Принцип построения компьютерных сетей: локальные вычислительные сети и глобальные компьютерные сети Internet, FidoNet, FREEnet и другие в деле ускорения передачи информационных сообщений. LAN и WAN сети, права доступа к данным и коммутация компьютеров.

Выбор оборудования

При выборе сетевого оборудования надо учитывать множество факторов, в том числе:

  • уровень стандартизации оборудования и его совместимость с наиболее распространенными программными средствами;
  • скорость передачи информации и возможность ее дальнейшего увеличения;
  • возможные топологии сети и их комбинации (шина, пассивная звезда, пассивное дерево);
  • метод управления обменом в сети (CSMA/CD, полный дуплекс или маркерный метод);
  • разрешенные типы кабеля сети, его максимальную длину, защищенность от помех;
  • стоимость и технические характеристики конкретных аппаратных средств (сетевых адаптеров, трансиверов, репитеров, концентраторов, коммутаторов).

Всем этим часто пренебрегают, а зря: заменить программное обеспечение сравнительно просто, а вот замена аппаратуры, особенно прокладка кабеля, обходится порой очень дорого, а иногда и просто невозможна. Можно посоветовать в первую очередь проанализировать применимость для рассматриваемого случая сети Ethernet, как наиболее популярной, недорогой и допускающей развитие (Fast Ethernet и Gigabit Ethernet).

При выборе кабеля надо учитывать в первую очередь требуемую длину, а также защищенность от внешних помех и уровень собственных излучений. При большой длине сети и необходимости обеспечить секретность передаваемых данных или высоком уровне помех в помещении незаменим оптоволоконный кабель. Отметим, что применение оптоволоконных кабелей вместо электрических кабелей даже при достаточно комфортных условиях позволяет существенно (на 10-50 процентов) поднять производительность сети за счет снижения доли искаженных информационных пакетов.

  • Система основных транспортных протоколов Internet Рассмотрим систему основных протоколов глобальных сетей немного подробнее. Говорю немного, т.к. на самом деле, их детальное описание занимает не одну тысячу страниц текста с описанием стандартов, иллюстрациями и фрагментами программного кода на всех известных алгоритмических языках. Мы ограничимся лишь некоторым поверхностным терминологическим ознакомлением

Большой уровень помех может быть вызван наличием в помещении предприятия мощного электрического оборудования (например, металлообрабатывающих станков, физических установок). Он может быть также связан с близким расположением (до 100-200 метров) высоковольтных линий электропередачи, и мощных радиопередатчиков (радиостанций, ретрансляционных антенн сотовой телефонии). Иногда высокий уровень помех вызван всего лишь неправильным размещением кабеля сети. Например, при прокладке кабеля вдоль силовых проводов 220 вольт или вдоль рядов светильников с лампами дневного света количество ошибок передачи резко возрастает (кстати, последнее решение кажется многим очень удобным, так как кабель никому не мешает).

Для прокладки кабелей сети лучше всего использовать специальные подвесные кабельные короба, настенные кабелепроводы или фальшполы. В этом случае кабели надежно защищены от механических воздействий. Замое дорогое решение - это фальшпол, представляющий собой металлические панели, установленные на подставках, и покрывающие весь пол юмещения. Зато фальшпол позволяет легко и безопасно проложить ог-эомное количество проводов, что особенно ценно в научных лаборатори-IX, где помимо кабелей локальной сети существует множество других проводов.

Для прокладки кабеля между комнатами или между этажами обычно пробиваются отверстия в стенах или перекрытиях. По сравнению с прокладкой кабеля через двери комнат и стены коридоров это позволяет существенно сократить общую длину кабелей. Однако надо учитывать, что акое решение усложняет любые дальнейшие изменения в кабельной истеме (замену кабелей, прокладку дополнительных кабелей, измене-ие расположения компьютеров сети и т.д.).

Кабели ни в коем случае не должны самостоятельно удерживать свой вес, ак как со временем это может вызвать их обрыв. Их следует подвеши-ать на стальных тросах, причем для эксплуатации на открытом воздухе еобходимы специально предназначенные для этого кабели с оболочкой, устойчивой к атмосферным воздействиям. По возможности надо использовать для соединения далеко разнесенных зданий подземные коллекторы. Но при этом необходимо предпринимать меры по защите кабелей от воздействия влаги.

Следует также избегать чрезмерно малых радиусов изгиба кабелей (особенно это важно в случае коаксиальных и оптоволоконных кабелей), чтобы не вызвать разрушения изоляции или обрыва центральной жилы. По этой же причине крепежные элементы не должны чересчур пережимать кабель. Известны случаи, когда подобные нарушения вызывали полное прекращение связи через недели или даже месяцы после начала эксплуатации сети.

Для объединения концов всех кабелей часто используются специальные распределительные шкафы, доступ к которым должен быть ограничен. Конечно, их применение оправдано только в том случае, если кабелей очень много (несколько десятков). Располагать распределительные шкафы целесообразно рядом с концентраторами, коммутаторами или маршрутизаторами.

Еще одна важная задача - это выбор компьютеров. Если для рабочих станций или невыделенных серверов обычно используют те компьютеры, которые уже имеются на предприятии, то выделенный сервер лучше приобретать специально для сети. Лучше, если это будет быстродействующий специализированный компьютер-сервер, спроектированный с учетом специфических нужд сети (такие серверы выпускаются всеми крупнейшими производителями компьютеров).

Требования к серверу следующие:

  • Максимально быстрый процессор (или даже несколько процессоров).
  • Большой объем оперативной памяти (никак не меньше 64—128 Мб). Это даже важнее быстродействия процессора, так как позволяет эффективно использовать кэширование дисковой информации, храня в памяти копии тех областей диска, с которыми производится наиболее интенсивный обмен.
  • Быстрые жесткие диски большого объема. Сейчас рекомендуется не менее 200 Мб на каждую рабочую станцию, подключенную к серверу, хотя во многих случаях можно обойтись и меньшим объемом дискового пространства. Дисководы должны быть совместимы с сетевой операционной системой (то есть их драйверы обязательно должны входить в набор драйверов, поставляемый с ОС).
  • Видеомониторы, клавиатуры и мыши не являются обязательными принадлежностями сервера, так как сервер, как правило, никогда не работает в режиме обычного компьютера.

Если есть возможность выбора компьютеров для рабочих станций, то стоит проанализировать целесообразность применения бездисковых рабочих станций (с загрузкой операционной системы через сеть). Это сразу снизит стоимость сети в целом или позволит при тех же затратах купить более качественные компьютеры: с быстрыми процессорами, с хорошими мониторами, с большой оперативной памятью. Правда, в настоящее время ориентация на бездисковые компьютеры считается не самым лучшим решением. Ведь в этом случае всю информацию компьютер получает через сеть и всю информацию передает в сеть, что может вызвать чрезмерную загрузку сети. Бездисковые рабочие станции допустимы только при очень малых сетях (не более 10-20 компьютеров). В идеале большая часть всех информационных потоков (не менее 80%) должна оставаться внутри компьютера, а к сетевым ресурсам обращения должны быть только в случае действительной необходимости, то есть упоминавшееся «правило 80/20» работает и в этом случае.

При отказе от использования гибких дисков на каждом компьютере сети можно существенно повысить устойчивость сети как к вирусам, так и к несанкционированному доступу к данным. Дисковод гибкого диска вполне может быть только на одной рабочей станции сегмента или даже всей сети. Причем эта рабочая станция должна контролироваться администратором сети. Она может быть расположена в комнате с концентраторами, коммутаторами, маршрутизаторами.

Для любой сети крайне критична ситуация перебоев в системе электропитания. Несмотря на то, что многие сетевые программные средства применяют специальные меры против этого, как и против других отказов аппаратуры (например, дублирование дисков), проблема очень серьезная. Иногда отключение питания может полностью и надолго вывести сеть из строя.

В идеале защищенными от отключения питания должны быть все серверы сети (желательно, чтобы и рабочие станции тоже). Проще всего этого добиться, если сервер в сети всего один. Источник бесперебойного питания при сбое питания переходит на питание подключенного компьютера от аккумулятора и подает специальный сигнал компьютеру, который за короткое время завершает все текущие операции и сохраняет данные на диске. При выборе источника бесперебойного питания надо прежде всего обращать внимание на максимальную мощность, которую он обеспечивает, и на время поддержания им номинального уровня напряжения (это время бывает от нескольких минут до нескольких часов). Устройство это довольно дорогое (до нескольких тысяч долларов). Поэтому целесообразно один источник бесперебойного питания применять для двух-трех серверов. Маломощные UPS стоят значительно дешевле, мощностью 300-600 Вт - менее 100 долларов, и вполне пригодны для рабочих станций.

Наиболее устойчивы к отказам питания портативные компьютеры (ноутбуки). Встроенный аккумулятор и низкое потребление энергии обеспечивают их нормальную работу без внешнего питания в течение одного-двух часов и даже более. Если еще учесть низкий уровень излучений и высокое качества изображения мониторов этих компьютеров, то стоит всерьез рассмотреть возможность использования ноутбуков в качестве рабочих станций, а возможно, и не слишком мощного, невыделенного сервера, тем более что многие ноутбуки имеют встроенные сетевые адаптеры очень неплохого качества. Особенно удобно применение ноутбуков в одноранговых сетях со множеством серверов. Применение источников бесперебойного питания в подобных случаях становится чересчур дорогим удовольствием.

Кроме перечисленных проблем проектировщику сети приходится решать и проблемы, связанные с выбором сетевых адаптеров, репитеров, концентраторов, коммутаторов и маршрутизаторов, но об этом уже достаточно сказано в предыдущих главах. Стоит только отметить, что производительность сети и ее надежность определяются самым низкокачественным ее компонентом. Поэтому, покупая дорогие концентраторы или коммутаторы, не стоит экономить на сетевых адаптерах. Верно и обратное. В любом случае лучше, когда все компоненты оборудования максимально полно соответствуют друг другу.

Классификация компьютерных сетей в зависимости от удалённости компьютеров и масштабов. Топология сети как физическая конфигурация сети в совокупности с ее логическими характеристиками. Основные базовые топологии сети, многозначность понятия топология.