Проектирование локальной вычислительной сети

локальный вычислительный операционный система В условиях рыночной экономики информация выступает как один из важнейших товаров. Новейшие достижения в области микроэлектроники привели к новым концепциям в организации информационных служб. Успех коммерческой и предпринимательской деятельности связан с муниципальными, банковскими, биржевыми информационными системами, информатизацией оптовой и розничной торговли, торговых домов, служб управления трудом и занятостью, созданием банка данных рынка товаров и услуг, развитием центров справочной и аналитико-прогнозной информации, электронной почты, электронного обмена данными. Как правило, работа этих систем базируется на локальных вычислительных сетях (ЛВС) различной архитектуры или их объединениях, получивших название корпоративных сетей.

Любая компьютерная система, состоящая из нескольких компьютеров, наверняка перерастает в более сложную систему, которая потребует высокоскоростного обмена данными между компьютерами с сервисными возможностями.

Такой обмен не может быть организован при помощи стандартных простых средств операционных систем (ОС) и прикладных программ, а требует организации принципиально новой информационной структуры — сети.

Использование локальных сетей позволяет облегчить доступ к устройствам оконечного оборудования данных установленных в учреждении. Эти устройства — не только ЭВМ, но и другие устройства, обычно используемые в учреждениях, такие, как принтеры, графопостроители и все возрастающее число электронных устройств хранения и обработки файлов и баз данных.

Локальная сеть представляет собой канал и протоколы обмена данными для связи рабочих станций и ЭВМ.

Под локально-вычислительной сетью понимается совокупность взаимосвязанных и распределенных по сравнительно небольшой территории вычислительных ресурсов, взаимодействие которых обеспечивается специальной системой передачи данных.

Задание

Задание состоит в проектировании вычислительной сети как основы комплекса технических средств информационной системы для фирмы торгующей добавками для бетона ООО «Ассортимент Бетон».

Для решения поставленной цели в проекте решаются следующие задачи:

Выбор топологии, оборудования и программного обеспечения;

Выбор способа управления сетью;

Расчет энергопотребления, монтажа ЛВС;

Управление сетевыми ресурсами и пользователями сети;

Рассмотрение вопросов безопасности сети.

Структура предприятия:

менеджеры:

количество человек — 2;

необходимые ресурсы — база данных, готовое ПО, информация о клиентах отдел снабжения:

количество человек — 2;

необходимые ресурсы — база данных, готовое ПО;

бухгалтерия:

количество человек — 2;

необходимые ресурсы — база данных, готовое ПО, информация о клиентах, доступ к банку.

отдел логистики:

— количество человек — 2;

необходимые ресурсы — база данных, готовое ПО, информация о клиентах.

склад:

— количество человек — 1;

необходимые ресурсы — база данных, готовое ПО, информация о поставщиках.

генеральный директор:

— количество человек — 1;

необходимые ресурсы — база данных, готовое ПО, информация о клиентах.

Обоснование потребности проектирования ЛВС Описание предметной области Трудно представить современное предприятие, независимо от сферы его деятельности. Без парка персональных компьютеров. И фирма, торгующая добавками для бетона не является исключением.

Фирма, торгующая добавками для бетона является важным звеном в современной системе рыночных отношений.

Строительство в последнее время развивается крайне активно, а значит, что и рынок стройматериалов и инструментов также испытывает резкий подъем в связи с возросшим спросом. Так, например, бетон становится крайне востребованным, что связано с постоянным строительством новых жилых домов, офисных зданий, а также личными постройками физических лиц.

Компания продает добавки для бетона оптовым покупателям и розничным клиентам. Такой широкий диапазон клиентской базы позволяет говорить о высоком спросе на качественные и надежные товары, об ориентированности на потребности клиента, о выполнении функций поставщика компанией с хорошей репутацией. Задачей фирмы является предоставление качественной продукции от производителей, которые зарекомендовали себя на строительном рынке. При индивидуальном подходе и умеренной ценовой политике завоевывает большое число покупателей бетона нуждающихся в качественном товаре и надежном обслуживании.

Удобство сотрудничества заключается в том, что профессионалы своего дела — консультанты-продавцы, а также надежные поставщики бетона обеспечат максимально удобное и доступное приобретение стройматериала.

Таким образом, структуру управления данной организацией можно разделить на несколько направлений.

Рис. 1 — Схема определения информационных потоков Информация, используемая в работе фирмы, имеет ряд особенностей и связанных с ними требований по работе с этой информацией:

большие потоки информации, поступающие и выходящие с данного предприятия, требуют возможности их быстрой обработки, а также лёгкого доступа к ним;

информация, поступающая на данное предприятие, обладает свойством цикличности, что значительно упрощает процесс её обработки, но в то же время и требует создания чёткой системы её организации;

Необходимо создание системы, способной быстро провести обработку имеющейся информации и удовлетворить тем самым запросы фирм клиентов.

Информация, подлежащая анализу, имеет несколько признаков, по которым необходимо производить её классификацию, что делает необходимым создание системы, способной производить сортировку имеющейся информации.

Таковы основные особенности предметной области фирмы по торговле бетоном.

Обоснование потребности проектирования ЛВС ЛВС — набор аппаратных средств и алгоритмов, которые обеспечивают соединение компьютеров и других периферийных устройств (принтеров, дисковых контроллеров и т. п.), расположенных на сравнительно небольшой территории (одного предприятия, офиса, одной комнаты), и позволяющих совместно использовать информационные ресурсы, периферийные устройства, обмениваться данными. Компьютеры, связанные локальной сетью, объединяются, по сути, в один виртуальный компьютер, ресурсы которого могут быть доступны всем пользователям, причем этот доступ не менее удобен, чем к ресурсам, входящим непосредственно в каждый отдельный компьютер. Под удобством в первую очередь понимается высокая реальная скорость доступа, при которой обмен информацией между приложениями осуществляется незаметно для пользователя. При таком определении ни медленные глобальные сети, ни медленная связь через последовательный или параллельный порты не попадают под понятие локальной сети.

