Проектирование компьютерной сети

Многие фирмы  достаточно широко используют сети Token Ring (маркерное кольцо). Сети этого типа обеспечивают своим клиентам гарантированный обмен информацией благодаря детерминированному доступу к среде передачи. При использовании технологии Token Ring станции подключаются к сети по логической кольцевой топологии. Все станции, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер), в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом. Также как и  в Ethernet в технологии Token Ring используется несколько форматов кадров. Сообщение в кольце получают все рабочие станции и каждая проверяет, не ей ли оно адресовано. Если адреса совпали, то станция копирует его в свою память, а затем возвращает передающей станции. Последняя проверяет правильность сообщения и передает маркер другим станциям.

Скорость передачи данных в Token Ring: 16 Мбит\с 
 

3. Технология  FDDI.

Эта технология во многом основывается на технологии Token Ring, развивая и совершенствуя её основные идеи. Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети. В этом и заключается основной способ повышения отказоустойчивости в сети FDDI и обеспечения резервирования. Если произойдет обрыв кабеля или отказ рабочей станции, то уцелевшие станции передадут кадры, минуя место отказа. Узлы подключаются к обоим кольцам. Среди двух колец выделяют первичное и вторичное. Про метод доступа следует сказать, что он несколько отличается от метода в Token Ring. В FDDI маркер передается следующей станции непосредственно после передачи кадра данных в сеть (в Token Ring только после возвращения кадра в узел, который передал этот кадр в сеть). Технология FDDI сочетает в себе массу полезных свойств, таких как:

• высокая степень отказоустойчивости;
• способность покрывать большие территории (даже крупные города);
• высокая скорость обмена данными;
• поддержка синхронного мультимедийного трафика;
• гибкий механизм распределения пропускной способности кольца между станциями;
• возможность работы при коэффициенте загрузки кольца, близком к 1;
• легкая трансляция трафика FDDI в трафики таких популярных протоколов как  Ethernet и Token Ring, за счет совместимости форматов адресов станций.

Скорость передачи данных в FDDI: 100 Мбит\с 

Для проекта нашей  сети мы выбираем технологию Fast Ethernet, но в некоторых местах лучше использовать Gigabit Ethernet. Для выбранной нами топологии эти сетевые технологии очень хорошо подходят. Внутри LAN первого этажа и LAN второго этажа сделаем Fast Ethernet, и этого будет вполне достаточно, скорости 100 Мбит\с здесь будет вполне хватать. Коммутатор 1 и 7, а также оба сервера соединим с роутером на основе технологии Gigabit Ethernet, т.к. тут лучше иметь более высокую скорость передачи данных. Как известно, эти две технологии обладают высокой степенью преемственности по отношению друг к другу, поэтому при их комбинировании никаких проблем не возникнет. 
 

Какие серверы нам нужны.

1. Файловый сервер.

Это высокопроизводительный компьютер с накопителем на магнитном  диске большой емкости, предназначенный  для хранения файлов клиентов сети, управления работой в сети и обслуживания прикладных процессов пользователей. Сотрудникам предприятия, для которого мы проектируем сеть, необходимо будет хранить общие файлы где-то в одном месте. Например, это могут какие-то стандартные формы договоров, отчетов, других рабочих документов, а также дистрибутивы программ, которые используются многими сотрудниками. Таким образом, все эти общие файлы будут храниться в одном месте, а не на каждом компьютере, для каждого пользователя. Отсюда вывод: файловый сервер позволяет значительно сэкономить дисковое пространство. Также файловый сервер позволяет обеспечить совместную работу над пакетом документов и обмен файлами между пользователями сети. Это тоже важно. Еще одна задача, которую будет решать файловый сервер, связана с надежностью хранения информации. Ничто не долговечно и жесткие диски персональных компьютеров могут выйти из строя, тогда мы потеряем важную информацию. На файловом сервере мы сделаем все, чтобы предотвратить такую ситуацию, а именно: установим RAID-массив. 

2. Сервер  печати.

Это аппаратное средство, обеспечивающее автономную работу одного или нескольких принтеров в сети без привлечения ресурсов файлового сервера или рабочих станций. Т.е. печать мы организуем отдельно от файлового сервера и рабочих станций, чтобы не снижать производительность и надежность функционирование сервера, а клиентские станции не будут отвлекаться на печать. 

3. Почтовый  сервер.

     Это простое и удобное средство для  организации обмена и совместного  использования информации внутри организации, коллектива или между организациями. Таким образом, сотрудники предприятия смогут обмениваться информацией внутри своего предприятия и по средствам Internet. Очень удобно, например, так рассылать личные распоряжения. Наличие собственного почтового сервера дает еще целую массу возможностей, таких как, например переадресация сообщений на другой почтовый ящик или предоставление доступа другому сотруднику, если хозяин почтового ящика уходит в отпуск. В большинстве систем все личные почтовые ящики могут открыть только их владельцы. Даже администратор системы не имеет к ним доступа. Таким образом, соблюдается тайна личной переписки. 

4. Сервер  базы данных.

Это компонент  вычислительной сети, который принимает  все запросы клиентов к БД и  возвращает им результаты поиска. СБД  обеспечивают снижение нагрузки на сеть при множественном одновременном обращении клиентов к БД, реализуют процедуры поддержки целостности и восстановления в случае сбоев, имеют гибкие механизмы разграничения доступа и ряд других функций. Наверное, практически на каждом предприятии, каждой организации существует своя база данных. Если у нас будет СПД, то каждый сотрудник будет работать с самыми обновленными данными. 

5. Сервер  резервирования.

Этот сервер предназначен для сохранения и восстановления данных в сетях. Какой бы RAID у нас не стоял, а резервное копирование всегда нужно. Поэтому мы установим специальное устройство со сменными накопителями большой емкости. Это либо накопитель на магнитной ленте, либо библиотека магнитооптических дисков. Таким образом, мы получим гарантию, что наиболее важные файлы и папки будут точно сохранены. 

Мы уже решили, что в нашем проекте будет  два сервера. Распределим их функции:

• Сервер 1: файловый сервер, СПД;
• Сервер 2: Backup, почтовый сервер, сетевая печать.

 
 

Некоторые решения для серверов.

Понятно, что для  файлового сервера просто необходим RAID-массив, а также хороший RAID-контролер.

RAID – это Redundant Array of Inexpensive Disks, т.е. избыточный массив недорогих дисков. Смысл в том, что несколько дисков можно объединить в одно устройство, называемое дисковым массивом, которое помимо большого объема, будет обладать либо повышенной скоростью работы по сравнению с отдельным диском, либо повышенной надежностью хранения данных, либо и тем и другим. Есть несколько способов объединения дисков в массивы. Эти способы и называют уровнями.

Для нашего сервера мы выбираем RAID 5 уровня.

Схема RAID 5.

 

Для RAID 5 уровня нужно, как минимум, три диска. Это промежуточный вариант, при котором данные распараллеливаются и записываются сразу на несколько дисков (как в RAID 0). Но при этом на каждый диск заносится еще и дополнительная избыточная информация, которая при выходе из строя одного из винтчестеров  массива позволяет оставшимся дискам скооперироваться и восстановить данные, хранившиеся на их погибшем товарище. В общем, RAID 5 уровня является своеобразным компромиссом между скоростными характеристиками RAID 0 и надежностью RAID 1. Скорость чтения этого рейда тем выше, чем больше дисков мы подключим. А вот скорость записи из-за того, что контроллеру приходится рассчитывать корректирующие коды, будет, возможно, даже ниже, чем у одиночного диска. Ёмкость RAID’а 5 уровня рассчитывается так:

V*(N - 1),

где V – вместимость наименьшего диска;

а N – количество дисков.

Отсюда вывод: лучше  объединять в RAID диски с одинаковой ёмкостью.

Для нашего сервера (RAID будет стоять на сервере 1) мы возьмем 4 диска ёмкостью 73Гб, таким образом, получаем общий объем 219Гб.

Покупаем HDD(SCSI) Seagate Cheetah 10K.6, Ultra320 Wide, 73Gb, 8Mb cache, частота вращения: 10000. Стоимость ≈ 4 * 200$ = 800$. 

Кстати, стоит отметить, что RAID 5 уровня на сегодняшний день является самым востребованным.

RAID-контролер покупаем такой: Adaptec 2120S, Ultra320 Wide SCSI, RAID 0, 1, 3, 5, 7, 64 Mb cache, 1 channel, Kit. Стоимость: 415$. 

