Анализ существующих аппаратных и программных решений построения ЛВС

 

            (2.11)

 

Принимая во внимание вышеизложенные принципы функционирования коммутатора в режиме “store-and-forward” и учитывая дискретность процесса коммутации кадров, моменты времени начала и окончания обработки кадров можно выразить следующим образом:

 

           (2.12)

              (2.13)

 

С учетом формул (2.10), (2.12) и (2.13) моменты времени начала и окончания собственно процесса коммутации кадра, выразятся следующим образом:

 

                (2.14)

                (2.15)

 

Состояние коммутатора в режиме собственно коммутации кадра характеризуется  единичным значением функции: , в иных состояниях функция принимает нулевое значение: . В этом случае, с учетом (2.11), (2.14) и(2.15) функция состояния коммутационной матрицы (функция коммутации) в терминах непрерывного времени определится так:

 

            (2.16)

 

На данном этапе синтез математической модели динамики коммутатора можно  считать успешно завершенным, так  как все функции раскрыты как  по аргументам, так и по структуре, т.е. выявлены все функциональные зависимости (на нашем уровне точности описания). Полная структура математической модели изображена на рисунке 7.

 
Рисунок 7 - Полная структура математической модели коммутатора

 

БД – обозначает дискретизацию функции по временной отметке. Основными динамическими характеристиками коммутирующих устройств, задающими качество обслуживания, являются следующие величины:

– текущая длина очереди [бит];

– вероятность потери кадра из-за переполнения входного буфера:

 

                (2.17)

 

– величина задержки при коммутации кадра [сек]:

 

              (2.18)

 

– отклонение в задержках соседних кадров (Джиттер) [сек]:

 

             (2.19)

 

– рост межкадрового интервала [сек]:

 

            (2.20)

Эти величины и являются выходными параметрами разработанной модели. Решение полученной математической модели, в силу наличия обратных связей в системе, в аналитическом виде не представляется возможным, поэтому требуется преобразование модели к виду, пригодному для численного решения. В основе этого преобразования лежит дискретизация непрерывного временного аргумента с шагом в 1 нс., при этом масимальная ошибка дискретизации не превышает . 

3 Технологическая часть

3.1 Постановка задачи

Разработать локально-вычислительную сеть  на основе сервера в здании организации. Сеть должна:

- обеспечить 35 рабочих мест на  первом этаже;

- иметь возможность работы с  большими объемами информации;

- иметь круглосуточный доступ;

- иметь сетевой принтер;

- иметь выход в сеть Internet.

 

3.2 Обоснование выбора категории и топологии сети

3.2.1 Выбор стандарта проектируемой сети

В качестве выбранного стандарта  проектируемой сети будем использовать Fast Ethernet. Его основные отличия от Ethernet сосредоточены на физическом уровне. Более сложная структура физического уровня технологии Fast Ethernet вызвана тем, что в ней используется три варианта кабельных систем:

- волоконно-оптический многомодовый кабель, используется два волокна;

- витая пара категории 5, используются  две пары;

- витая пара категории 3, используются  четыре пары.

Технология Fast Ethernet при работе на витой паре позволяет за счет процедуры автопереговоров двум портам выбирать наиболее эффективный режим работы – скорость 10 Мбит/с или 100 Мбит/с, а также полудуплексный или полнодуплексный режим.

3.2.2 Выбор топологии сети

Используется топология сети типа «звезда-шина» (описание данной топологии приведено в пункте 1.3.4), т.к. она наилучшим образом подходит для решения поставленной задачи, обеспечивая высокую пропускную способность (100 Мбит/с) и достаточную надежность. Вся сеть разбита в зависимости от варианта на два, три, четыре сегмента. Каждый сегмент представляет собой участок с шинной топологией.

3.2.3 Выбор среды передачи данных и ее спецификация

В качестве среды передачи данных выбираем кабель 5 категории  на основе неэкранированной витой пары. Все кабели UTP независимо от их категории выпускаются в 4-парном исполнении. Каждая из четырех пар кабеля имеет определенный цвет и шаг скрутки. Обычно две пары предназначены для передачи данных, а две – для передачи голоса.

Для соединения кабелей  с оборудованием используются вилки  и розетки RJ-45, представляющие 8-контактные разъемы. Большинство новых высокоскоростных стандартов ориентируются на использование витой пары 5 категории. На этом кабеле работают протоколы со скоростью передачи данных 100 Мбит/с – FDDI (с физическим стандартом TP-PMD), Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, а также более скоростные протоколы – АТМ на скорости 155 Мбит/с. Максимальная длина сегмента составляет 100 м.