Из такого определения сразу следует, что скорость передачи по локальной сети должна обязательно расти, по мере роста быстродействия наиболее распространённых компьютеров. Именно это мы и наблюдаем: если ещё сравнительно недавно вполне приемлемой считалась скорость обмена в 1−10 Мбит/с, то сейчас среднескоростной считается сеть, работающая на скорости 100 Мбит/с и активно разрабатываются средства для скорости 1000 Мбит/с и даже больше. При меньших скоростях передачи связь станет узким местом, будет чрезмерно замедлять работу объединённого сетью виртуального компьютера.

Таким образом, главное отличие локальной сети от любой другой — высокая скорость обмена. Но это не единственное отличие, не менее важны и другие факторы. Например, принципиально необходим низкий уровень ошибок передачи. Ведь даже очень быстро переданная, но искаженная ошибками информация бессмысленна — ее придется передавать еще раз. Поэтому локальные сети обязательно используют специально прокладываемые качественные линии связи.

Принципиальное значение имеет и такая характеристика сети, как возможность работы с большими нагрузками, то есть с большой интенсивностью обмена (или, как говорят, с большим трафиком). Если механизм управления обменом, используемый в сети, не слишком эффективен, то компьютеры могут чрезмерно долго ждать своей очереди на передачу, и даже если передача будет производиться затем на высочайшей скорости и полностью безошибочно, то для пользователя сети это все равно обернется неприемлемой задержкой доступа ко всем сетевым ресурсам.

Любой механизм управления обменом может гарантированно работать только тогда, когда заранее известно, сколько компьютеров (абонентов, узлов) может быть подключено к сети. При включении большого непредусмотренного числа абонентов забуксует вследствие перегрузки любой механизм. Наконец, сетью в истинном смысле этого слова можно назвать только такую систему передачи данных, которая позволяет объединять хотя бы до нескольких десятков компьютеров, но никак не два, как в случае связи через стандартные порты.

Таким образом, можно сформулировать следующие отличительные признаки локальной сети:

высокая скорость передачи, большая пропускная способность;

низкий уровень ошибок передачи (или, что-то же самое, высококачественные каналы связи). Допустимая вероятность ошибок передачи данных должна быть порядка 10−7 — 10−8 ;

эффективный, быстродействующий механизм управления обменом;

ограниченное, точно определенное число компьютеров, подключаемых к сети.

По локальной сети может предаваться самая разная информация: данные, изображения, телефонные разговоры, электронные письма и т. д. Кстати, именно задача передачи изображений, особенно полноцветных динамических изображений, предъявляет самые высокие требования к быстродействию сети. Чаще всего локальные сети используются для разделения (то есть совместного использования) таких ресурсов, как дисковое пространство, принтеры и выход в глобальную сеть, но это всего лишь незначительная часть тех возможностей, которые предоставляют средства локальных сетей. Например, они позволяют осуществлять обмен информацией между компьютерами разных типов. Абонентами (узлами) сети могут быть не только компьютеры, но и другие устройства, например принтеры, плоттеры, сканеры. Локальные сети дают возможность организовать систему параллельных вычислений на всех компьютерах сети, что позволяет многократно ускорить решение сложных математических задач. С их помощью можно также управлять работой сложной технологической системы или исследовательской установки с нескольких компьютеров одновременно.

Однако локальные сети имеют и некоторые недостатки, о которых всегда следует помнить. Сети ограничивают возможность перемещения компьютеров, так как при этом может понадобиться перекладка соединительных кабелей. Кроме того, сети представляют собой прекрасную среду для распространения компьютерных вирусов, поэтому вопросам защиты придется уделять гораздо больше внимания, чем в случае автономного использования компьютеров.

Существует два типа компьютерных сетей: одноранговые сети и сети с выделенным сервером. Одноранговые сети не предусматривают выделение специальных компьютеров, организующих работу сети. Каждый пользователь, подключаясь к сети, выделяет в сеть какие — либо ресурсы и подключается к ресурсам, предоставленным в сеть другими пользователями. Такие сети просты в установке, налаживании; они существенно дешевле сетей с выделенным сервером. В сою очередь сети с выделенным сервером, несмотря на сложность настройки и относительную дороговизну, позволяют осуществлять централизованное управление.

Сервером называется абонент (узел) сети, который представляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует ресурсы других абонентов, то есть служит только сети. Серверов в сети может быть несколько, и совсем необязательно сервер — это самый мощный компьютер. Выделенный сервер — это сервер, занимающийся только сетевыми задачами. Невыделенный сервер может заниматься помимо обслуживания сети и другими задачами. Специфический тип сервера — это сетевой принтер.

Клиентом называется абонент сети, который использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает, то есть сеть его обслуживает. Компьютер — клиент также часто называют рабочей станцией. В принципе каждый компьютер может быть одновременно как клиентом, так и сервером.

Под сервером и клиентом часто понимают также не сами компьютеры, а работающие на них программные приложения. В этом случае то приложение, которое только отдает ресурс в сеть, является сервером, а то приложение, которое только пользуется сетевыми ресурсами, является клиентом.

Естественно основные задачи фирмы по продаже бетона могут решаться и без ЛВС. В этом случае:

Перенос информации с одного компьютера на другой осуществляется при помощи дискет или флешек.