Каждый сервер необходимо подключить к UPS (источник бесперебойного питания). Проблемы с первичным питанием могут возникнуть когда угодно, и никто от этого не застрахован. ИБП мы защищаем сервер от таких напастей, как:

• полное пропадание первичного питания;
• кратковременное, на доли секунд, пропадание первичного напряжения;
• кратковременное импульсное повышение напряжения выше 100%;
• высокое зашумление первичного напряжения.

Для обоих серверов выбираем такой ИБП: APC Back UPS PRO 650.

Стоимость: 2 * 119$ = 238$. 

Второй сервер, как уже отмечалась ранее, мы снабдим устройством резервного копирования (стримером), наш выбор: Sony SDT-9000 12/24 Gb, DDS-3, внутренний [OEM]. Стоимость: 475$. 
 

Каким типом кабеля мы пользуемся.

     Проектируемая сеть расположена в разных помещениях на разных этажах и потому будет характеризоваться большим количеством ответвлений кабеля. Поэтому к кабелю предъявляются повышенные требования к удобству выполнения ответвлений  и удобству прокладки его в помещениях. Выбранная ранее технология сети (Fast Ethernet и Gigabit Ethernet) накладывает ограничения на тип кабеля: экранированная витая пара мало пригодна для таких сетей. Применение коаксиального кабеля в локальной сети – это устаревшая технология, которой следует избегать. Стоимость установки сетей на оптоволоконном кабеле оказывается весьма высокой, в силу рассмотренных выше причин. Поэтому будет использоваться неэкранированная витая пара (UTP категории 5). Чтобы подключить сервер 2 к модему будем использовать DATA-кабель.

Кабель  «витая пара» UTP 4 пары NETKO Japan /cat. 5E/. Стоимость: 0,17$. 
 

Какой нам нужен модем.

Выберем ADSL модем D-Link, скорость, которая нам необходима: входящий трафик – 1024 Мбит\с, исходящий трафик – 512 Мбит\с. 
 

Другое  сетевое оборудование.

Коммутаторы.

Для коммутаторов 2 и 8 (тут необходимо более 8 портов) выбираем D-Link DES-1016D 16 port. Стоимость: 52$.

Для остальных  коммутаторов выбираем D-Link DES-1008D Коммутатор 8 портовый 10/100. Стоимость: 25$.

Маршрутизатор.

Linksys (Division of Cisco Systems) BEFSR41 EtherFast Cable/DSL 4-Port Router. Стоимость: 72$.

Принт-сервер.

D-Link DP-301P/+ Стоимость ≈ 62 $. 

Один  персональный компьютер.

В общем, предполагается, что на предприятии  уже имеются персональные компьютеры, но если возникнет необходимость в покупке компьютера, можно остановиться на приведенном ниже варианте.

Компьютер на основе P4 (без монитора) ≈ 480 $:

P4 – 2800 800 MHz FSB 1Mb, Socket-478, MB i865PE,

DDR 512 (2*256) Mb 400 MHz, HDD 120.0 ATA/133 7200 rpm,

ATI Radeon 9800SE 128 Mb TV-Out, DWD/CD-RW, Sound 5.1,  ...

Монитор ≈ 150 $: 17, LG StudioWorks F700P, Flatiron, 1600x1200/75Hz, USB, TCO’99.

Сетевая карта ≈ 6,5 $: D-Link 520-TX 10/100. 
 

Выбор программного обеспечения.

В качестве ОС будем  использовать продукты фирмы Microsoft. Это связано с тем, что они получили широкое распространение; имеют службу поддержку клиентов; кроме того, продукты, разрабатываемые отделом, предназначены для работы под Windows. Большинство сотрудников привыкло работать с Windows

Для серверов 1 и 2 будет использована Window 2003 Server. Для рабочих мест персонала – Windows XP Professional.

Для обеспечения  безопасности на сервере 2, обеспечивающем работу с Internet, будет установлены Firewall: Outpost Firewall Pro. На каждом компьютере (и серверах) будет установлен Антивирус Касперского.

Стоимость:

     Windows XP ≈ 72 $;

     Outpost Firewall Pro ≈ 20 $;

     Kaspersky Business Optimal ≈ 40 $. 

 

     Пояснения к схеме.

На схеме изображены две локальных сети, соединенные между собой маршрутизатором Router-1. Одна из них (LAN первого этажа) представлена более подробно, организация второй очень похожа, поэтому нет смысла ее рассматривать более подробно и загромождать схему.