 |
Функции и размещение серверов
|
|
|
|
Лекция 12
Проектирование локальных сетей
Введение
Несмотря на усовершенствования в области эффективности оборудования и повышение возможностей передающих сред, процесс проектирования сетей становится все более сложным Намечается тенденция к использованию более сложных сред, включая различные носители и межсетевые соединения за пределами управляемой сети, контролируемой одной организацией. В процессе проектирования важно постоянно помнить о совокупности этих факторов, поскольку тщательное проектирование сети может уменьшить трудности, связанные с ростом и развитием сетевой среды.
Тщательное проектирование сети является важнейшей предпосылкой ее быстрой и устойчивой работы. Если при проектировании сети допущены ошибки, то может возникнуть множество непредвиденных проблем и возможность ее роста окажется под угрозой. Процесс проектирования требует глубокого анализа конкретной ситуации.
План лекции
· Обзор процесса проектирования локальных сетей.
· Цели, проблемы и методология проектирования.
· Процесс разработки топологии локальных сетей.
Проект: проектирование сети
В процессе проектирования необходимо обеспечить выполнение следующих требований.
Предполагается, что сеть будет обслуживать различные рабочие группы - группы персонала школ и группы учащихся. Это логическое разделение станет основной идеей проекта и потребует использования виртуальных локальных сетей. Такие сети, например, придется использовать для того, чтобы отделить компьютеры администраторов от студенческих компьютеров.
Частью этого проекта является также обеспечение доступа к Internet с любого компьютера школьного округа.
|
|
|
Необходим ряд серверов для облегчения интерактивной автоматизации всех административных и обучающих функций.
Поскольку данная реализация сети будет функционировать как минимум 7-10 лет, необходимо принять во внимание возможность 100% роста локальных сетей.
Полоса пропускания канала к каждому хосту должна составлять не менее 1 Мбит/с, а к каждому серверу не менее 100 Мбит/с.
Допускается использовать в сети только два маршрутизируемых протокола: TCP/IP и Novell IPX.
Цели проекта локальной сети
Проектирование сети может оказаться сложной задачей. Проектирование сети включает в себя нечто большее, чем просто создание связи между компьютерами. Для того, чтобы сеть была управляемой и расширяемой требуется учесть множество особенностей. Чтобы спланировать надежную и расширяемую сеть, проектировщик должен осознавать, что каждый из основных компонентов сети предъявляет к ней свои особые требования. Даже сеть, содержащая всего 50 узлов маршрутизации, может создать целый комплекс проблем, которые ведут к непредсказуемым результатам. А попытка разработать и построить сеть, включающую тысячи узлов, может вызвать еще более сложные проблемы.
Первым шагом в планировании сети является определение и документирование целей проекта. Названные цели являются специфическими для каждой организации или конкретной ситуации. Однако следующие требования характерны для большинства проектов.
Функциональность. Прежде всего, сеть должна работать. Это означает, что она должна предоставить пользователям возможность удовлетворения их производственных потребностей. Сеть должна обеспечить связь пользователей друг с другом и с приложениями с соответствующей требованиям скоростью и надежностью.
Расширяемость. Сеть должна обладать способностью к росту. Это означает, что первоначально реализованная сеть должна увеличиваться без каких-либо существенных изменений общего устройства.
|
|
|
Адаптируемость. Сеть должна быть разработана с учетом технологий будущего и не должна включать элементы, которые в дальнейшем ограничивали бы внедрение технологических новшеств.
Управляемость. Сеть нужно сконструировать так, чтобы облегчить текущий контроль и управление для обеспечения стабильности ее работы.
Аспекты, указанные выше, являются специфическими для одних типов сетей и более общими для других типов. В настоящей главе рассказывается как учесть эти требования в процессе проектирования.
Компоненты сетевого проекта
С появлением в последние годы высокоскоростных технологий, таких как ATM (режим асинхронной передачи) и более сложных архитектур локальных сетей, использующих коммутацию и виртуальные локальные сети, многие организации стали обновлять свои локальные сети, планировать и внедрять новые.
Для конструирования локальных сетей под высокоскоростные технологии и мультимедийные приложения проектировщику необходимо учитывать следующие важнейшие аспекты общего проектирования сетей:
· Функции и размещение серверов.
· Определение коллизий.
· Сегментация.
· Соответствие широкополосных и широковещательных доменов.
Функции и размещение серверов
Одним из ключевых моментов успешного проектирования является правильное понимание функций серверов и особенностей их размещения в сети. Серверы предоставляют доступ к файлам, печать, связь и службы приложений, таких как обработка текстов. Серверы чаще используются не в качестве рабочих станций, а работают под управлением специализированных операционных систем, таких как NetWare, Windows NT, UNIX и Linux. В настоящее время каждый сервер обычно выделяется для выполнения одной функции, например, функции почтового или файлового сервера.
Серверы можно разделить на два отдельных класса: серверы предприятия (enterprise servers) и серверы рабочих групп (workgroup servers). Сервер предприятия поддерживает всех пользователей сети, предоставляя им различные службы, такие как электронная почта или служба доменных имен (DNS), как показано на рис. 4.1. Поскольку серверы электронной почты и DNS выполняют централизованные функции, они могут понадобиться каждому члену организации. С другой стороны, сервер рабочей группы обслуживает определенную группу пользователей и предлагает им такие службы, как обработка текстов или совместный доступ к файлам, то есть функции, которые могут понадобиться только некоторым группам пользователей.
|
|
|
Рис. 4.1 Одно из отличии между серверами предприятий и рабочих групп состоит в том, что серверы предприятии включают в себя необходимые службы
Серверы предприятия должны размещаться в главной распределительной станции (main distribution facility, MDF). В этом случае поток данных на серверы предприятия будет идти только к MDF, не проходя через остальные сети. В идеальном случае серверы рабочих групп следует размещать в промежуточных распределительных станциях (intermediate distribution facilities, IDF), no возможности ближе к пользователям, использующим приложения этих серверов. Для этого необходимо непосредственно соединить серверы с MDF или IDF. Если расположить серверы рабочих групп близко к пользователям, то поток данных будет проходить по инфраструктуре сети прямо к IDF, не затрагивая других пользователей в этом сегменте. Внутри MDF и IDF коммутаторы второго уровня должны иметь для этих серверов ширину полосы пропускания не менее 100 Мбит/с.
Следует разделить файловые серверы проекта на серверы предприятия и серверы рабочих групп, а затем разместить их в сети согласно ожидаемому характеру потока данных пользователей и исполняемым функциям.
Серверы DNS и электронной почты. В каждой узловой точке должен находиться DNS-сервер, чтобы поддерживать отдельные школы, обслуживаемые из этой точки. Каждая школа также должна иметь компьютер для DNS и служб электронной почты (так называемый локальный почтовый офис), обслуживающий всех студентов и сотрудников этой школы.
Административный сервер. В каждой школе должен быть административный сервер для аттестации и проведения экзаменов учащихся, контроля посещаемости и выполнения других административных функций. Этот сервер должен использовать семейство протоколов TCP/IP и быть доступным только для преподавателей и сотрудников школы.
|
|
|
Библиотечный сервер. В округе реализуются автоматизированная система библиотечной информации и поисковая система для интерактивного обучения и для исследовательских целей. Этот сервер должен использовать TCP/IP в качестве протокола третьего и четвертого уровня эталонной модели OSI Сервер предназначен для всех пользователей находящихся на территории любой школы округа.
Сервер приложений. Все компьютерные приложения, такие как текстовые редакторы и электронные таблицы, должны размещаться на центральном сервере каждой школы.
Другие серверы. Любые другие серверы, установленные в школах, должны рассматриваться как серверы отделов (рабочих групп) и размещаться в соответствии с потребностями доступа к ним групп пользователей. В качестве примера можно привести сервер с обучающим приложением для определенной школы.
Intranet представляет собой одну из типичных конфигураций локальных сетей. Web-серверы в сети intranet отличаются от публичных Web-серверов тем, что без соответствующего разрешения и пароля получить доступ к сети intranet какой-либо организации невозможно. Сети intranet спроектированы таким образом, что доступ к ним имеют только пользователи, имеющие право доступа к внутренней сети организации. Внутри Intranet устанавливаются Web-серверы, а браузеры используются в качестве общего средства доступа к информации, например, к финансовым, графическим или текстовым данным, хранящимся на этих серверах.
Введение технологии Intranet является лишь одним из многих факторов, обусловленных использованием приложений и параметрами конфигурации и вызывающих потребность в увеличении полосы пропускания. Поскольку полоса пропускания сетевой магистрали должна быть расширена, сетевым администраторам необходимо также рассмотреть возможность приобретения мощных рабочих станций для более быстрого доступа к Intranet. Новые рабочие станции и серверы должны быть снабжены сетевыми адаптерами 10 – 100 Мбит/с для обеспечения большей конфигурационной гибкости, которая позволит сетевым администраторам выделять необходимую полосу пропускания отдельным станциям.
Обнаружение коллизий
Для того, чтобы уменьшить количество коллизий и конкуренцию за доступ к носителям, в процессе проектирования следует принять взвешенные решения при выборе и размещении сетевых устройств. Под конкуренцией понимается чрезмерное число коллизий в сетях Ethernet, вызванное с большим количеством запросов многих устройств к ресурсам сети. Число широковещательных рассылок становится чрезмерным, когда слишком много клиентов обращаются к службам, когда слишком много серверных пакетов предлагают службы или происходят многочисленные обновления таблицы маршрутизации (routing update), а также в случае наличия большого количества широковещательных сообщений протоколов, например, протокола преобразования адресов (ARP).
|
|
|
Узел сети Ethernet получает доступ к среде, конкурируя с другими устройствами. В случае увеличения количества узлов, подключенных к общей среде возникает ситуация, когда, эти узлы пытаются передавать все большее и большее количество сообщений и шансы одного узла выиграть эту борьбу значительно уменьшаются, в результате чего сеть "захлебывается". То, что конкуренция, как метод доступа, не допускает расширения и не позволяет сети увеличиваться, является главным недостатком сетей Ethernet.
Как показано на рис. 4.2, количество коллизий растет с увеличением потока данных в сети с общим доступом. И хотя коллизии являются обычными явлениями в сетях Ethernet, чрезмерное их число уменьшает доступную полосу пропускания (иногда весьма значительно). В большинстве случаев фактически доступная полоса уменьшается примерно на 35—40% по сравнению с номинальной (10 Мбит/с). Это явление можно ликвидировать путем сегментации сети с использованием мостов, коммутаторов или маршрутизаторов.
Рис. 4.2. В сети с шинной топологией коллизии уменьшают доступную полосу пропускания
Сегментация
Под сегментацией (segmentation) понимается процесс разделения одного коллизионного домена на два или более, как показано на рис. 4.3. Мосты и коммутаторы второго (канального) уровня можно использовать для сегментации сети с логической шинной топологией и для создания разделенных коллизионных доменов. В результате увеличивается доступная полоса пропускания для отдельных станций. Вся сеть с шинной топологией по-прежнему представляет собой широковещательный домен, поскольку мосты и коммутаторы пересылают широковещательные пакеты, хотя и не распространяют коллизии (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Для сегментации сети используются маршрутизаторы и коммутаторы
Все широковещательные рассылки от любого хоста видны остальным хостам в том же широковещательном домене, что необходимо для обеспечения возможности установления соединения. Расширяемость широкополосного домена зависит от общего потока данных, а расширяемость широковещательного домена — от общего широковещательного потока. Важно помнить, что мосты и коммутаторы пересылают широковещательный (FF-FF-FF-FF-FF) поток, в то время как маршрутизаторы обычно этого не делают.
|
|
|
