Базовые подсистемы (кампус) служат для объединения вертикальных или административных подсистем друг с другом. В этом случае наиболее оправдано применение оптоволокна. В настоящее время на оптоволокне Ethernet работает с скоростями 10 Мбит/сек и 100 Мбит/сек, ожидается появление оборудования со скоростью 660 Мбит/сек (теоретическая пропускная способность оптических кабелей на сегодня оценивается цифрой 200Гбит/сек). Многие компании используют для организации базовых подсистем оборудование, поддерживающее FDDI стандарт - волоконный распределенный интерфейс данных, имеющий производительность 100 Мбит/сек. В последнее время, с утверждением стандарта на ATM, в мире все шире начинает применяться этот тип оборудования [15].

2. Обоснование выбора технологии, топологии и используемой сетевой операционной системы для проектируемой ЛВС

2. Анализ требований к проектируемой ЛВС

Каждая организация формулирует собственные требования к конфигурации сети, определяемые характером решаемых задач. В первую очередь необходимо определить, сколько человек будут работать в сети. От этого решения, по существу, будут зависеть все последующие этапы создания сети.

Количество рабочих станций напрямую зависит от предполагаемого числа сотрудников. Другим фактором является иерархия компании. Для фирмы с горизонтальной структурой, где все сотрудники должны иметь доступ к данным друг друга, оптимальным решением является простая одноранговая сеть. Фирме, построенной по принципу вертикальной структуры, в которой точно известно, какой сотрудник и к какой информации должен иметь доступ, следует ориентироваться на более дорогой вариант сети - с выделенным сервером. Только в такой сети существует возможность администрирования прав доступа. В приложении В представлен выбор типа сети.

В данном случае в магазине требуется объединить в локальную сеть 10 рабочих станций. Причем они объединены в следующие группы:

§ Заведующая магазином - 1 рабочая станция;

§ Заместитель заведующей магазином - 1 рабочая станция;

§ Бухгалтер - 1 рабочая станция;

§ Оператор - 1 рабочая станция;

§ Старший кассир - 1 рабочая станция;

§ Заведующая складом - 1 рабочая станция:

§ Продавец 6-ого разряда - 1 рабочая станция;

§ Кассиры - 3 рабочие станции.

Следуя из схемы выбора типа сети, можно решить, что в данном случае требуется установка двух серверов - это сервер BKS и сервер SET для работы с торговым оборудованием. Одним из главных этапов планирования является создание предварительной схемы. При этом в зависимости от типа сети возникает вопрос об ограничении длины кабельного сегмента. Это может быть несущественно для небольшого офиса, однако если сеть охватывает несколько этажей здания, проблема предстает в совершенно ином свете. В таком случае необходима установка дополнительных репитеров (repeater).

В ситуации с организацией ОАОТ «Дабрабыт» вся сеть будет располагаться на одном этаже, и расстояние между сегментами сети не столь велико, чтобы требовалось использование репитеров.

Так же не маловажным требованием, предъявляемым к ЛВС, является выполнение сетью ее основной функции - обеспечение пользователям потенциальной возможности доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть. Все остальные требования - производительность, надежность, совместимость, управляемость и масшабируемость - связаны с качеством выполнения этой основной задачи.

Производительность - это свойство обеспечивается возможностью распараллеливания работ между несколькими компьютерами сети. Существуют следующие основные характеристики производительности сети - время реакции, пропускная способность и задержка передачи и вариация задержки передачи. Время реакции сети является интегральной характеристикой производительности с точки зрения пользователя. В общем случае время реакции определяется как интервал времени между возникновением запроса пользователя к какой-либо сетевой службе и получением ответа на этот запрос. Пропускная способность отражает объем данных, переданных сетью или ее частью в единицу времени. Задержка передачи определяется как задержка между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства или части сети и моментом появления его на выходе этого устройства.

Надежность ЛВС определяется следующими показателями: Готовностью или коэффициентом готовности (availability), который означает долю времени, в течении которого система может быть использована. Вероятностью доставки пакета узлу назначения без искажений (вероятность потери пакета, вероятность искажения отдельного бита передаваемых данных, отношение потерянных пакетов к доставленным) Способностью системы защитить данные от несанкционированного доступа (безопасностью). Отказоустойчивостью (fault tolerance) - способностью скрыть от пользователя отказ отдельных элементов сети.

Расширяемость (extensibility) означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений и служб), наращивая длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.

Масштабируемость (scalability) означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается.

Прозрачность (transparency) сети достигается в том случае, когда сеть представляется пользователям не как множество отдельных компьютеров, связанных между собой системой кабелей, а как единая традиционная вычислительная машина с системой разделения времени.

Поддержка разных видов трафика. Сеть должна обеспечить совместную передача традиционного компьютерного и мультимедийного трафика (в том числе видео и речи).

Управляемость подразумевает собой возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности сети и планировать ее развитие.

Совместимость или интегрируемость означает, что сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение, то есть в ней могут сосуществовать различные операционные системы, поддерживающие различные стеки коммуникационных протоколов, и работать аппаратные средства и приложения от различных производителей.

2.2 Обоснование выбора технологии ЛВС

Fast Ethernet использует метод передачи данных CSMACD-множественный доступ к среде с контролем несущей и обнаружением коллизий. Fast Ethernet использует размер пакета 15160 байт. Кроме того, Fast Ethernet налагает ограничение на расстояние между подключаемыми устройствами - не более 100 метров. Для того чтобы снизить перегрузку, сети стандарта Fast Ethernet разбиваются на сегменты, которые объединяются с помощью мостов и маршрутизаторов. Сегодня при построении центральной магистрали, объединяющей серверы, используют коммутируемый Fast Ethernet. Fast Ethernet-коммутаторы можно рассматривать как высокоскоростные много портовые мосты, которые в состоянии самостоятельно определить, в какой из его портов адресован пакет. Коммутатор просматривает заголовки пакетов и таким образом составляет таблицу, определяющую, где находится тот или иной абонент с таким физическим адресом. Это позволяет ограничить область распространения пакета и снизить вероятность переполнения, посылая его только в нужный порт. Только широковещательные пакеты рассылаются по всем портам. Официальный стандарт 803.u установил три различных спецификации для физического уровня Fast Ethernet.

