Проектирование локальной вычислительной сети "Трастсеть"

Размещено на http://allbest.ru

Введение

Федеральная служба по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций (Трастсеть) является федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по контролю и надзору в сфере средств массовой информации, в том числе электронных, и массовых коммуникаций, информационных технологий и связи, функции по контролю и надзору за соответствием обработки персональных данных требованиям законодательства Российской Федерации в области персональных данных, а также функции по организации деятельности радиочастотной службы.

Основополагающим документом является Постановление Правительства РФ от 2 июня 2008 г. № 419 «О Федеральной службе по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций» (ссылка на приложение).

Управление Федеральной службы по надзору в сфере связи и массовых

Коммуникаций по Ростовской области имеет сложную организационную структуру и состоит из Ростовского Управления и нескольких территориальных отделов (ТО). Как и в любой организации присутствует определенная специфика работы. За каждым из отделов управления закреплен определенный тип операторов (телевидение, радиовещание, СМК, связь, телематика, РЭС, почта, персональные данные), за которым осуществляется надзор и контроль на основании соответствующих правовых документов (ссылка на приложение), путем осуществления плановых и внеплановых проверок, установленных в конце прошедшего года по результатам планирования. Кроме того, происходит составление отчетов с последующей их отправкой в Головное Управление (месячные, квартальные, годовые и внеплановые отчеты).

Кроме отчетной информации в организации циркулируют и другие информационные потоки.

Потоки информации в своем большинстве циркулируют в каждом отделе независимо друг от друга. Под этим подразумевается, что каждый отдел специализируется на контроле операторов определенного типа. Взаимодействие между отделами существует в плане сверки временных показателей работы, а именно согласование очередности проведения проверок отделами по дате и/или времени, согласование перекрестных проверок (один оператор предоставляет несколько видов услуг) и конечно отчетность каждого отдела своему куратору и Руководителю Управления. Дополнительный обмен происходит с ТО так как результаты их работы должны в соответствующие отделы Управления, т.е. ТО фактически являются лишь исполнителями, ответственность лежит на Ростовском Управлении. Под информационными потоками здесь понимаются протоколы, решения, планы отделов, нормативная и правовая документация и приказы по Управлению.

В описанной предметной области присутствует ряд проблем, которые рассматриваются с уклоном на техническую сторону ЛВС.

Выделяемые организационные проблемы:

- существенное (Таб. 3) количество обрабатываемых документов (число за период), с учетом существующего плана на период

- возможное пересечение задач нескольких отделов и как следствие совместный доступ к информации (совместные проверки, приемочные комиссии)

- частое изменение руководящих документов и необходимость в постоянном наличии их последних редакций, а также совместный доступ к ним

- значительная удаленность ТО в территориальном плане и необходимость в частом информационном взаимодействии (г. Новочеркасск, г. Таганрог, г. Шахты, г. Волгодонск)

- значительная удаленность в территориальном плане Головного Управления и необходимость в постоянном информационном взаимодействии (Московская область)

- постоянное взаимодействие с гражданами (Интернет, электронная почта, сайт, почта; жалобы, обращения, вопросы)

Социальные проблемы разделены на две категории: в срезе работников Управления и общества в целом.

Выделяемые проблемы в срезе работников:

- Средняя подготовка персонала (очень много вопросов связанных не только с ЛВС)

- Специфические нагрузки на здоровье работников (глаза, суставы)

- Необходимость в постоянной технической поддержке сотрудников (необходимость в оперативном решении проблем, для непрерывности процесса работы)

Выделяемые проблемы в срезе общества:

- нарушение операторами нормативных правовых актов (нарушения НПА влияет на качество услуг предоставляемых гражданам)

- трудности и вопросы при создании нового оператора (трудности при первоначальном понимании законодательства в сфере связи)

- слабая осведомленность граждан в законодательстве в сфере массовых коммуникаций (ответы на вопросы, рекомендации)

На базе организационных и социальных проблем формируются технические проблемы:

- плохое состояние кабель каналов в отдельных отделах (нехватка пространства в каналах, нехватка самих кабель каналов)

- плохая организация распределения коммутирующего оборудования (вследствие нехватки проложенного кабеля)

- отсутствие постоянной связи с ТО и Головным Управлением (под отсутствием постоянной связи имеется в виду лишь связь по средствам электронной почты; существуют ситуации, когда объем сообщения велик)

- слабое следование техническим стандартам разработки ЛВС (стандарты соблюдены лишь в срезе ограничений Ethernet)

- недостаточные и не сертифицированные средства защиты информации (ссылка на схему текущей ЛВС)

- отсутствие оборудования позволяющего определять состояние сети (простые свитчи)

- слабая оценка параметров сети, как следствие предыдущей проблемы (аппаратура не поддерживает средств анализа сети)

- отсутствие возможности расширения сети (описанные выше проблемы кабель каналов, ограничение самого здания)

Исходя из списков приведенных выше проблем, можно отметить их значительное суммарное количество. Из всех этих проблем необходимо выделить основные, те которые будут решаться в ходе данной выпускной квалификационной работы. Наиболее актуальны проблемы технического плана, а именно (с учетом приоритетов):

- слабое следование техническим стандартам разработки ЛВС (СКС)

Данная проблема влияет на качество работы сети, качество ее организации.

- недостаточные и не сертифицированные средства защиты информации

Необходимость в защите информации диктуется желанием избегания внешних угроз для внутреннего производственного процесса.

- отсутствие оборудования позволяющего определять состояние сети

Наличие оборудования такого плана позволяет четко определять характеристики ЛВС, следить за их изменением и вовремя реагировать на их критические показатели.

- отсутствие возможности расширения сети

Присутствие данной проблемы косвенно влияет на расширение штата сотрудников, изолируя их от текущего информационного обмена в связи с отсутствием технических возможностей подключения к ЛВС.

Проблемы, описанные выше, будут решаться с помощью проектирования и построения ЛВС, удовлетворяющей всем информационным потребностям. Существующие варианты:

1) точечные изменения ЛВС направленные на временное решение конкретных проблем

То есть изменения будут скоротечны и направлены на частичное или полное решение проблем без учета их влияние на остальные составляющие ЛВС. Скоротечность влияет на качество получаемых результатов, но имеет модульную и быструю систему устранения проблемных зон.

2) модернизация текущей ЛВС

Подразумевает частичную замену аппаратных, программных частей ЛВС, с сохранением функционала, структуры сети. Модернизация отличается от предыдущего решения более тщательным подходом к устранению существующих проблем, но сохраняет при этом модульность реализации.

3) создание новой ЛВС с ликвидацией старой

Подразумевает полную замену оборудования, кабеля, типа сети, способов прокладки, топологии, способов защиты и т.д. Данное решение имеет большое количество недостатков. Большая стоимость реализации по сравнению с остальными решениями. Длительный процесс внедрения повлечет за собой остановку привычного информационного обмена, на период самого внедрения.

Здание краснодарского управления содержит четыре этажа, а также один чердачный этаж и один подвальный этаж, два лестничных пролета. При работе используется чуть более 100 компьютеров, объеденных в локальную вычислительную сеть. Локальная сеть используется для организации информационного взаимодействия между отделами управления. Начальники отделов и руководство имеют доступ к сети Интернет. Взаимодействие с территориальными отделами производится путем передачи информации через электронную почту.

В связи с пространственным распределением отделов (4 этажа), организована существующая на данный момент локальная вычислительная сеть, используемая для совместной работы сотрудников управления.

Конкретные критерии отдельных уровней.

Руководство:

- затраты

- длительность реализации

- защита

Администраторы:

- СКС

- подготовка пользователей

- почтовый сервер (обращение с людьми напрямую с отделов)

Пользователи:

- состояние кабельканалов

- техническое оснащение

- отказы сервера в обслуживании (работа сервера)

Вес критериев разделяется следующим образом:

- руководство (высокий)

- администраторы (средний)

-пользователи (низкий)

Таблица 1 - Сравнение критериев решений

Вес критерия	Критерий	Текущее состояние	Точечные изменения ЛВС	Модернизация ЛВС	Новая ЛВС
Высокий(3)	затраты (мало)	-	хорошо	средне	плохо
	длительность реализации (мало)	-	хорошо	средне	плохо
	защита (состояние)	средне	средне	средне/хорошо	хорошо
Средний(2)	СКС (есть)	нет	нет	нет	да
	почтовый сервер (есть)	нет	да	да	да
	подготовка пользователей
Низкий(1)	состояние кабельканалов	плохо	средне	средне/хорошо	хорошо
	техническое оснащение	средне	хорошо	хорошо	хорошо
	работа сервера	плохо	плохо	хорошо	хорошо

Примерная оценка критериев.

Вес: 3-руководство, 2-администраторы, 1-пользователи

Хорошо - 3, Средне - 2, Средне/Хорошо -2.5, Плохо -1

Да - 2, Нет -1

Таблица 2 - Оценка решений с точки зрения выбранных критериев

Текущее состояние	Точечные изменения ЛВС	Модернизация ЛВС	Новая ЛВС
0	3*3=9	3*2=6	3*1=3
0	3*3=9	3*2=6	3*1=3
3*1=3	3*2=6	3*2=6	3*2=6
2*2=4	2*2=4	2*2.5=5	2*3=6
2*1=2	2*2=4	2*2=4	2*2=4
2*2=4	2*2=4	2*3=6	2*3=6
1*1=1	1*2=2	1*2.5=2.5	1*3=3
1*2=2	1*3=3	1*3=3	1*3=3
1*2=2	1*2=2	1*3=3	1*3=3
18	43	41.5	37

Считаю, что точечные изменения не имеют смысла, так как это лишь временное решение проблем. На основе анализа общих критериев, выходит, что лучше всего подходит модернизация ЛВС Управления (исключая первый вариант). Создание новой ЛВС не подходит так как не все элементы текущей ЛВС требуют полной замены, а также это требует серьезных временных и денежных затрат.

Исходя из выбранного направления решения, целью данной ВКР является создание проекта модернизированной ЛВС Трастсетьа по Ростовской области.

1. ПРЕДПРОЕКТНОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ

1.1 Цели, задачи, организационная структура, функции, потоки информации

Управление Трастсети делится на пять частей: одно ростовское управление, расположенное в городе Ростов-на-Дону и четыре территориальных отдела - Новочеркасский ТО, Шахтинский ТО, Таганрогский ТО и Волгодонский ТО с подчинением Головному Управлению (Рисунок 1.1).

Внутренняя организационная структура ростовского управления состоит из надзорных отделов, занимающихся контролем и надзором в своей сфере деятельности, а также руководителей подразделений, помощника руководителя и руководителя управления (см. Рисунок 1.2).

Рисунок 1.1. Схема организационной структуры управления Трастсеть в масштабе области

Рисунок 1.2. Схема организационной структуры управления Трастсеть в масштабе предприятия

1.1.1 Функции Управления

Федеральная служба по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций осуществляет следующие полномочия:

1. осуществляет:

1.1. государственный контроль и надзор:

1.1.1. за соблюдением законодательства Российской Федерации в сфере средств массовой информации и массовых коммуникаций, телевизионного вещания и радиовещания;

1.1.2. в сфере связи:

1.1.2.1. за соблюдением требований к построению сетей электросвязи и почтовой связи, требований к проектированию, строительству, реконструкции и эксплуатации сетей и сооружений связи;

1.1.2.2. за соблюдением операторами связи требований к пропуску трафика и его маршрутизации;

1.1.2.3. за соблюдением порядка распределения ресурса нумерации единой сети электросвязи Российской Федерации;

1.1.2.4. за соответствием использования операторами связи выделенного им ресурса нумерации установленному порядку использования ресурса нумерации единой сети электросвязи Российской Федерации;

1.1.2.5. за соблюдением организациями федеральной почтовой связи порядка фиксирования, хранения и представления информации о денежных операциях, подлежащих в соответствии с законодательством Российской Федерации контролю, а также организацией ими внутреннего контроля;

1.1.2.6. за соблюдением пользователями радиочастотного спектра порядка, требований и условий, относящихся к использованию радиоэлектронных средств или высокочастотных устройств, включая надзор с учетом сообщений (данных), полученных в процессе проведения радиочастотной службой радиоконтроля;

1.1.2.7. за выполнением правил присоединения сетей электросвязи к сети связи общего пользования, в том числе условий присоединения;

1.1.3. в сфере информационных технологий;

1.1.4. за соответствием обработки персональных данных требованиям законодательства Российской Федерации в области персональных данных;

1.2. присвоение (назначение) радиочастот или радиочастотного канала для радиоэлектронных средств на основании решения Государственной комиссии по радиочастотам;

1.3. регистрацию присвоения (назначения) радиочастот и радиочастотных каналов;

1.4. лицензирование деятельности, в том числе контроль за соблюдением лицензиатами лицензионных условий и требований:

1.4.1. в области телевизионного вещания и радиовещания;

1.4.2. в области оказания услуг связи;

1.4.3. по воспроизведению (изготовлению экземпляров) аудиовизуальных произведений и фонограмм на любых видах носителей;

1.2. ведет:

1.2.1. реестр операторов, занимающих существенное положение в сети связи общего пользования;

1.2.2. единые общероссийские реестры средств массовой информации;

1.2.3. реестры лицензий;

1.3. организует:

1.3.1. проведение работ по изысканию новых радиочастотных каналов и разработке радиочастотного спектра и орбитальных позиций спутников для целей телевизионного вещания и радиовещания;

1.3.2. деятельность радиочастотной службы;

1.3.3. проведение торгов на получение лицензий в области связи;

1.3.4. проведение экспертизы с целью определения возможности использования радиоэлектронных средств и их электромагнитной совместимости с действующими и планируемыми к использованию радиоэлектронными средствами гражданского назначения;

1.4. регистрирует:

1.4.1. средства массовой информации;

1.4.2. радиоэлектронные средства и высокочастотные устройства гражданского назначения;

1.4.3. сети электросвязи, входящие в сеть связи общего пользования, подлежащие регистрации в соответствии с законодательством Российской Федерации;

1.5. выдает разрешения:

1.5.1. на распространение продукции зарубежных периодических печатных изданий на территории Российской Федерации;

1.5.2. на применение франкировальных машин;

1.5.3. на эксплуатацию сетей (сооружений) связи;

1.6. размещает в установленном законодательством Российской Федерации порядке заказы на поставку товаров, выполнение работ, оказание услуг для обеспечения нужд Службы, а также на проведение научно-исследовательских работ для иных государственных нужд в установленной сфере деятельности;

1.7. рассматривает обращения операторов связи по вопросам присоединения сетей электросвязи и взаимодействия операторов связи, принимает по ним решения и выдает предписания в соответствии с федеральным законом;

1.8. осуществляет функции главного распорядителя и получателя средств федерального бюджета, предусмотренных на содержание Службы и реализацию возложенных на нее функций;

1.9. осуществляет в порядке и пределах, которые определены федеральными законами, актами Президента Российской Федерации и Правительства Российской Федерации, полномочия собственника в отношении федерального имущества, необходимого для обеспечения исполнения функций федерального органа государственной власти, в том числе имущества, переданного организациям, подведомственным Службе (включая предприятия радиочастотной службы);

1.10. осуществляет анализ экономической эффективности деятельности федеральных государственных унитарных предприятий и федеральных государственных учреждений, подведомственных Службе, и утверждает показатели экономической эффективности их деятельности, а также проводит в этих организациях проверки финансово-хозяйственной

деятельности, в том числе целевого и эффективного использования имущественного комплекса;

1.11. осуществляет прием граждан и обеспечивает своевременное и полное рассмотрение устных и письменных обращений граждан, принятие по ним решений и направление заявителям ответов в установленный законодательством Российской Федерации срок;

1.12. обеспечивает защиту сведений, составляющих государственную тайну, в процессе деятельности Службы, а также контроль за деятельностью ее территориальных органов и подведомственных организаций в указанной области;

1.13. обеспечивает мобилизационную подготовку Службы, а также контроль и координацию деятельности ее территориальных органов и подведомственных организаций по их мобилизационной подготовке;

1.14. организует профессиональную подготовку работников центрального аппарата Службы и ее территориальных органов, их переподготовку, повышение квалификации и стажировку;

1.15. взаимодействует в установленном порядке с органами государственной власти иностранных государств и международными организациями в установленной сфере ведения;

1.16. осуществляет в соответствии с законодательством Российской Федерации работу по комплектованию, хранению, учету и использованию архивных документов, образовавшихся в процессе деятельности Службы;

1.17. осуществляет иные функции в установленной сфере ведения, если такие функции предусмотрены федеральными законами, нормативными правовыми актами Президента Российской Федерации или Правительства Российской Федерации.

1.1.2 Описание работы

Рисунок 1.3. Общая схема работы.

Каждый цикл начинается с конца предыдущего года по конец следующего и состоит из четырех этапов.

1) Планирование.

В конце каждого года (сентябрь, октябрь) составляется общий план по всем отделам на будущий год включающий в себе планы проверок, которые будут осуществляться каждым отделов по соответствующему типу операторов, с учетом того что проверка каждого оператора должна проводиться не реже одного раза в три года. Проверки делятся на плановые и внеплановые. Плановые формируются отделами вместе с руководством, внеплановые возникают в ходе производственной деятельности. К последним относятся жалобы юридических, физических лиц, содействие различным структурам власти.

Состав документов по каждому плановому мероприятию:

- приказ

- программа проверки

- уведомление проверяемой организации

- акты по количеству лицензий

- предписания об устранении выявленных нарушений

- протокол осмотра

- фото таблица

- протокол административных правонарушений

- сопроводительное письмо при почтовой отправке

Внеплановое мероприятие включает тот же набор документов кроме уведомления и программы

Кроме мероприятий по контролю в отношении физических лиц, индивидуальных предпринимателей (ИП), организаций любой правовой формы собственности оказывающих услуги связи проводятся также приемочные комиссии по приемке в эксплуатацию вновь построенных и реконструируемых объектов (сооружений) связи (ОС). Для этого:

- получение уведомления о завершении работ по строительству или реконструкции ОС

- приказом Руководителя назначается состав приемочной комиссии (ПК)

- члены комиссии участвуют в осмотре, проводя совместно с оператором ОС, сверку соответствия установленной на ОС проектной документации, а также наличия сертификата системы обязательной сертификации связи

- в результате ПК составляется заключение о возможности ввода в эксплуатацию предъявленного ОС

- в случае если при проведении ПК обнаружены несоответствия или нарушения нормативно правовых актов (НПА) при вводе в эксплуатацию ОС в заключении указываются недостатки

- после устранения недостатков или в случае положительного заключения оформляется разрешение на эксплуатацию сооружения связи, которое является первичным документом позволяющим оказывать услуги связи пользователям в рамках требований НПА в сфере связи

2) Исполнение.

Все надзорные отделы исполняют план, закрепленный за ними. Суть состоит в проверке операторов включенных в план на предмет нарушения законодательства РФ в сфере связи. Существуют так называемые комплексные проверки, когда оператор занимается предоставлением сразу нескольких услуг вещания. Результатом каждой проверки является составление протокола содержащим «отчет» о соответствии/не соответствии текущего состояние услуги текущим требованиям законодательства РФ. На основании протокола составляется решение о привлечении к определенному виду ответственности.

3) Отчетность.

Виды отчетов: месячный, квартальный, годовой, внеплановый. Отчет формируется в каждом отделе, после чего объединяется в общий отчет за определенный период и направляется в Головное Управление.

4) Справочная переписка.

Справочная переписка подразумевает передачу информации между ТО и определенным отделом Ростовского Управления на базе проверки проходящей на территории ТО, т.е. проверка проводится в ТО, а ее учет происходит в Управлении. Чаще всего справочная переписка происходит при проведении внеплановых мероприятий на территории ТО. К справочной переписке также относится взаимодействие с операторами, в плане запросов и ответов, и пользователями услуг.

Замечание: информационный обмен с ЦА, ТО, операторами и физическими лицами осуществляется через единственную РС, где происходит определение отдела назначения и передача ему письма. Ответ на письмо происходит в обратном порядке, через туже РС. Если письмо из ЦА (Центральный аппарат), то письмо регистрируется в журнале приема, распечатывается и отправляется на регистрацию в приемную, откуда после оно поступает руководителю. РС на которой приходит вся корреспонденция располагается на 4 этаже в отделе ОПД.

Таблица 3 - Примерные показатели, характеризующие объемы и результаты деятельности территориального органа Трастсеть в 2010 году (за 9 месяцев)

№ п/п	Наименование показателя	Значение
1	2	3
1	Показатели, характеризующие объемы деятельности
1.1	Подлежит надзору и контролю юридических лиц и индивидуальных предпринимателей, имеющих право на осуществление деятельности в области оказания услуг связи - операторов связи	655
1.2	Количество принадлежащих данным операторам связи лицензий	1522
1.3	Подлежит надзору и контролю операторов связи, зарегистрированных как юридическое лицо в данном регионе	288
1.4	Количество лицензий, принадлежащих операторам связи, зарегистрированным как юридическое лицо в данном регионе	639
1.5	Количество сетей (сооружений) связи, использующихся операторами связи для оказания услуг связи всего, в том числе:	1090
1.5.1	электросвязи	954
1.5.2	телерадиовещания	136
1.5.3	почтовой связи	0
1.6	Подлежит надзору и контролю пользователей РЭС - не операторов связи	8657
1.7	Количество радиоэлектронных средств, принадлежащих пользователям РЭС - не операторам связи	24422
1.8	Подлежит надзору и контролю пользователей ВЧУ - не операторов связи	31
1.9	Количество высокочастотных устройств, принадлежащих пользователям ВЧУ - не операторам связи	43
1.10	Подлежит надзору и контролю пользователей ФМ - не операторов связи	88
1.11	Количество франкировальных машин, принадлежащих пользователям ФМ - не операторам связи	101
2	Показатели, характеризующие результаты деятельности
2.1	Проведено мероприятий по контролю за соблюдением обязательных требований в области связи и лицензионных условий, в том числе:	530
2.2	во взаимодействии с проверяемыми лицами, из них:	389
2.2.1	Плановых	230
2.2.2	внеплановых	159
2.3	без взаимодействия с проверяемыми лицами (методом дистанционного контроля), из них:	141
2.3.1	плановых	134
2.3.2	внеплановых	7
2.4	Выявлено нарушений обязательных требований и норм, установленных нормативными правовыми актами в области связи и лицензионных условий, всего в том числе:	476
2.4.1	нарушений порядка использования радиочастотного спектра, несоблюдение условий, установленных при выделении полосы радиочастот либо присвоении (назначении) радиочастоты	64
2.4.2	оказание услуг связи без разрешения на эксплуатацию сетей (сооружений, объектов) связи	42
2.5	Выявлено лиц, оказывающих услуги связи на возмездной основе без лицензии	15
2.6	Выявлено лиц, использующих не разрешенные для использования РЭС и ВЧУ	54
2.7	Выявлено не разрешенных для использования РЭС, ВЧУ гражданского назначения	160
2.8	Выявлено не разрешенных для применения франкировальных машин	1
2.9	Проведено внеплановых мероприятий по контролю на основании обращений граждан с жалобами на нарушения их прав и законных интересов	0
3	Показатели, характеризующие объемы принятых мер профилактического или пресекательного характера
3.1	Выдано предписаний об устранении выявленных нарушений	406
3.2	Вынесено предупреждений о приостановлении действия лицензии	9
3.4	Наложено административных штрафов на сумму (тыс.руб)	2033.2
4	Показатели, характеризующие объемы работы по противодействию экстремистской деятельности
4.1	Выдано предписаний об устранении выявленных нарушений требований по внедрению системы оперативно-розыскных мероприятий	11
5	Показатели, характеризующие объемы разрешительной и регистрационной деятельности
5.1	Выдано впервые разрешений на эксплуатацию сетей (сооружений, объектов) связи	966
5.2	Переоформлено разрешений на эксплуатацию сооружений связи (при модернизации сооружения связи, при реорганизации и изменении реквизитов ю/л и т.п.)	282
5.3	Выдано разрешений на применение франкировальных машин	26
5.4	Выдано свидетельств о регистрации РЭС и ВЧУ	10511

1.1.3 Перечень проблем, их актуальность и пути их решения

Во введении были перечислены следующие проблемы:

- слабое следование техническим стандартам разработки ЛВС (нет СКС)

Данная проблема влияет на качество работы сети, качество ее организации.

- недостаточные и не сертифицированные средства защиты информации

Необходимость в защите информации диктуется желанием избегания внешних угроз для внутреннего производственного процесса.

- отсутствие оборудования позволяющего определять состояние сети

Наличие оборудования такого плана позволяет четко определять характеристики ЛВС, следить за их изменением и вовремя реагировать на их критические показатели.

- отсутствие возможности расширения сети

Присутствие данной проблемы косвенно влияет на расширение штата сотрудников, изолируя их от текущего информационного обмена в связи с отсутствием технических возможностей подключения к ЛВС.

1.2 Характеристика и анализ существующих ЛВС

1.2.1 Аналоги

Классификация ЛВС

По расстоянию между узлами

В зависимости от расстояний между связываемыми узлами различают вычислительные сети:

1) территориальные - охватывающие значительное географическое пространство;

среди территориальных сетей можно выделить сети региональные и глобальные, имеющие соответственно региональные или глобальные масштабы;

2) региональные сети иногда называют сетями MAN (Metropolitan Area Network), а общее англоязычное название для территориальных сетей - WAN (Wide Area Network);

локальные (ЛВС) - охватывающие ограниченную территорию (обычно в пределах удаленности станций не более чем на несколько десятков или сотен метров друг от друга, реже на 1...2 км);

3) локальные сети обозначают LAN (Local Area Network);

4) корпоративные (масштаба предприятия) - совокупность связанных между собой ЛВС, охватывающих территорию, на которой размещено одно предприятие или учреждение в одном или нескольких близко расположенных зданиях. Локальные и корпоративные вычислительные сети - основной вид вычислительных сетей, используемых в системах автоматизированного проектирования (САПР).

Особо выделяют единственную в своем роде глобальную сеть Internet (реализованная в ней информационная служба World Wide Web (WWW) переводится на русский язык как всемирная паутина); это сеть сетей со своей технологией. В Internet существует понятие интрасетей (Intranet) - корпоративных сетей в рамках Internet.

По топологии

Сетевая топология - это геометрическая форма сети. В зависимости от топологии соединений узлов различают сети шинной (магистральной), кольцевой, звездной, иерархической, произвольной структуры.

шинная (bus) - локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь и данные, передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других станций, подключенных к этой же среде передачи данных (последнее свойство называют широковещательностью);

кольцевая (ring) - узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две линии); данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети;

звездная (star) - имеется центральный узел, от которого расходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов;

иерархическая - каждое устройство обеспечивает непосредственное управление устройствами, находящимися ниже в иерархии.

По способу управления

"Клиент/сервер" - в них выделяется один или несколько узлов (их название - серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети клиент/сервер различаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами по типам серверов (например, файл-серверы, серверы баз данных). При специализации серверов по определенным приложениям имеем сеть распределенных вычислений. Такие сети отличают также от централизованных систем, построенных на мэйнфреймах;

Одноранговые - в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сервером - объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера.

Наконец появилась сетецентрическая концепция, в соответствии с которой пользователь имеет лишь дешевое оборудование для обращения к удаленным компьютерам, а сеть обслуживает заказы на выполнение вычислений и получения информации. То есть пользователю не нужно приобретать программное обеспечение для решения прикладных задач, ему нужно лишь платить за выполненные заказы. Подобные компьютеры называют тонкими клиентами или сетевыми компьютерами.

По методу доступа

Типичная среда передачи данных в ЛВС - отрезок (сегмент) коаксиального кабеля. К нему через аппаратуру окончания канала данных подключаются узлы - компьютеры и возможно общее периферийное оборудование. Поскольку среда передачи данных общая, а запросы на сетевые обмены у узлов появляются асинхронно, то возникает проблема разделения общей среды между многими узлами, другими словами, проблема обеспечения доступа к сети.

Доступом к сети называют взаимодействие станции (узла сети) со средой передачи данных для обмена информацией с другими станциями. Управление доступом к среде - это установление последовательности, в которой станции получают доступ к среде передачи данных.

Различают случайные и детерминированные методы доступа.

К случайным методам относится протокол CSMA/CD.

Протокол CSMA/CD воплотил в себе идеи вышеперечисленных алгоритмов и добавил важный элемент - разрешение коллизий. Поскольку коллизия разрушает все передаваемые в момент ее возникновения кадры, то и нет смысла станциям продолжать дальнейшую передачу своих кадров, коль скоро они (станции) обнаружили коллизии. В противном случае, значительной была бы потеря времени при передаче длинных кадров. Поэтому для своевременного обнаружения коллизии станция прослушивает среду на всем протяжении собственной передачи.

Среди детерминированных методов преобладают маркерные методы доступа.

Маркерный метод - метод доступа к среде передачи данных в ЛВС, основанный на передаче полномочий передающей станции с помощью специального информационного объекта, называемого маркером. Под полномочием понимается право инициировать определенные действия, динамически предоставляемые объекту, например станции данных в информационной сети.

Применяется ряд разновидностей маркерных методов доступа. Например, в эстафетном методе передача маркера выполняется в порядке очередности;

в способе селекторного опроса (квантированной передачи) сервер опрашивает станции и передает полномочие одной из тех станций, которые готовы к передаче. В кольцевых одноранговых сетях широко применяется тактируемый маркерный доступ, при котором маркер циркулирует по кольцу и используется станциями для передачи своих данных.

Структурированная кабельная система (СКС)

СКС представляет собой иерархическую кабельную среду передачи электрических или оптических сигналов в здании, разделённую на структурные подсистемы и состоящую из элементов -- кабелей и разъемов. По сути СКС состоит из набора медных и оптических кабелей, коммутационных панелей, соединительных шнуров, кабельных разъёмов, модульных гнёзд информационных розеток и вспомогательного оборудования. СКС обеспечивает подключение локальной АТС, одновременную работу компьютерной и телефонной сетей и предоставляет возможность гибкого изменения конфигурации кабельной системы. Кабели, оснащенные разъемами и проложенные по определенным правилам, образуют линии и магистрали. Линии, магистрали, точки подключения и коммутации являются функциональными элементами СКС.

СКС проектируется с учетом избыточности, как по числу абонентов, так и по пропускной способности. Таким образом, закладывается возможность для дальнейшего её расширения без реструктуризации. Наличие СКС существенно упрощает обслуживание и эксплуатацию компьютерных сетей и других подсистем.

Территориально СКС может покрывать один или несколько этажей здания или несколько зданий. Для кроссирования кабелей отводятся специальные помещения, называемые этажными кроссовыми (ЭК), и кроссовые здания (КЗ). В кроссовых поддерживается температурный режим, режим кондиционирования и электропитания. Этажные кроссовые соединяются вертикальной кабельной магистралью. Рабочие места и точки подключения соединяются с этажными кроссовыми горизонтальной кабельной магистралью. Вертикальная кабельная магистраль рассчитывается на большую пропускную способность, чем горизонтальная.

Каждый элемент СКС маркируется. В зависимости от типа элемента маркировка может наноситься несколько раз (в случае кабелей -- как минимум на двух концах). Маркировки составляют информационную базу элементов СКС, по которой осуществляется коммутация и планирование мощностей.

Классификация сетей по сетевым операционным системам

Сети Windows

Сети клиент/сервер на основе Windows называются доменами. В домене Windows NT 4.0 главный компьютер, называемый первичным контроллером домена, содержит только копию (с правом чтения и записи) базы данных учетных записей (Security Accounts Manager -- SAM). После выхода в свет Windows 2000 компания Microsoft рекомендует называть домены NT 4.0 доменами нижнего уровня.

Домены Windows 2000 реализованы на базе активного каталога (Active Directory), копии которого, содержащие регистрационную информацию и объекты представления сетевых ресурсов, хранятся на всех контроллерах доменов. В сети может быть много контроллеров доменов, все они имеют право доступа к основной базе данных как для чтения, так и для записи.

Системы Windows 2000 Professional, Windows NT Workstation, Windows 95/98, Windows for Workgroups и MS DOS могут быть клиентами серверов Windows NT или Windows 2000. Операционные системы, не принадлежащие Microsoft, например Macintosh или Linux, после установки дополнительного программного обеспечения тоже могут получать доступ к ресурсам серверов Windows.

Сети NetWare

Довольно распространенная сетевая операционная система NetWare компании Novell предоставляет регистрационную систему безопасности и поддерживает функции хранения файлов и печати. При установке соответствующего программного обеспечения клиентские операционные системы Windows тоже могут получать доступ к серверам NetWare. Компания Novell также поставляет добавляемую клиентскую программу Client32, которую можно установить в 32-разрядных операционных системах Windows для расширения их функциональных возможностей.

Версии NetWare 4.x и 5.x содержат службы каталогов, использующие иерархическую базу данных NDS (NetWare Directory Services), аналогичную системе Active Directory компании Microsoft. (Справедливости ради, следует отметить, что NDS появилась раньше, чем Active Directory.) Более ранние версии NetWare (3jc и раньше), все еще установленные во многих сетях, для организации сетевых объектов используют базу данных Bindery.

Сети Unix.

Это весьма мощная сетевая операционная система, одна большинство реализаций UNIX основаны на текстовом вводе-выводе, поэтому неудобны довольно сложны для изучения.

Система Linux представляет собой "вариацию на тему" UNIX. В последнее время Linux становится все более распространенной в качестве, как сервера, так и настольной операционной системы. Как и ее старшая сестра UNIX, она основана на открытом стандарте, поэтому многие компании поставляют на рынок собственные версии, Распространенные версии Linux -- RedHat, Caldera и Corel.

Смешанные сети.

В настоящее время большинство сетей, служащих промежуточным звеном для св зи с большими сетями, можно рассматривать как смешанные. Они реализованы основе программного обеспечения различных поставщиков, используют разные пр токолы и могут даже объединять принципы построения доменов и рабочих групп.

Сеть Microsoft, в которой клиенты регистрируются на контроллере доме Windows NT, может иметь файловый сервер NetWare, к которому эти же клиенты получают доступ. В этой же сети компьютер с UNIX может выполнять функции Web-сервера. Персональный компьютер можно даже подключить к мэйнфрейм IBM AS/400 для доступа к его приложениям.

Большинство поставщиков предоставляют специальные инструменты для взаимодействия с разными системами. Для облегчения интеграции в другую среду эти инструменты могут быть или добавляемыми, или встроенными в операционную систеи Например, операционные системы Windows NT и Windows 2000 Server компании N crosoft содержат службы доступа к сетям NetWare и Macintosh.

Ниже приведены некоторые популярные средства взаимодействия.

- Client Services for NetWare (CSNW) и Gateway Services for NetWare (GSN\

Средство CSNW позволяет компьютеру-клиенту Microsoft получить непосредственный доступ к серверам NetWare. Средство GSNW позволяет клиентам сервера Microsoft получить доступ к ресурсам сервера NetWare посредством программного шлюза, установленного на сервере Windows NT или Windows 2000.

- Файловые службы и службы печати для NetWare. Позволяют компьютерам N Ware получить доступ к файлам и принтерам сети Microsoft.

- Файловые службы и службы печати для Macintosh. Позволяют компьютер Macintosh получить доступ к файлам и принтерам сети Microsoft.

- Systems Network Architecture (SNA). Позволяет подключить сеть персональных компьютеров к мэйнфрейму IBM.

- SAMBA. Набор утилит, с помощью которых компьютер Microsoft может починить доступ к файловым службам и службам печати серверов UNIX.

Классификация сетей по архитектуре

Сети Ethernet.

В стандарте первых версий (Ethernet v1.0 и Ethernet v2.0) указано, что в качестве передающей среды используется коаксиальный кабель, в дальнейшем появилась возможность использовать витую пару и оптический кабель.

Метод управления доступом -- множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection), скорость передачи данных 10 Мбит/с, размер пакета от 72 до 1526 байт, описаны методы кодирования данных. Количество узлов в одном разделяемом сегменте сети ограничено предельным значением в 1024 рабочих станции (спецификации физического уровня могут устанавливать более жёсткие ограничения, например, к сегменту тонкого коаксиала может подключаться не более 30 рабочих станций, а к сегменту толстого коаксиала -- не более 100). Однако сеть, построенная на одном разделяемом сегменте, становится неэффективной задолго до достижения предельного значения количества узлов.

В 1995 году принят стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet со скоростью 100 Мбит/с, а позже был принят стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet со скоростью 1000 Мбит/с. Появилась возможность работы в режиме полный дуплекс.

Таблица 4 - Технология Ethernet

Физический интерфейс	10Base5	10Base2	10Base-T	10Base-FL
Порт устройства	AUI	BNC	RJ-45 (MDI или MDI-X)	ST
Среда передачи	Толстый коакс. кабель (50 Ом)	Тонкий коакс. кабель (50 Ом)	Витая пара UTP cat.3 и выше	Оптическое волокно mm/sm*
Сигнальный код	Манчестер	Манчестер	Манчестер	Манчестер / on-off
Физическая топология**	Шина	Шина	Звезда, дерево	Звезда, дерево
Логическая топология	Шина	Шина	Шина	Шина
Макс. длина сегмента (м)	500	185	100	mm - 2000, sm -***
Количество узлов на сегмент	100 смешанный сегмент	30 смешанный сегмент	- соединение точка-точка	- соединение точка-точка
Диаметр кабеля (mm)	10	5	0,4-0,6	62,5/125 мкм, 50/125 мкм
Обозначения: MDI интерфейс, свойственен сетевой карте; MDI-X интерфейс свойственен портам повторителя или коммутатора. Повторитель/коммутатор также могут иметь один или несколько портов RJ-45 типа MDI. * - Длина волны 850 нм используется для многомодового (mm) ВОК - собственно стандарт 10Base-FL, и 1310 нм - для одномодового (sm) и многомодового ВОК. ** - Допустима также смешанная физическая топология, однако логическая топология всегда остается шина. *** - При использовании одномодового ВОК, длина сегмента ограничивается максимальным диаметром коллизионного домена Ethernet. Если связь осуществляется между двумя коммутаторами в режиме полного дуплекса, то расстояние может достигать 100 км.

Таблица 5 - Технология Fast Ethernet

Физический интерфейс	100Base-FX	100Base-TX	100Base-T4
Порт устройства	Duplex SC	RJ-45	RJ-45
Среда передачи	Оптическое волокно	Витая пара UTP Cat. 5	Витая пара UTP Cat. 3,4,5
Сигнальная схема	4B/5B	4B/5B	>8B/6T
Битовое Кодирование	NRZI	MLT-3	NRZI
Число витых пар/ волокон	2 волокна	2 витых пары	4 витых пары
Протяженность сегмента	до 412 м(mm) до 2 км (mm)* до 100 км (sm)*	до 100 м	до 100 м
Обозначения: mm - многомодовое волокно, sm - одномодовое волокно, * - указанные расстояния могут быть достигнуты только при дуплексном режиме связи.

Технология Gigabit Ethernet

Интерфейс 1000Base-X основывается на стандарте физического уровня Fibre Channel. Fibre Channel - это технология взаимодействия рабочих станций, суперкомпьютеров, устройств хранения и периферийных узлов. Fibre Channel имеет 4-х уровневую архитектуру. Два нижних уровня FC-0 (интерфейсы и среда) и FC-1 (кодирование/декодирование) перенесены в Gigabit Ethernet. Поскольку Fibre Channel является одобренной технологией, то такое перенесение сильно сократило время на разработку оригинального стандарта Gigabit Ethernet.

Блочный код 8B/10B аналогичен коду 4B/5B, принятому в стандарте FDDI. Однако код 4B/5B был отвергнут в Fibre Channel, потому что этот код не обеспечивает баланса по постоянному току . Отсутствие баланса потенциально может привести к зависящему от передаваемых данных нагреванию лазерных диодов, поскольку передатчик может передавать больше битов "1" (излучение есть), чем "0" (излучения нет), что может быть причиной дополнительных ошибок при высоких скоростях передачи.