Доступ к глобальной сети может производиться только с одного компьютера, имеющего модем.

Взаимодействие между сотрудниками предприятия осуществляется только в форме личного контакта.

В организации имеется несколько периферийных устройств, однако ими оборудованы не все компьютеры. Чтобы воспользоваться периферийным устройством, нужно применить USB-накопитель и освободить на некоторое время компьютер, к которому подключено данное устройство.

Отсутствие ЛВС в данной фирме сделает невозможным ее эффективное функционирование, и кроме того повлечёт за собой многочисленные затраты.

Во-первых, в отсутствии ЛВС невозможно быстро обмениваться данными между различными подразделениями, а также между различными ПК в пределах одного здания. Этот недостаток вызовет затраты времени на перенос информации с одного компьютера на другой с помощью USB-накопителя, а также затраты на их приобретение.

Во-вторых, без ЛВС невозможно будет быстро связаться с организациями, взаимодействующими с фирмой. Это также значительно снизит эффективность работы.

В-третьих, отсутствие сети в фирме повлечёт за собой значительные затраты на приобретение различных устройств для каждого компьютера (жесткий диск, принтер, CD-ROM, модем) и дорогостоящего программного обеспечения.

В-четвёртых, без ЛВС невозможно эффективно осуществлять доступ к глобальным ресурсам всемирной сети internet и использовать средства электронной почты (E-mail), которые значительно повысят эффективность работы фирмы.

Задачи, которые позволяет выполнять ЛВС:

совместная работа с документами;

упрощение документооборота: возможность просматривать, корректировать и комментировать документы, не покидая своего рабочего места, не организовывая собраний и совещаний, отнимающих много времени;

сохранение и архивирование своей работы на сервере, чтобы не использовать ценное пространство на жестком диске ПК;

простой доступ к приложениям на сервере;

облегчение совместного использования в организациях дорогостоящих ресурсов, таких как принтеры, накопители CD-ROM, жесткие диски и приложения (например, текстовые процессоры или программное обеспечение баз данных).

Исходя из всех многочисленных возможностей, которые открывает пользователям ЛВС, а также особенностей информации, используемой в работе фирмы по продаже бетона, можно выявить потребности проектирования ЛВС в данной организации.

Итак, проектирование ЛВС для обусловлено следующими причинами:

Всю обработку информации, используемой в работе фирмы необходимо производить в одном месте централизованно. Однако особенности работы фирмы в некоторых случаях могут потребовать и обратного действия — децентрализации обработки информации. Данный факт делает необходимым создание сети, которая смогла бы обеспечить обмен информацией между различными подразделениями фирмы. Локальная сеть производит передачу информации в течение 3−4 секунд без риска потери информации.

В рамках работы фирмы необходимо включить компьютеры различных видов: ПК, мини ЭВМ, большие ЭВМ, рабочие станции специальные ЭВМ, концентрирующие ресурсы — серверы. Естественно, что такой большой массив компьютеров необходимо объединить в сеть.

Для наиболее эффективного функционирования фирмы в её работе необходимо участие внешних по отношению к фирме служб: телексная (телетайпная) связь, почтовая корреспонденция, электронные доски объявлений, а также выход в региональные (глобальные) сети ЭВМ и использование их услуг. Взаимодействие со всеми этими службами позволяет организовать ЛВС.

ЛВС в данной организации поможет избежать многочисленных затрат (времени, денежных ресурсов, информации), проявляющихся в отсутствие сети.

Для улучшения качества потребления информации в рамках работы фирмы возможно применение технологии Интернет, которая основана на организации ЛВС.

Определение перечня функций пользователей в ЛВС

Таблица 1 — Определение перечня функций пользователей в ЛВС

В перечень функций пользователей ЛВС входит доступ к глобальной сети Internet и использование электронной почты.

Internet — глобальная компьютерная сеть, охватывающая весь мир. Сегодня Internet имеет около 15миллионов абонентов в более чем 150 странах мира. Ежемесячно размер сети увеличивается на 7−10%. Internet образует как бы ядро, обеспечивающее связь различных информационных сетей, принадлежащих различным учреждениям во всем мире, одна с другой.

Если ранее сеть использовалась исключительно в качестве среды передачи файлов и сообщений электронной почты, то сегодня решаются более сложные задачи распределенного доступа к ресурсам. Около трёх лет назад были созданы оболочки, поддерживающие функции сетевого поиска и доступа к распределённым информационным ресурсам, электронным архивам.

Электронная почта — самая распространённая услуга сети Internet.

Что такое почта — мы знаем. Это традиционные средства связи, позволяющие обмениваться информацией, по край ней мере, двум абонентам. Для того, чтобы этот обмен состоялся, необходимо написать послание и, указав адрес, опустить в почтовый ящик, откуда письмо неминуемо попадёт на почтовый узел. Если указанный адрес соответствует общепринятым стандартам, то через некоторое время почтальон положит его в почтовый ящик адресата. Далее абонент вскроет послание, и — обмен информацией состоялся. Чтобы ускорить процесс, вы поднимаете телефонную трубку, набираете телефонный номер и, если произойдет правильное соединение, то ваш абонент услышит то, что вы хотите ему передать. Если абонент не отвечает или его номер занят, придется повторить процедуру ещё раз, сожалея о том, что вы тратите на это своё драгоценное время.

Эти два вида связи — почтовая и телефонная — стали для нас традиционными, и мы уже хорошо знаем их достоинства и недостатки. А что же такое электронная почта?

Электронная почта — обмен почтовыми сообщениями с любым абонентом сети Internet. Существует возможность отправки как текстовых, так и двоичных файлов. На размер почтового сообщения в сети Internet накладывается следующее ограничение — размер почтового сообщения не должен превышать 64 килобайт.

Она позволяет пересылать сообщения практически с любой машины на любую, так как большинство известных машин, работающих в разных системах, ее поддерживают.

Электронная почта во многом похожа на обычную почту. С ее помощью письмо — текст, снабженный стандартным заголовком (конвертом) — доставляется по указанному адресу, который определяет местонахождение машины и имя адресата, и помещается в файл, называемый почтовым ящиком адресата, с тем, чтобы адресат мог его достать и прочесть в удобное время. При этом между почтовыми программами на разных машинах существует соглашение о том, как писать адрес, чтобы все его понимали.

Электронная почта оказалась во многом удобнее обычной, «бумажной». Не говоря уже о том, что Вам не приходится вставать из-за компьютера и идти до почтового ящика, чтобы получить или отправить письмо, электронной почтой сообщение в большинстве случаев доставляется гораздо быстрее, чем обычной;

стоит это дешевле;

для отправки письма нескольким адресатам не нужно печатать его во многих экземплярах, достаточно однажды ввести текст в компьютер;

если нужно перечитать, исправить полученное или составленное Вами письмо, или использовать выдержки из него, это сделать легче, поскольку текст уже находится в машине;

удобнее хранить большое количество писем в файле на диске, чем в ящике стола; в файле легче и искать;

и, наконец, экономится бумага.

Надежность электронной почты сильно зависит от того, какие используются почтовые программы, насколько удалены друг от друга отправитель и адресат письма, и особенно от того, в одной они сети, или в разных. В наших условиях, пожалуй, лучше полагаться на электронную почту, чем на простую. Если письмо все-таки потерялось, Вы об этом сможете узнать достаточно скоро и послать новое.

Это самое популярное на сегодня использование Internet у нас в стране. Оценки говорят, что в мире имеется более 50 миллионов пользователей электронной почты. В целом же в мире трафик электронной почты (протокол smtp) занимает только 3.7% всего сетевого. Популярность ее объясняется, как насущными требованиями, так и тем, что большинство подключений — подключения класса «доступ по вызову» (с модема), а у нас в России, вообще, в подавляющем большинстве случаев — доступ UUCP. E-mail доступна при любом виде доступа к Internet.

E-mail (Electronic mail) — электронная почта (простонародн. — электронный аналог обычной почты). С ее помощью вы можете посылать сообщения, получать их в свой электронный почтовый ящик, отвечать на письма ваших корреспондентов автоматически, используя их адреса, исходя из их писем, рассылать копии вашего письма сразу нескольким получателям, переправлять полученное письмо по другому адресу, использовать вместо адресов (числовых или доменных имен) логические имена, создавать несколько подразделов почтового ящика для разного рода корреспонденции, включать в письма текстовые файлы, пользоваться системой «отражателей почты» для ведения дискуссий с группой ваших корреспондентов и т. д. Из Internet вы можете посылать почту в сопредельные сети, если вы знаете адрес соответствующего шлюза, формат его обращений и адрес в той сети. Используя e-mail, вы можете пользоваться ftp в асинхронном режиме. Существует множество серверов, поддерживающих такие услуги. Вы посылаете e-mail в адрес такой службы, содержащую команду этой системы, например, дать листинг какой-то директории, или переслать файл такой-то к вам, и вам приходит автоматически ответ по e-mail с этим листингом или нужным файлом. В таком режиме возможно использование почти всего набора команд обычного ftp. Существуют серверы, позволяющие получать файлы по ftp не только с них самих, но с любого ftp-сервера, который вы укажете в своем послании e-mail.

E-mail дает возможность проводить телеконференции и дискуссии. Для этого используются, установленные на некоторых узловых рабочих машинах, mail reflector-ы. Вы посылаете туда сообщение с указанием подписать вас на такой-то рефлектор (дискуссию, конференцию, etc.), и вы начинаете получать копии сообщений, которые туда посылают участники обсуждения. Рефлектор почты просто по получении электронных писем рассылает их копии всем подписчикам.

E-mail дает возможность использования в асинхронном режиме не только ftp, но и других служб, имеющих подобные сервера, предоставляющие такие услуги. Например, сетевых новостей, Archie, Whois. Пересылать по e-mail можно и двоичные файлы, не только текстовые. В UNIX, например, для этого используется программы UUENCODE и UUDECODE.

При пользовании e-mail, из-за ее оперативности, может сложиться ощущение телефонной связи, но всегда следует осознавать, что это все же почта. Все сообщения письменны, поэтому почти документированы. Придерживайтесь этикета, принятого в обычной корреспонденции. В дополнение к этому помните, что e-mail не обладает той степенью приватности, как обычная почта, никогда не пишите в посланиях e-mail ничего, чего вам бы не хотелось увидеть выставленным на всеобщее обозрение. Анонимность также исключена: источник прослеживается без труда. Не стоит пользоваться техническими особенностями вашего терминала.

Когда сеть ARPANET впервые вышла на арену, ее разработчики ожидали, что преобладающим будет трафик (то есть объем информации, передаваемой между узлами) типа «процесс-процесс». Они ошиблись. К их великому изумлению, объем электронной почты между людьми перекрыл объем связи между процессами. В то время, как снег, дождь, жара могли остановить почтовых курьеров, возможности сети ARPANET доставлять сообщения от западного побережья Соединенных Штатов к восточному в течение нескольких секунд начали революционные процессы в средствах сообщения.

Основная привлекательность электронной почты — ее быстрота. Однако есть другие преимущества которые не так широко известны. Телефон также предоставляет почти мгновенный доступ, но исследования показали, что около 75% телефонных вызовов заканчиваются безуспешно («Я очень сожалею, но мистер Смит на совещании/уехал в командировку/вышел из комнаты.»). Электронная почта имеет ту же скорость доступа, что и телефон, но не требует одновременного присутствия обоих абонентов на разных концах телефонной линии. Кроме того, она оставляет письменную копию послания, которое может быть сохранено или передано дальше. Более того, письмо одновременно может быть послано нескольким абонентам.

Предположим, что вам повезло, и вы стали счастливым обладателем персонального компьютера. Вы составили послание для своего абонентаввели в компьютер текст, подготовили к передаче файл, содержащий какую-либо программу или, например, графические данные, указали адрес и, сняв телефонную трубку, передали по телефонной линии ваше письмо. Абонента нет дома? Не беда: письмо попадет к нему, как только он включит свой компьютер. Его телефон занят? Тоже не страшно: как только линия освободится, он сможет получить ваше послание, даже если вы уже давно повесили трубку. В этой, на первый взгляд, фантастической истории есть единственное преувеличение. Поднимать трубку и набирать телефонный номер будете не вы, а весьма интеллектуальное электронное устройство, называемое модемом. В простейшем случае передача вашего письма произойдет следующим образом: сначала по запускаемой вами стандартной процедуре ваш модем постарается связаться с модемом, установленном на почтовой машине (аналог — почтовое отделение связи). В RelCom это производится рассматриваемой в нашем руководстве программным пакетом UUPC. Как только будет установлена связь, произойдет идентификация вашего абонентского пункта (вашего компьютера), проверка пароля и передача подготовленной вами информации. После этого ваш модем «повесит трубку». Вы можете спокойно заниматься своими делами, а в это время почтовая машина проверит, насколько правильный адрес вы указали, и, если все в порядке, постарается связаться с вашим абонентом. Как только два модема — почтовый и вашего абонента — «договорятся», произойдет передача вашего послания. Обмен информацией состоялся.

Удобство такого средства связи трудно переоценить. Быстрота, необременительность, возможность передавать информацию любого объема в любую точку мира.

Для того, чтобы ваше электронное письмо дошло до своего адресата, необходимо, чтобы оно было оформлено в соответствии с международными стандартами и имело стандартизованный почтовый электронный адрес. Общепринятый формат послания определяется документом под названием «Standard for the Format of ARPA — Internet Text messages». Хотя электронная почта может рассматриваться как частный случай передачи файлов, она имеет ряд особенностей, не привычных для стандартных процедур пересылки файлов. Во-первых, отправитель и получатель почти всегда люди, а не машины. Это означает, что система электронной почты состоит из двух различных, но тесно взаимосвязанных частей: одна обеспечивает взаимодействие с человеком (например, составление, редактирование, прочтение сообщений), другая — передачу сообщений (например, рассылка по спискам, обеспечение передачи). Другое различие между электронной почтой и средствами передачи файлов общего назначения состоит в том, что почтовые послания представляют собой четко структурированный документ. Во многих системах каждое послание сопровождается большим количеством дополнительных полей. Они включают в себя имя и адрес отправителя, имя и адрес получателя, дату и время отправки письма, перечень людей, которым направлена копия письма, уровень значимости, степень секретности и многое другое.

Адресация в системе электронной почты

Request for Comment или RFC822, и имеет заголовок и непосредственно сообщение. Заголовок выглядит приблизительно так:

From: почтовый электронный адрес — от кого пришло послание

То: почтовый электронный адрес — кому адресовано

Сс: почтовые электронные адреса — кому еще направлено

Subject: тема сообщения (произвольной формы)

Date: дата и время отправки сообщения Строки заголовка From: и Date: формируются, как правило, автоматически, программными средствами. Помимо этих строк заголовка, послание может содержать и другие, например:

Message-Id: уникальный идентификатор послания, присвоенный ему почтовой машиной;

Reply-To: обычно адрес абонента, которому вы отвечаете на присланное вам письмо.

Всех пользователей можно классифицировать следующим образом:

Рис. 2 — Классификация пользователей ЛВС

Анализ и выбор организации ресурсов сети

Сеть — это соединение между двумя или более компьютерами, позволяющее им разделять ресурсы (предоставлять ресурсы в совместное использование).

Существует три вида сетей по способу разделения ресурсов:

одноранговые сети;

сети с выделенным сервером;

смешанные сети (используют как одноранговые сети, так и сети с выделенным сервером).

В одноранговых сетях все компьютеры пользователей являются абсолютно равноправными и могут выступать как в роли клиентов, так и в роли сервера. Каждый пользователь одноранговой сети является администратором собственного компьютера, управляя доступом к собственным сетевым ресурсам. Одноранговые сети не имеют ни централизованной системы управления ресурсами, ни единой системы безопасности. Основным преимуществом одноранговых сетей является их отказоустойчивость к сбоям. Благодаря децентрализации вычислительного процесса при отказе отдельно взятой ЭВМ остальная часть сети остаётся работоспособной в отличии от сетей на основе выделенного сервера.

Таким образом, к главным недостаткам таких сетей можно отнести хаос в организации сетевого доступа к ресурсам и отсутствие централизованной системы безопасности. Одноранговые сети имеет смысл развертывать только для небольших рабочих групп, в которые входят не более 10 компьютеров. К преимуществам одноранговых сетей относят простоту в развертывании, дешевизну, т.к. не нужно тратить деньги на приобретение сервера, и ненужность должности сетевого администратора.

Можно сделать вывод, что в данном задании использовать одноранговую сеть нецелесообразно, т.к. используются выделенные сервера.

Сети с выделенным сервером используют принцип централизованного хранения и управления общей информацией сети. Эти функции и выполняют серверы каталога. Для создания сети с выделенным сервером требуется устанавливать компьютеры-серверы, служащие для обработки запросов пользователей на регистрацию в сети. Эти же серверы управляют системой безопасности сети, при помощи политики безопасности, списков контроля доступа для ресурсов сети, различных схем аутентификации пользователей и шифрования сетевого трафика.

Сети с выделенным сервером хорошо масштабируются и могут обслуживать от единиц до десятков тысяч пользователей и географически распределенных ресурсов.

Итак, главные преимущества сетей с выделенным серверомреализуемая система безопасности сети, масштабируемость и простота доступа пользователей к сетевым ресурсам (пользователи вводят только один пароль при регистрации в сети и получают доступ ко всем необходимым ресурсам).

Наличие в организации ресурсов, которые обязаны располагаться только на серверах, уже определяет в значительной мере выбор сети с выделенными серверами. К тому же условия выбора сети с выделенным сервером соответствуют условиям функционирования и требованиям, предъявляемым к будущей сети. В заданных условиях организация сети с выделенным сервером предпочтительнее организации одноранговой сети.

Метод доступа CSMA/CD

В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD).

Этот метод используется исключительно в сетях с общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод). Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Простота схемы подключения — это один из факторов, определивших успех стандарта Ethernet. Говорят, что кабель, к которому подключены все станции, работает в режиме коллективного доступа (multiply-access, MA).

Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Затем кадр передается по кабелю. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер, обрабатывает полученные данные и посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции-источника также включен в исходный кадр, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ.

При описанном подходе возможна ситуация, когда две станции одновременно пытаются передать кадр данных по общему кабелю (рис. 1). Для уменьшения вероятности этой ситуации непосредственно перед отправкой кадра передающая станция слушает кабель (то есть принимает и анализирует возникающие на нем электрические сигналы), чтобы обнаружить, не передается ли уже по кабелю кадр данных от другой станции. Если опознается несущая (carrier-sense, CS), то станция откладывает передачу своего кадра до окончания чужой передачи, и только потом пытается вновь его передать. Но даже при таком алгоритме две станции одновременно могут решить, что по шине в данный момент времени нет передачи, и начать одновременно передавать свои кадры. Говорят, что при этом происходит коллизия, так как содержимое обоих кадров сталкивается на общем кабеле, что приводит к искажению информации.

Чтобы корректно обработать коллизию, все станции одновременно наблюдают за возникающими на кабеле сигналами. Если передаваемые и наблюдаемые сигналы отличаются, то фиксируется обнаружение коллизии (collision detection, CD). Для увеличения вероятности немедленного обнаружения коллизии всеми станциями сети, ситуация коллизии усиливается посылкой в сеть станциями, начавшими передачу своих кадров, специальной последовательности битов, называемой jam-последовательностью.

После обнаружения коллизии передающая станция обязана прекратить передачу и ожидать в течение короткого случайного интервала времени, а затем может снова сделать попытку передачи кадра.

Из описания метода доступа видно, что он носит вероятностный характер, и вероятность успешного получения в свое распоряжение общей среды зависит от загруженности сети, то есть от интенсивности возникновения в станциях потребности передачи кадров. При разработке этого метода предполагалось, что скорость передачи данных в 10 Мб/с очень высока по сравнению с потребностями компьютеров во взаимном обмене данными, поэтому загрузка сети будет всегда небольшой. Это предположение остается справедливым и по сей день, однако уже появились приложения, работающие в реальном масштабе времени с мультимедийной информацией, для которых требуются гораздо более высокие скорости передачи данных. Поэтому наряду с классическим Ethernet’ом растет потребность и в новых высокоскоростных технологиях.

Метод CSMA/CD определяет основные временные и логические соотношения, гарантирующие корректную работу всех станций в сети:

Между двумя последовательно передаваемыми по общей шине кадрами информации должна выдерживаться пауза в 9.6 мкс; эта пауза нужна для приведения в исходное состояние сетевых адаптеров узлов, а также для предотвращения монопольного захвата среды передачи данных одной станцией.

При обнаружении коллизии (условия ее обнаружения зависят от применяемой физической среды) станция выдает в среду специальную 32-х битную последовательность (jam-последовательность), усиливающую явление коллизии для более надежного распознавания ее всеми узлами сети.

После обнаружения коллизии каждый узел, который передавал кадр и столкнулся с коллизией, после некоторой задержки пытается повторно передать свой кадр. Узел делает максимально 16 попыток передачи этого кадра информации, после чего отказывается от его передачи. Величина задержки выбирается как равномерно распределенное случайное число из интервала, длина которого экспоненциально увеличивается с каждой попыткой. Такой алгоритм выбора величины задержки снижает вероятность коллизий и уменьшает интенсивность выдачи кадров в сеть при ее высокой загрузке.

Рис. 3 — Схема возникновения коллизии в методе случайного доступа CSMA/CD (tp — задержка распространения сигнала между станциями A и B)

Четкое распознавание коллизий всеми станциями сети является необходимым условием корректной работы сети Ethernet. Если какая-либо передающая станция не распознает коллизию и решит, что кадр данных ею передан верно, то этот кадр данных будет утерян, так как информация кадра исказится из-за наложения сигналов при коллизии, он будет отбракован принимающей станцией (скорее всего из-за несовпадения контрольной суммы). Конечно, скорее всего искаженная информация будет повторно передана каким-либо протоколом верхнего уровня, например, транспортным или прикладным, работающим с установлением соединения и нумерацией своих сообщений. Но повторная передача сообщения протоколами верхних уровней произойдет через гораздо более длительный интервал времени (десятки секунд) по сравнению с микросекундными интервалами, которыми оперирует протокол Ethernet. Поэтому, если коллизии не будут надежно распознаваться узлами сети Ethernet, то это приведет к заметному снижению полезной пропускной способности данной сети.