Официальный стандарт 803.u установил три различных спецификации для физического уровня Fast Ethernet:

§ 100Base-TX - для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 5 или экранированной витой паре STP Type1;

§ 100Base-T4 - для четырёхпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP категории 3, 4 или 5;

§ 100Base-FX - для многомодового оптоволоконного кабеля, используются два волокна

Стандарт 100BaseTX требует применения двух пар UTP или STP. Одна пара служит для передачи, другая - для приема. Этим требованиям отвечают два основных кабельных стандарта: EIA/TIA-568 UTP Категории 5 и STP Типа 1 компании IBM [15].

На рисунке 2.1 изображён инсталляционный кабель EIA/TIA-568 UTP категории 5.

Рисунок 2.1 - Инсталляционный кабель EIA/TIA-568 UTP категории 5

В 100BaseTX привлекательно обеспечение полнодуплексного режима при работе с сетевыми серверами, а также использование всего двух из четырех пар восьмижильного кабеля - две другие пары остаются свободными и могут быть использованы в дальнейшем для расширения возможностей сети.

Недостатки это кабеля заключается в том, что он дороже других восьмижильных кабелей, кроме того, для работы с ним требуется использование пробойных, разъемов и коммутационных панелей, удовлетворяющих требованиям категории 5. Нужно добавить, что для поддержки полнодуплексного режима следует установить полнодуплексные коммутаторы.

100BaseT является расширением стандарта 10BaseT с пропускной способностью от 10 М бит/с до 100 Мбит/с. Стандарт 100BaseT включает в себя протокол обработки множественного доступа с опознаванием несущей и обнаружением конфликтов CSMA/CD. В 100BaseT4 используются все четыре пары восьмижильного кабеля: одна для передачи, другая для приема, а оставшиеся две работают как на передачу, так и на прием. Таким образом, в 100BaseT4 и прием, и передача данных могут осуществляться по трем парам. Раскладывая 100 Мбит/с на три пары. 100BaseT4 уменьшает частоту сигнала, поэтому для его передачи довольно и менее высококачественного кабеля. Для реализации сетей 100BaseT4 подойдут кабели UTP Категорий 3 и 5, равно как и UTP Категории 5 и STP Типа 1.В 10BaseT расстояние между концентратором и рабочей станцией не должно превышать 100метров. Поскольку соединительные устройства (повторители) вносят дополнительные задержки, реальное рабочее расстояние между узлами может оказаться еще меньше.

Недостатки же состоят в том, что для 100BaseT4 нужны все четыре пары и что полнодуплексный режим этим протоколом не поддерживается.

Fast Ethernet включает также стандарт для работы с многомодовым оптоволокном с 62.5-микронным ядром и 125-микронной оболочкой. Стандарт 100BaseFX ориентирован в основном на магистрали - на соединение повторителей Fast Ethernet в пределах одного здания. Традиционные преимущества оптического кабеля присущи и стандарту 100BaseFX: устойчивость к электромагнитным шумам, улучшенная защита данных и большие расстояния между сетевыми устройствами [16].

Проанализировав внимательно информацию о различных технологиях, можно придти к выводу, что сеть с вертикальной подсистемой можно организовать на основе технологии Fast Ethernet, так как она использует распространенный кабель UTP 5 - категории, что позволяет использовать топологию иерархическая звезда, что является актуальным для данного объекта дипломной работы и имеет большой выбор коммуникационного оборудования. В таблице 2.1 представлена конфигурация разрабатываемой сети.

Таблица 2.1 - Конфигурация сети

Компонент/характеристика	Реализация
Технология	Fast Ethernet
Сетевой стандарт	100 Base - TX
Компонент/характеристика	Реализация
Физическая среда передачи данных	Неэкранированная витая пара UTP 5 - категории
Управление совместного использования сети	Сеть на основе выделенного сервера
Топология	Иерархическая звезда

2.3 Обоснование выбора топологии и модели ЛВС

Выбор топологии определяется, в частности, планировкой помещения, в котором разворачивается ЛВС. Кроме того, большое значение имеют затраты на приобретение и установку сетевого оборудования, что является важным вопросом для организации.

Большое значение, в выборе топологии сети, имеет план помещений.

В данной дипломной работе, объект исследования имеет 8 помещений [ПРИЛОЖЕНИЕ Г]:

1. Кабинет директора.

2. Операторская.

3. Мойка.

4. Морозильные камеры.

5. Кабинет старшего кассира.

6. Складское помещение.

7. Колбасный отдел.

8. Торговый зал.

После определения места установки сервера можно сразу определить, какое количество кабеля потребуется.

В таблице 2.2 показаны основные характеристики сетей разной топологии.

Таблица 2.2 - Основные характеристики сетей разной топологии

Присоединение абонентов	Пассивное	Активное	Пассивное
Защита от отказов	Незначительная	Незначительная	Высокая
Размеры системы	Любые	Любые	Ограниченные
Стоимость подключения	Незначительная	Незначительная	Высокая
Поведение системы при высоких нагрузках	Хорошее	Удовлетворительное	Плохое
Характеристики	Топология
	«Звезда»	«Кольцо»	«Шина»
Возможность работы в реальном режиме	Очень хорошая	Хорошая	Плохая
Разводка кабеля	Хорошая	Удовлетворительная	Хорошая
Обслуживание	Очень хорошее	Среднее	Среднее

Топология в виде «звезды» является наиболее надежной и быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между компьютерами проходит через сервер (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими компьютерами. Частота запросов передачи информации, от одного компьютера к другому невысока, по сравнению с частотой, наблюдаемой при других топологиях.

В ПРИЛОЖЕНИИ Д изображена схема ЛВС ОАОТ «ДАБРАБЫТ». Подобная схема имеет и неоценимое преимущество - высокую отказоустойчивость. Выход из строя одной или нескольких рабочих станций не приводит к отказу всей системы. Правда если из строя выйдет коммутатор (Switch), его отказ затронет все соединённые с его помощью устройства.

