ОПТИМІЗАЦІЯ СТРУКТУРИ Локальні обчислювальні мережі ВУЗУ
Сучасні заклади вищої освіти використовують десятки і сотні ПЕОМ, що застосовуються в
навчальному процесі або забезпечують його проведення. Мережеві технології дозволяють істотно підвищити ефективність застосування комп'ютерів. Вони
дозволяють створювати інформаційні системи, що забезпечують вирішення завдань дистанційного та автоматизованого навчання, зберігання інформації, документообігу,
обміну повідомленнями та організація групової роботи над проектами. При цьому принципово важливим є те, що інформаційна система постійно
розширюється, і додавання нових компонентів або впровадження нових технологій не повинні вимагати повної перебудови вже працює і налагодженої системи. Оскільки
існує безліч способів прийому, передачі, зберігання та представлення інформації, в процес створення єдиного інформаційного простору ВНЗ залучається
маса систем, що реалізують це різноманіття, і забезпечують ефективну обробку інформації та своєчасну доставку її споживачам.
У світлі цього, практично важливим є обгрунтований вибір структури локальної обчислювальної мережі (ЛОМ) ВУЗу, що дозволяє
не тільки швидко побудувати просту і досить ефективну інформаційну систему, а й зберегти зроблені на першому етапі напрацювання при подальшому
розширення та переходу до більш складним мережним моделями. Результатом такого вибору є рішення, що призводять до
найменшим витратам зусиль і коштів, і дозволяють легко нарощувати функціональність базових компонент за рахунок підключення додаткових модулів і
що дозволяють розподіляти навантаження між обчислювальними мережами підрозділів і кафедр ВНЗ. Як показують оцінки, при
такому підході, "оптимальність" структури ЛОМ призводить до зниження наступних сумарних витрат (до
15-20%) на адміністрування, оновлення та налаштування програмного забезпечення, діагностику несправностей, і дозволяє рівномірно розподілити навантаження на
обчислювальні засоби ВУЗу.
Не менш важливим фактором, що обумовлює необхідність проведення попередніх досліджень в області
оптимізації структури ЛОМ ВНЗ є складність подальшої локалізації "прихованих дефектів" в
архітектурі мережі та експлуатується прикладному ПЗ, єдиними симптомами яких є повільна або нестійка робота в мережі прикладного ПЗ.
Процес оптимізації структури ЛОМ ВНЗ включає в себе етапи обгрунтування програмної та
апаратної складової мережі. Обгрунтування програмної складової мережі проводиться з таких міркувань. Ієрархія
комп'ютерних систем, що використовуються в обчислювальних мережах ВУЗу, тягне за собою різноманітність операційних систем (ОС) для робочих станцій, для серверів
мереж рівня підрозділів і серверів рівня ВУЗу в цілому. До них пред'являються різні вимоги щодо продуктивності і функціональних можливостях.
Мережеві можливості сучасних операційних систем персональних комп'ютерів дозволяють
використовувати їх у якості клієнтів мережі. У свою чергу, на серверах рівня підрозділів
і серверів рівня ВУЗу бажано встановлювати ОС, спеціально оптимізовані для виконання тих чи інших серверних функцій. Такі мережеві ОС повинні
підтримувати декілька стеків протоколів (таких як TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS, DECnet і OSI), забезпечувати простий доступ до віддалених ресурсів, мати
органічну підтримку многосерверной мережі, високу ефективність файлових операцій, можливість ефективної інтеграції з іншими ОС, різноманітні
сервіси, підтримку мережевого обладнання стандартів Ethernet, Token Ring, FDDI, ARCnet, а так само можливість взаємодії з системою контролю і управління
мережею.
Аналіз показує, що такі поширені мережеві ОС, як Novell NetWare, IBM LAN
Server, Sun NFS, UNIX і Windows NT Server, можуть служити в якості серверної операційної системи ВНЗ, в той час як ОС
NetWare 3.x, Personal Ware, Artisoft LANtastic більше підходять для невеликих робочих груп. У найбільш повному обсязі перерахованим вимогам відповідає
операційна система Windows NT Server. Їй притаманні такі можливості, як: єдина модель безпеки, пріоритетна витісняє багатозадачність,
розподілене керування і розподілене виконання, журнал реєстрації подій системи, розподілене резервне копіювання, засоби віддаленого доступу,
підтримка більшості найбільш популярних мережевих протоколів і багато іншого.
Це дозволяє стверджувати, що, найкращою моделлю ЛВС є модель організації обчислювальної мережі на
платформі Microsoft Windows NT Server. Такий вибір обумовлений можливістю нескладного підключення існуючого парку ПЕОМ ВУЗу до Windows NT Server і
міграції в масштабовану доменну архітектуру. Пропонований метод організації мережі спрощує управління мережею і дозволяє використовувати платформу Microsoft для
створення ЛОМ будь-якого масштабу.
Вибір логічної архітектури ЛВС визначається потребами автономного доступу до ресурсів кафедр, підрозділів забезпечення та курсантських
підрозділів користувачами. Але в ряді випадків користувачам ЛВС потрібен доступ до ресурсів інших підрозділів і кафедр. Аналіз пропускної здатності
ліній, що поєднують підрозділи, кількості та обчислювальної потужності комп'ютерів та наявності кваліфікованого персоналу на місцях дозволяє
обгрунтувати вибір способу побудови ієрархії мережі за функціональним принципом. Організація взаємодії сегментів мережі та користувачів здійснюється
створенням системи довірчих відносин між доменами в рамках двохярусне доменної моделі. Оскільки всі мережеві ресурси повинні бути вибірково
доступні користувачам, то організація довірчих відносин має проводитися в єдиному користувача контексті, при якому будь-який доменний
користувач повинен мати певні унікальні права доступу у всіх доменах, що входять до складу ЛОМ.
Це визначає організацію двох'ярусної мережі з декількома "майстер" - доменами, об'єднані
довірчими відносинами з виділеним головним "майстер"-доменом. При такій організації роль головного
"майстер" - домену грають сервери рівня ВУЗу, а всі облікові записи користувачів згруповані в "майстер"-доменах відповідних кафедр
і підрозділів, ресурси - у ресурсних доменах другого ярусу. Проведення єдиної децентралізованої або
централізованої адміністративної політики здійснює головний "майстер"-домен.
Підрозділи та кафедри, що знаходяться на значній відстані і мають низькошвидкісні канали доступу,
особливо виділити в окремі домени. Підрозділ або кафедра, що мають у своєму штаті адміністративний персонал і які мають достатньо
обчислювальними ресурсами, доцільно зробити головним "майстер"-доменом. Тут повинна акумулюватися і оброблятися
інформація, яка надходить від усіх підрозділів ВНЗ та виконуватися централізоване управління всією структурою ЛВС ВНЗ, включаючи зміну
установок, виконання завдань і дистрибуція програмного забезпечення, управління та підтримка доменів і користувачів, управління та підтримка ресурсів, установка
IP-адресації і угод по іменах за іменами хостів і доменів. На роль вторинних підходять підрозділи і кафедри з невеликим
кількістю персоналу, які мають порівняно малопотужною технікою і не мають тенденції до збільшення.
Ієрархічна двох'ярусна модель мережі надає ряд додаткових можливостей,
основними з яких є: можливість розширення ЛОМ до необмеженої кількості користувачів,
можливість роботи мобільних (не постійних) користувачів, проведення розподіленого адміністрування,
створення структури доменів, повністю відображає внутрішню структуру і відносини між підрозділами та кафедрами ВНЗ. При цьому мається розширені
можливості створення системи резервних контролерів доменів та їх оптимального розміщення, вибору головного і
резервного броузера мережі ВНЗ, а так само і планування маршрутизації трафіку, що виникає в
різних сегментах мережі.
І, нарешті, для забезпечення можливості задоволення всіх потреб ВУЗу в структурі ЛВС повинні бути присутніми виділені Helper - сервер,
SQL - сервер і Distribution - сервер. У самому простому випадку всі перераховані вище додаткові функції серверів можуть виконуватися одним
сервером, проте для ВНЗ, що мають розгалужену структуру і значне число комп'ютерів, має сенс розподіл навантаження між декількома
серверами ЛОМ.
Фізичне інтегрування обчислювальних засобів ВУЗу в ЛОМ здійснюється шляхом установки
відповідної мережної апаратури, вибір та конфігурування мережевих протоколів. Існує багато причин, що визначають перевага використання
стандартного набору мережевих протоколів TCP/IP при організації мережі ВНЗ, одна з яких є можливість маршрутизації пакетів у багатосегментний мережах. При
установці протоколів TCP/IP з метою зменшення обсягу мережного адміністрування та підвищення продуктивності в ЛОМ на сервери рівня ВУЗу
необхідно встановити протокол динамічної конфігурації хостов DHCP, сервіс розпізнавання імен WINS і службу DNS, а на
сервери рівня підрозділів програми релейного агента DHCP (DHCP Relay Agent) та сервіс WINS. Встановлення цих служб дозволить здійснити динамічне
призначення всіх комп'ютерів мережі ВНЗ IP-адрес, забезпечити розпізнавання імен хостів. Питаннями встановлення служб і конфігурації повинні займатися
системні адміністратори серверів рівня підрозділів та рівня ВУЗу. На завершальній стадії обгрунтування програмної
складової ЛВС вибирається схема умовного іменування доменів, їм призначаються унікальні імена, відповідно до прийнятих в WINS і DNS правилами
іменування.
Оскільки для побудови фізичної компоненти (транспортної системи) ЛВС застосовуються технології
ETHERNET, в яких на фізичному рівні зазвичай використовується метод CSMA/CD (множинний доступ до середовища з
детектуванням несучої і виявленням конфліктів), то основною проблемою забезпечення максимальної ефективності функціонування мережі є колізії. Як
показує практика, допустимий рівень колізій у мережі не більше 15% від числа переданих кадрів перевищує вже для 20-25 робочих станцій об'єднаних
технологією 10BASE-2 (коаксіальний кабель), і для 30-40 робочих станцій, об'єднаних технологією 10BASE-Т.
Найбільш простим рішенням цієї проблеми виявляється фізична сегментація мережі з використанням
програмних і апаратних маршрутизаторів. Це обладнання управляє тими, які циркулюють в мережі битами, кадрами і пакетами, намагаючись організувати їх
оптимальну передачу відповідно до потреб трафіку що працюють у мережі додатків.
Описаний підхід став нормою при проектуванні великих мереж і повністю витіснив мережі, побудовані
виключно на основі пасивних сегментів. Переваги мереж з ієрархічно з'єднаним активним обладнанням не раз перевірені на практиці і зараз ніким
не оспорюються. Таким чином, реалізація наведених вище рекомендації з оптимізації структури ЛОМ ВНЗ дозволяє побудувати органічну, здатну в
надалі до розвитку і задовольняє широкого кола завдань, що вирішуються підрозділами та кафедрами, ЛВС ВУЗу.
ЛІТЕРАТУРА
Виконали УДК 519.6 С.А. Будніков, К.В. Славнов, А.В. С'янов
Мережеві засоби Microsoft Windows NT Server 4.0: пров. з англ. -СПб.: BHV, 1997.