 

Таблица 3.1 – Электрические спецификации кабеля пятой категории

Параметр	Спецификация
Число пар	4
Максимальное затухание (dB на 100м)	16МГц: 8,2 31МГц: 11,7 100МГц:  22
Переходное затухание (dB)	16МГц: 44 31МГц: 39 100МГц: 32

 

3.2.4 Выбор коммутаторов, концентраторов, маршрутизаторов.

 

Так как по заданию надо разработать  три варианта прокладки сети, то и набор коммутаторов представлен  в трех вариантах.

1 Вариант:

- ZyXEL <ES-1016 EE> Dimension E-net Switch (16port - 10/100 Mbps);

- ZyXEL <ES-1024 EE> Dimension E-net Switch (24port - 10/100 Mbps).

2 Вариант:

- ZyXEL <ES-1016 EE> Dimension E-net Switch (16port - 10/100 Mbps);

- ZyXEL <ES-1016 EE> Dimension E-net Switch (16port - 10/100 Mbps);

- ZyXEL <ES-1016 EE> Dimension E-net Switch (16port - 10/100 Mbps).

3 Вариант:

- ZyXEL <ES-105A> E-net Switch (5port - 10/100 Mbps);

- ZyXEL <ES-108A> E-net Switch (8port - 10/100 Mbps)

- ZyXEL <ES-1016 EE> Dimension E-net Switch (16port - 10/100 Mbps);

- ZyXEL <ES-1016 EE> Dimension E-net Switch (16port - 10/100 Mbps).

Выбор пал на коммутаторы данной фирмы, потому что по многочисленным отзывам покупателей она выпускает  продукцию самую дешевую среди  самых качественных. А материальные ресурсы обслуживаемой организации ограничены.

3.2.5 Выбор сервера

В данном курсовом проекте необходимо установить один выделенный сервер, который  будет выполнять функции файл-сервера, централизованную обработку запросов других пользователей, хранения информации. Характеристики и аппаратное обеспечение сервера приведены в таблице 3.2.

 

Таблица 3.2 – Конфигурация сервера

Деталь	Наименование	Кол-во
Модем	USR Sportster EXT 56K         (RTL) #5668B Message  V.92	1
Материнская плата	M/B ASUSTeK PR-DLS533/2GBL/1030 Dual Socket604<ServerWorksGCLE>U320SCSI+SVGA+2xGbLAN U100 ExtATX 6DDR DIMM 5PCI64	1
Сетевой адаптер	Intel <PWLA8492MT> PRO/1000 MT Dual Port Server Adapter PCI64 10/100/1000Mbps (OEM)	1
Процессор	CPU Intel Xeon 2.8 ГГц/ 512K/ 533МГц BOX  604-PGA	2
Память	Kingston DDR DIMM 512Mb <PC-3200>	2
Корпус	Server Case Intel KHD3 BASE450  SC5200 450W	1
Монитор	19" MONITOR 0.25 IIYAMA MM904UT	1
Жесткий диск	HDD 73.9 Gb U320SCSI Hitachi HUS157373EL3600(DK32EK-72NW) LVD 68pin 15000RPM	2
Клавиатура	Кл-ра MITSUMI Millennium BLACK <PS/2> 104КЛ+15КЛ М/Мед	1
Мышь	Genius NetScroll+Eye Optical <Ruby> 3btn Roll PS/2	1
Дисковод	FDD 3.5 HD NEC	1
Видеокарта	SVGA 64Mb <AGP> DDR Gigabyte GV-R92S64-T  (OEM)+TV Out <ATI Radeon 9200SE>	1
Кулер	TITAN <TTC-CU8TB> Cooler for Socket 603 (32дБ, 4800об/мин, Low Profile 1U/2U, Cu)	2
CD-ROM	CD-ReWriter 52x/24x/52x Plextor PX-W5224TA <WHITE> IDE (RTL)	1

В качестве рабочих станций используются компьютеры типа Celeron. Благодаря данной конфигурации сервер может своевременно обрабатывать запросы рабочих станций, а конфигурация рабочих станций позволяет использовать достаточно требовательные к ресурсам компьютера приложения.

3.2.6 Выбор сетевого программного обеспечения

Сетевая операционная система  составляет основу любой вычислительной сети. Каждый компьютер в сети в значительной степени автономен, поэтому под сетевой операционной системой в широком смысле понимается совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам - протоколам. В узком смысле сетевая ОС - это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети.

