиционных IDE-дисководов. В серверах часто предусматривают возможность «горячей» замены дисков (без выключения питания сервера), что очень удобно.

(SCSI 300 Гб)

· Специализированные серверы уже содержат в своем составе сетевые адаптеры с оптимальными характеристиками.

(LAN 1 Гбит)

· Видеомониторы, клавиатуры и мыши не являются обязательными принадлежностями сервера, так как сервер, как правило, никогда не работает в режиме обычного компьютера.

При отказе от использования гибких дисков на каждом компьютере сети можно существенно повысить ее устойчивость к вирусам и несанкционированному доступу к данным. Дисковод гибкого диска вполне может быть только на одной рабочей станции сегмента или даже всей сети. Причем эта рабочая станция должна контролироваться администратором сети. Она может быть расположена в отдельной комнате вместе с концентраторами, коммутаторами, маршрутизаторами.

Для любой сети крайне критична ситуация перебоев в системе электропитания. Несмотря на то, что многие сетевые программные средства применяют специальные меры против этого, как и против других отказов аппаратуры (например, дублирование дисков), проблема очень серьезная. Иногда отключение питания может полностью и надолго вывести сеть из строя.

В защищенными от отключения питания на данный момент все серверы сети. Для этого используется источник бесперебойного питания (APC Smart-UPS 3000) при сбое питания переходит на питание подключенного компьютера от аккумулятора и подает специальный сигнал компьютеру, который за короткое время завершает все текущие операции и сохраняет данные на диске. При выборе источника бесперебойного питания надо, прежде всего, обращать внимание на максимальную мощность, которую он обеспечивает, и на время поддержания им номинального уровня напряжения (это время составляет от нескольких минут до нескольких часов). Стоимость устройства довольно высока (до нескольких тысяч долларов). Поэтому целесообразно один источник бесперебойного питания применять для двух-трех серверов.

Наиболее устойчивы к отказам питания портативные компьютеры (ноутбуки). Встроенный аккумулятор и низкое потребление энергии обеспечивают их нормальную работу без внешнего питания в течение одного-двух часов и даже более. Если еще учесть низкий уровень излучений и высокое качество изображения мониторов этих компьютеров, то стоит всерьез рассмотреть возможность использования ноутбуков в качестве рабочих станций, а вероятно, и не слишком мощного, невыделенного сервера. Тем более что многие ноутбуки имеют встроенные сетевые адаптеры довольно неплохого качества. Особенно удобно применение ноутбуков в одноранговых сетях с множеством серверов. Применение внешних источников бесперебойного питания в подобных случаях становится чересчур дорогим удовольствием.

Кроме перечисленных проблем проектировщику сети приходится решать задачи, связанные с выбором сетевых адаптеров, репитеров, концентраторов, коммутаторов и маршрутизаторов, но об этом уже достаточно сказано в предыдущих главах. Стоит только отметить, что производительность сети и ее надежность определяются самым низкокачественным ее компонентом. При покупке дорогих концентраторов или коммутаторов, не стоит экономить, например, на сетевых адаптерах. Верно и обратное. Желательно, чтобы все компоненты оборудования максимально полно соответствовали друг другу.

2.5 Выбор сетевых программных средств

К сожалению, в процессе проектирования сети совершенно невозможно выделить те проблемы, которые должны быть решены в начале, и те, которые можно отложить на самый конец. Выбор программных средств не стоит считать чем-то второстепенным, совершенно не влияющим ни на размер и структуру сети, ни на характеристики требуемого оборудования. Поэтому принимать решение о том, какие программные средства надо использовать или хотя бы к какому классу они должны принадлежать, необходимо в самом начале проектирования.

При выборе сетевого программного обеспечения (ПО) надо, в первую очередь, учитывались следующие факторы:

· Какую сеть поддерживает сетевое ПО;

(сеть на основе серверов);

· Максимальное количество пользователей (лучше брать с запасом не менее 20%);

(на данный момент количество пользователей 207, максимальное количество до 300)

· Количество серверов и возможные их типы;

(файловый сервер — Microsoft Windows 2003 Server, почтовый сервер — Microsoft Exchange Server 2005 Enterprise, домен-контроллеры — Microsoft Windows 2003 Server (2шт), 1С-сервер — Microsoft SQL Server 2005 Enterprise, терминальные сервера — Citrix Metaframe 1.0 FR3 (2шт), сервер — Jabber Server, телефонный сервер — InfraCom Server).

· Совместимость с разными операционными системами и компьютерами, а также с другими сетевыми средствами;

· Уровень производительности программных средств в различных режимах работы;

· Степень надежности работы, разрешенные режимы доступа и степень защиты данных;

· Какие сетевые службы поддерживаются;

· И, возможно, главное — стоимость программного обеспечения, его эксплуатации и модернизации.

Затем необходимо провести конфигурирование сети, то есть задать ее логическую конфигурацию, настроить на работу в конкретных условиях. В обязанности системного администратора сети, который осуществляет контроль и управление входит:

· Создание групп пользователей различного назначения;

· Определение прав доступа пользователей;

· Обучение новых пользователей и оперативная помощь в случае необходимости;

· Контроль дискового пространства всех серверов сети;

· Защита и резервное копирование данных, борьба с компьютерными вирусами;

· Модернизация программного обеспечения и сетевой аппаратуры;

· Настройка сети для получения максимальной производительности.

Создаваемые группы пользователей должны по возможности совпадать с реальными группами сотрудников предприятия, занимающимися одной или близкими проблемами. Каждой группе системный администратор может установить свои права доступа к сетевым ресурсам. Гораздо удобнее создать группу с установленными правами, а затем включить в нее нужных пользователей, чем определять права каждому пользователю в отдельности. В этом случае при необходимости изменения прав пользователя достаточно перевести его в другую группу.

Свои права доступа можно установить и каждому пользователю в отдельности. В идеале пользователь должен иметь столько прав доступа, сколько ему действительно нужно. Если прав меньше, чем нужно, это мешает работе пользователя, требует постоянного вмешательства сетевого администратора. Если же прав больше, чем необходимо, то пользователь может вольно или невольно уничтожить или исказить ценную информацию.

Каждая сетевая операционная система или оболочка имеет свой набор разрешенных прав доступа к каталогам и файлам. Это характеризует ее гибкость, надежность, возможность развития сети.

Время от времени рекомендуется делать копии всех дисков сервера. Это позволит в случае аварии восстановить недавнее состояние сети, потеряв не слишком много данных. При этом системный администратор должен сохранить на диске рабочей станции информацию о пользователях и их правах доступа, чтобы при восстановлении сети не пришлось все это задавать заново. Целесообразно иметь две копии дисков серверов, одна из которых обновляется довольно редко (например, раз в месяц), а другая — чаще (раз в неделю).

Для контроля работы сети системный администратор пользуется специальными программными средствами. Современные сетевые ОС, как правило, имеют программы-утилиты которые позволяют наблюдать в реальном времени за деятельностью процессоров, работой дисков, использованием памяти, а также сети. Анализируя параметры реального обмена в сети, администратор может установить такие режимы, которые обеспечивают наибольшую эффективность обмена. Выявив тенденции развития сети, он может вовремя принять решение о необходимости модернизации программных или аппаратных средств.

Конечно, всегда надо учитывать, что производительность любой сети зависит не только от установленной аппаратуры и программных продуктов, но и от характера решаемых задач. Одна и та же сеть может прекрасно справляться, например, с задачами доступа к базе данных, но очень плохо работать с передачей динамических трехмерных полноцветных изображений. Так что при проектировании сети с самого начала желательно знать, какого характера информационные потоки предполагается обслуживать с ее помощью.

В последнее время наблюдается устойчивая тенденция к сокращению количества фирм, производящих сетевые программные средства. Причем даже остающиеся на этом рынке поставщики стараются минимизировать количество своих продуктов. В результате выбор у пользователя не так уж и велик. Выбирать приходится между Novell и Microsoft, причем количество основных, базовых продуктов у обеих компаний невелико (2—3). Все другие фирмы либо вообще прекратили производство новых сетевых продуктов, либо их доля в рынке несравнимо меньше, чем у этих двух гигантов.

Выбирая между продуктами компаний Microsoft и Novell, необходимо иметь в виду, что традиционно преимуществами продуктов Novell (сетевые ОС NetWare) считаются:

· Более совершенная архитектура сетевой ОС;

· Универсальность и функциональная полнота программных средств;

· Большее быстродействие при данном типе аппаратуры;

· Упрощенное администрирование сети;

· Значительно более высокая защищенность от вирусов и несанкционированного доступа;

· Поддержка различных типов пользователей на разных компьютерных платформах.

Главным преимуществом продуктов Microsoft считается лучшая совместимость с пользователями на базе ОС Microsoft Windows.

Цены на новейшие продукты компаний Microsoft и Novell примерно одинаковы. Впрочем, стоимость эксплуатации OC NetWare оказывается обычно заметно ниже, чем стоимость эксплуатации Windows Server.

Для небольшой сети самым простым и дешевым решением обычно оказывается операционная система Microsoft Windows XP, устанавливаемая сейчас производителями на большинство новых компьютеров.

Впрочем, учесть все факторы в любом случае невозможно, можно только приближаться к оптимальному соответствию возможностей и потребностей.

2.6 Выбор с учетом стоимости

Выше при формулировании критериев выбора сетевых аппаратных и программных средств в качестве одного из главных критериев называлась их стоимость. Очевидно, что простой констатации важности учета уровня цен недостаточно. Тем не менее, анализ текущего уровня абсолютных цен на сетевую аппаратуру и программное обеспечение, пусть даже на основе представительного обзора, имеет сам по себе малую ценность и очень быстро устаревает. Уровень абсолютных цен зависит от множества факторов, на него влияют такие рыночные факторы, как конъюнктура (текущий спрос), уровень наценки, устанавливаемый дилерами или продавцами, ценовая политика самого производителя, уровень национальной валюты по отношению к евро и динамика его изменения. В этих условиях вместо абсолютных правильнее оперировать относительными ценами в координатах «цена-качество» для однородной (имеющей одинаковое или сходное назначение) продукции. Относительные цены меньше подвержены изменениям, а базовый, принимаемый за единицу отсчета уровень, всегда может быть скорректирован на основании анализа свежих данных из сети Интернет или прайс-листов отдельных фирм-продавцов.

Прежде всего следует определить возможные направления финансовых затрат (к данному этапу проектирования необходимые предпосылки для решения этой задачи уже имеются):

· Дополнительные компьютеры и апгрейд существующих компьютеров. Необязательное направление затрат: при достаточном количестве и качестве существующих компьютеров их апгрейд не требуется (или требуется в минимальном объеме — например, для установки более современных сетевых карт).

· Сетевые аппаратные средства (кабели и все, что необходимо для организации кабельной системы, сетевые принтеры, активные сетевые устройства — повторители, концентраторы, маршрутизаторы и т. д.).

· Сетевые программные средства, прежде всего, сетевая ОС на необходимое число рабочих станций (с запасом).

· Оплата работы приглашенных специалистов при организации кабельной системы, установке и настройке ПО, при проведении периодической профилактики и срочного ремонта.

На рис. 2.6 показан уровень цен для некоторых из аппаратных средств, необходимых для организации локальной сети. Следует отметить, что погонная цена кабеля зависит от его типа и характеристик (кабель для внутренней или внешней проводки, категория витой пары или тип оптического волокна ВОЛС, число витых пар или волокон в одной оболочке, наличие и разновидность экранов в витой паре). Инструменты, используемые для работы с кабелем, значительно дороже, если это оптоволокно. Активное сетевое оборудование, включая сетевые адаптеры, повторители, концентраторы, маршрутизаторы и т. д., для сетей семейства Ethernet при прочих равных условиях (прежде всего, при том же типе кабеля и скорости передачи) доступнее по цене, чем оборудование для сетей другого типа. Это одно из объяснений популярности сетей семейства Ethernet на практике у нас в стране и за рубежом.

Рис. 2.6 Уровень цен некоторых из аппаратных средств для организации локальной сети На отечественном рынке сетевого оборудования преобладают средства для построения сетей Ethernet и беспроводных сетей, но последние требуют значительных финансовых затрат.

2.7 Оптимизация и поиск неисправностей в работающей сети

Во вновь организованной локальной сети могут наблюдаться проблемы со стабильностью и скоростью работы, которая оказывается ниже потенциально возможной скорости для сети данного типа. Эти проблемы могут возникнуть также в будущем при подключении нового оборудования, установке нового ПО или при подключении данной сети к другой. Испытывающие дискомфорт из-за замедления часто выполняемых операций пересылки файлов или при сетевой печати, конечные пользователи обращаются к сетевому администратору. Возможными причинами возникновения указанных проблем являются:

· недостатки используемого ПО и аппаратного обеспечения;

· неправильная настройка сетевых ОС;

· неисправности в кабельной системе;

· неисправности на уровне сетевых протоколов из-за несовместимости или неисправности сетевых устройств или их неверной настройки;

· неправильная организация локальной сети, например, недостаточное сегментирование в сетях типа Ethernet, приводящее к возникновению дополнительных коллизий пакетов.

Недостатки используемого ПО проще устранить его заменой (переходом к более апробированной, может быть, предыдущей версии), чем в случае более дорогостоящего аппаратного обеспечения, которое может образовывать так называемый эффект «бутылочного горлышка» (bottleneck). Это означает, что один из компьютеров в сети (в том числе сервер) или какое-либо сетевое устройство по своим характеристикам уступает другим компьютерам или устройствам и «тормозит» работу сети в целом. В этом случае необходима модернизация (upgrade) или замена устройства.

Актуальность оптимизации параметров сетевых ОС связана с тем, что начальные настройки (настройки по умолчанию) этих параметров могут не соответствовать конфигурации и интенсивности передаваемых по сети данных (трафику).

Простейшим доступным средством проверки целостности соединений в сети является использование команды ping, которая работает в ОС UNIX, OS/2 и версиях Windows. Команда ping проверяет состояние соединения с другим компьютером или компьютерами, посылая эхо-пакеты и анализируя полученные ответы. Для работы этой команды требуется поддержка сети Интернет, то есть протоколов TCP/IP. В рамках локальной сети использование команды ping (с IP — адресом удаленного компьютера в качестве параметра) позволяет, кроме проверки наличия соединения, установить время отклика и выявить узкие места в сети.

Для поиска неисправностей в кабельной системе применяются также стандартные и специальные приборы — от простейших тестеров для определения обрывов и коротких замыканий в медных кабелях до сетевых анализаторов, предназначенных для эталонного тестирования кабелей различных категорий. Промежуточное положение по сложности занимают кабельные сканеры, позволяющие по анализу отраженных от неоднородностей сигналов определять место и тип неисправности, а также портативные устройства для сертификации кабельных систем. Аналогичные приборы разработаны для поиска неисправностей в кабельных системах на основе оптоволокна.

Если предыдущие проверки не позволили выявить неисправности, то приходится предположить существование проблем на уровне сетевых протоколов. Анализ сетевых протоколов требует высокой квалификации от специалиста, который этим занимается, а также применения специфического оборудования — анализаторов протоколов. Анализатор протоколов в общем случае представляет собой аппаратно-программный комплекс, физически подключаемый к сети и перехватывающий данные с целью декодирования и анализа некоторых из них. Общий подход к использованию анализаторов протоколов состоит в измерении некоторых количественных и качественных показателей работы сети, анализе вероятных ошибок и выработке рекомендаций по изменению параметров конфигурирования и модификации рабочих станций и файл-сервера, а также настройке приложений. Примерами такого рода рекомендаций является установка новых версий драйверов сетевых адаптеров, исключение несовместимых форматов пакетов и регулировка длины пакетов.

2.8 Fast Ethernet

Fast Ethernet — спецификация IEЕЕ 802.3 u официально принятая 26 октября 1995 года определяет стандарт протокола канального уровня для сетей работающих при использовании как медного, так и волоконно-оптического кабеля со скоростью 100Мб/с. Новая спецификация является наследницей стандарта Ethernet IEЕЕ 802.3, используя такой же формат кадра, механизм доступа к среде CSMA/CD и топологию звезда. Эволюция коснулась нескольких элементов конфигурации средств физического уровня, что позволило увеличить пропускную способность, включая типы применяемого кабеля, длину сегментов и количество концентраторов.