2.4 Выбор устройств для различных уровней эталонной модели взаимодействия открытых систем (OSI)

Выбор оборудования производится на основе определённых требований к тому или иному оборудованию. В данной дипломной работе необходимо выбрать соответствующий всем требованиям организации - коммутатор, а также необходимо выбрать сетевые адаптеры для подключения рабочих станций и серверов.

Коммутатор должен соответствовать следующим требованиям:

наличие как минимум 2 портов Fast Ethernet для подключения серверов;

наличие как минимум 4 портов 100Base-ТX для подключения сегментов рабочих групп;

высокое быстродействие внутренней шины.

Данным требованиям соответствует несколько моделей коммутаторов фирмы Hewlett-Packard: HP ProCurve Switch 1600M и HP AdvanceStack Switch 800T. Технические характеристики моделей коммутаторов приведены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Технические характеристики коммутаторов

Характеристика	HP ProCurve Switch 1600M	HP AdvanceStack Switch 800T
Порты	16 портов RJ-45 с автоопределением скорости 10/100Base-TX	4 порта 10/100Base-TX
	1 открытый модульный слот	4 открытых трансиверных слота
	1 RS-232C DB-9 консольный порт	1 RS-232C DB-9 консольный порт
Модули	HP ProCurve Switch 10/100Base-T Module (J4111A)	HP AdvanceStack 100Base-TX UTP Transceiver(J3192C)
	HP ProCurve Switch 100Base-FX Module (J4112A)	HP AdvanceStack 100Base-FX Fiber-optic Transceiver(J3193B)
	HP ProCurve Switch Gigabit-SX Module (J4113A)
	HP ProCurve Switch Gigabit-LX Module (J4114A)
	HP ProCurve Switch 10Base-FL Module (J4118A)
Память и процессор	Буфер 8 Мб для 10/100 портов	Буфер 512 Кб (100Mb порты)
	Буфер 2 Мб для Gigabit порта	Буфер 256 Кб (10Mb порты)
	RAM/ROM емкость 12 Мб	RAM/ROM емкость: 8 Мб
	Flash память: 2 Мб	Flash память: 1 Мб
	Процессор: Intel i960JD - 66 MHz	Процессор: Intel i960JF - 25 MHz
Производительность	Задержка: 8µs	Задержка: <10µs
	Пропускная способность: 3.87 миллионов пакетов в сек (64 байтных)	Пропускная способность: 1,19 миллионов пакетов в сек (64 байтных)
	Пропускная способность внутренней магистрали: 3.5 Гбит/с	Пропускная способность внутренней магистрали: 1,0 Гбит/с
	Емкость таблицы адресов: 10,000	Емкость таблицы адресов: 10,000
Характеристика	HP ProCurve Switch 1600M	HP AdvanceStack Switch 800T
Управление	HP TopTools for Hubs & Switches	HP TopTools for Hubs & Switches
	SNMPv1/v2c	SNMPv1/v2c
	RMON	RMON
Габариты	44.2 x 33.5 x 6.6 см	44.2 x 30.0 x 6.6 см
Масса	4.5 кг	4.5 кг

При сравнительном анализе характеристик данных коммутаторов видно, что коммутатор HP ProCurve Switch 1600M имеет большую производительность и для него имеется существенно больший набор модулей. Также следует отметить, что данный коммутатор имеет 16 портов с автоопределением скорости 10/100TX, которые могут быть необходимы для расширения сети, подключения новых пользователей и рабочих групп, подключения серверов и сопряжения с уже существующей 10 мегабитной сетью.

Данный коммутатор также имеет ряд дополнительных функций - это использование различных классов сервиса (class-of-service) и поддержка виртуальных сетей VLAN. На рисунке 2.2 изображён коммутатор HP AdvanceStack 100Base-T Hub-12TXM (HP J3234A)

Рисунок 2.2 - Коммутатор HP AdvanceStack 100Base-T Hub-12TXM (HP J3234A)

Функция Class-of-Service позволяет администратору назначить различным типам кадров различные приоритеты их обработки. При этом коммутатор поддерживает несколько очередей необработанных кадров и может быть сконфигурирован, например, так, что он передает один низкоприоритетный пакет на каждые 10 высокоприоритетных пакетов. Это свойство может особенно пригодиться на низкоскоростных линиях и при наличии приложений, предъявляющих различные требования к допустимым задержкам. Так как не все протоколы канального уровня поддерживают поле приоритета кадра, например, у кадров Ethernet оно отсутствует, то коммутатор должен использовать какой-либо дополнительный механизм для связывания кадра с его приоритетом. Наиболее распространенный способ - приписывание приоритета портам коммутатора. При этом способе коммутатор помещает кадр в очередь кадров соответствующего приоритета в зависимости от того, через какой порт поступил кадр в коммутатор. Способ несложный, но недостаточно гибкий - если к порту коммутатора подключен не отдельный узел, а сегмент, то все узлы сегмента получают одинаковый приоритет. Более гибким является назначение приоритетов МАС-адресам узлов, но этот способ требует выполнения большого объема ручной работы администратором [3].

Виртуальной сетью (VLAN) называется группа узлов сети, трафик которой, в том числе и широковещательный, на канальном уровне полностью изолирован от других узлов сети. Это означает, что передача кадров между разными виртуальными сегментами на основании адреса канального уровня невозможна, независимо от типа адреса - уникального, группового или широковещательного. В то же время внутри виртуальной сети кадры передаются по технологии коммутации, то есть только на тот порт, который связан с адресом назначения кадра. Виртуальная сеть образует домен широковещательного трафика (broadcast domain), по аналогии с доменом коллизий, который образуется повторителями сетей Ethernet.

При создании виртуальных сетей на основе одного коммутатора обычно используется механизм группирования в сети портов коммутатора. Это логично, так как виртуальных сетей, построенных на основе одного коммутатора, не может быть больше, чем портов. Если к одному порту подключен сегмент, построенный на основе повторителя, то узлы такого сегмента не имеет смысла включать в разные виртуальные сети - все равно трафик этих узлов будет общим.

Создание виртуальных сетей на основе группирования портов не требует от администратора большого объема ручной работы - достаточно каждый порт приписать к нескольким заранее поименованным виртуальным сетям. Обычно такая операция выполняется путем перетаскивания мышью графических символов портов на графические символы сетей.

На основании вышесказанного выбираем коммутатор HP ProCurve Switch 1600M в качестве коммутатора для построения ЛВС в организации.

В проектируемой сети предполагается установить два сервера. В основном все рабочие станции будут работать с ресурсами серверов, следовательно, в этом случае появляется потенциальное узкое место в сети, а конкретно - порт коммутатора для подключения сервера. Так как все сегменты новых рабочих групп будут подключаться на скорости 100 Мбит/сек, и сервера подключаются тоже на этой скорости, то все рабочие группы будут делить между собой полосу пропускания в 100 Мбит/сек. В зависимости от создаваемого ими трафика, время ожидания отклика серверов может варьироваться в значительных пределах. Расширить полосу пропускания между сервером и коммутатором, можно несколькими способами: либо используя коммутатор с одним высокоскоростным гигабитным портом для подключения сервера и несколькими портами на 100 Мбит/сек для подключения рабочих станций и групп, либо используя для подключения сервера специальных двухканальных полнодуплексных сетевых карт. Второе решение представляется более экономичным. Альтернативным решением данной проблемы может являться установка еще одного сервера [3].

Компания SMC предлагает комплекс “TigerArray2” на базе двухканального сетевого адаптера EtherPower 10/100 (SMC9334BDT/SC).

На рисунке 2.3 изображён сетевой адаптер EtherPower 10/100 (SMC9334BDT/SC).



Рисунок 2.3 - Сетевой адаптер EtherPower 10/100 (SMC9334BDT/SC)

TigerArray2 является мощной комбинацией аппаратного и програмного обеспечения, созданной специально для решения проблем, связанных с высоким уровнем сетевого трафика на серверах, повышает устойчивость и надежность сети. Аппаратная часть комплекта TigerArray2 содержит двухканальную сетевую плату EtherPower 10/100 PCI. Данный адаптер сочетает в себе функциональность двух отдельных плат, занимая всего один слот. Однако настоящим преимуществом этого комплекта является программный TigerArray2 драйвер для распределения нагрузки. Этот промежуточный NT драйвер объединяет оба канала в единую "виртуальную" плату. Програмное обеспечение в этом случае распределяет общую нагрузку на оба канала, эффективно удваивая пропускную способность сетевого подключения на сервере.

Свойства и преимущества комплекта TigerArray2:

1. Высокая производительность:

распределение нагрузки сетевого трафика;

двухканальный режим удваивает пропускную способность сети, используя один слот PCI;

низкий коэфицент использования ЦП;

дуплексный режим на обеих скоростях передачи данных;

32-битный режим bus-master .

2. Высокая пропускная способность:

дуплексное 400 Мбит/с соединение сервера с коммутатором исключает "узкие места" и максимизирует производительность

3. Отказоустойчивость:

динамичное восстановление после сбоя на обеих каналах для исключения потери данных;

автоматическое определение и оповещение по SNMP об ошибках в каналах связи, платах и кабельной проводке;

резервирование тракта данных и сетевых портов.

4. Простота установки и использования:

аuto Negotiation;

утилита диагностики сетевых плат EZDiag упрощает мониторинг и отладку.

5. Универсальность:

позволяет исползовать несколько TigerArray2 в одном сервере;

регилирует трафик IP, IPX, NetBEUI;

экономия одного слота расширения.

6. Надежность:

пожизненная гарантия;

бесплатная техническая поддержка.

Оценим, хватит ли пропускной способности данного решения для обеспечения высокой производительности работы сети. Итак, в сети имеется 2 сервера и 1 рабочая группа, которая подключена к коммутатору по полнодуплексному соединению 100 Мбит/сек. Если на каждый сервер поставить TigerArray2, то пропускная способность тракта “коммутатор - сервера” будет составлять 100 Мбит/сек при полнодуплексном соединении. А сегмент рабочей группы может создать общий трафик тоже соответственно 100 Мбит/сек при полнодуплексном соединении. Но учитывая то, что вероятность одновременного обращения клиентов к серверам не очень велика, данного решения вполне достаточно для обеспечения высокой пропускной способности сети.

На основании вышесказанного выбираем для серверов сетевые адаптеры SMC TigerArray2.

Основные требования к сетевым адаптерам рабочих станций:

Высокая производительность.

Универсальность.

Гибкость конфигурации.

Дополнительные возможности.

Адаптеры Fast Ethernet обеспечивают различным приложениям (графика, multimedia, Windows-программы) высокую производительность сети при малой загрузке процессора. Адаптеры для шины PCI поддерживают полнодуплексный режим (Full Duplex Fast Ethernet - FDFE), позволяющий вдвое повысить производительность сети. FDFE управляется программными средствами и не требует установки каких-либо переключателей или перемычек. Комбинированные адаптеры TX и T4 обеспечивают возможность подключения к сети через разъем BNC (10 Мбит/сек) или RJ-45. Вы можете включить сегодня адаптер в старую сеть на базе коаксиального кабеля с тем, чтобы завтра перейти к использованию технологии Fast Ethernet. Режим AutoSense во всех адаптерах 10/100 Mbps позволяет автоматически устанавливать максимальную для используемого оборудования скорость обмена. Вам не потребуется конфигурировать адаптер вручную, адаптеры автоматически установят скорость и режим даже при работе с устройствами, не поддерживающими спецификации о согласование скорости. Независимо от выбранной Вами модели инсталляция адаптера не составит труда. Все адаптеры PCI поддерживают автоматическую установку параметров с помощью PCI BIOS. Адаптеры EISA поставляются с конфигурационными файлами и поддерживают конфигурационные утилиты EISA. Модели с шиной ISA поддерживают технологию Plug-and-Play [20].

Для рабочих станций выбираем адаптер HP 10BT/100TX NightDIRECTOR/100 Ethernet Card (D3999A) который имеет следующие технические характеристики:

вставляется в стандартный PCI слот;

имеет один порт 10/100TX, поддерживающий удаленное включение и активизацию компьютера после засыпания (Remote Power On (RPO), Remote Wake Up (RWU));

имеет один разъем для Flash-памяти, которая обеспечивает проверку на вирусы;

режим Full-Duplex;

чипсет AMD PCnet-FAST Chip.

2.5 Обоснование выбора сетевой операционной системы

Операционная система (англ. operating system) -- комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой -- предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных ОС общего назначения.

Операционную систему необходимо выбирать, исходя из нескольких показателей:

§ Минимальные требования к оборудованию.

§ Распространенность и наличие драйверов устройств для данной ОС.

§ Надежность и скорость работы.

§ Легкость освоения.

Для рабочих станций выбор ОС довольно ограничен - это продукты Microsoft Windows версий 98/Me, 2000, XP, Windows NT 4.0, 5.0 и ОС Linux. Последний продукт выпадает из обзора, так как недостаточно распространен и специфичен в использовании (хотя и обладает рядом плюсов: бесплатность, высокая скорость и др.) [5].

На всех компьютерах будет установлена ОС Windows XP. Название XP происходит от англ. experience (опыт). Название вошло в практику использования, как профессиональная версия. WinXP является исключительно клиентской системой. Её серверным аналогом является Windows Server 2003, которая будет установлена на компьютере заведующей магазина.

Существуют различные варианты ОС Windows XP. Кратко опишем основные:

§ Professional Edition - разработана для предприятий и предпринимателей.

§ Home Edition - система для домашнего применения.

§ Tablet PC Edition - содержит спец. приложения, оптимизированные для ввода данных стилусом на планшетных персональных компьютерах.

§ Media Center Edition - содержит спец. мультимедийные приложения. Возможность подключения к телевизору и управление компьютером через ПДУ.

§ Windows XP Embedded - предназначена для применения в различных встраиваемых системах: системах промышленной автоматизации, банкоматах, медицинских приборах, кассовых терминалах, игровых автоматах.

§ Windows Embedded for Point of Service - сконфигурирована для пунктов обслуживания и оптимизирована для розничной торговли и сферы услуг. На базе этой платформы можно создавать банкомат, платежный терминал, АЗС, кассовый аппарат и т.д.

В таблице 2.4 представлены системные требования к ОС Windows XP Professional Edition.

Таблица 2.4 - Системные требования ОС Windows XP Professional Edition

Наименование устройства	Минимальные	Рекомендуемые
Процессор	233 MHz	300 MHz или выше
Оперативная память	64 Мб RAM	128 Мб RAM или выше
Видеоадаптер и монитор	VGA (640 x 480)	Super VGA (800 x 600) или большее разрешение
Свободное место на HDD	1.5 Гб	1.5 Гб или выше
Оптические накопители CD	ROM (требуется для установки) CD	ROM или DVD
Устройства взаимодействия с пользователем	клавиатура	клавиатура и мышь
Другие устройства	Звуковая карта, колонки и/или наушники	Звуковая карта, колонки и/или наушники

В дополнение к этим требованиям, для установки Service Pack 2 необходимо наличие на жёстком диске не менее 1,8 ГБ свободного места во время установки.

В организации на всех компьютерах будет установлена ОС Windows XP Professional Edition. Она по характеристикам наиболее лучше подходит для организации работы магазина. На сервере же будет установлена ОС Windows XP Server 2008.

Операционная система Windows Server нового поколения, которая помогает ИТ-специалистам полностью контролировать инфраструктуру, обеспечивая беспрецедентную доступность и управляемость, что позволяет достичь более высокого, чем когда-либо, уровня безопасности, надежности и устойчивости серверной среды. ОСWindows Server 2008 открывает перед организациями новые возможности, предоставляя всем пользователям, независимо от их местонахождения, доступ к полному набору сетевых услуг. Кроме того, в Windows Server 2008 имеются средства для анализа состояния и диагностики операционной системы, помогающие администраторам уделять больше времени развитию бизнеса.

В основу Windows Server 2008 положена успешная и мощная операционная система Windows Server 2003, а также усовершенствования, реализованные в пакете обновления 1 (SP1) и выпуске Windows Server 2003 R2. Тем не менее ОС Windows Server 2008 - не просто усовершенствование предшествующей операционной системы. Она разработана для того, чтобы обеспечить организации наиболее производительной платформой, позволяющей расширить функциональность приложений, сетей и веб-служб, от рабочих групп до центров данных, и значительно улучшить качество базовой операционной системы.

В Windows Server 2008 не только добавлены новые функции, но и значительно усовершенствованы многие возможности базовой ОСWindows Server 2003. Среди них следует отметить работу с сетью, расширенные функции безопасности, удаленный доступ к приложениям, централизованное управление ролями сервера, средства мониторинга производительности и надежности, отказоустойчивость кластеров, развертывание и файловую систему. Эти и многие другие улучшения помогают вывести серверы на максимальный уровень гибкости, безотказности и управляемости [21].

2.6 Рекомендуемые технические, программные средства и административные меры для обеспечения безопасности и защиты информации

Все технические средства защиты информации, которые на данный момент присутствуют на рынке, разделяются по условной классификации. Она включает несколько групп. В состав первой группы входят активные и пассивные технические средства, которые обеспечивают защищенность от утечки информационного объема по направлению различных физических полей, которые появляются в минуту применения средств ее обрабатывания. Вторая группа включает в себя программные и программно-технические средства, которые обеспечивают разграничение доступности информации, относительно разных уровней и идентификацию с аутенфикацией пользователя. Третья группа это группа на основе программных и программно-технических средств, которые обеспечивают защиту информации и подтверждение ее подлинного состояния, когда передается по каналам. Четвертая группа включает в себя программно-аппаратные средства, которые обеспечивают целостность программного продукта и защиту его от незаконного копирования. В пятую группу входят средства, которые обеспечивают защиту от воздействия программных вирусов и других программ, приносящие вред компьютеру.

И последняя группа это физико-химические средства защиты, обеспечивающие подтверждение подлинности документов, безопасность их транспортировки и защиту от копирования.

Особняком стоят защищенные общесистемные программные продукты, исключающие возможность использования недекларированных программных возможностей. Таких систем пока еще не очень много.

В этом же ряду стоят и специальные устройства - межсетевые экраны, - обеспечивающие защиту корпоративных сетей от вторжения из глобальных информационных сетей типа Internet.

В настоящее время средства и системы, предназначенные для защиты информации и подтверждения ее подлинности при передаче по каналам связи и, в первую очередь, криптографические устройства, производятся более чем 700 зарубежными фирмами.

В последнее время все более широкое распространение на рынке программно-аппаратных средств защиты информации получают системы предотвращения несанкционированного копирования программных продуктов типа "HASP - ключей".

Самыми популярными программными средствами защиты информации являются антивирусные программы и средства архивации данных. Они направлены на защиту функционирования программного обеспечения. Очень часто пользователям персональных компьютеров приходится выполнять резервные копии, когда резерва места не остается для размещения ресурсов. Тогда используются программная архивация, которая обуславливает слияние в один файл - архив, несколько каталогов. Таким образом, сокращается общий объем, но все данные сохраняются без потерь. Их можно восстановить до изначального состояния.

Наиболее известны и популярны следующие архивные форматы: ZIP, ARJ для операционных систем DOS и Windows; TAR для операционной системы Unix; межплатформный формат JAR (Java ARchive). Пользователь выбирает ту программу, с которой легче работать при выбранном формате файла.

Что касается работы антивирусных программ, то они разработаны специально для защиты информации от атаки вирусных программ. Дело в том, что существует большое количество вирусов, алгоритм которых практически скопирован с алгоритма других вирусов. Как правило, такие вариации создают непрофессиональные программисты, которые по каким-то причинам решили написать вирус. Для борьбы с такими "копиями" придумано новое оружие - эвристические анализаторы. С их помощью антивирус способен находить подобные аналоги известных вирусов, сообщая пользователю, что у него, похоже, завелся вирус. Естественно, надежность эвристического анализатора не 100%, но все же его коэффициент полезного действия больше 0,5. Таким образом, в этой информационной войне, как, впрочем, и в любой другой, остаются сильнейшие. Вирусы, которые не распознаются антивирусными детекторами, способны написать только наиболее опытные и квалифицированные программисты. Таким образом, на 100% защититься от вирусов практически невозможно (подразумевается, что пользователь меняется дискетами с друзьями и играет в игры, а также получает информацию из других источников, например из сетей). Если же не вносить информацию в компьютер извне, заразиться вирусом невозможно - сам он не родится.

В последнее время стремительно растет популярность антивирусной программы - Doctor Web. Dr.Web относится к классу детекторов - докторов, имеет так называемый "эвристический анализатор" - алгоритм, позволяющий обнаруживать неизвестные вирусы. "Лечебная паутина", как переводится с английского название программы, стала ответом отечественных программистов на нашествие самомодифицирующихся вирусов-мутантов. Последние при размножении модифицируют свое тело так, что не остается ни одной характерной цепочки байт, присутствовавшей в исходной версии вируса. Пользователь может указать программе, тестировать как весь диск, так и отдельные подкаталоги или группы файлов, либо же отказаться от проверки дисков и тестировать только оперативную память. В свою очередь можно тестировать либо только базовую память, либо, вдобавок, ещё и расширенную. Doctor Web может создавать отчет о работе, загружать знакогенератор Кириллицы, поддерживает работу с программно-аппаратным комплексом Sheriff.

Но, конечно, главной особенностью "Лечебной паутины" является наличие эвристического анализатора. Баланса между скоростью и качеством можно добиться, указав ключу уровень эвристического анализа: 0 - минимальный, 1 - оптимальный, 2 - максимальный; при этом, естественно, скорость уменьшается пропорционально увеличению качества. К тому же Dr.Web позволяет тестировать файлы, вакцинированные CPAV, а также упакованные. Важной функцией является контроль заражения тестируемых файлов резидентным вирусом . При сканировании памяти нет стопроцентной гарантии, что "Лечебная паутина" обнаружит все вирусы, находящиеся там. Тестирование винчестера Dr.Web-ом занимает много времени, поэтому не каждый пользователь может себе позволить тратить столько времени на ежедневную проверку всего жесткого диска. Таким пользователям можно посоветовать более тщательно проверять принесенные извне дискеты. Если информация на дискете находится в архиве (а в последнее время программы и данные переносятся с машины на машину только в таком виде; даже фирмы-производители программного обеспечения, например Borland, пакуют свою продукцию), следует распаковать его в отдельный каталог на жестком диске и сразу же, не откладывая, запустить Dr.Web, задав ему в качестве параметра вместо имени диска полный путь к этому подкаталогу. И все же нужно хотя бы раз в две недели производить полную проверку "винчестера" на вирусы с заданием максимального уровня эвристического анализа [2].

Kaspersky Antivirus -- это продукт, предназначенный для защиты персональных компьютеров от вирусов и вредоносных программ. Суммарный функционал программы включает: файловый, почтовый и веб антивирусы. Если же вы нуждаетесь в комплексной защите вашего компьютера и простого антивируса вам мало, то рекомендуется обратить внимание на версию Internet Security, которая к стандартному функционалу Kaspersky Antivirus добавляет: фаервол, защиту от спама и защиту от шпионских программ.

Антивирус Касперского 6.0 - это принципиально новый подход к защите информации. Главное в программе - это объединение и заметное улучшение текущих функциональных возможностей всех продуктов компании в одно комплексное решение защиты. Программа обеспечивает не только антивирусную защиту, но и защиту от неизвестных угроз. Комплексная защита обеспечивается на всех каналах поступления и передачи информации. Гибкая настройка любого компонента программы позволяет максимально полно адаптировать Антивирус Касперского под нужды конкретного пользователя. Предусмотрена также единая настройка всех компонентов защиты.

