Проектирование локальной сети на предприятии МУЗ ГО г. Воронежа «Городская клиническая поликлиника № 4»

Цель моей дипломной работы состоит в проектировании локальной сети на предприятии МУЗ ГО г. Воронежа «Городская клиническая поликлиника № 4» с целью дальнейшей ее модернизации и оптимизации, позволяющей в дальнейшем расширить число подключаемых компьютеров и других устройств, что обеспечит гибкость сети. Так же позволит использовать в сети более новое и скоростное оборудование. Оптимизировать работу в сети ресурсоемких приложений. Вести контроль за работоспособностью сети, учет трафика и коррекция ошибок. Оптимизированная работы в сети с имеющимися Базами Данных предприятия.

1. Теоретические сведения по проектированию локальных сетей

1.1 Типы сетей

1.1.1 Одноранговые сети

Одноранговая сеть (Peer-to-Peer Network) представляет собой простой и дешевый способ объединения персональных компьютеров в тех случаях, когда необходимо совместное использование файлов и прочих ресурсов, например принтера. В однораноговой сети нет сервера, то есть не нужно тратить деньги на покупку дорогого и мощного компьютера и сетевой операционной системы.

В одноранговой сети компьютеры функционируют как равноправные узлы. Узел сети — это компьютер, способный исполнять роль и клиента, и сервера. Узлы могут получать доступ к сетевым ресурсам и предоставлять ресурсы другим узлам (подобно серверу в сети с выделенным сервером).

Одноранговую сеть часто называют рабочей группой (Workgroup). Причина в том, что термин «рабочая группа» ассоциируется с равноправным сотрудничеством без централизованного управления, что и отличает одноранговую сеть от сети с выделенным сервером.

Для создания одноранговой сети требуется всего-навсего установить на персональных компьютерах операционную систему, поддерживающую одноранговые сети, а затем объединить компьютеры в сеть (то есть снабдить каждый компьютер сетевой картой и соединить их кабелем; если у вас компьютеры Macintosh, то даже сетевые карты вставлять не нужно). Прежде чем рассказывать о современном состоянии одноранговых сетей, с их достоинствами и недостатками, коротко опишем перемены, произошедшие в последнее десятилетие.

1.1.2 Сети с выделенным сервером

Сети с выделенным сервером (или серверами) (Server-based Network) могут быть очень крупными и предоставлять пользователям широкий диапазон ресурсов (по сравнению с одноранговыми сетями). Объясняется это тем, что в такой сети имеются различные специализированные серверы (например, сервер печати или сервер базы данных).

Кроме того, сети с выделенным сервером позволяют осуществлять централизованное управление ресурсами и с легкостью добавлять в сеть новые компьютеры, пользователей и ресурсы (что также отличает их от одноранговых сетей). Такие сети являются масштабируемыми, то есть могут легко расширяться.

1.1.3 Типы сетевых серверов

Мы уже говорили, что сервер используется в локальной сети для проверки пользователей, входящих в сеть. Если пользователь ввел неправильное регистрационное имя или пароль, сервер откажет ему в доступе. В крупных сетях этот «центральный компьютер» (за неимением более подходящего термина) может быть занят только допуском в сеть пользователей, работающих на своих клиентских машинах. Чем взваливать на этот сервер дополнительные задачи, проще распределить рабочую нагрузку между специализированными серверами.

Файловые серверы Задача файлового сервера заключается в том, чтобы хранить файлы, необходимые для пользователей сети. В их число могут входить файлы, используемые совместно большим количеством людей. Обычно эти файлы содержатся в так называемой общей папке, которая может включать личные папки отдельных пользователей. Основное преимущество файлового сервера заключается в том, что все важнейшие файлы содержатся в едином хранилище, что значительно облегчает резервное копирование данных. Но, если на файловом сервере происходит какой-либо сбой, пользователи не могут получить доступ к собственным файлам.

Серверы печати Сервер печати используется для управления сетевым принтером. По сути это управляющий канал связи с принтером. Поскольку задания для печати сначала необходимо буферизировать (сохранять в памяти компьютера, прежде чем посылать на печать), сервер печати выделяет требуемое место на жестком диске. Также сервер печати устанавливает очередь для заданий, отправляемых на принтер. Системный администратор может удалять задания для печати или изменять их очередность.

Коммуникационный сервер Коммуникационный сервер использует специальное программное обеспечение, позволяющее пользователям общаться в сети. Он поддерживает службы электронной почты и телеконференций, благодаря которым пользователи могут обмениваться информацией. Чаще всего в локальных сетях применяются программу обмена сообщениями Microsoft Excel.

Серверы приложений На сервере приложений размещаются различные приложения, например специализированные базы данных. Также на сервере приложений можно устанавливать обычные прикладные программы, например текстовые редакторы и электронные таблицы. Это значительно упрощает процесс обновления программного обеспечения, поскольку устанавливается оно не на отдельных клиентских компьютерах; пользователи запускают приложения на своих локальных машинах, но на самом деле программное обеспечение хранится на сервере приложений.

Web-серверы

Web-сервер позволит создать сайт, доступный только для сотрудников или для всех пользователей Internet. Web-сервер нужен не каждому, и многие компании до сих пор пользуются услугами провайдеров для размещения собственных сайтов и получения доступа в Internet. Для создания Web-сервера можно использовать различные программные средства. В состав операционной системы Microsoft Windows Server 2003 входит программное обеспечение для Web-сервера Internet Information Server 6.0 (IIS6).

1.1.4 Прочие специализированные серверы

Есть и другие типы серверов, которые используются не для предоставления доступа к каким-либо ресурсам, а для повышения качества работы и эффективности локальной сети. Например, в крупных сетях, использующих сетевой протокол TCP/IP, для связи в сетевой среде каждому компьютеру должен быть присвоен уникальный IP-адрес (подобно тому, как у каждого человека имеется свой личный номер в системе социального страхования). Это означает, что системный администратор должен одновременно настраивать сотни компьютеров. Однако посредством протокола динамической настройки хостов (Dynamic Host Configuration Protocol — DHCP) сервер может автоматически присваивать IP-адреса компьютерам, подключенным к сети.

Служба DHCP может выполняться на главном сетевом сервере или других серверах в сети. Microsoft Windows Server 2003, различные дистрибутивы Linux и Novell NetWare поддерживают в сети такие службы, как DHCP. Microsoft Windows Server 2003 имеет встроенную версию службы DHCP. То есть любой сервер, работающий под управлением операционной системы Microsoft Windows Server 2003, может быть настроен для динамического присвоения IP-адресов (диапазон IP-адресов называется областью) компьютерам в сети. используется в операционной системе Microsoft Windows Server 2003 для управления выделенными IP-адресами.

В локальной сети вам могут потребоваться и другие специализированные серверы, так как все операционные системы присваивают компьютерам некие дружественные имена. Вспомните, например, о Всемирной паутине: когда вы хотите попасть на сайт, то вводите в строке браузера текстовый адрес, который также называется унифицированным указателем информационного ресурса (Uniform Recourse Locator — URL). Обычно вам не приходится вводить истинный цифровой адрес сайта (IP-адрес). В сети Internet используются специальные ВЫ8-серверы, на которых запущена служба имен доменов (Domain Name Service — DNS). Эти серверы выполняют разрешение имен, то есть преобразование дружественных имен в соответствующие адреса. Нередко DNSсерверы устанавливаются и в локальных сетях для предоставления такой же услуги.

1.2 Топологии сетей

Существует несколько сетевых топологий, под топологией подразумевается порядок расположения компьютеров и других элементов локальной сети.

Хотя топология в некотором смысле отражает и тип используемых кабелей, и сетевую архитектуру, это всего лишь модель, и во многих случаях в локальной сети может использоваться смешение двух различных топологий.

1.2.1 Шинная топология

Шинная топология напоминает схему магистрального трубопровода. Все сетевые компьютеры подключаются через определенные промежутки к магистральной линии. Такая топология называется пассивной топологией, поскольку компьютеры, подключенные к шине, только «сидят и слушают». Когда по кабелю передается принадлежащая им информация, они ее принимают. Когда машины готовы к передаче информации, то сначала выясняют, что никто из подключенных к шине компьютеров не передает, после чего отсылают свои пакеты данных.

Рис. 1 — Шинная топология Обычно в магистральной сети используется коаксиальный сетевой кабель (он напоминает коаксиальный кабель для кабельного телевидения, но несколько отличается), подключенный к компьютерам с помощью Т-коннектора. На каждом конце сети установлен терминатор, причем его тип зависит от выбранного кабеля (если у вас кабель с сопротивлением 50 Ом, то и терминаторы должны быть рассчитаны на это сопротивление). Поскольку магистральная сеть представляет собой лишь набор кабелей, разъемов и терминаторов, усиления сигнала не происходит. То есть размер сети будет ограничен максимальным расстоянием, на которое может перемещаться информационный сигнал по данному кабелю.

1.2.2 Топология «звезда»

Топология «звезда» отличается тем, что входящие в сеть компьютеры подключаются к центральному соединительному устройству, называемому концентратором (Hab). Каждый компьютер соединен отдельным кабелем (обычно это витая пара) с портом концентратора. В сети этого типа для доступа к информации или отправки данных используется та же стратегия ожидания, что и в магистральной сети.

Рис. 2 — Топология «звезда»

1.2.3 Топология «кольцо»

При использовании топологии «кольцо» компьютеры в локальной сети соединяются один за другим по кругу. При этом информация передается по проводу в одном направлении, и такая топология считается активной. Компьютеры ретранслируют пакеты называются порции данных, передающиеся по сети, то есть получают их и снова пересылают к следующему компьютеру в кольцевой сети.

Топология «кольцо» считается активной топологией, поскольку компьютеры в кольцевой сети передают по кругу так называемый маркер. Маркерэто специальный пакет данных, который предоставляет компьютеру с маркером особые возможности. Чтобы передать информацию в сеть, компьютер должен дождаться получения маркера. Именно так действует сетевая архитектура IBM Token-Ring.

В кольцевой сети трудно найти источник неисправности, и выход из строя одного компьютера может прервать поток данных (так как информация следует по кольцу в одном направлении). Кроме того, добавление или удаление компьютера может нарушить функционирование всей сети. В небольших локальных сетях вы вряд ли увидите топологию «кольцо», поскольку архитектура IBM Token-Ring и некоторые другие высокоскоростные сетевые технологии, использующие кольцевую схему, чаще встречаются в крупных сетях.

Рис. 3 — Топология «кольцо»

1.3 Виды сетевых архитектур

Сетевая архитектура предоставляет более подробную информацию не только о физическом расположении, но и о спецификациях используемых кабелей, и о методе, посредством которого компьютеры и прочие устройства получают доступ к сети. Сетевые архитектуры определяются строгими спецификациями, предложенными Институтом электротехники и электроники (Institute of Electrical and Electronically Engineer — IEEE), международной организацией, распространяющей по всему миру спецификации в области электротехники и информационных технологий.

1.3.1 Архитектура Ethernet

Как многие компьютерные и сетевые технологии, которыми мы пользуемся, сетевая архитектура Ethernet разработана в научно-исследовательском центре Ра1о А1to Research Center (PARC) компании Xerox в 1972 г. Коммерческая версия Ethernet была выпущена в 1975 г. и обеспечивала скорость передачи данных на уровне 3 Мбит/с.

Ethernet получила всеобщее признание, и компании Xerox, Intel и Digital Equipment Corporation (DEC) объединили свои усилия, чтобы улучшить технические характеристики Ethernet и довести скорость передачи данных до 10 Мбит/с. Именно эта версия Ethernet обеспечивающая скорость передачи данных на уровне 10 Мбит/с, прошла стандартизацию в институте IEEE, и ей была присвоена спецификация 802.3.

Это самая популярная сетевая архитектура в мире. Давайте рассмотрим, как Ethernet управляет доступом компьютеров и прочих устройств к сети.

Рис. 4 — Локальные сети Ethernet обычно используют топологию «звезда» с концентратором расположенном в ее центре

Ethernet/Fast Ethernet

Существуют и более быстрые версии Ethernet — гораздо быстрее, чем оригинальная версия со скоростью передачи данных на уровне 10 Мбит/с. Технология Fast Ethernet получила свое название из-за более высокой скорости передачи данных. Fast Ethernet обеспечивает полосу пропускания 100 Мбит/с. Увеличение полосы пропускания связано с тем, что время, требуемое на передачу одного бита информации по сетевым носителям, уменьшено в 10 раз. То есть сеть Fast Ethernet в 10 раз быстрее, чем сеть Ethernet, и обеспечивает скорость передачи данных на уровне 100 Мбит/с.

Технология Fast Ethernet не может быть реализована, если сетевые карты и концентраторы рассчитаны на использование в сети Ethernet со скоростью передачи данных 10 Мбит/с. Однако многие современные концентраторы, коммутаторы и сетевые карты Ethernet: имеют переключатель 10/1001, то есть могут подстраиваться под обе версии.

Gigabit Ethernet

Еще более быстрой версией Ethernet! является Gigabit Ethernet, использующая те же спецификации IEEE и тот же формат данных, что и остальные версии Ethernet. Технология Gigabit Ethernet обеспечивает скорость передачи данных на уровне 1000 Мбит/с.

Если в локальных сетях Fast Ethernet могут применяться и витые пары, и оптоволоконные кабели, то архитектура Gigabit Ethernet изначально рассчитана на использование только оптоволоконных кабелей и требует высокоскоростных коммутаторов и специализированных серверов. Gigabit Ethernet задумывалась как высокоскоростная технология для крупных сетей.

Однако в настоящее время технология Gigabit Ethernet используется в локальных сетях, а сетевые карты, ее поддерживающие, могут устанавливаться в сетевых клиентах и серверах. Также в качестве носителей в сети Gigabit Ethernet могут использоваться кабели пятой категории (о кабелях речь пойдет дальше в этой же главе). Сейчас разрабатывается еще более быстрая версия Gigabit Ethernet — 10Gigabit Ethernet. Она также рассчитана как на оптоволоконные, так и на медные кабели.

Спецификация IEEE и кабели для технологии Ethernet

Институт IEEE разработал спецификации для многих сетевых технологий, включая Ethernet. Перечислим некоторые из этих спецификаций:

802.3 — локальная сеть Ethernet (CSMA/CD); 802.5 — локальная сеть Token-Ring;

802.7 — отчет технической консультативной группы (Technical Advisory Group) по широкополосным сетям;

802.8 — отчет технической консультативной группы по оптоволоконным сетям;

802.9 — сети с интеграцией голоса и данных;

802.10 — сетевая безопасность;

802.11 — беспроводные сети.

Как вы видно, технологии Ethernet соответствует спецификация 802.3. Ethernet действует на уровне канала передачи данных концептуальной модели OSI. Количество существующих типов Ethernet зависит от разновидностей используемых в сети кабелей (более подробно различные кабели будут рассматриваться в разделе «Разновидности кабелей»).

Этим типам Ethernet, Fast E и Gigabit Ethernet присваиваются трех частные наименования, такие как 10Base-T Первая часть названия (10 или 100) отражает скорость передачи данных. Например, 10 означает, что полоса пропускания в сети Ethernet составляет 10 Мбит/с.

Вторая часть названия (Base — для всех типов Ethernet) означает, что в сети Ethernet используется узкополосная (Basebend) передача сигнала. То есть данные передаются по единственному каналу связи. При таком типе передачи сигнал не может поступать по нескольким каналам, как при широкополосной (broadband).

Последняя часть названия отражает используемый кабель. Например, в названии 10Base-Т, буква «Т» означает витую пару, а заодно указывает, что это неэкранированная витая пара (и даже свидетельствует о том, что в такой сети используется неэкранированная витая пара пятой категории). Теперь, когда мы разобрались с наименованиями, пора рассмотреть имеющиеся стандарты Ethernet и Fast Ethernet. Перечислим разновидности Ethernet

10Base-T. В такой сети Ethernet используется кабель «витая пара» (неэкранированная витая пара, UTP). Максимальная длина кабеля (без усиления сигнала) составляет 100 м. 10Base-Т использует топологию «звезда»;

10Base-2. В такой сети Ethernet используется достаточно гибкий коаксиальный кабель (RG-58А/U, который часто называют тонким кабелем) с максимальной длиной 185 м (цифра 2 означает 200 м — округленное значение максимальной длины). В сети 10Base-2 используется шинная топология, причем кабель подключается к сетевой плате компьютера посредством Т-коннектора (без концентратора). Хотя 10Base-2 всегда был самой дешевой реализацией Ethernet, в настоящее время повсеместное распространение получили сети 10Base-Т;

10Base-5. В такой сети Ethernet используется толстый коаксиальный кабель, а компьютеры подключены к основной магистрали. Кабели от сетевых компьютеров подсоединяются к главному магистральному кабелю посредством пронзающих ответвителей, которые и в самом деле прокалывают изоляцию магистрального кабеля (их еще называют «зубами вампира»). Сети 10Base-5 встречаются довольно редко, хотя одно время этот тип сетей Ethernet был популярен у производителей аппаратного обеспечения;

1.3.2 Архитектура IBM Token-Ring

Эта архитектура разработана в компании IBM в середине 1980;х гг. с целью создания быстрой и надежной альтернативы сетям Ethernet. Хотя сети IBM Token-Ring имеют звездообразную конфигурацию, в действительности такая архитектура функционирует по логической кольцевой схеме. Модуль множественного доступа (Multistation Access Unit — MAU) — центральное устройство, соединяющее компьютеры, формирует внутреннее кольцо, в котором доступ к сетевой среде управляется маркером, передаваемым от компьютера к компьютеру по кольцу.

Стандарты IEEE и кабели для технологии Token-Ring

Спецификации для использования архитектуры Token-Ring определены институтом IEEE и обозначены как IEEE 802.5. Token-Ring, как Ethernet и прочие сетевые архитектуры (например, FDDI, о которой речь пойдет в следующем разделе), действуют на уровне канала передачи данных модели О31, которая будет подробно рассмотрена в следующей главе.

Так как благодаря стратегии передачи маркера компьютеры могут транслировать данные, только когда обладают им, архитектура Token-Ring характеризуется отсутствием конфликтов. Еще одним преимуществом стратегии Token-Ring является более равномерный доступ к сетевой среде по сравнению со стратегией, которую использует архитектура Ethernet (устройство в сети Ethernet может полностью «засорить» сеть, наводнив ее данными). То обстоятельство, что сети Token-Ring обеспечивают равные возможности для пересылки данных, сделало их популярными в определенных отраслях, например в банковском деле, поскольку они организуют своевременную доставку важной информации.

1.3.3 Архитектура FDDI

Хотя мы уже рассматривали сетевые архитектуры, используемые в малых и средних сетях (и даже в некоторых крупных сетях), нам следует обсудить архитектуру, которая встречается исключительно в сетях большого размера. Распределенный интерфейс передачи данных по оптоволоконным каналам (Fiber Distributed Data Interface — FDDI) — это архитектура, обеспечивающая высокоскоростные сетевые магистрали, предназначенные для соединения и расширения локальных сетей. Она использует оптоволоконные кабели и топологию «звезда». Для доступа к сетевой среде используется маркер, а скорости передачи данных в таких сетях достаточно велики (самая распространенная скорость 100 Мбит/с, но это далеко не предел).

Архитектуре FDDI не присвоена спецификация IEEE, но национальный институт стандартизации США обозначил ее как ANSI X3T9.5. Поскольку в сетях FDDI используется стратегия доступа с передачей маркера, они достаточно надежны и обеспечивают равный доступ для всех компьютеров в сети. К тому же в сети FDDI вы вправе установить уровень приоритета, чтобы серверы могли пересылать данные чаще, чем клиентские компьютеры.

Развертывание сети FDDI обойдётся недешево, так как для компьютеров требуются специальные сетевые карты, а оптоволоконные кабели стоят гораздо дороже медных витых пар. Поскольку во многих сетях FDDI используется резервное второе кольцо, кабелей требуется вдвое больше.

1.4 Сетевая модель OSI

В конце 1970;х гг. Международная организация по стандартизации (International Standards Organization — ISO) приступила к созданию концептуальной модели обмена данными в сети, которая получила название эталонной модели взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection Reference Model). Ее еще называют моделью OSI.

В 1984 г. модель была принята в качестве международного стандарта и обеспечивала концептуальную структуру, описывающую процесс обмена данными в виде последовательности из семи уровней. Каждый уровень модели соответствует определенному этапу процесса, который происходит между двумя сетевыми

1.4.1 Принцип действия модели OSI

Назначение модели OSI — в описании того, как информация, сгенерированная пользователем, например почтовое сообщение, проходит через несколько промежуточных форм, прежде чем ее преобразуют в поток данных и отправят по сети. Кроме того, модель описывает сеанс связи между двумя устройствами в сети. Поскольку в процесс обмена данными могут быть вовлечены не только компьютеры, но и другие устройства, например принтеры или маршрутизаторы, все они (включая компьютеры) называются узлами. Следовательно, и клиентский компьютер, и сервер считаются узлами сети.

Когда информация передается узлом сети (например, если компьютер отправляет почтовое сообщение), данные проходят сверху вниз по уровням О81, а затем пересылаются по сетевым носителям. Когда данные принимаются узлом, например другим компьютером, они снова проходят набор уровней О81 снизу вверх и преобразуются в форму, доступную для пользователя.

Каждый уровень модели OSI отвечает за определенный аспект преобразования пользовательских данных в формат, который может быть передан по сети. Одни уровни также предназначены для установления и поддержания связи между узлами, а другие отвечают за адресацию данных, чтобы можно было определить происхождение информации и пункт ее назначения.

Важная особенность модели OSI заключается в том, что каждый уровень в наборе обслуживает вышестоящий уровень. Только прикладной уровень, самый верхний, не предоставляет услуг высшему уровню.

Процесс перемещения пользовательских данных сверху вниз по уровням OSI на передающем узле (например, компьютере) называется инкапсуляцией. Процесс перемещения необработанных данных, принятых узлом, снизу вверх по уровням OSI называется декапсуляцией.

Инкапсулировать означает окружить или заключить в оболочку, и именно это происходит с данными, которые создаются на прикладном уровне и движутся вниз по остальным уровням модели OSI. На каждом уровне модели OSI, кроме физического, генерируется заголовок, представляющий собой фрагмент информации, который прикрепляется к началу данных. Таким образом, данные инкапсулируются с помощью последовательности заголовков: сначала заголовок прикладного уровня, затем заголовок представительского уровня и т. д. Когда данные достигают физического уровня, они напоминают карамельку, завернутую в несколько разных фантиков.

После того как данные переданы принимающему узлу, они проходят набор уровней OSI снизу вверх, и заголовки постепенно убираются. Сначала убирается заголовок уровня канала передачи данных, затем заголовок сетевого уровня и т. д. Но принимающий компьютер не просто удаляет заголовки: информация в заголовке считывается и помогает определить, что должен сделать принимающий компьютер с данными на каждом уровне модели OSI.

Благодаря этим заголовкам передающий компьютер может пересылать информацию принимающему компьютеру и обеспечить его сведениями о том, что делать с данными на каждом уровне модели OSI. Если снова сравнить с конфетой, то ситуация на принимающем компьютере напоминает разворачивание нескольких фантиков, в которые завернута карамелька, причем на каждом фантике написаны важные инструкции о том, как нужно развернуть следующие фантики и съесть содержимое.

Рис. 5 — Уровни взаимодействия открытых систем Рис. 6 — Организация уровня взаимодействия открытых систем Описание семиуровневой модели OSI

Самый низший физический уровень обеспечивает физический интерфейс с каналом передачи информации, т. е. физическое сопряжение абонентской системы с каналом связи. Интерфейсы физического уровня включают механические и электрические характеристики соединения, в том числе муфты, разъёмы, соединители, величины электрических напряжений и токов, методы модуляции сигналов и т. д.

Канальный уровень управляет каналом передачи данных, осуществляет передачу данных по каналу связи, обнаружение ошибок в канале связи и их устранение.

Сетевой уровень обеспечивает прокладку пути между системой-отправителем информации и системой-адресатом сквозь (через) всю коммуникационную подсеть. Такой путь часто называют виртуальным каналом связи. Виртуальным такой канал связи называется потому, что у взаимодействующих информационных систем создаётся иллюзия, что только между ними проложен канал взаимодействия.

Транспортный уровень обеспечивает сквозной обмен информацией между системами. Транспортный уровень управляет передачей информации по каналу связи, проложенному сетевым уровнем. Этот уровень гарантирует доставку информации адресату.

Сеансовый уровень обеспечивает поддержку диалога прикладных процессов, обеспечивает соединение и разъединение этих процессов, осуществляет обмен данными между этими процессами. Сеансовый уровень управляет передачей информации между прикладными процессами. Он позволяет обращаться к любому процессу в сети по его имени независимо от того, в какой системе этот процесс находится. Благодаря этому прикладной процесс может перемещаться по сети. Например, при выходе из строя одной системы процесс может быть перемещён в другую, а пользователь об этом не узнает. Представительный уровень обеспечивает согласование формы представления информации. В случае необходимости на этом уровне происходит преобразование форматов (т. е. синтаксиса) данных для передачи их по сети. Представительный уровень обеспечивает понимание информации, передаваемой по сети прикладными процессами (системами). И, наконец, прикладной уровень обеспечивает интерфейс с прикладными процессами. Именно этот уровень обеспечивает взаимодействие прикладных процессов. Остальные уровни помогают прикладному в выполнении этой задачи. В целом взаимодействие двух прикладных процессов можно проиллюстрировать схемами, представленными на рис. 7.

Рис. 7 — Взаимодействие прикладных процессов

1.4.2 Использование концептуальной модели

Полезность концептуальной модели обмена данными в сети заключается в том, что она позволяет описать процесс генерации данных пользователем и их перемещение в сети от одного компьютера к другому. Классификация различных событий, участвующих в обмене данными, упрощает описание и понимание всего процесса.

Еще одной причиной использования уровневой модели является то обстоятельство, что программисты могут работать над модульными протоколами, «вписывающимися» в полную концептуальную модель, не задумываясь о протоколах, существующих на верхнем или нижнем уровне. Они знают, какие протоколы существуют на этих уровнях, и этого вполне достаточно.

TCP/IP

Протокол управления передачей данных (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol — TCP/IP) стал универсальным языком в компьютерном мире. Этот набор протоколов служит основой сети Internet. Большинство разработчиков сетевых операционных систем, в частности Windows 2000 Server, Novell NetWare 5. x и многочисленных разновидностей UNIX и Linux, утвердили TCP/IP в качестве сетевого протокола, используемого по умолчанию.

Набор протоколов TCP/IP был разработан в Проектном агентстве перспективных оборонных исследований (Defence Advanced Research Projects AgencyDAPRA). Изначально он создавался как набор протоколов для крупных сетей, который смог бы поддерживать связь между узлами сети даже в том случае, если бы часть узлов вышла из строя в результате мировой ядерной войны. Между тем, еще одна причина создания набора протоколов TCP/IP заключалась в том, что Департаменту обороны требовался набор протоколов, позволяющий осуществлять связь между разнородными сетями. Различные типы сетей возникли потому, что правительство использовало конкурсную систему получения контрактов и неожиданно обнаружило, что в различных подразделениях департамента обороны (в армии, на флоте и т. д.) используются разные компьютерные системы.

Этот набор содержит множество протоколов-«участников», входящих в его состав. Поскольку TCP/IP был разработан до создания эталонной модели OSI, данные протоколы в точности не соответствуют различным уровням модели.

IPX/SPX

Межсетевой обмен пакетами/последовательный обмен пакетами (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange — IPX/SPX) — это набор сетевых протоколов, разработанный компанией Novell для использования в сетях под управлением операционной системы Novell NetWare. Это популярная операционная система, которая поддерживала функционирование файловых серверов и серверов печати в локальных сетях с 1980;х гг. (мы будем обсуждать Novell NetWare в главе 6).

Novell NetWare была разработана на основе сетевой операционной системы XNS (Xerox Network Systems), созданной в научно-исследовательском центре Palo Alto Research Center компании Xerox в 1970;х гг.

IPX/SPX, как и TCP/IP, представляет собой набор протоколов, выполняющих различные функции в процессе передачи данных в сети. Как и в случае с протоколами TCP/IP, протоколы IPX/SPX в точности не соответствуют многоуровневой концептуальной модели OSI. Набор протоколов IPX/SPX требует меньшего количества ресурсов (и от компьютера, и от сети), чем TCP/IP, и поэтому получил широкое распространение (как и Novell NetWare) в первые десятилетия компьютерной революции, так как позволял объединять в сеть компьютеры с ограниченными возможностями (ограниченными в смысле объема оперативной памяти и дискового пространства), работающие под управлением операционной системы DOS. Протокол IPX/SPX подходит и для малых, и для крупных сетей и является протоколом маршрутизации (как и TCP/IP).

Прочие сетевые протоколы Поскольку TCP/IP является сетевым протоколом, используемым по умолчанию, а многие унаследованные (то есть старые) сети используют набор протоколов IPX/SPX, ряд очень быстрых и удачных сетевых протоколов остался не у дел.

1.5 Сетевые операционные системы

1.5.1 Понятие «Серверная операционная система»

Серверной операционной системой называется программное обеспечение, предоставляющие компьютеру особые возможности, так как настройка компьютера с установленной на нем серверной операционной системой превращает его в сервер (сервер — это компьютер, способный обслуживать общие ресурсы в сети). В результате такая операционная система делает сервер управляющим центром для всех запросов клиентских компьютеров, которые пытаются получить доступ к ресурсам локальной сети.

Серверные операционные системы сильно изменились за последние 15 лет. Первые системы в основном предназначались для предоставления пользователям файлового сервиса и сервиса печати. То есть, чтобы развернуть в сети другие типы серверов, например Web-серверы и серверы приложений, требовалось установить определенное количество серверов, каждый из которых выполнял только одну функцию.

Сейчас сетевое программное обеспечение стало более сложным и поддерживает множество различных сервисов, то есть один сервер может обеспечивать как удаленный доступ, так и Web-сервисы, а также служить маршрутизатором между двумя IP-подсетями. Интерфейс сетевых операционных систем тоже стал более дружественным по отношению к системным администраторам.

Например, многие платформы, такие как Microsoft Windows Server 2003 и Novell NetWare 6. x, обеспечивают множество различных сервисов помимо доступа к файлам и принтерам. Эти сервисы включают удаленный доступ и управление Web-сайтом, а также поддержку таких сетевых служб, как DHCP и DNS. Утилиты сетевой операционной системы, используемые для управления сервером, снабжены графическим пользовательским интерфейсом, в отличие от командной строки, что облегчает настройку и мониторинг сети.

1.5.2 Взаимодействие клиента и серверной операционной системы

Для обмена информацией между сетевым клиентом и сервером клиентские компьютеры должны быть снабжены программным обеспечением, которое «настраивает» их на работу в сети. Такое программное обеспечение называется сетевым клиентским программным обеспечением.

Когда компьютер обращается к файлу на локальном жестком диске или к принтеру, подключенному напрямую, запрос отправляется процессору компьютера. Процессор выполняет запрос и либо открывает указанный файл, либо отправляет на принтер задание для печати. Все эти операции осуществляются локально. Сетевое клиентское программное обеспечение, установленное на клиентском компьютере, выполняет специальную операцию, благодаря которой компьютер считает сетевые ресурсы локальными.

Этот процесс осуществляется компонентом сетевого клиентского программного обеспечения, который называется редиректором (redirector). Он перехватывает любые запросы, выполненные на компьютере, например требование открыть определенный файл или распечатать данные на принтере. Если редиректор обнаруживает, что пользователь хочет обратиться к удаленному файлу на сервере или распечатать на сетевом принтере, запрос отправляется на сетевой сервер. Если запрашивается доступ к локальному файлу (на жестком диске компьютера), редиректор передает запрос процессору компьютера, и этот запрос будет обработан локально.

1.6 Сетевое аппаратное обеспечение

1.6.1 Работа с сетевыми картами

Когда речь идет об организации сети, сетевую интерфейсную карту (Network Interface Card — NIC) можно по праву считать самым важным устройством в персональном компьютере. У каждого компьютера в сети (и у сервера, и у клиента) должна быть сетевая плата, обеспечивающая соединение между персональным компьютером и сетевыми носителями Многие современные материнские платы для персональных компьютеров или серверов выпускаются со встроенными сетевыми картами. На старые компьютеры или новые, но без встроенного сетевого интерфейса, сетевую карту приходится устанавливать.

Сетевые интерфейсные карты бывают различных типов в зависимости от используемой сетевой архитектуры (например, Ethernet или Token Ring, о которых речь пойдет в следующей главе). Также сетевые карты отличаются по типу гнезда материнской платы, в которое они вставляются. PCI-карты вставляются в гнездо PCI на материнской плате. ISA-карты вставляются в гнездо ISA.

При выборе сетевой интерфейсной карты необходимо учитывать сетевую архитектуру. Ethernet на сегодняшний день является самой распространенной сетевой архитектурой и используется как в одноранговых, так и в крупных корпоративных сетях. Соединительные устройства для сети Ethernet, например концентраторы, намного дешевле, чем соответствующие устройства, используемые в сетях Token Ring.

Технические характеристики сетевой карты должны быть согласованы с пропускной способностью сети. К примеру, если вы работаете в сети Fast Ethernet (сеть Ethernet, оснащенная быстродействующими коммутаторами), где скорость передачи данных составляет 100 Мбит/с, сетевая карта для Ethernet, рассчитанная на 10 Мбит/с, вам не подойдет. Вскоре вы узнаете, что большинство новых сетевых интерфейсных карт автоматически переключаются с 10 Мбит/с на 100 Мбит/с (удовлетворяя требованиям как Ethernet, так и Fast Ethernet).

Кроме того, сетевая карта, должна соответствовать пустому расширительному гнезду на материнской компьютера.

1.6.2 Работа с устройствами сетевой связи

В зависимости от топологии сети и типа используемых кабелей для соединения компьютеров, принтеров и прочих устройств в локальную сеть могут понадобиться определенные соединительные устройства. Если приходится расширять локальную сеть или добавлять большое количество новых пользователей, потребуются другие соединительные устройства. Одни из них служат для соединения различных устройств, другие предназначены для усиления информационного сигнала, движущегося по сети, а третьи участвуют в управлении потоком данных.

Обсуждение устройств сетевой связи мы начнем с концентратора, который используется для соединения компьютеров в небольших локальных и даже в одноранговых сетях. Прочие устройства, которые мы будем рассматривать: репитеры, коммутаторы и маршрутизаторы, называются устройствами межсетевого обмена. Межсетевой обмен осуществляется в объединенных локальных сетях — когда посредством специальной технологии локальная сеть расширяется за обычные пределы или когда несколько локальных сетей объединяются в крупную сеть.

Концентраторы Кон-центраторы, или хабы (Hub), — наиболее распространенные соединительные устройства в локальных сетях (в последнее время их быстро вытесняют недорогие коммутаторы). В локальных сетях они служат центральным соединительным пунктом. В обычном концентраторе нет активных электронных схем, значит, его нельзя использовать для расширения локальной сети. Как правило, он служит для соединения кабелей и передачи информационных сигналов всем компьютерам сети.

Концентраторы используются в сетях с витой парой. Порты концентратора служат точками соединения сетевых устройств. Компьютеры и прочие устройства подключаются к концентратору с помощью отдельных кабелей. Концентраторы отличаются друг от друга по форме, размеру и количеству портов.

Если портов концентратора не хватает, к нему можно подсоединить еще один концентратор (концентраторы соединяются в «гирлянду» посредством короткого соединительного кабеля).

Концентраторы бывают различных форм и размеров и сильно отличаются по цене. Обычно чем больше портов у концентратора, тем выше его цена. Концентраторы, поддерживающие более быстрые варианты Ethernet, такие как Fast Ethernet, стоят дороже.

Репитеры Репитеры (Repeater) применяются в тех случаях, когда размеры локальной сети превосходят максимальную длину используемого кабеля. Репитер регенерирует сигналы, получаемые от компьютеров и других сетевых устройств, так что целостность сигнала сохраняется на гораздо большем расстоянии, чем позволяют сетевые кабели.

Репитеры не способны направлять сетевой трафик или решать, по какому маршруту будут передаваться данные; это простые устройства, которые всего лишь усиливают получаемый сигнал. Недостаток репитеров заключается в том, что они усиливают не только сигнал, но и помехи. В худших случаях передаваемый ими поток данных невозможно понять из-за шума в линии.

Мосты Мост (Bridge) — это устройство межсетевого обмена, позволяющее сохранять пропускную способность в сети. Когда локальная сеть разрастается, поток сетевой информации может превысить пропускную способность сетевой среды. Одна из стратегий сохранения пропускной способности в сети заключается в разбиении сети на сегменты. Эти сегменты соединяются мостами. Мосты обладают большими возможностями, чем концентраторы и репитеры, и даже используют специальное программное обеспечение. Мост способен прочитать МАС-адрес (его еще называют аппаратным адресом, он записан в памяти сетевой карты каждого компьютера в сети) в каждом пакете данных, которые циркулируют по сегментам сети, подключенным к мосту. Зная МАС-адреса в каждом из сегментов сети, мост не пропускает данные, принадлежащие одному сегменту, к остальным сегментам сети, которые им обслуживаются.

Коммутаторы Коммутатор, или свич (Switch) — это еще одно устройство межсетевого обмена, используемое для управления полосой пропускания в крупной сети. Коммутаторы используются все чаще и чаще, даже в мелких сетях, потому что они позволяют управлять использованием полосы пропускания в сети. Коммутатор управляет потоком данных посредством МАС-адреса, включаемого в каждый пакет данных (он совпадает с МАС-адресом сетевой карты компьютера). Коммутаторы объединяют сети в так называемые виртуальные локальные сети (Virtual local area network — VLAN). Главное достоинство VLAN заключается в том, что она логически объединяет компьютеры в коммуникационную группу, причем эти компьютеры не обязательно должны находиться рядом друг с другом или даже на одном этаже. Значит, в виртуальную локальную сеть можно объединить компьютеры, обслуживающие один и тот же тип пользователей. Например, если инженеры компании сидят в разных концах офисного здания их компьютеры могут быть частью одной виртуальной сети с общей полосой пропускания.

Программное и аппаратное обеспечение коммутаторов используется для передачи пакетов между компьютерами и прочими сетевыми устройствами. У коммутаторов есть своя операционная система. Обычно в этом окне можно видеть аппаратный (MAC) адрес и IP-адрес коммутатора. Остальные статистические данные относятся к количеству отправленных и полученных пакетов (везде стоит цифра 0, так как коммутатор был только что добавлен в сеть).

Маршрутизаторы Маршрутизаторы (Router) обладают еще большими возможностями, чем мосты и коммутаторы (маршрутизаторы действуют на сетевом уровне — более высоком уровне концептуальной модели OSI, чем уровень канала передачи данных, на котором действуют мосты и коммутаторы). Аппаратное и программное обеспечение маршрутизатора позволяет «прокладывать маршрут» данных от источника к пункту назначения (под программным обеспечением подразумевается операционная система). У маршрутизаторов очень сложная операционная система, позволяющая настраивать маршрутизацию пакетов данных самых различных сетевых протоколов, включая TCP/IP, IPX/SPX и AppleTalk.

Маршрутизаторы используются для разбиения на сегменты локальных сетей, которые стали слишком крупными и перегруженными, а также для объединения удаленных локальных сетей посредством различных WAN-технологий.

2. Предпроектное исследование информационной структуры предприятия МУЗ ГО «Городская клиническая поликлиника № 4» г. Воронеж

2.1 Сбор сведений об информационной структуре предприятия

В исследовании поликлиники описана информационная структура поликлиники и взаимодействие между собой ее элементов, а так же описание различного рода выполняемых целей и задач, характеристика помещений и кабинетов, наличие имеющихся филиалов.

МУЗ г. Воронежа «Городская поликлиника № 4» функционирует с июня 1990 года и обслуживает население Северного жилого микрорайона численностью 104 145 человек взрослых и 33 199 детей.

Фактически на территории проживает более 170 тысяч взрослого населения.

Проектная мощность поликлиники 1798 посещений в смену. Фактически обслуживается 2103 человека в смену.

В состав городской поликлиники № 4 входят:

поликлиника № 4;

филиал по обслуживанию взрослого населения;

Подгоренская врачебная амбулатория;

Филиал семейного врача;

Детская поликлиника № 11;

Филиал детской поликлиники.

В поликлинике имеются 46 лечебно-профилактических и 7 вспомогательно-диагностических отделений. Амбулаторный прием ведут 224 врача по 26 видам специальностей.

Организованы отделения профилактики и реабилитации, отделения гипербарической оксигенации.

В структуру поликлиники входят:

5 терапевтических отделений;

хирургическое отделение;

неврологическое отделение;

эндокринологическое отделение;

офтальмологическое отделение;

отоларингологическое отделение;

психотерапевтическое отделение;

акушерско-гинекологическое отделение;

Подгоренская амбулатория;

Центральное стерилизационное отделение;

а также кабинеты:

кардиологический;

ревматологический;

гастроэнтерологический;

пульмонологический;

неврологический;

иммунологический;

подростковый кабинет;

кабинет психотерапевта;

кабинет стоматолога;

кабинет семейного врача.

Для улучшения оказания медицинской помощи действуют 6 дневных стационаров:

терапевтический на 78 коек;

терапевтический в филиале на 5 коек;

терапевтический в Подгоренской амбулатории на 4 койки;

акушерско-гинекологический на 10 коек;

стационар на дому.

Организован отдел информатики и вычислительной техники, кабинет медицинской статистики. Многие отделения и кабинеты оснащены компьютерами. Все специалисты поликлиники находятся в тесном контакте, обеспечивая тем самым быструю квалифицированную помощь и лечение больных.

Поликлиника оснащена современным оборудованием, необходимым для диагностики заболеваний.

В регистратуре, биохимической лаборатории, флюорографическом кабинете, в вычислительном центре имеются компьютеры, улучшающие работу персонала.

С 1994 года поликлиническое отделение работает в системе обязательного медицинского страхования, а с марта 1995 года организовано отделение добровольного медицинского страхования.

Поликлиника имеет высшую категорию, ее возраст 15 лет.

В изученной локальной сети предприятия насчитывается 92 компьютера, с процессорами от Celeron 300a до Celeron 2.0Ггц — 2.4Ггц. Объем оперативной памяти от 64Мб до 256Мб. На всех машинах установлены жесткие диски объемом от 20Гб до 40Гб. На 8-м этаже в отделе АСУ установлен двухпроцессорный сервер с процессорами Xeon 1.8Ггц. Объем оперативной памяти составляет 2Гб. Установлено 4 жестких диска объемом 40Гб с использованием Raid-массива. На сервере установлены программные пакеты для работы персонала с БД сервера: File Server и Client Server.

На машинах установлены операционные системы Windows 98 2000XP. В большинстве случаях на рабочих местах и в офисах установлены Windows 2000, На сервере установлен Windows 2000 Server.

Вся локальная сеть предприятия соединена кабелем на основе витой пары категории 5, стандарта 100Base-TX общей протяженностью 5000 м. Сетевые карты установлены в системные платы. Встроенные сетевые модули фирмы Real Take и поддерживают стандарты Ethernet и Fast Ethernet. Все системные плиты на компьютерах на чипах Intel.

Все компьютеры локальной сети в здании объединены 5 хабами. Ниже перечислены все, от 1-го до 8-го этажа с приведением кратких характеристик и фирм производителей:

1 хаб фирмы A-Line Telexing имеет 24 порта, поддерживает стандарты 100Base-TX и 10Base-TX. Объединяет кабинеты 1-го этажа и регистратуру.

2 хаба фирмы 3Com Corp имеют 24 порта каждый, поддерживает стандарты 100Base-TX и 10Base-TX. Объединяют компьютеры со 2-го по 4-й этажи.

1 хаб фирмы Dlink имеет 48 портов, поддерживает стандарт 100Base-TX. Объединяет 6-й и 8-й этажи: бухгалтерия, отдел АСУ, администрация.

7-й этаж (Эндокринология) не используется в проекте локальной сети здания. Так как на этаже не было размещено соответствующее сетевое оборудование подключаемое к медицинским устройствам и аппаратам, что в свою очередь делает невозможным автоматический контроль и диагностику этого оборудования через систему автоматизированного управления.

Связь с другими отделениями поликлиниками осуществляется с помощью ADSL модема, который установлен на сервере.

Общая стоимость имеющейся локальной сети в здании МУЗ г. Воронежа «Городская поликлиника № 4» составляет 154 тысячи рублей, без учета стоимости компьютеров.

Данное исследование позволит создать схему взаимодействия и использования информации между различными элементами системы

2.2 Составление схемы обмена информацией между элементами системы поликлиники

Рис. 8 — Схема обмена информацией между элементами системы поликлиники

2.3 Внедрение в схему обмена информации поликлиники элементов сети и централизованной Базы Данных

Рис. 9 — Внедрение в схему обмена информации поликлиники элементов сети и централизованной Базы Данных

2.3.1 Цели и задачи введенного в информационную систему технического отдела

Введение

в структуру сети «технического отдела» позволит вести контроль за работоспособностью сети, учет трафика и коррекцию ошибок. Упростит и оптимизирует работу в сети клиентов с имеющимися Базами Данных предприятия. Обеспечит защиту и контроль за распространением и использованием информации в сети. Общее администрирование сети, диагностика аппаратных и программных средств.

2.3.2 Цель размещения в проекте сети «сервера БД»

Введение

в сеть центрального сервера базы данных, позволит работникам поликлиники (клиентам, пользователям) одновременно работать с общей информационной базой данных и сетевыми медицинскими программами установленными на файл сервере. Позволит хранить всю внесенную или измененную клиентами информацию на жестком диске сервера, что позволит повысить защищенность информации от несанкционированного использования, путем регулярного проведения резервного копирования данных. Администрирование сервера позволит вести учет за контролем и коррекцией ошибок, учетом поступающего трафика и его загруженностью в сети.

2.3.3 Использование на сервере программных пакетов: File Server и Client Server

Задача файлового сервера заключается в том, чтобы хранить файлы для пользователей сети. В их число могут входить файлы, используемые совместно большим количеством людей. Обычно эти файлы содержатся в так называемой общей папке, которая может включать личные папки отдельных пользователей. Основное преимущество файлового сервера заключается в том, что все важнейшие файлы содержатся в едином хранилище, что значительно облегчает резервное копирование данных.

2.4 Составление чертежной схемы здания поликлиники с 1-го по 8-й этажи

Составление схем чертежей 8-ми этажей здания поликлиники с указанием кабинетов и помещений, которые будут подключены к локальной сети здания.

Рис. 10 — Схема 1-го этажа Названия кабинетов и помещений 1-го этажа:

Регистратура

Склад Аптека поликлиники Бухгалтерия

Рис. 11 — Схема 2-го этажа Названия кабинетов и помещений 2-го этажа:

Флюорография Рентген кабинет