Все параметры протокола Ethernet подобраны таким образом, чтобы при нормальной работе узлов сети коллизии всегда четко распознавались. Именно для этого минимальная длина поля данных кадра должна быть не менее 46 байт (что вместе со служебными полями дает минимальную длину кадра в 72 байта или 576 бит). Длина кабельной системы выбирается таким образом, чтобы за время передачи кадра минимальной длины сигнал коллизии успел бы распространиться до самого дальнего узла сети. Поэтому для скорости передачи данных 10 Мб/с, используемой в стандартах Ethernet, максимальное расстояние между двумя любыми узлами сети не должно превышать 2500 метров.

С увеличением скорости передачи кадров, что имеет место в новых стандартах, базирующихся на том же методе доступа CSMA/CD, например, Fast Ethernet, максимальная длина сети уменьшается пропорционально увеличению скорости передачи. В стандарте Fast Ethernet она составляет 210 м, а в гигабитном Ethernet ограничена 25 метрами.

Независимо от реализации физической среды, все сети Ethernet должны удовлетворять двум ограничениям, связанным с методом доступа:

максимальное расстояние между двумя любыми узлами не должно превышать 2500 м, в сети не должно быть более 1024 узлов.

Кроме того, каждый вариант физической среды добавляет к этим ограничениям свои ограничения, которые также должны выполняться.

Уточним основные параметры операций передачи и приема кадров Ethernet, кратко описанные выше.

Станция, которая хочет передать кадр, должна сначала с помощью MAC-узла упаковать данные в кадр соответствующего формата. Затем для предотвращения смешения сигналов с сигналами другой передающей станции, MAC-узел должен прослушивать электрические сигналы на кабеле и в случае обнаружения несущей частоты 10 МГц отложить передачу своего кадра. После окончания передачи по кабелю станция должна выждать небольшую дополнительную паузу, называемую межкадровым интервалом (interframe gap), что позволяет узлу назначения принять и обработать передаваемый кадр, и после этого начать передачу своего кадра.

Одновременно с передачей битов кадра приемно-передающее устройство узла следит за принимаемыми по общему кабелю битами, чтобы вовремя обнаружить коллизию. Если коллизия не обнаружена, то передается весь кадр, после чего МАС-уровень узла готов принять кадр из сети либо от LLC-уровня.

Если же фиксируется коллизия, то MAC-узел прекращает передачу кадра и посылает jam-последовательность, усиливающую состояние коллизии. После посылки в сеть jam-последовательности MAC-узел делает случайную паузу и повторно пытается передать свой кадр.

В случае повторных коллизий существует максимально возможное число попыток повторной передачи кадра (attempt limit), которое равно 16. При достижении этого предела фиксируется ошибка передачи кадра, сообщение о которой передается протоколу верхнего уровня.

Для того, чтобы уменьшить интенсивность коллизий, каждый MAC-узел с каждой новой попыткой случайным образом увеличивает длительность паузы между попытками. Временное расписание длительности паузы определяется на основе усеченного двоичного экспоненциального алгоритма отсрочки (truncated binary exponential backoff). Пауза всегда составляет целое число так называемых интервалов отсрочки.

Интервал отсрочки (slot time) — это время, в течение которого станция гарантированно может узнать, что в сети нет коллизии. Это время тесно связано с другим важным временным параметром сети — окном коллизий (collision window). Окно коллизий равно времени двукратного прохождения сигнала между самыми удаленными узлами сети — наихудшему случаю задержки, при которой станция еще может обнаружить, что произошла коллизия. Интервал отсрочки выбирается равным величине окна коллизий плюс некоторая дополнительная величина задержки для гарантии:

интервал отсрочки = окно коллизий + дополнительная задержка

В стандартах 802.3 большинство временных интервалов измеряется в количестве межбитовых интервалов, величина которых для битовой скорости 10 Мб/с составляет 0.1 мкс и равна времени передачи одного бита.

Величина интервала отсрочки в стандарте 802.3 определена равной 512 битовым интервалам, и эта величина рассчитана для максимальной длины коаксиального кабеля в 2.5 км. Величина 512 определяет и минимальную длину кадра в 64 байта, так как при кадрах меньшей длины станция может передать кадр и не успеть заметить факт возникновения коллизии из-за того, что искаженные коллизией сигналы дойдут до станции в наихудшем случае после завершения передачи. Такой кадр будет просто потерян.

Время паузы после N-ой коллизии полагается равным L интервалам отсрочки, где L — случайное целое число, равномерно распределенное в диапазоне [0, 2N]. Величина диапазона растет только до 10 попытки (напомним, что их не может быть больше 16), а далее диапазон остается равным [0, 210], то есть [0, 1024]. Значения основных параметров процедуры передачи кадра стандарта 802.3 приведено в таблице 2.

Таблица 2

Учитывая приведенные параметры, нетрудно рассчитать максимальную производительность сегмента Ethernet в таких единицах, как число переданных пакетов минимальной длины в секунду (packets-per-second, pps). Количество обрабатываемых пакетов Ethernet в секунду часто используется при указании внутренней производительности мостов и маршрутизаторов, вносящих дополнительные задержки при обмене между узлами. Поэтому интересно знать чистую максимальную производительность сегмента Ethernet в идеальном случае, когда на кабеле нет коллизий и нет дополнительных задержек, вносимых мостами и маршрутизаторами.

Так как размер пакета минимальной длины вместе с преамбулой составляет 64+8 = 72 байта или 576 битов, то на его передачу затрачивается 57.6 мкс. Прибавив межкадровый интервал в 9.6 мкс, получаем, что период следования минимальных пакетов равен 67.2 мкс. Это соответствует максимально возможной пропускной способности сегмента Ethernet в 14 880 п/с.

Выбор: Сеть с выделенным сервером

Определение функций серверов

Организация будет иметь в наличии 3 сервера. Основные функции, которые должны реализовывать серверы:

Один из серверов, называемый в дальнейшем DataBase-сервер, будет хранить базу данных о клиентах организации и рабочие БД.

Сервер на основе MySQL — свободной системы управления базами данных (СУБД).

MySQL характеризуется большой скоростью, устойчивостью и лёгкостью в использовании, является решением для малых и средних приложений. Наряду с Oracle Database это одна из самых быстрых СУБД на сегодняшний день. Распространение СУБД MySQL на основе GPL и высокая скорость обработки запросов привело к тому, что эта база данных стала стандартом де-факто в услугах сетевого хостинга. Обычно MySQL используется в качестве сервера, к которому обращаются локальные или удалённые клиенты, однако в дистрибутив входит библиотека внутреннего сервера, позволяющая включать MySQL в автономные программы.

Гибкость СУБД MySQL обеспечивается поддержкой большого типа таблиц: пользователи могут выбрать как сверхбыстрые таблицы типа MyISAM, поддерживающие полнотекстовый поиск, так и более медленные, но чрезвычайно устойчивые таблицы InnoDB, поддерживающие транзакции на уровне отдельных записей. Более того, СУБД MySQL поставляется со специальным типом таблиц EXAMPLE, демонстрирующем принципы создания новых типов таблиц. Благодаря открытой архитектуре и GPL лицензированию в СУБД MySQL постоянно появляются новые типы таблиц. Другой сервер, называемый в дальнейшем FileServer, будет использоваться в качестве сервера, на котором будет располагаться файловый архив, т. е. готовое программное обеспечение. Дополнительные функции, возлагаемые на сервер: сервер телеконференций UseNet.

Tonido — программа-сервер, позволяющая осуществлять удаленный доступ к компьютеру через веб-браузер, смартфон или другой компьютер. Сервер позволяет скачивать с компьютера любые файлы через любой доступный посетителю браузер. Tonido — это скомпилированный бинарный пакет с сервером этой службы, который бесплатно доступен для различных популярных дистрибутивов Linux, MaсOS X и Windows. Для доступа к файлам пользователя не нужно ничего, кроме обычного браузера (можно также использовать протокол доступа WedDAV), что является доступным решением для обычного пользователя. Можно так же организовать свой собственный мобильный облачный сервис файлообмена, как для личных нужд, так и, при желании, для коллективных групп пользователей, не прибегая к сторонним сервисам для утомительной загрузки и актуализации своего контента.

Третий сервер, называемый в дальнейшем BackupServer, будет использоваться для резервных копий первых двух серверов.

Бэкап сервер позволит сохранить данные вашего интернет сервера в случае выхода его из строя.

Бэкап сервер — это предоставление места на специальном сервере хранения данных (бэкап-сервере) под периодическое резервное копирование критических данных. В настоящее время предоставляется место на бэкап сервере с терабайтным дисковым RAID 5 массивом.

Повышение надежности хранения данных пользователей, арендующих или имеющих интернет серверы — главное преимущество, которое Вы получаете при заказе бэкап сервера. Использование бэкап-сервера гарантирует сохранность информации в случае утери данных, сбоя или выхода из строя основного сервера. Услуга предоставляется как для клиентов, берущих серверы в аренду, так и для клиентов, размещающих свои сервера на технической площадке компании Бест-Хостинг (colocation).

Основные преимущества использования серверов резервного копирования (бэкап-серверов) по сравнению с резервированием данных на магнитную ленту:

высокая скорость доступа к копиям данных

короткое время восстановления данных с сервера резервного копирования возможность пользоваться архивом данных в любое время самостоятельно, без помощи провайдера.

Выбор сетевой операционной системы Сетевые операции включают в себя различные компоненты, такие как предоставляемые службы и приложения, процесс установки и настройки этих служб, а также разработку планов управления сетью. Операционная система (ОС) управляет работой аппаратных компонентов компьютера. ОС управляет такими вещами, как память, процессор, устройства хранения и периферийные устройства. ОС управляет взаимодействием между оборудованием и программным обеспечением. Это управление настолько зависит от операционной системы, что для того, чтобы приложение работало правильно, оно должно быть написано с соблюдением контрольных параметров ОС и не может быть перенесено на другие операционные системы. Сетевая ОС требует значительной вычислительной мощности.

Клиентское программное обеспечение

На компьютерах работников я планирую установить ОС Windows. На терминалах я планирую использовать Windows 7 64 бит. Windows 7 имеет ряд преимуществ.

Преимущества Windows 7 для малых предприятий

— Локальный поиск Windows. Помощь в поиске файлов на локальном компьютере или в сети.

— Центр устройств. Средство Device Stage, единая точка доступа ко всем подключенным и беспроводным устройствам, дает пользователям возможность просматривать состояние устройств и выполнять типичные задачи.

— Подключение к домену. Простота и безопасность подключения к серверу по сети.

— HomeGroup. Удобный общий доступ к мультимедийным файлам, документам и принтерам с большого числа ПК в офисах без домена.