Сетевые ОС могут быть разделены на две группы: масштаба отдела и масштаба предприятия. ОС для отделов или рабочих групп обеспечивают набор сетевых сервисов, включая разделение файлов, приложений и принтеров. Они также должны обеспечивать свойства отказоустойчивости, например, работать с RAID-массивами, поддерживать кластерные архитектуры. Сетевые ОС отделов обычно более просты в установке и управлении по сравнению с сетевыми ОС предприятия, у них меньше функциональных свойств, они меньше защищают данные и имеют более слабые возможности по взаимодействию с другими типами сетей, а также худшую производительность.

Сетевая операционная система  масштаба предприятия прежде всего  должна обладать основными свойствами любых корпоративных продуктов, в том числе:

• масштабируемостью, то есть способностью одинаково хорошо работать в широком диапазоне различных количественных характеристик сети;
• совместимостью с другими продуктами, то есть способностью работать в сложной гетерогенной среде интерсети в режиме plug-and-play.

Корпоративная сетевая  ОС должна поддерживать более сложные  сервисы. Подобно сетевой ОС рабочих групп, сетевая ОС масштаба предприятия должна позволять пользователям разделять файлы, приложения и принтеры, причем делать это для большего количества пользователей и объема данных и с более высокой производительностью. Кроме того, сетевая ОС масштаба предприятия обеспечивает возможность соединения разнородных систем - как рабочих станций, так и серверов. Например, даже если ОС работает на платформе Intel, она должна поддерживать рабочие станции UNIX, работающие на RISC-платформах. Аналогично, серверная ОС, работающая на RISC-компьютере, должна поддерживать DOS, Windows и OS/2. Сетевая ОС масштаба предприятия должна поддерживать несколько стеков протоколов (таких как TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS, DECnet и OSI), обеспечивая простой доступ к удаленным ресурсам, удобные процедуры управления сервисами, включая агентов для систем управления сетью.

Важным элементом сетевой  ОС масштаба предприятия является централизованная справочная служба, в которой хранятся данные о пользователях и разделяемых ресурсах сети. Такая служба, называемая также службой каталогов, обеспечивает единый логический вход пользователя в сеть и предоставляет ему удобные средства просмотра всех доступных ему ресурсов. Администратор, при наличии в сети централизованной справочной службы, избавлен от необходимости заводить на каждом сервере повторяющийся список пользователей, а значит избавлен от большого количества рутинной работы и от потенциальных ошибок при определении состава пользователей и их прав на каждом сервере.

Важным свойством справочной службы является ее масштабируемость, обеспечиваемая распределенностью базы данных о пользователях и ресурсах.

Такие сетевые ОС, как Banyan Vines, Novell NetWare 4.x, IBM LAN Server, Sun NFS, Microsoft LAN Manager и Windows NT Server, могут служить в качестве операционной системы предприятия, в то время как ОС NetWare 3.x, Personal Ware, Artisoft LANtastic больше подходят для небольших рабочих групп.

Критериями для выбора ОС масштаба предприятия являются следующие характеристики:

• органичная поддержка многосерверной сети;
• высокая эффективность файловых операций;
• возможность эффективной интеграции с другими ОС;
• наличие централизованной масштабируемой справочной службы;
• хорошие перспективы развития;
• эффективная работа удаленных пользователей;
• разнообразные сервисы: файл-сервис, принт-сервис, безопасность данных и отказоустойчивость, архивирование данных, служба обмена сообщениями, разнообразные базы данных и другие;
• разнообразные программно-аппаратные хост-платформы: IBM SNA, DEC NSA, UNIX;
• разнообразные транспортные протоколы: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS, AppleTalk;
• поддержка многообразных операционных систем конечных пользователей: DOS, UNIX, OS/2, Mac;
• поддержка сетевого оборудования стандартов Ethernet, Token Ring, FDDI, ARCnet;
• наличие популярных прикладных интерфейсов и механизмов вызова удаленных процедур RPC;
• возможность взаимодействия с системой контроля и управления сетью, поддержка стандартов управления сетью SNMP.

Конечно, ни одна из существующих сетевых ОС не отвечает в полном объеме перечисленным требованиям, поэтому выбор сетевой ОС, как  правило, осуществляется с учетом производственной ситуации и опыта. В таблице приведены основные характеристики популярных и доступных в настоящее время сетевых ОС.

Основные характеристики сетевых  операционных систем: