8.3. Функции, характеристики и типовая структура корпоративных компьютерных сетей (ккс)

Корпоративная компьютерная сеть (Intranet) – это сеть на уровне компании (организации, предприятия), в которой используются программные средства, основанные на протоколе TCP/IP Internet. Другими словами, Intranet – это версия Internet на уровне компании, адаптация некоторых технологий, созданных для Internet, применительно к частным локальным (LAN) и глобальным (WAN) сетям организаций.

Корпоративную сеть можно рассматривать как модель группового сотрудничества, вариант решения прикладного программного обеспечения для рабочих групп, основанного на открытых стандартах Internet. В этом смысле ККС представляет собой альтернативу пакету Lotus Notes (LN) фирмы Lotus Corporation, который с 1989 г. является стандартом для совместного использования информации и внутрикорпоративного сотрудничества. Пакет LN – это фирменное программное обеспечение типа «клиент-сервер», которое поддерживает связь в рабочей группе, электронную почту, дискуссии, дублирование базы данных и среду разработки приложений.

Корпоративные сети, как и Internet, основаны на технологии «клиент-сервер», т. е. сетевое приложение делится на стороны: клиента, запрашивающего данные или услуги, и сервера, обслуживающего запросы клиента.

Наблюдаемый в настоящее время громадный рост корпоративных сетей объясняется их преимуществами, основанными на совместном использовании информации, сотрудничестве, быстром доступе к данным и наличии большого числа пользователей, уже знакомых с необходимым программным обеспечением по работе в Internet.

Корпоративная сеть, объединяющая локальные сети отделений и предприятий корпорации (организации, компании), является материально-технической базой для решения задач планирования, организации и осуществления ее производственно-хозяйственной деятельности. Она обеспечивает функционирование автоматизированной системы управления и системы информационного обслуживания корпорации.

Решая задачи, прежде всего, в интересах всей корпорации, ее отделений и предприятий, корпоративная сеть предоставляет услуги как своим пользователям (штатным сотрудникам корпорации), так и внешним пользователям, не являющимся этими сотрудниками. Это способствует популяризации сети и положительно сказывается на сокращении сроков окупаемости затрат на ее создание, внедрение и совершенствование. По мере развития ККС расширяется перечень предоставляемых ею услуг и повышается их интеллектуальный уровень. Расширению контингента пользователей ККС способствует то обстоятельство, что Internet и Intranet легко интегрируются.

Основные характеристики ККС. К корпоративной сети, как и к другим типам компьютерных сетей, предъявляется ряд требований. Главное из них – обеспечение пользователям возможности оперативного доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть. Решению этой основной задачи подчинены остальные требования: по производительности, надежности, безопасности, управляемости, совместимости, расширяемости, масштабируемости и прозрачности. Качество предоставления услуг сетью определяется тем, насколько полно выполняются эти требования, особенно по производительности и надежности.

Для оценки степени удовлетворения указанных требований используются ниже рассматриваемые показатели, которые одновременно являются основными характеристиками корпоративной сети.

Производительность сети – одно из ее основных свойств. Оно обеспечивается возможностью распараллеливания работ между несколькими элементами сети (компьютерами, альтернативными маршрутами, распределенными базами данных и т. д.).

Для оценки производительности сети используются такие показатели [20]: время реакции на запрос, пропускная способность всей сети или отдельных ее звеньев (подсетей), задержка передачи данных.

В ремя реакции на запрос – это интервал времени между подачей запроса пользователя к какой-либо сетевой службе и получением ответа на этот запрос. Время реакции зависит от многих факторов (тип сетевой службы, к которой обращается пользователь, наименование и место сервера, к которому идет обращение, текущее состояние элементов сети, квалификация самого пользователя и т. д.), поэтому используется и средневзвешенная оценка этого времени.

Пропускная способность сети (или ее звена) оценивается количеством информации (в пакетах, битах) передаваемых сетью в единицу времени. Она характеризует качество выполнения основной функции сети-транспортировки сообщений. Пропускная способность может быть средней (вычисляемой за достаточно большой промежуток времени – месяц, неделя, сутки, час), мгновенной (вычисляемой за короткий промежуток времени – секунда, миллисекунда), максимальной (это наибольшая мгновенная пропускная способность, зафиксированная за время наблюдения). Кроме того, в оценке производительности сети используется минимальная пропускная способность. Если маршрут передачи пакета состоит из участков с разной пропускной способностью, то общая пропускная способность этого маршрута будет равна минимальной из пропускных способностей составляющих участков (элементов) маршрута.

Задержка передачи данных – это задержка между моментом поступления пакета на вход какого-либо устройства сети (или части сети, или, наконец, всей сети) и моментом появления его на выходе этого устройства. Этот показатель характеризует только сетевые этапы передачи данных и не относится к задержкам, связанным с обработкой данных на компьютерах. Обычно задержка передачи данных составляет сотни миллисекунд, реже – несколько секунд. Это мало влияет на качество службы электронной почты, службы печати и др. Но если передаваемый пакет переносит голосовые данные или видеоизображение, то такие задержки приводят к заметному снижению качества информации, предоставляемой пользователю.

Надежность – функционирования сети оценивается рядом показателей. К ним относятся:

• коэффициент готовности – доля времени, в течение которого сеть используется по основному своему назначению;

• вероятность доставки пакета адресату без искажений;

• вероятность потери пакета при его передаче;

• отказоустойчивость, т. е. способность сети скрыть от пользователя отказ отдельных ее элементов. В отказоустойчивой сети отказ одного из ее элементов приводит к некоторому снижению качества работы сети, но не к полному ее останову.

Такой набор показателей характерен для оценки надежности сложных систем, которые, кроме состояний работоспособности и неработоспособности, могут иметь и другие промежуточные состояния.

Безопасность сети – это способность сети защитить циркулирующую в ней информацию от несанкционированного доступа.

Управляемость – возможность централизованно контролировать состояние как всей сети, так и основных ее элементов, выявлять причины отказов элементов сети и восстанавливать ее работоспособность, анализировать производительность сети и планировать ее развитие. Все эти функции выполняются не разрозненными средствами управления, а системой управления сети, рассматриваемой как единое целое.

Администраторам сети неизбежно приходится сталкиваться с проблемой объединения несовместимых нестандартных сетей в сеть масштаба организации. Управление такими сетями, решение вопросов контроля и отслеживания трафика – непростая задача. Вероятно, в недалеком будущем, когда аппаратные и программные средства сети различных производителей будут соответствовать новым стандартам, а протоколы управления сетями вместе с новыми версиями СОС позволят детально контролировать всю сеть, управление сетью станет систематической и рутинной работой. А пока это управление представляет собой некоторый симбиоз науки и искусства.

Международная организация по стандартизации (ISO) определила следующие пять категорий управления, которые должна включать система управления сетью:

• управление конфигурацией. В рамках этой категории производится установление и управление параметрами, определяющими состояние сети;

• обработка сбоев. Здесь осуществляется обнаружение, изоляция и исправление неполадок в сети;

• управление учетом. Основные функции – запись и выдача информации об использовании ресурсов сети;

• управление производительностью. Здесь производится анализ и управление скоростью, с которой сеть передает и обрабатывает данные;

• управление защитой. Основные функции – контроль доступа к ресурсам сети и защита циркулирующей в сети информации.

Основные принципы управления сетью определяют главные решения по реализации функций в рамках указанных категорий управления.

С овместимость (интегрируемость) – способность сети использовать самое разнообразное аппаратное и программное обеспечение от разных производителей. Сети с разнотипными элементами называются неоднородными (гетерогенными). Для нормальной работы такой сети необходимо использование в ней модулей, отвечающих требованиям открытых стандартов и спецификаций. В случае выполнения этого условия сеть получается интегрированной.

Расширяемость – возможность сравнительно легкого добавления (без ухудшения других характеристик сети) отдельных элементов сети (компьютеров, приложений, служб), наращивания длины ее сегментов и замены аппаратуры более современной.

Масштабируемость – возможность наращивания количества узлов и увеличения протяженности связей в очень широких пределах без ухудшения производительности сети. Обеспечение масштабируемости достигается применением дополнительного коммуникационного оборудования и специального структурирования сети.

Расширяемость и масштабируемость сети – разные ее характеристики. Сеть может обладать хорошей расширяемостью, но плохой масштабируемостью. Например, в односегментной локальной сети, установленной в центральном офисе корпорации или в одном из ее отделений, расширяемость сети достигается подключением новых рабочих станций. Однако такая сеть имеет ограничение на число станций (их не должно быть более 30-40), так как в случае подключения большего числа РС (физически это возможно) резко снижается производительность сети. Наличие такого ограничения – признак плохой масштабируемости сети при хорошей расширяемости.

Прозрачность – способность сети в ходе предоставления услуг пользователям скрывать от них особенности используемых операционных систем и различия в типах компьютеров.

Концепция прозрачности достигается на уровне пользователя (для работы с удаленными ресурсами он использует те же команды и процедуры, что и для работы с локальными ресурсами) и на уровне программиста (приложению для доступа к удаленным ресурсам требуются те же вызовы, что и доступа к локальным ресурсам). Эта концепция применяется и к различным аспектам сети. Например, прозрачность расположения запрашиваемых ресурсов сети означает, что пользователь не обязан знать место расположения программных и аппаратных ресурсов, которыми он хочет воспользоваться. Прозрачность параллелизма означает, что процесс распараллелирования вычислений происходит автоматически, без участи программиста (для него этот процесс невидим, прозрачен).

П оддержка различных видов трафика – очень важная характеристика сети, определяющая ее возможности. Сети, в которых, кроме традиционного трафика компьютерных данных, обеспечена возможность передачи и обработки трафика мультимедийных данных, используются для организации видеоконференций, обучения и развлечения на основе видеофильмов и т. п. Такие сети являются гораздо более сложными по своему программному и аппаратному обеспечению и по организации функционирования по сравнению с сетями, где осуществляется передача и обработка только трафика компьютерных данных или только мультимедийного трафика. Совмещение в одной сети традиционного компьютерного и мультимедийного трафиков, отличающихся противоположными требованиями к качеству обслуживания, требует внесения принципиальных изменений как в протоколы, так и оборудование.

Не все перечисленные характеристики сетей поддаются количественной оценке. Если для количественной оценки по таким характеристикам сети, как производительность, надежность и безопасность разработаны соответствующие системы показателей и алгоритмы определения их значений, то оценка сети по другим характеристикам осуществляется в основном с помощью качественных показателей.

Типовая структура ККС. Для корпоративной сети крупного предприятия (объединения, организации), имеющего филиалы (отделения) в разных городах и даже странах, характерны [39]:

• масштабность – сотни и тысячи рабочих станций, наличие удаленных компьютеров для работы сотрудников предприятия, десятки и сотни серверов, большие объемы компьютерных и мультимедийных данных, множество разнообразных приложений;

• гетерогенность – использование различных типов компьютеров, коммуникационного оборудования, операционных систем и приложений;

• использование территориальных сетей связи (ТСС) – филиалы и отделения предприятия соединяются между собой и с центральным офисом с помощью телекоммуникационных средств, в том числе телефонных каналов, радиоканалов, спутниковой связи;

• более высокие требования (по сравнению с другими типами сетей) к некоторым характеристикам сети. Сюда относятся: обеспечение поддержки различных видов трафика, организация виртуальных локальных сетей для оперативного взаимодействия сотрудников предприятия в рамках рабочих групп «по интересам», управляемость, расширяемость, масштабируемость, безопасность информации в сети.

Типовая структура корпоративной компьютерной сети приведена на рис. 38. Здесь выделены: оборудование центрального офиса предприятия и его отделений (филиалов), магистральная сеть, сеть доступа, удаленные персональные компьютеры (УПК) сотрудников предприятия, телефонные сети.

В центральном офисе имеются коммутатор центрального офиса и учрежденческая автоматическая телефонная станция (УАТС) с подключенными к ней через телефонные сети телефонными аппаратами (Т), сервер удаленного доступа (программно-аппаратный комплекс, совмещающий функции маршрутизатора, моста и шлюза и обеспечивающий организацию массового удаленного доступа через аналоговые телефонные сети или ISDN), офисная ЛКС, связанная с мультиплексором-коммутатором с помощью маршрутизатора. Оборудование центрального офиса имеет выход на территориальную сеть связи через мультиплексор-коммутатор.

Региональные отделения предприятия имеют свою локальную сеть, связанную с ТСС с помощью оборудования СРЕ (Customer Premises Equipment). Оборудование СРЕ, размещаемое на территории регионального отделения, объединяет устройства типа:

• DTE (Data Terminal Equipment) – устройства выработки данных для передачи в ТСС, это маршрутизаторы или удаленные мосты. Для ТСС они представлены единым устройством – портом маршрутизатора или моста;

• DCE (Data Circuit terminating Equipment) устройства, которые обеспечивают необходимый протокол физического уровня данного канала связи. Используются DCE трех основных типов: модемы для работы по коммутируемым и выделенным аналоговым каналам, устройства для работы по цифровым выделенным каналам сетей технологии TDM и терминальные адаптеры для работы по цифровым каналам сетей ISDN.

Кроме того, в ККС имеется ряд удаленных персональных компьютеров, подключенных к ТСС через местные телефонные сети.

Территориальные сети связи, используемые для построения корпоративной сети, можно разделить на магистральные сети и сети доступа.

Магистральные сети связи используются для связи региональных отделений предприятия между собой и с центральным офисом. Они обеспечивают высокую пропускную способность (от 2 до 622 Мбит/с) и высокий коэффициент готовности. В качестве магистральных сетей обычно используются цифровые выделенные каналы.