Теоретические основы проектирования локальной вычислительной сети

5.2 Выбор сетевых программных средств

К сожалению, в процессе проектирования сети совершенно невозможно выделить те проблемы, которые должны быть решены в начале, и те, которые можно отложить на самый конец. Выбор программных средств не стоит считать чем-то второстепенным, совершенно не влияющим ни на размер и структуру сети, ни на характеристики требуемого оборудования. Поэтому принимать решение о том, какие программные средства надо использовать или хотя бы к какому классу они должны принадлежать, необходимо в самом начале проектирования [13].

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

· какую сеть поддерживает сетевое ПО;

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

· количество серверов и возможные их типы;

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

· уровень производительности программных средств в различных режимах работы;

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

· какие сетевые службы поддерживаются;

· стоимость программного обеспечения, его эксплуатации и модернизации.

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

· создание групп пользователей различного назначения;

· определение прав доступа пользователей;

· обучение новых пользователей и оперативная помощь в случае необходимости;

· контроль дискового пространства всех серверов сети;

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

· модернизация программного обеспечения и сетевой аппаратуры;

· настройка сети для получения максимальной производительности.

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

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

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

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

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

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

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

5.3 Оптимизация и поиск неисправностей в работающей сети

Во вновь организованной локальной сети могут наблюдаться проблемы со стабильностью и скоростью работы, которая оказывается ниже потенциально возможной скорости для сети данного типа [14]. Эти проблемы могут возникнуть также в будущем при подключении нового оборудования, установке нового ПО или при подключении данной сети к другой. Испытывающие дискомфорт из-за замедления часто выполняемых операций пересылки файлов или при сетевой печати, конечные пользователи обращаются к сетевому администратору. Возможными причинами возникновения указанных проблем являются:

· недостатки используемого ПО и аппаратного обеспечения;

· неправильная настройка сетевых ОС;

· неисправности в кабельной системе;

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

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

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

Актуальность оптимизации параметров сетевых ОС связана с тем, что начальные настройки (настройки по умолчанию) этих параметров могут не соответствовать конфигурации и интенсивности передаваемых по сети данных (трафику) [15].

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

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

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

Добиться минимальных затрат на сеть можно только тщательно продумав все варианты структуры сети, включая возможности современных технологий по организации беспроводной связи или соединений через электросеть и телефонные линии. Так что при построении сети как никогда справедлив общий принцип - "Сем раз отмерь, один - отрежь", поскольку раз проложенную кабельную систему переделать весьма непросто, и тщательное планирование позволит избежать лишних потерь.

6. Постановка задачи

Постановка задачи. Дано:

1. Действующая локальная сеть учебного заведения.

2. Проект локальной сети, взятый в качестве примера, на основании которого будет усовершенствована действующая сеть.

3. Методика построения ЛС и методы прокладки СКС.

4. Персональные компьютеры различной конфигурации и оргтехника.

5. Ограничения: 5.1 архитектура ЛС должна обеспечивать взаимодействие административного персонала между собой, а также преподавательского составом со студентами; 5.2 доступ к общим ресурсам должен быть поострен так, чтобы обеспечить сохранность документов и доступность к ним определённых групп пользователей; 5.3 жёсткие финансовые ограничения. Затраты на создание локальной сети не должны превышать 60 тыс. руб.

6. Критерий: среднее время передачи одного типового документа по сети.

Требуется: разработать локальную сеть ГОУ СПО "Прокопьевский электромашиностроительный техникум", которая отвечает ограничениям и минимизирует критерий.

7. Типовая задача многокритериального выбора источника бесперебойного питания

Рассмотрим типовую задачу многокритериального выбора источника бесперебойного питания (ИБП).

Постановка задачи. Дано:

1. Таблица исходных данных по типам ИБП и их характеристикам;

2. Способы нормирования критериев;

3. Методы многокритериального выбора: общего свертывания критериев, постепенного наращивания свертки, поэтапного учета критериев, усовершенствованный метод общей свёртки;

4. Ограничения: значения весовых коэффициентов должны изменяться в диапазоне [0,1]; сумма весовых коэффициентов должна равняться единице;

5. Критерий: обобщённая свертка нормированных показателей.

Требуется:

1. Произвести многокритериальный выбор ИБП указанными методами с соблюдением ограничений и по оптимальному значению К_св.

2. Проверить полученные результаты на согласованность и сделать выводы.

Типы ИБП и характеристики представлены в таблице 3 [16].

Таблица 3 - Типы ИБП и их характеристики

№ п/п	Типы ИБП	Критерии
		Выходная мощность, ВА.	Время работы при полной нагрузке, мин.	Время зарядки батареи, час	Количество выходных разъемов питания, шт.	Цена, руб.
1	IPPON Back Office 600	600	4	10	4	1 650
2	FinePower FP Office 600VA	600	5	12	2	1690
3	IPPON Back Verso 600 lite	600	6,5	16	6	1 990
4	DNS SMART EURO 650VA	650	8	12	2	2 050
5	DNS EXTRA LCD 650VA	650	4	8	6	2 190
6	DNS SMART LCD EURO 650VA	650	8	12	2	2 350
7	IPPON Back Power PRO 600	600	5	4	3	2 150

Проанализировав критерии, можно сделать вывод, что свести к минимуму требуется критерии стоимости и времени заряда батареи, остальные критерии требуется максимизировать.

Поэтому, Q₃ и Q₅ следует нормировать по формуле:

(1)

а остальные по формуле:

(2)

Расставим критерии в следующий ряд приоритетов и зададим им весовые коэффициенты, исходя из значимости и ограничений:

1. Выходная мощность Q₁, б₁ = 0,4;

2. Цена Q₅, б₂ = 0,3;

3. Время работы при полной нагрузке Q₂, б₃ = 0,15;

4. Количество выходных разъемов питания Q₄, б₄ = 0,1;

5. Время зарядки батареи Q₃, б₅ = 0,05.

7.1 Метод общего свёртывания критериев

Коэффициент свёртывания находится по формуле:

(3)

;

;

;

;

;

;

.

Результаты расчетов сведены в таблицу 4.

Таблица 4 - Нормированные и ранжированные критерии, коэффициенты важности критериев б и результат свёртки

№ п/п	K1(Q1)	K2(Q5)	K3(Q2)	K4(Q4)	K5(Q3)	Kсв
1	0	0	0	0,5	0,5	0,0750
2	0	0,057	0,25	0	0,67	0,0881
3	0	0,486	0,625	1	1	0,3896
4	1	0,571	1	0	0,67	0,7883
5	1	0,771	0	1	0,34	0,7483
6	1	1	1	0	0,67	0,8835
7	0	0,714	0,25	0,25	0	0,2767
б	0,4	0,3	0,15	0,1	0,05

По результатам расчетов наилучшим оказался ИБП №6, К^св=0,8835.

7.2 Метод постепенно наращиваемой свертки

1 этап. По первому критерию отбраковываем варианты ИБП № 1, № 2, №3 и №7 в силу их малой значимости.

2 этап. Производится свёртка по двум критериям:

;

;

;

В результате отбраковываем вариант ИБП № 4 с наименьшими значениями .

3 этап. Производится свёртка по 3 критериям.

;

;

В результате отбраковываем вариант ИБП № 5 с наименьшими значениями . Остается наилучший вариант ИБП № 6.

7.3 Метод поэтапного учета критериев

Этот метод характеризуется соответственно поочерёдным отбраковыванием наихудших вариантов по каждому из нормализованных критериев, предварительно упорядоченных по степени важности.

1 этап. По первому критерию отбраковываем варианты ИБП № 1, № 2, №3 и №7.

2 этап. По второму критерию отбраковываем ИБП №4.

3 этап. По третьему критерию отбраковываем ИБП №5.

Остаётся наилучший результат ИБП № 6.

7.4 Усовершенствованный метод общей свёртки

Усовершенствованная методика общей свёртки критериев характеризуется введением в формулу свёртки типологической добавки. Принадлежность варианта к конкретному типу в этом случае определяется по приращениям, тип здесь определяет тенденция на уменьшение-увеличение значений критериев каждого варианта, упорядоченных по степени важности, то есть количество (+) или (-) (возрастаний-убываний) на диаграмме их распределения. Формула общей свёртки выглядит следующим образом:

, (4)

где К_СВ^Т (N) ^- свёрнутый критерий;

(j) - коэффициенты, отражающие степень важности критериев;

N - номер варианта;

j - номер критерия;

- настроечный коэффициент в пределах от 0,3 до 0,7;

(N) - число отрицательных знаков по приращениям критериев при их ранжировании.

В качестве примера выберем =0,5.

, (5)

где К_СВ - свёрнутый критерий методом общей свёртки, взят из таблицы 4.

Результаты сведены в таблицу 5.

Таблица 5 - Нормированные и ранжированные критерии, коэффициенты важности критериев б, результат свёртки, число отрицательных знаков по приращению критериев при ранжировании и результат усовершенствованной свёртки

№ п/п	K1(Q1)	K2(Q5)	K3(Q2)	K4(Q4)	K5(Q3)	Kсв
1	0	0	0	0,5	0,5	0,0750	0	0,0750
2	0	0,057	0,25	0	0,67	0,0881	1	0,1881
3	0	0,486	0,625	1	1	0,3896	0	0,3896
4	1	0,571	1	0	0,67	0,7883	2	0,9883
5	1	0,771	0	1	0,34	0,7483	3	1,0483
6	1	1	1	0	0,67	0,8835	1	0,9835
7	0	0,714	0,25	0,25	0	0,2767	2	0,4767
б	0,4	0,3	0,15	0,1	0,05

Таким образом наилучшим оказался ИБП №5.

Вывод. Была решена задача многокритериального выбора ИБП с использованием методов:

1) метод общего свёртывания критериев;

2) метод постепенно наращиваемой свёртки;

3) метод поэтапного учёта критериев;

4) усовершенствованная методика общей свертки;

В качестве критериев выбора были выбраны и отсортированы по степени важности:

1. Выходная мощность;

2. Цена;

3. Время работы при полной нагрузке;

4. Количество выходных разъемов питания;

5. Время зарядки батареи.

Согласно результатам произведённого многокритериального выбора из семи представленных ИБП лучшими оказался №6 DNS SMART LCD EURO 650VA по первым трём методам. По четвёртому методу лучшим оказался ИБП №5 DNS EXTRA LCD 650VA.

Заключение

В наш век "информационных технологий" техническому учебному заведению необходимо идти в ногу со временем, усовершенствуя методику обучения и внедряя в свою работу плоды прогресса, для подготовки грамотных и подкованных специалистов. Одним из таких плодов являются локальные сети, ускоряющие документооборот по учебному заведению и модернизирующие учебный процесс как таковой.

В ходе данной работы был проведен анализ объекта информатизации - локальной сети ГОУ СПО "Прокопьевский электромашиностроительный техникум". Изучив историю учебного заведения, его структуру, строение корпуса и требования учебного и административного персонала, были выявлены слабые места в действующей локальной сети. Охарактеризовав проблемы и дав определения терминам, используемым в данной работе, проводим анализ рабочих систем локальных сетей и СКС различных предприятий и учреждений. После изучения каждой из разработок, приведенных в работе, осуществляем анализ их достоинств и недостатков. Они учитываются при принятии решения по построению структуры локальной сети техникума, выборе её топологии и спецификации.

Далее в работе приведено описание системы - прототипа локальной вычислительной сети техникума с вида обеспечения: информационным, техническим и программным.

В следующем пункте работы производится описание теоретических основ построения ЛС и СКС, методы выбора сетевого и программного обеспечения, а также методы по обеспечению безопасности сети и сетевого оборудования.

Далее производим поставку задачи данной курсовой работы, а именно: разработать проект локальной сети ГОУ СПО "Прокопьевский электромашиностроительный техникум", которая отвечает ограничениям и минимизирует критерий.

После чего была решена задача многокритериального выбора источников бесперебойного питания для обеспечения отказоустойчивости ЛС. Методы многокритериального выбора, которыми была решена задача: общего свертывания критериев, постепенного наращивания свертки, поэтапного учета критериев, усовершенствованный метод общей свёртки. Согласно результатам из семи представленных ИБП лучшими оказался DNS SMART LCD EURO 650VA. Его мы и выбираем для обеспечения отказоустойчивости сети и защиты оборудования. В конце работы приведён список используемой литературы и электронных ресурсов.

Список используемых источников

1. Чудиновских Ф.П., Нашей истории истоки. Сборник материалов для проведения классных часов /Чудиновских Ф.П. - Прокопьевск: ГОУ СПО ПЭМСТ, 2006 г. - 13 с.

2. Сайт ГОУ СПО ПЭМСТ [электронный ресурс]: http://www.pemstprk.ru (дата обращения: 15.06.2013).

3. Свободная энциклопедия "Википедия" [электронный ресурс]: http://b23.ru/0lwu (дата обращения: 17.06.2013).

4. Пособие для дистанционного обучения по курсу "Информатика" [электронный ресурс]: http://b23.ru/07ox (дата обращения: 17.06.2013).

5. Система дистанционного обучения [электронный ресурс]: http://sdo.uspi.ru/mathem&inform/lek16/lek_16.htm (дата обращения: 03.07.2013).

6. Олифер В.Г., Олифер Н.А., Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: учебник для ВУЗов. 4-ое издание:/В.Г. Олифер, Н.А. Олифер - СПб.: Питер, 2010г. - 944 с.

7. Свободная энциклопедия "Википедия" [электронный ресурс]: http://b23.ru/c9dz (дата обращения: 17.06.2013).

8. Всё для студента. Организация локальной сети в компании [электронный ресурс]: http://www.twirpx.com/file/117566/ (даты обращения с 16.06.2013).

9. Всё для студента. Разработка топологии локальной сети воинской части [электронный ресурс]: http://www.twirpx.com/file/466005/ (дата обращения: 23.06.2013).

10. Всё для студента. Проектирование локальной сети компании [электронный ресурс]: http://www.twirpx.com/file/79115/ (дата обращения: 25.06.2013).

11. Всё для студента. Проектирование локальной сети редакции журнала [электронный ресурс]: http://www.twirpx.com/file/521849/ (дата обращения: 03.07.2013).

12. Минаев И.Я., 100 % самоучитель. Локальная сеть своими руками:/ И.Я. Минаев - М.: Технолоджи-3000, 2004 г. - 368 с.

13. Всё для студента. Аппаратные средства построения локальных сетей [электронный ресурс]: http://www.twirpx.com/file/504523/ (дата обращения: 12.07.2013).

14. Поляк-Брагинский А., Обслуживание и модернизация локальных сетей:/ А. Поляк-Брагинский - СПб.: Питер, 2005 г. - 354 с.

15. Ленников А.В. Строим локальную сеть:/ А.В. Ленников - Екатеринбург: Компас, 2007г. - 168 с.

16. Сеть супермаркетов цифровой техники DNS [электронный ресурс]: http://www.dns-shop.ru/catalog/59/istochniki-besperebojnogo-pitaniya/ (дата обращения: 14.10.2013).

Размещено на Allbest.ru

...