Защита Антивируса Касперского строится исходя из источников угроз, то есть на каждый источник предусмотрен отдельный компонент программы, обеспечивающий его контроль и необходимые мероприятия по предотвращению вредоносного воздействия этого источника на данные пользователя. Такое построение системы защиты позволяет гибко использовать и настраивать любой из компонентов под нужды конкретного пользователя или предприятия в целом [12].

Антивирус Касперского включает:

1 Компоненты защиты, обеспечивающие защиту вашего компьютера на всех каналах поступления и передачи информации.

2 Задачи поиска вирусов, посредством которых выполняется проверка компьютера или отдельных файлов, каталогов, дисков или областей, на присутствие вирусов.

3 Сервисные функции, обеспечивающие информационную поддержку в работе с программой и позволяющие расширить ее функциональность.

ESET NOD32 Antivirus - эта компактная и очень быстро работающая антивирусная программа эффективно защищает от любых вирусов, Интернет-червей и троянских программ. Несмотря на небольшой размер, программа обладает всеми возможностями, характерными для современных антивирусов, включая эвристический анализатор, позволяющий выявлять еще неизвестные «науке» вирусы, возможность работы в локальной сети, проверку входящей почты, удобную настройку с помощью Центра управления и обновления через Интернет.

Программа McAfee VirusScan Enterprise обеспечивает всестороннюю защиту корпоративных сетей, рабочих станций и файловых серверов от вирусов, червей, Троянов и других вредоносных программ. McAfee VirusScan Enterprise представляет собой изящную, быстродействующую, мобильную и точную разработку и для быстро развивающихся небольших предприятий и для крупных компаний, сочетая в себе обеспечение безопасности со способностью эффективно работать в крупных корпоративных сетях.

Административные меры на много лучше правовых. Основной плюс заключается в том, что администраторы ЭВМ могу практически доказать, что они приняли все возможные меры для защиты конфиденциальной информации и непременно сделают всё, чтобы разыскать злоумышленника и по закону его наказать. К сожалению, мероприятия по защите аппаратуры ЭВМ получили малое распространение в нашей стране, поэтому довольно трудно судить об их эффективности. В наше время, главной надеждой пользователей ЭВМ можно считать криптографическую защиту. Если её умело использовать при помощи ряда специальных административных мероприятий, то криптография способна обеспечить полную сохранность вашей информации [14].

3. Расчет предлагаемого сетевого решения на соответствие требованиям используемого стандарта

3.1 Расчет производительности ЛВС

3.1.1 Методика расчёта производительности ЛВС

При конфигурировании сети Ethernet между конечными компьютерами разрешается использовать не более 4 концентраторов, 5 отрезков кабелей и 3-х нагруженных сегментов. Нагруженным сегментом называется концентратор с подключенными к нему компьютерами. Не нагруженным сегментом называется концентратор только с подключенными к нему другими концентраторами.

Это правило носит название «правило 5-4-3». Важным показателем работоспособности сети является коэффициент загрузки сегмента сети S:

(3.1)

где P -- количество компьютеров в сегменте сети

m_i -- количество кадров в секунду, отправляемых в сеть i-м узлом;

f -- максимально возможная пропускная способность сегмента, равная, как было указано выше 14880 кадр/с.

Имитационное моделирование сети Ethernet и исследование её работы с помощью анализаторов протоколов показали, что при коэффициенте загрузки S>0,5 начинается быстрый рост числа коллизий и, соответственно, увеличивается время ожидания доступа к сети.

Рекомендуемая величина коэффициента загрузки S для сети, использующих стандарт Ethernet, должна быть:

S0,3

Экспериментальные данные показали, что каждый из компьютеров передаёт в сеть в среднем от 500 до 1000 кадров в секунду. Таким образом, коэффициент загрузки сегмента равен [17]:

3.1.2 Расчёт производительности разрабатываемой сети

Рассчитаем коэффициент загрузки сегмента (S) для разрабатываемой сети организации. Согласно ПРИЛОЖЕНИЮ Г сегмент будет нагруженным, т.к. компьютеры подключены к коммутатору. Коэффициент загрузки сегмента рассчитывается по формуле, приведённой в 3 главе, подпункта 3.1.1.

Полученные данные свидетельствуют о том, что коэффициент загрузки сегмента сети не превышает рекомендуемое значение 0.3, соответственно, время ожидания будет очень низким.

3.2 Расчет локальной вычислительной системы на соответствие требованиям стандарта для выбранной технологии

3.2.1 Методика расчёта PDV

После расчета коэффициент загрузки сети Ethernet рассчитываются значения PDV, удовлетворяющего условию:

PDV 575

Общее значение PDV равно сумме всех значений PDV_i на каждом участке, а значение PDV_i равно сумме задержек, вносимой i- базой сегмента и задержкой, вносимой кабелем:

PDV = PDV_i , (3.2)

где PDVi = t_i базы + t_i кабеля

В свою очередь:

t_i кабеля = L_i x bt_i (3.3)

В таблице 3.1 приведены значения затуханий, для расчета PDV вносимые элементами сети в битовых интервалах bt. Интервалы bt приведены в таблице уже умноженные на 2, т.к. высчитывается двойное время оборота сигнала (по определению PDV).

Таблица 3.1 - Значения затуханий, для расчета PDV вносимые элементами сети в битовых интервалах bt

Тип сегмента	База левого сегмента, bt	База промежуточного сегмента	База правого сегмента	Задержка среды на 1 м
		сегмента, bt	сегмента, bt
10Base-5	11,8	46,5	169,5	0,0866
10Base-2	11,8	46,5	169,5	0,1026
10base-T	15,3	42	165	0,113
10Base-F	12,3	33,5	156,5	0,1

В таблице 3.2 приведены значения затуханий, для расчета PDV.

Таблица 3.2 - Значения затуханий, для расчета PDV

Тип сегмента	Левый сегмент, bt	Промежуточный сегмент,bt
10Base-5	16	11
10Base-2	16	11
10base-T	10,5	8
10Base-F	10,5	8

В таблицах используются понятия левый сегмент, правый сегмент и промежуточный сегмент. Кроме затуханий, вносимых физическими линиями связи, подключенные к концентраторам, сегменты вносят собственные задержки, называемые базами.

Левым сегментом называется сегмент, в котором начинается путь сигнала от выхода передатчика конечного узла. Затем сигнал проходит через промежуточные сегменты и доходит до приемника наиболее удаленного узла наиболее удаленного сегмента, который называется правым. С каждым сегментом связана постоянная задержка, названная базой, которая зависит только от типа сегмента и от положения сегмента на пути сигнала (левый, промежуточный или правый). Кроме этого, с каждым сегментом связана задержка распространения сигнала вдоль кабеля сегмента, которая зависит от длины сегмента и вычисляется путем умножения времени распространения сигнала по одному метру кабеля (в битовых интервалах) на длину кабеля в метрах [17].

3.2.2 Расчёт PDV

Для упрощения расчетов обычно используются справочные данные, содержащие значения задержек распространения сигналов в повторителях, приемопередатчиках и в различных физических средах. В таблице 3.3 приведены данные, необходимые для расчета значения PDV для всех физических стандартов сетей Ethernet и Fast Ethernet , взятые из справочника Technical Reference Pocket Guide (Volume 4, Number 4) компании Bay Networks.

Таблица 3.3 - Значения PDV для всех физических стандартов сетей Ethernet и Fast Ethernet

Тип сегмента	База левого сегмента	База промежуточного сегмента	База правого сегмента	Задержка среды на 1 м	Максимальная длина сегмента
10Base-5	11.авг	46.5	169.5	0.0866	500
10Base-2	11.авг	46.5	169.5	0.1026	185
10Base-T	15.мар	42.0	165.0	0.113	100
10Base-FB	-	24.0	-	0.1	2000
10Base-FL	12.мар	33.5	156.5	0.1	2000
FOIRL	07.авг	29.0	152.0	0.1	1000
AUI (> 2 м)	0	0	0	0.1026	2+48

Рассчитаем значение PDV для дипломной работы:

1. Левый сегмент 1: 15.3 (база) + 40м * 0.113/м = 19,8

2. Промежуточный сегмент 2: 42 + 30м * 0.113/м = 45,4

3. Промежуточный сегмент 3: 42 + 2м * 0.113 = 42,2

4. Промежуточный сегмент 4: 42 + 5м * 0.113 = 42,6

5. Промежуточный сегмент 5: 42 + 3м * 0.113 = 42,3

6. Промежуточный сегмент 6: 42 + 2м * 0.113 = 42,2

7. Промежуточный сегмент 7: 42 + 2м * 0.113 = 42,2

8. Правый сегмент 8: 165 + 2 * 0.113 = 165,2

Таким образом, PDV сети равно:

PDV=19.8+45.4+42.2+42.6+42.3+42.2+42.2=441.9

Так как значение PDV меньше максимально допустимой величины 575, то эта сеть соответствует требованиям по величине максимально возможной задержки оборота сигнала.

3.3 Экономическая эффективность предлагаемого сетевого решения

При внедрении локальной вычислительной сети будут повышаться текущие эксплуатационные расходы, однако, так как производительность труда служащих возрастет, то будет происходить экономия фонда заработной платы (ЗП). Однако для обслуживания и управления работой сети необходимо нанять специалистов более высокой квалификации и соответственно с более высокой ЗП, для чего необходимо предусмотреть статью расходов на заработную плату.

Рассчитаем экономию фондов ЗП после внедрения проекта по формуле:

?ЗП = ЗП1 - ЗП2 , (3.4)

где ЗП1 - годовая экономия фондов ЗП;

ЗП2 - затраты на заработную плату обслуживающему персоналу после внедрения ЛВС [11].

Годовая экономия фонда ЗП от внедрения проекта определяется по формуле:

ЗП1 = N * H, (3.5)

где N количество станций, подключенных к сети;

H экономия фондов при подключения одной станции.

Ежегодная экономия фонда ЗП при подключении одной рабочей станции определяется по формуле [10]:

, (3.6)

где Х число служащих, пользующихся одной рабочей станцией (1);

К средневзвешенное число смен (2,5);

С средние ежегодные затраты на одного сотрудника (ЗП с отчислениями);

Подставив в формулу нужные значения, получаем:

Ежегодная экономия от подключения одной рабочей станции Н = 24750 у.е..

Таким образом, годовая экономия фонда ЗП составляет:

ЗП= 10 * 24750= 247500 у.е.

Затраты на заработную плату обслуживающему персоналу приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Смета на заработную плату обслуживающему персоналу.

Должность	Количество	Сумма заработной платы в год
Администратор сети	2 человека	3000
Системный программист	1 человек	3500
Итого:	9500 у.е.

Теперь можно рассчитать экономию фондов при внедрения проекта:

?ЗП = ЗП₁- ЗП₂= 247500 - 9 500 = 238000 у.е.

Однако, при экономии на фондах ЗП, также происходит экономия на налогах с фонда ЗП, которые составляют 39%.

Итого экономия на налогах с фонда оплаты труда:

Эн2 = ЗП₂ * 0,39 = 238000 * 0,39 = 92820 у.е.

В итоге предприятие имеет прибыль в виде экономии а ЗП и экономии налогов с фонда ЗП, которая составляет:

Пр = ЗП₂ + Эн2 = 238000 + 92820 = 330820 у.е.

Чистая прибыль предприятия рассчитывается по формуле:

Пч = Пр - Нпр, (3.7)

где Нпр - налог на прибыль (33 % от суммы прибыли).

Подставив значения, получим [6]:

Пч = Пр - Нпр = Пр - Пр * 0,33 = 330820 - 330820 * 0,33 = 221649,4 у.е.

Следующим шагом нужно произвести оценку стоимости внедрения проекта. Общие затраты на проектирование и создание сети определяются: