Оборудование и настройка компьютерного класса на базе тонких клиентов NComputing x550

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ ОМСКОЙ ОБЛАСТИ

БОУ ОО СПО «Торгово-экономический колледж им. Г.Д. Зуйковой»

Выпускная квалификационная работа

тема: «Оборудование и настройка компьютерного класса

на базе тонких клиентов NComputing x550»

специальности 230103 «Автоматизированные системы

обработки информации и управления»

выполнил:

Шевчук К.А.

Омск, 2011

ОГЛАВЛЕНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ3
• ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ НА БАЗЕ ТОНКИХ КЛИЕНТОВ
• 1.1 Принцип работы тонких клиентов. Их основные отличия от радиационных персональных компьютеров
• 1.2 Аппаратные решения для терминалов
• 1.3 Программная реализация терминалов
• 1.4 Использование тонких клиентов в системе образования
• ГЛАВА II. ПРОЕКТИРОВАНИЕ, МОНТАЖ И НАСТРОЙКА КОМПЬЮТЕРНОГО КЛАССА НА БАЗЕ ТОНКИХ КЛИЕНТОВ NCOMPUTING X550
• 2.1 Требования к реализации терминального класса
• 2.2 Проектирование и монтаж терминального класса
• 2.3 Настройка компьютерного класса на базе тонких клиентов
• 2.4 Тестирование работоспособности наиболее необходимых приложений на терминальных станциях
• 2.5 Экономическая эффективность компьютерного класса на базе тонких клиентов NComputing x550
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
• ВВЕДЕНИЕ
• В современном мире, где количество компьютеров перевалило за несколько миллиардов, стали задумываться, как использовать мощные машины с простыми операционными системами, как несколько рабочих станций одновременно для рутинной, каждодневной работы. Такой как набор текста, ведение бухгалтерской отчетности, простые арифметические вычисления. Если под каждое рабочее место покупать отдельный системный блок, это может обойтись достаточно дорого, еще они занимают много места и потребляют достаточно много электроэнергии, если парк машин достаточно велик.
• Решение этой проблемы заключается в использовании технологии тонких клиентов. Тонкий клиент в большинстве случаев обладает минимальной аппаратной конфигурацией, он использует ресурсы более мощной машины, к которой он непосредственно подключен.
• Таким образом, эта технология позволяет создать из одной мощной машины еще несколько дополнительных рабочих мест.
• Так же технологии терминального доступа позволяют дать жизнь старым, непригодным для выполнения современных задач машин, типа Pentium III, Celeron 1600 и других.
• Такая технология используется во многих фирмах, где имеется большое количество офисных работников, которые выполняют операции типа заключения договоров, составления отчетов. Либо в структурных подразделениях, в которых нет необходимости в мощных системных блоках.
• В колледже было решено сформировать компьютерный класс, основанный на использовании технологии тонких клиентов.
• Цель выпускной квалификационной работы - создание компьютерного класса на базе тонких клиентов NComputinfg x550.
• Для выполнения работы необходимо выполнить следующие задачи:

· Проанализировать принцип работы тонких клиентов;

· Проанализировать технические характеристики и специфику комплектации тонких клиентов и хост-машин;

· Спроектировать расположение сетевых и электрических коммуникаций;

· Выявить все возможные недостатки при прокладке кабеля, особенности кабеля и сетевого оборудования.

· Проложить кабель, соединяющий хост-машины с тонкими клиентами;

· Подобрать программное обеспечение, совместимое с программным обеспечением тонких клиентов;

· Установить программное обеспечение, терминальные службы и утилиты для взаимодействия тонких клиентов с хост-машиной;

· Настроить группы пользователей и добавить им соответствующие разрешения.

· Оформить документацию.

тонкий клиент компьютер терминальный

ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ НА БАЗЕ ТОНКИХ КЛИЕНТОВ

1.1 Принцип работы тонких клиентов. Их основные отличия от традиционных персональных компьютеров

Под термином «тонкий клиент» подразумевается достаточно широкий с точки зрения системной архитектуры ряд устройств и программ, которые объединяются общим свойством: возможность работы в терминальном режиме. Таким образом, для работы тонкого клиента необходим терминальный сервер. Этим тонкий клиент отличается от толстого клиента, который, напротив, производит обработку информации независимо от сервера, используя последний в основном лишь для хранения данных. Кроме общего случая, следует выделить аппаратный тонкий клиент -- специализированное устройство, принципиально отличное от ПК.

Аппаратный тонкий клиент не имеет жёсткого диска, использует специализированную локальную ОС (одна из задач которой организовать сессию с терминальным сервером для работы пользователя), не имеет в своём составе подвижных деталей, выполняется в специализированных корпусах с полностью пассивным охлаждением. Когда в клиенте появляются подвижные детали (жёсткие диски), появляются возможности автономной работы, он перестаёт быть тонким клиентом в чистом виде, а становится универсальным клиентом.

Тонкий клиент в большинстве случаев обладает минимальной аппаратной конфигурацией, вместо жёсткого диска для загрузки локальной специализированной ОС используется DOM (DiskOnModule). Это модуль с разъёмом IDE, флэш-памятью и микросхемой, реализующей логику обычного жёсткого диска -- в BIOS определяется как обычный жёсткий диск, только размер его обычно в 2-3 раза меньше. В некоторых конфигурациях системы тонкий клиент загружает операционную систему по сети с сервера, используя протоколы PXE, BOOTP, DHCP, TFTP и Remote Installation Services (RIS).

Принцип работы тонкого клиента заключается в следующем. Специализированная программа, называемая клиентом и выполняющаяся на терминале, подключается к серверу, который в случае «тонкого клиента» называют «терминальным сервером» или «сервером приложений», и получает от него картинку Рабочего стола или запущенного приложения. Далее на терминальный сервер передаются все перемещения мыши и нажатия клавиатуры, а сервер работает так, как будто эта мышь и клавиатура подключены прямо к нему.

Информация, отображаемая на виртуальном дисплее такого сервера, передается на терминал, причем не вся, а только изменения, что позволяет сильно снизить нагрузку на локальную сеть или модемное соединение. Таким образом, если пользователь хочет работать с программой, он запускает ее непосредственно на сервере и она использует его ресурсы, а на маломощный клиентский компьютер передается только картинка.

Как видно из описания, схема «тонкого клиента» очень похожа на схему работы первых ЭВМ. Поскольку все приложения и расчеты выполняются теперь на терминальном сервере, то к нему предъявляются повышенные требования по производительности и надежности, но суммарные затраты на приобретение такого сервера значительно ниже, чем постоянная модернизация всего клиентского парка компьютеров.

Из выше перечисленного видно главное и оно же существенное отличие тонких клиентов от персональных компьютеров. Оно заключается в том, что в тонких клиентах присутствует лишь минимальный набор микросхем отвечающих только на определение и последующую передачу движений мыши и нажатий клавиш, а также минимальный набор памяти необходимый для функционирования регистров терминала. Все вычисления, обработка информации и используемые ресурсы находятся на хост-машине, которая, по сути, является традиционным персональным компьютером.

Плюсы “тонкого клиента”:

· относительно невысокая стоимость обслуживания сети, построенной с использованием терминальных решений;

· терминалы практически не подвержены моральному старению, и срок их службы в 2--3 раза больше, чем у персональных компьютеров; поскольку вся печать происходит через сервер приложений, то в журналах событий отображается имя документа и количество напечатанных копий. Это позволяет не только значительно экономить бумагу, но и контролировать весь процесс;

· выход новых версий программ требует модернизации только терминального сервера -- облегчается администрирование системы;

· резервное копирование теперь нужно проводить только на сервере, что значительно снижает требования к объему резервных копий и соответственно стоимость решения. Кроме того, такая единая точка резервного копирования значительно повышает надежность и скорость копирования/восстановления данных;

· заметно возрастает скорость выполнения многих программ, особенно работающих с базами данных;

· выход терминала из строя более не влечет за собой многочасового ожидания, пока будут восстановлены данные и операционная система. Для продолжения работы пользователь может просто пересесть за соседний терминал;

· в гетерогенных средах пользователи могут одновременно работать на одном терминале как с Windows-, так и с Unix- приложениями. несанкционированное копирование и вынос информации, поскольку на терминалах обычно отсутствуют средства ввода-вывода (дисководы, пишущие приводы и т.д.);

· ОС на терминалах значительно менее уязвимы, поэтому при грамотной настройке сервера приложений ваша сеть будет практически гарантирована от вирусных и сетевых атак;

· у сотрудников службы безопасности есть возможность наблюдать за поведением пользователя в сети, что позволяет снизить злоупотребления. Кроме того, сотрудники службы поддержки могут оперативно решать проблемы сразу у нескольких пользователей непосредственно со своего рабочего места;

· при использовании терминальных технологий становится невозможной установка пользователями игр и прочего «нерабочего» программного обеспечения. Многие современные игры просто отказываются запускаться в терминальных сессиях.

Минусы “тонкого клиента”:

· Один из основных -- повышенные требования к производительности и надежности терминального сервера, так как его отказ приводит к неработоспособности всей сети. Эта проблема решается использованием нескольких серверов и балансировкой нагрузки между ними.

· Также в технологии «тонкий клиент» неприменимы ресурсоемкие приложения для работы с графикой и трехмерным моделированием, такие как Photoshop, AutoCAD, 3D Studio Max. Для этих задач придется использовать специализированные мощные рабочие станции.

· Очень проблематичным становится проведение видеоконференций, но последняя версия Citrix MetaFrame Presentation Server имеет специальные средства для преодоления этой проблемы, правда это технология очень дорогостоящая.

1.2 Аппаратные решения для терминалов

На данный момент существует два принципиально различных аппаратных решения для терминалов. Первое базируется на использовании устаревших ПК, второе же предполагает закупку специализированных устройств -- терминалов.

Использование устаревших ПК -- это самый разумный и самый простой шаг в мир терминальных решений только в том случае, если у вас уже есть большой парк такой техники. Вариантов реализации терминалов на базе этих ПК очень много. В качестве операционной системы подобного терминала обычно используется DOS или Linux.

К достоинствам такого решения можно отнести минимальное вложение средств, но, увы, недостатков у него гораздо больше. Во-первых, обычные ПК содержат такие не нужные для терминала компоненты, как вентиляторы, которые неизбежно нужно будет регулярно смазывать, чистить и заменять. Во-вторых, придется более-менее стандартизировать используемое аппаратное обеспечение, так как понадобятся драйверы для видеоплат. В-третьих, необходимо, чтобы сетевая плата ПК поддерживала загрузку посети. Можно, конечно, обойтись и локальной загрузкой с жесткого диска, но тогда терминал начинает превращаться обратно в ПК. Кроме того, жесткие диски, особенно старые, могут выходить из строя. И наконец, настройка таких терминалов представляет собой достаточно нетривиальную задачу.

В случае построения терминальных решений «с нуля» значительно эффективней другой путь -- покупка специализированных терминалов. В настоящее время существует более 50 фирм, занимающихся их производством и продажей. В России можно выделить такие компании, как K-Systems, AK-Systems, Kraftway. Кроме того, всегда есть большой выбор терминалов зарубежных фирм -- HP, Wyse идр.

Чем же привлекателен специализированный терминал? Именно тем, что он разработан для работы в терминальной среде. Рассмотрим основные характеристики специализированных терминалов на примере устройств Termin фирмы K-Systems и GP фирмы AK-Systems. В качестве базовой используется платформа VIA с пониженным энергопотреблением, что позволяет избавиться от движущихся частей внутри терминала (жесткий диск, флоппи-дисковод) и ограничиться только пассивным охлаждением; кроме того, блок питания в обоих терминалах тоже не имеет движущейся части (вентилятора). Отсутствие движущихся частей внутри терминала не только повышает его надежность, но и делает его бесшумным, что не мало важно при работе в офисе. В обоих терминалах применяется операционная система Windows CE.NET, которая была специально разработана для встраиваемых систем. Достаточно сказать, что все КПК на основе Pocket PC базируются именно на ней. Для доступа к терминальному серверу оба терминала могут использовать как протокол ICA, так и протокол RDP. Кроме того, в каждый терминал встроен браузер, что позволяет просматривать ресурсы сети Интернет, не подключаясь к серверу приложений. И тот и другой терминал имеет широкие возможности для подключения USB-устройств, таких как клавиатуры, мыши, принтеры. Безопасность при доступе к серверам приложений обеспечивается использованием специальных аппаратных USB-ключей. В целом любой из двух терминалов отлично подойдет для построения терминальной сети «с нуля».

О таких устройствах поговорим более подробно. Терминальные станции используют форм-факторы для материнских плат mini-ITX и nano-ITX, не имеющий вентиляторов охлаждения и других механических элементов, а потому очень эргономичны и привлекательны. На материнской плате располагается устройство сочетающее в себе оперативную память и жесткий диск (DOM). А также используется маломощный процессор, с небольшой тактовой частотой, который обеспечивается передачу информацию на терминальный сервер для дальнейшей обработки.

Основной преимущество таких станций это низкое энергопотребление, компактность и долговечность, так как из строя выходить особо нечему.

Но функционал таких станции не очень большой, из-за отсутствия хорошего видеоадаптера невозможно работать с графикой и смотреть видео с высоким расширением. Работа в интернете с большими ресурсами может также проходить не очень гладко, потому что все станции используют канал хост- машины. Но благодаря тому что, что весь трафик проходит через хост-машину можно запретить доступ в нежелательные интернет ресурсы типа социальных сетей и т. д. Такие станции могут применять там, где требуется выполнять стандартные офисные операции, например: делопроизводство, бухгалтерская отчетность, мелкие расчеты.

Одним из ярких примеров тонких клиентов такой конфигурации являются продукты компании NComputing.

Устройства серии X подключаются к компьютеру посредством дополнительной платы и стандартной витой пары Категории 5. Правда, согласно документации, длина кабеля не должна превышать 10 м. Одновременно могут быть установлены две такие платы, и к каждой подключается до пяти устройств доступа.

Иначе говоря, за одним ПК могут работать до одиннадцати человек. Причем устройства серии X обеспечивают полноценное использование и мультимедийных возможностей компьютера. Плата PCI, к которой подключаются устройства, выполняет роль видео- и звуковой платы, причем с пятью независимыми мониторами и звуковыми устройствами. При тестировании решения было выявлено несколько особенностей. При установке программного обеспечения на базовый компьютер драйверы для всех устройств устанавливаются независимо, в результате у администратора может создаться ощущение, что программа зациклилась -- как только установка одного драйвера завершается, тут же всплывает точно такое же окно с приглашением установить следующий драйвер.

Процесс повторяется десять раз, но не надо тянуться к кнопке перезагрузки - именно так проходит нормальный процесс установки драйверов. Затем устанавливается программное обеспечение vSpace, которое, собственно, и предназначено для управления системой с нескольких терминалов. Следует отметить, что Microsoft регулярно выпускает обновления для своей ОС Windows, поэтому ПО vSpace на диске, входящем в комплект поставки, может не соответствовать новым версиям (устареть).

Наилучший выход -- сразу обратиться на сайт компании и загрузить последнюю версию программного обеспечения. По той же самой причине после установки vSpace рекомендуется выключить автоматическое обновление операционной системы Windows и далее пользоваться встроенной программой обновления vSpace Update либо устанавливать обновления вручную после проверки их в тестовой среде. В процессе эксплуатации серии Х было замечено, что тени графических элементов не всегда прорисовывались, а содержимое одного окна иногда отображалось на фоне другого. Однако эти огрехи интерфейса не мешали нормальной работе с офисными приложениями -- достаточно было свернуть и развернуть окно, как все элементы прорисовывались корректно. Впрочем, проблемы можно устранить, выключив аппаратное ускорение в Windows. На некоторых терминалах появлялась призрачная тень графических элементов, из-за чего картинка становилась мутной, однако, скорее всего, это связано с длиной и характеристиками соединительного кабеля. Поэтому для подсоединения устройств доступа необходимы соединительные шнуры хорошего качества. У серии X обнаружилось несколько архитектурных неудобств. В частности, если пользователь ушел с рабочего места, не закрыв сеанс, и последний через некоторое время был автоматически заблокирован операционной системой, то другие сотрудники не смогут получить доступ к этому устройству.

Для перезагрузки сеанса требуются административные полномочия (по утверждению производителя, в версиях, вышедших позже тестируемой, эта проблема уже устранена). Ультратонкий клиент Х-серии не оснащен портом USB, поэтому съемные носители можно прочитать только на базовом компьютере, однако данные на них видны всем пользователям. Та же особенность касается и привода CD/DVD. Программное обеспечение vSpace дает возможность управлять доступом к конкретным носителям, но и для этого нужны полномочия администратора. Если доступ к USB или CD все же необходим, кому-то придется доверить администрирование системы и разрешить управление доступом к съемным устройствам.

Вторая серия ультратонких клиентов NСomputing -- L-серия -- снимает ограничение по длине кабеля, поскольку обеспечивает подключение к основному компьютеру по TCP/IP. Причем установки дополнительных плат в базовый компьютер уже не требуется -- все реализовано на уровне программного обеспечения.

В отличие от устройств серии X, которые комплектуются из трех или пяти штук, серия L продается поштучно. Если в качестве базовой ОС используется Windows Server 2003, к одному компьютеру можно подключить до 30 устройств L-серии, а в случае Windows XP -- всего 10 устройств, что объясняется ограничением самой ОС. Стоит отметить, что в рамках одной системы нельзя устанавливать устройства разных серий -- утилиты vSpace для серий X и L несовместимы. При необходимости можно развернуть две ОС на одном хосте при помощи ПО виртуализации.

Процесс установки устройства серии L отличается тем, что не требует установки дополнительной платы в компьютер -- решение, как уже отмечалось, работает только на программном уровне. Достаточно один раз установить vSpace и по мере необходимости подключать указанное выше количество устройств. В то же время сам процесс их подключения к базовому компьютеру несколько отличается: на экране устройства возникает меню, в котором можно выбрать базовый компьютер (из нескольких), после нажатия кнопки Connect отображается рабочий стол компьютера, и дальнейшая работа выполняется так же, как и с серией X.

Следует отметить, что устройствам серии L требуется соединение с относительно высокой пропускной способностью, в связи с чем могут возникнуть проблемы, особенно если устройства доступа и сервер далеко разнесены. В этом случае придется расширить каналы или модернизировать сетевое оборудование. Особое внимание следует уделить антивирусному программному обеспечению и другим средствам защиты. Дело в том, что современные антивирусные программы могут препятствовать работе неизвестных им сетевых протоколов.

В частности «Антивирус Касперского» блокирует порты TCP, через которые работает серия L. Специалисты компании «Тайле», одного из партнеров NComputing на территории России, рекомендуют использовать для защиты базового компьютера продукты Avast или Eset NOD32, но и их придется выключить на время установки ПО vSpace.

Устройства серии L могут применяться в кластерной конфигурации, например, когда два сервера в корпоративной сети подключаются к общей сетевой системе хранения. В этом случае пользователи устройств доступа смогут выбрать сервер, к которому они будут подключаться. Если же по каким-либо причинам тот выйдет из строя, то можно соединиться с другим сервером.

Для этого придется открыть новый сеанс, часть данных, вероятно, окажется потерянной, но возможность полноценной работы останется. В устройствах L-серии имеется порт USB для подключения внешних накопителей. Данные с этого носителя будут доступны только пользователю конкретного терминала. Разъем USB предназначен исключительно для подключения съемных накопителей -- другие функции USB не поддерживаются.

В случае устройств серии L прорисовка различных окон всегда была безупречной. Правда, в программном обеспечении не предусмотрено использование хранителя экрана, что может привести к сокращению срока службы монитора, поэтому при разрыве сеанса на длительный срок устройства рекомендуется выключать. Следует отметить, что устройства L-серии, в отличие от X-серии, не пригодны для работы с быстро меняющимися графическими изображениями.

Иначе говоря, от просмотра видео и компьютерных игр придется отказаться. Оборудование данной серии хорошо подходит для офисной работы и систем коллективного доступа, где видео находится под запретом. Если же работа с графическими приложениями все-таки нужна, то лучше использовать серию X. Для выполнения сложных вычислительных задач нужен отдельный персональный компьютер.

В целом же решение NComputing позволяет снизить расходы на организацию одного рабочего места для общеупотребительных офисных приложений, для которых характерна низкая загрузка процессора, а также малая востребованность видео, сети и дисков.

1.3 Программная реализация терминалов

Любая терминальная структура состоит из трех базовых составляющих.

Терминал - специализированное устройство (локальная машина-терминал) для доступа к терминальному серверу.

Терминальный сервер - сервер, предоставляющий клиентам вычислительные ресурсы (процессорное время, память, дисковое пространство) для решения задач. Терминальный сервер служит для удалённого обслуживания пользователя с предоставлением рабочего стола.

Терминальный доступ - доступ к информационной системе, организованный так, что локальная машина-терминал не выполняет вычислительной работы, а лишь осуществляет перенаправление ввода информации (от мыши и клавиатуры) на центральную машину (терминальный сервер) и отображает графическую информацию на монитор.

Принцип работы терминального сервера:

Терминальный сервер предоставляет среду для работы, в которой исполняются приложения пользователя, при этом компьютер пользователя (клиент) лишь пересылает вводимые данные (нажатия клавиш, перемещения мыши) и, при необходимости, предоставляет доступ к локальный ресурсам (принтер, дисковые ресурсы, устройство чтения смарт-карт, локальные порты (COM/LPT).

Терминальный сервер осуществляет связь с терминалами через службы терминалов, которые обеспечивают удаленный доступ к рабочему столу Microsoft Windows посредством программного обеспечения «тонкий клиент», позволяющего компьютеру клиента работать в качестве эмулятора терминала. Службы терминалов передают клиенту только пользовательский интерфейс программы. Затем клиент возвращает нажатия клавиш клавиатуры и кнопок мыши для выполнения на сервере. При входе каждый клиент видит только свои сеансы, которые управляются операционной системой сервера и являются независимыми от сеансов других пользователей. Для подключения к компьютеру через службы терминалов, следует использовать программу «Подключение к удаленному рабочему столу» (новый клиент службы терминалов).

Сервер терминалов использует технологию служб терминалов для эффективного и надежного способа распространения программ для Windows с помощью сервера сети. С использованием сервера терминалов одна точка установки предоставляет нескольким пользователям доступ к рабочему столу компьютера, на котором выполняется одна из операционных систем семейства Microsoft Windows Server 2003, где они могут запускать программы, сохранять файлы и использовать сетевые ресурсы. Сервер терминалов по умолчанию не устанавливается.

Все выше изложенное сводиться к тому, что при помощи службы терминалов сервер терминалов получает сигналы с терминальных станций.

В качестве сервера терминалов в продуктах ncomputting служит их программное обеспечение, которое обеспечивает совместимость с хост-машиной.

Получение данных с терминальных станций, а также отправка данных с хост-машины происходит при помощи протоколов.

Протокол - набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Используются следующие протоколы:

Протокол X11

Протокол X11 представляет шрифт как набор матриц из нулей и единиц (растров). Каждый шрифт имеет ряд характеристик (имя, размер, кодировка и т.д.). Сервер ищет требуемый приложением растр шрифта с запрошенными свойствами сам, при помощи своего шрифтового модуля, или обращается за ним к специальному серверу шрифтов, запущенному локально или удалённо. Таким образом, протокол X11 был изначально ориентиован на работу с растровыми (bitmap) шрифтами (PCF, BDF), при этом приложение (клиент) может лишь запрашивать шрифт, но само с его растрами не работает.

Для использования в оконной системе X скалируемых шрифтов (Type1, TTF, Speedo), необходимо преобразовывать их символы (глифы) в растры. В свободной реализации X, XFree86, это делает либо сам сервер X11, собранный с библиотекой растеризации freetype1 (сейчас это более распространенный способ), либо сервер шрифтов. При этом существенно увеличивается количество доступных шрифтов, появляется возможность использовать для отображения и печати одни и те же шрифты, но вот качество отображения оставляет желать лучшего, так как на экране символ по-прежнему остается одноцветным, без полутонов, т.е. сглаживания.

Протокол Telnet

"Назначение TELNET-протокола - дать общее описание, насколько это только возможно, двунаправленного, восьмибитового взаимодействия, главной целью которого является обеспечение стандартного метода взаимодействия терминального устройства и терминал-ориентированного процесса. При этом этот протокол может быть использован и для организации взаимодействий "терминал-терминал" (связь) и "процесс-процесс" (распределенные вычисления)".

Telnet строится как протокол приложения над транспортным протоколом TCP.

ПРОТОКОЛ SSH

SSH (англ. Secure SHell -- «безопасная оболочка») -- сетевой протокол сеансового уровня, позволяющий производить удалённое управление операционной системой и туннелирование TCP-соединений (например, для передачи файлов). Схож по функциональности с протоколами Telnet и rlogin, но, в отличие от них, шифрует весь трафик, включая и передаваемые пароли. SSH допускает выбор различных алгоритмов шифрования. SSH-клиенты и SSH-серверы доступны для большинства сетевых операционных систем.

SSH позволяет безопасно передавать в незащищенной среде практически любой другой сетевой протокол. Таким образом, можно не только удаленно работать на компьютере через командную оболочку, но и передавать по шифрованному каналу звуковой поток или видео (например, с веб-камеры)[2]. Также SSH может использовать сжатие передаваемых данных для последующего их шифрования, что удобно, например, для удаленного запуска клиентов X Window System.

Большинство хостинг-провайдеров за определенную плату предоставляют клиентам доступ к их домашнему каталогу по SSH. Это может быть удобно как для работы в командной строке, так и для удаленного запуска программ (в том числе графических приложений).

Протокол RDP

RDP (англ. Remote Desktop Protocol -- протокол удалённого рабочего стола) -- протокол прикладного уровня, разработанный Microsoft, использующийся для обеспечения удалённой работы пользователя с сервером, на котором запущен сервис терминальных подключений. Клиенты существуют практически для всех версий Windows (включая Windows CE и Mobile), Linux, FreeBSD, Mac OS X, Android, Symbian. По умолчанию используется порт TCP 3389. Официальное название Майкрософт для клиентского ПО -- Remote Desktop Connection или Terminal Services Client (TSC), в частности, клиент в Windows 2k/XP/2003/Vista/2008/7 называется mstsc.exe.

Особенности:

Поддержка 32-битного цвета (в дополнение к 8-, 15-, 16-, и 24-битному в предыдущих версиях);

128-битовое шифрование, используя алгоритм шифрования RC4 (значение безопасности по умолчанию; старые клиенты могут использовать более слабое шифрование). Но из-за уязвимости «man-in-the-middle vulnerability» в версиях ранее 6.0 во многих случаях трафик может быть расшифрован по пути;

Так как RDP по умолчанию создаёт виртуальные консоли, то для подключения не к ним, а непосредственно к консоли 0 (основная консоль-мышь/клавиатура) нужно запустить RDP-клиент с параметром console.

Протокол SPICE (Simple Protocol For Independent Computing Environments, то есть «Простой протокол для независимой вычислительной среды»)

Протокол SPICE определяет набор протокольных сообщений для подключения, управления и получения входящей информации от удаленных компьютерных устройств (например, клавиатура, видеокарта, мышь) по сети, а также отправка им сообщений. Контролируемое устройство может располагаться на любой стороне: как на стороне сервера, так и/или на стороне клиента. Кроме того, протокол определяет набор вызовов для поддержки миграции удаленного сервера с одного сетевого адреса на другой.

Шифрование передаваемых данных, за одним исключением, оставляет для протокола возможность максимальной гибкости в выборе методов шифрования. SPICE использует простейший обмен сообщениями и не зависит от любых стандартов вызовов удаленных процедур (RPC) или специфики транспортного уровня.

Сессия взаимодействия в SPICE делится на множество коммуникационных каналов (т.е. каждый канал - это удаленное устройство) чтобы иметь возможность контролировать обмен информацией и обработку сообщений в зависимости от типа канала (т.е. шифрование QoS), а также добавлять и отключать коммуникационные каналы во время работы (что поддерживается стандартом протокола).

Также используется Virtual Network Computing (VNC) -- система удалённого доступа к рабочему столу компьютера, использующая протокол RFB (англ. Remote FrameBuffer, удалённый кадровый буфер). Управление осуществляется путём передачи нажатий клавиш на клавиатуре и движений мыши с одного компьютера на другой и ретрансляции содержимого экрана через компьютерную сеть.

Система VNC платформонезависима: VNC-клиент, называемый VNC viewer, запущенный на одной операционной системе, может подключаться к VNC-серверу, работающему на любой другой ОС. Существуют реализации клиентской и серверной части практически для всех операционных систем, в том числе и для Java (включая мобильную платформу J2ME). К одному VNC-серверу одновременно могут подключаться множественные клиенты. Наиболее популярные способы использования VNC -- удалённая техническая поддержка и доступ к рабочему компьютеру из дома.

1.4 Использование тонких клиентов в системе образования

Образование, подготовка и переподготовка кадров - одна из сфер современной деятельности, где наиболее эффективно себя проявляют «тонкие клиенты».

Основная цель использования такого решения (и не только в образовательная процессах) - снижение обшей стоимости владения). Во-первых, снижение затрат достигается за счет уменьшения первоначальных расходов на аппаратное и программное обеспечение и. во-вторых, на администрирование системы.

В учебных классах школьники и студенты решает однотипные специализированные задачи, не требующие больших ресурсов персональных компьютеров.

Что ещё привносят «тонкие клиенты» в сферу образования?

1. Большее количество рабочих мест в образовательных центрах, сетевых классах и библиотеках. С одной стороны, для размещения терминалов нужно существенно меньше места, с другой стороны, стоимость решения значительно меньше, чем в случае покупки персональных компьютеров.

2. Безопасность доступа, сохранность данных и надежность выполнения программ на фоне непрекращающихся попыток со стороны учащихся и студентов что-либо сломать или повредить. Отсутствие дисководов и процессов бесконтрольного перемещения информации с других носителей, приводит к невозможности заражения вредоносными программами сервера и устройств, интегрированных в локальную сеть.

3. Существенное снижение сроков инсталляции и обновления программного обеспечения.

4. Значительное снижение энергопотребления и стоимости обслуживания обучающих 1Т-комплексов.

Необходимо отметить и другие важные преимущества использования технологии тонких клиентов в учебном процессе:

5. Отсутствует необходимость технического обслуживания рабочих мест, что сокращает расходы учебного заведения на обслуживающий персонал.

6. Нет ограничения в ресурсах, возникающих при использовании персональных компьютеров в качестве рабочих мест (оперативная память, диски и другие), так как все пользователи пользуются ресурсами центрального сервера. Более того, ресурса сервера разделяются между пользователями, и каждый пользователь получает производительность сервера по существенно более низкой цене.

7. Все ресурсы концентрируются в руках преподавателя.

8. Отсутствует необходимость системного администрирования рабочих мест, так как все администрирование, модернизация аппаратного или программного обеспечения происходит на сервере.

9. Отпадает необходимость поддержки и обновления версий программного обеспечения, устанавливаемого на персональные компьютеры - операционная система, офисные и прикладные программы.

10. Существенная легкость подключения дополнительных рабочих мест - просто подключить терминал к локальной сети и провести необходимые настройки на сервере (занимает не более 15 мин). При подключении в качестве рабочего места персонального компьютера инсталляция программного обеспечения занимает не менее трех часов.

11. Срок службы терминального устройства в 2-3 раза превосходит срок службы персонального компьютера, так как терминал не содержит движущихся деталей.

В качестве примера использования тонкого клиента в образовании, проект готового компьютерного класса, созданного на основе терминального решения. Решение представляет собой сервер, управляющий терминалами - "тонкими клиентами" на рабочих местах. Такой подход к оснащению школьного компьютерного класса является более выигрышным по сравнению с традиционным. Причем, экономия достигается не столько за счет того, что "тонкие клиенты" (компьютеры с минимальной "начинкой", без жестких дисков и собственного ПО) сами по себе дешевле обычных рабочих станций, сколько за счет сокращения расходов на техническую поддержку - "тонкие клиенты" реже выходят из строя, чем их "толстые" собратья.

Кроме того, в системе реализована функция автоматического резервирования и восстановления системы после сбоев, причем, все пользовательские данные при этом сохраняются. По мнению руководителя проекта, достоинство данного решения, в первую очередь, в том, что учитель избавляется от решения множества технологических проблем и может сконцентрироваться непосредственно на учебном процессе.

В представленном решении разработчики постарались "помирить" лицензионное и свободное ПО. В системе предусмотрена возможность работы в двух ОС: на данный момент это Windows от Microsoft и Linux на основе свободного ПО. Выбор загружаемой системы в начале урока производит учитель простым нажатием кнопки.

Это особенно важно в свете того, что в рамках приоритетного национального проекта "Образование" уже началась разработка пакета школьного программного обеспечения на базе свободного ПО.

ГЛАВА II. ПРОЕКТИРОВАНИЕ, МОНТАЖ И НАСТРОЙКА КОМПЬЮТЕРНОГО КЛАССА НА БАЗЕ ТОНКИХ КЛИЕНТОВ NCOMPUTING X550

2.1 Требования к реализации терминального класса

Оборудовать компьютерный класс на базе терминальных станций значительно сложнее, чем на базе традиционных компьютеров. Для создания терминального класса предъявляются другие программные и аппаратные требования. Начнем по порядку.

Аппаратные сведения для реализации компьютерного класса на базе тонких клиентов NComputing x550.

Эта модель тонкого клиента представляет собой материнскую плату форм-фактора mini-ITX, на которой стоит процессор с тактовой частотой 0,8 МГц, а также DOM, заменяющий оперативную память. На материнской плате находятся радиаторы пассивного охлаждения. Тонким клиентам не нужно дополнительное питание от электрической розетки, так как маломощным микросхемам хватает питания, которое происходит по сетевому кабелю, подключенному, с одной стороны к тонкому клиенту, а с другой - к специальной PCI-карте, которая обеспечивает связь с хост-машиной.

Тонким клиентам необходимы мониторы, которые совпадают с их базовым разрешением, которое они могут обеспечить. Тонкие клиенты не могут обеспечить 16-битную глубину цвета.

В данном проекте были выбраны мониторы LG Flatron 19". Эти мониторы были рекомендованы продавцами терминалов как наиболее подходящие по разрешению и глубине цвета к тонким клиентам ncomputing x550. Мониторы с задачами справляются, функция автоматической настройки изображения под источник вывода наиболее точно располагает картинку по экрану, а также автоматически настраивает яркость и контрастность изображения.

К устройствам ввода информации особых притязаний не было. Для проекта использовались одни из самых дешевых и простых устройств с разъемами PCI/2, клавиатура и мышь марки Genius. Использование других дорогих мышей и клавиатур, оснащенных дополнительными гаджетами и требующими установку дополнительных драйверов, а также использование таких устройств совместно с простыми, могут снизить работоспособность системы и вызвать частичный отказ оборудования.

Поскольку все вычисления тонких клиентов происходят на хост-машине, хост-машина должна обладать внушительными характеристиками, чтобы обеспечить выполнение задач десяти станций одновременно.

В качестве хост-машины была выбрана машина, обладающая следующими характеристиками:

Процессор: intel core i3 с интегрированным графическим ядром, это значит, что видеоядро расположено не на отдельной карте и не в чипсете материнской платы, а непосредственно в процессоре. Это процессор с многоядерной архитектурой. Многоядерный процессор необходим для того, чтобы делить задачи между ядрами, ведь суть многоядерности в том, чтобы вместо одного мощного процессора использовать несколько менее мощных, но тем самым обеспечить параллельное выполнение процессов. Поскольку каждое ядро этого процессора обладает тактовой частотой 1,7 Гц, что сопоставимо тактовой частоте среднего офисного компьютера, и этого вполне достаточно для выполнения задач, возложенных на данные машины.

Материнская плата: Материнская плата ASUS P7H55- M PRO, поскольку чипсет Intel H55 состоит всего из одной микросхемы, то у инженеров ASUS была достаточная степень свободы при разработке данной платы. В результате, дизайн PCB не представляет никаких проблем для сборщика. В частности, слот PCI Express x16 расположен на значительном удалении от процессорного разъема и слотов памяти. Кстати, последние выполнены в новом стиле, а именно - левые защелки слотов DIMM являются вертикальными фиксаторами. Плата поддерживает память стандарта DDR3. На плате расположены все необходимые порты для подключения базовых компонентов. На плате имеются два слота под PCI карты, в которые впоследствии будут вставлены терминальные карты. Стоит отметить, что материнская плата создавалась специально для процессоров intel core i3 / i5.

Жесткий диск: Главными требованиями, предъявляемыми к жесткому диску, - его долговечность и скорость вращения. Долговечность необходима для долгой службы машины и надежного обмена данными, а также это необходимо для возможности обеспечить одновременную работу сразу нескольких пользователей, которым может понадобиться информация, расположенная в различных секторах жесткого диска.

Скорость необходима для быстро чтения/записи информации и быстрого доступа к ресурсам. Скорость жесткого диска всегда будет отставать от скорости оперативной памяти, но чем меньше это отставание, тем выше производительность.

В данном проекте был выбран жесткий диск ST3500418 AS, который справляется с поставленными задачами.

Оперативная память: Оперативная память один из важных параметров, т.к она напрямую работает с процессором, предоставляя ему данные для выполнения задач. Ее объем и скорость передачи данных влияют на производительность самой хост-машины и всех подключенных к ней терминальных станций. В данном проекте использовалась оперативная память DDR III объемом 4 ГБ, что более чем достаточно. Память такого типа обладает меньшим энергопотреблением и меньшей задержкой передачи.

Так же будут необходимы специализированные PCI платы, каждая с пятью разъемами RJ-45 для связи хост-машины с терминальными станциями, они ставятся в стандартные PCI разъемы на материнской плате и особых проблем не вызывают.

Другой вопрос линии связи от этих карт до самих станций. Есть два основных способа соединения терминальных станций с хост-машиной. Первый с использованием сетевых розеток, второй способ напрямую, одним длинным патч-кордом.

К сожалению, первый способ является правильнее и предпочтительнее в схемах с толстыми клиентами, где сетевое подключение обеспечивает лишь доступ к сетевым ресурсам, но в случае с тонкими клиентами, где вся информация идет по соединению с хост-машиной, ситуация другая. У способа с использованием розеток появляется ряд недостатков:

· Сетевая розетка уменьшает критическое расстояние в среднем на 2-3 метра;

· Близкое расположение розеток вызывает артефакты, даже при раздельно проложенном кабеле;

· В схемах с использованием сетевых розеток 4 точки уязвимости, которые могут влиять на качество сигнала (1-соединение кабеля с розеткой, 2-коннектор в хост-машину, 3-начальный коннектор патч-корда, 4- конечный коннектор патч-корда);

· Качество соединения кабеля с розеткой ниже, чем кабеля с коннектором.

Вывод следующий: использовуемые розетки необходимо размещать на расстоянии друг от друга.

В независимости от того, какой способ был выбран, главную роль играет качество кабеля. Хотя по умолчанию тонкие клиенты используют 100Мб, необходим кабель, который может выдержать гигабитную нагрузку. Для этого подходит кабель витой пары категории 6, этот кабель более толстым сечением и пропускной способностью. Главную роль играет экранированность кабеля. Кабель и коннекторы должны быть защищены металлической оплеткой, чтобы исключить взаимное влияние друг на друга, а также прочие наводки извне.

Необходимо уделить внимание программному обеспечению хост-машины.

Тонкие клиенты этой серии предназначены для выполнения офисной работы, такой как набор текста и ведения простых вычислений, работа в интернете допускается, но с сайтами в которых преобладает текстовый контент. Работа с любыми видеофайлами вызывает трудности, интегрированный видеоадаптер в материнские платы тонких клиентов не предназначен для переконвертирования видео и сложных графических файлов, поэтому дальшейшая работа с ними невозможна.

Что касается простых приложений типа пакета MS Office, BPWin, СПС, 1С: Предприятие, их эксплуатация осуществляется достаточно хорошо.

Тонкие клиенты используют свое программное обеспечение vSpace, которое объединяет в себе терминальный сервер и службы терминалов, так как тонкие клиенты могут работать на машинах с серверной операционной системой.

У программного обеспечения vSpace есть существенный недостаток, поскольку в не серверных операционных системах нет терминального сервера, и его наличие в принципе невозможно, а службы терминалов есть, при обновлении Windows обновляются и терминальные службы, что ведет к сбоям vSpace. Это случается потому, что при установке vSpace запоминает ту версию терминальных служб, которая находится на машине в данный момент, при ее изменении происходит сбой. Именно поэтому производители настоятельно рекомендуют выключить автоматическое обновление Windows.

Еще один немало важный момент. Программное обеспечение vSpace может продуктивно работать только в 32х битными операционными системами и программами, совместимыми с ними. Это связано с тем, что терминальные службы изначально были созданы на 32х битных платформах, и vSpace было создано специально под них.

2.2 Проектирование и монтаж терминального класса

Для создания любого класса с использованием компьютерной техники необходимо составить схемы расположения как самой техники, так и компонентов, необходимых для его функционирования: это сетевые розетки для доступа к сетевым ресурса и непосредственно электрические розетки для питания станций. Поскольку тонким клиентам не нужно дополнительное питание от 220, они питаются через сетевой кабель. Из этого следует, что под них не нужны дополнительные электрические розетки, это позволит сократить их количество.

По кабинету электрические розетки расположены следующим образом (Рисунок.1):

Рисунок 1. Расположение электрических розеток

Теперь перейдем к проектированию сетевых розеток и прокладыванию кабель-канала. При размещении розеток нужно учитывать два правила:

1. Розетки должны быть достаточно близко расположены к электрическим розеткам;

2. Расстояние между розетками должно быть таким, чтобы они исключали взаимное влияние друг на друга.

Что касается кабель-канала, он должен плотно прилегать к стене, огибая все ее выпуклости. Как во всех постройках в кабинете есть выпуклости, некоторые из них служат для вентиляционной шахты, некоторые впадины сделаны под окнами под батарею. Итак, чтобы проложить кабель-канал по кабинету понадобилось:

· 22 метра кабель-канала;

· 10 внутренних углов;

· 10 внешних углов;

· 1 заглушка;

· 2 прямых угла.

Сетевые розетки и кабель канал по кабинету расположены следующим образом (Рисунок 2).

Рисунок 2. Расположение кабель-канала и сетевых розеток

Монтаж кабель-канала и непосредственно прокладка кабеля была выполнена квалифицированными специалистами. Моя задача заключалась в том, чтобы провести 2 ветки кабеля из серверной к самому кабинету, На это я потратил 35 метров кабеля на линию.

В процессе проектирования пришлось внести изменения в число функционирующих розеток, а также кабеля, находящегося в кабель-каналах, из-за взаимного влияния их друг на друга.

После всех изменений схема класса стала выглядеть следующим образом (Рисунок 3):



Рисунок 3. Итоговое расположение кабеля и сетевых розеток

Скорее всего, после приобретения экранированного кабеля, весь кабель переместится обратно в кабель-канал, и расположение кабеля примет вид, изображенный на рисунке 2.

2.3 Настройка компьютерного класса на базе тонких клиентов

Тонкие клиенты nComputing x550 оказались очень привередливыми в настройках, как в аппаратном, так и в программном плане. Что касается аппаратной настройки, были проделаны следующие действия.

Проложен кабель к 10 тонким клиентам от одной хост-машины и к 5 к другой через соединение при помощи сетевой розетки категории 6. При расстоянии между розетками менее 50 см, а также на расстоянии более 5 метров до хост-машины появляются артефакты в виде бегающих полос. Также на экране машины проецируются картинки рабочих столов других рабочих станции от этой же хост-машины. Пример: если на 4 машинах из 5 запускается скринсейвер, его очертания видны на рабочем столе работающей машины.

Были приняты меры:

Подключение тонких клиентов напрямую к хост-машине, без использования сетевых розеток, но кабель также проложен в том же кабель-канале.

Результат:

Интенсивность артефактов снизилась примерно вдвое. Дефект с проецированием картинок рабочих столов других станции не был устранен.

Были приняты меры:

Подключение тонких клиентов напрямую к хост-машине без использования сетевых розеток. Кабель был проложен без использования кабель канала. Грубо говоря, лежал на полу.

Результат:

Интенсивность артефактов снизилась на 90%, дефект с проецированием рабочих столов других рабочих станций практически не заметен.

ПРИМЕЧАНИЯ: был использован не экранированный кабель.

ВЫВОД: на качество отображения графической информации у тонких клиентов во многом влияет качество соединения кабеля. Наиболее уязвимые моменты:

1. Близкое расположение друг от друга сетевых розеток (в случае если используется соединение через розетку);

2. Качество обжима коннектора, и соблюдение критического расстояния (при соединении напрямую);

3. Взаимное влияние линии кабеля друг на друга;

Решения:

1. Использовать экранирование кабеля.

2. Распределять розетки таким образом, чтобы исключить взаимное влияние.

3. Не использовать более одной терминальной карты, так как это приводит к выше описанным дефектам, но с небольшой интенсивностью.

Программная настройка тонких клиентов оказалась на порядок легче аппаратной настройки. Программное обеспечение vSpace без проблем встала на Windows XP, но, как было изложено в пункте 1.2, данное программное обеспечение вступает в конфликт с обновлениями Windows. Чтобы это избежать, было отключено автоматическое обновление windows. Есть еще одно решение данной проблемы - это обновление Windows, затем переустановка vSpace.

Еще один момент в настройке доступа к терминальным станциям. Терминальные станции изначально подразумевались как увеличение рабочих мест одной хост-машины. Ни о каких доменах, в которые будет входить хост-машина, речи не было. Поскольку доменом управляет сервер, а тонкими клиентами хост-машина. То есть в эксплуатации тонких клиентов изначально подразумевалась двухзвенная структура управления: Хост-машина - тонкий клиент. Где все правила доступа хранились на высшем звене в данной структуре это хост-машина. У нас же получилась трехзвенная структура: Сервер-Хост-машина-тонкий клиент. Здесь также все разрешения задает высшее звено: сервер.

...