1000Base-T - это стандартный интерфейс Gigabit Ethernet передачи по неэкранированной витой паре категории 5 и выше на расстояния до 100 метров. Для передачи используются все четыре пары медного кабеля, скорость передачи по одной паре 250 Мбит/c. Предполагается, что стандарт будет обеспечивать дуплексную передачу, причем данные по каждой паре будут передаваться одновременно сразу в двух направлениях - двойной дуплекс (dual duplex). 1000Base-T. Технически реализовать дуплексную передачу 1 Гбит/с по витой паре UTP cat.5 оказалось довольно сложно, значительно сложней чем в стандарте 100Base-TX. Влияние ближних и дальних переходных помех от трех соседних витых пар на данную пару в четырехпарном кабеле требует разработки специальной скремблированной помехоустойчивой передачи, и интеллектуального узла распознавания и восстановления сигнала на приеме. Несколько методов кодирования первоначально рассматривались в качестве кандидатов на утверждение в стандарте 1000Base-T, среди которых: 5-уровневое импульсно-амплитудное кодирование PAM-5; квадратурная амплитудная модуляция QAM-25, и др. Ниже приведены кратко идеи PAM-5, окончально утвержденного в качестве стандарта.

Технология 10Gigabit Ethernet

Новый стандарт 10 Гигабит Ethernet включает в себя семь стандартов физической среды для LAN, MAN и WAN. В настоящее время он описывается поправкой IEEE 802.3ae и должен войти в следующую ревизию стандарта IEEE 802.3.

10GBASE-CX4 -- Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 15 метров), используется медный кабель CX4 и коннекторы InfiniBand.

10GBASE-SR -- Технология 10 Гигабит Ethernet для коротких расстояний (до 26 или 82 метров, в зависимости от типа кабеля), используется многомодовое оптоволокно. Он также поддерживает расстояния до 300 метров с использованием нового многомодового оптоволокна (2000 МГц/км).

10GBASE-LX4 -- использует уплотнение по длине волны для поддержки расстояний от 240 до 300 метров по многомодовому оптоволокну. Также поддерживает расстояния до 10 километров при использовании одномодового оптоволокна.

10GBASE-LR и 10GBASE-ER -- эти стандарты поддерживают расстояния до 10 и 40 километров соответственно.

10GBASE-SW, 10GBASE-LW и 10GBASE-EW -- Эти стандарты используют физический интерфейс, совместимый по скорости и формату данных с интерфейсом OC-192 / STM-64 SONET/SDH. Они подобны стандартам 10GBASE-SR, 10GBASE-LR и 10GBASE-ER соответственно, так как используют те же самые типы кабелей и расстояния передачи.

10GBASE-T, IEEE 802.3an-2006 -- принят в июне 2006 года после 4 лет разработки. Использует экранированную витую пару. Расстояния -- до 100 метров.

Стандарт 10 Гигабит Ethernet ещё слишком молод, поэтому потребуется время, чтобы понять, какие из вышеперечисленных стандартов передающих сред будут реально востребованы на рынке.

Сети Token Ring.

Передача маркера

Token Ring и IEEE 802.5 являются главными примерами сетей с передачей маркера. Сети с передачей маркера перемещают вдоль сети небольшой блок данных, называемый маркером. Владение этим маркером гарантирует право передачи. Если узел, принимающий маркер, не имеет информации для отправки, он просто переправляет маркер к следующей конечной станции. Каждая станция может удерживать маркер в течение определенного максимального времени.

Если у станции, владеющей маркером, имеется информации для передачи, она захватывает маркер, изменяет у него один бит (в результате чего маркер превращается в последовательность "начало блока данных"), дополняет информацией, которую он хочет передать и, наконец, отсылает эту информацию к следующей станции кольцевой сети. Когда информационный блок циркулирует по кольцу, маркер в сети отсутствует (если только кольцо не обеспечивает "раннего освобождения маркера" - early token release), поэтому другие станции, желающие передать информацию, вынуждены ожидать. Следовательно, в сетях Token Ring не может быть коллизий. Если обеспечивается раннее высвобождение маркера, то новый маркер может быть выпущен после завершения передачи блока данных.

Информационный блок циркулирует по кольцу, пока не достигнет предполагаемой станции назначения, которая копирует информацию для дальнейшей обработки. Информационный блок продолжает циркулировать по кольцу; он окончательно удаляется после достижения станции, отославшей этот блок. Станция отправки может проверить вернувшийся блок, чтобы убедиться, что он был просмотрен и затем скопирован станцией назначения.

В отличие от сетей CSMA/CD (например, Ethernet) сети с передачей маркера являются детерминистическими сетями. Это означает, что можно вычислить максимальное время, которое пройдет,прежде чем любая конечная станция сможет передавать. Эта характеристика, а также некоторые характеристики надежности, которые будут рассмотрены дальше, делают сеть Token Ring идеальной для применений, где задержка должна быть предсказуема и важна устойчивость функционирования сети. Примерами таких применений является среда автоматизированных станций на заводах.

Физические соединения

Станции сети IBM Token Ring напрямую подключаются к MSAU, которые могут быть об'единены с помощью кабелей, образуя одну большую кольцевую сеть (смотри Рис. 6-2). Кабели- перемычки соединяют MSAU со смежными MSAU. Кабели-лепестки подключают MSAU к станциям. В составе МSAU имеются шунтирующие реле для исключения станций из кольца.

Система приоритетов

Сети Тоkеn Ring используют сложную систему приоритетов, которая позволяет некоторым станциям с высоким приоритетом, назначенным пользователем, более часто пользоваться сетью. Блоки данных Token Ring содержат два поля, которые управляют приоритетом: поле приоритетов и поле резервирования.

Только станции с приоритетом, который равен или выше величины приоритета, содержащейся в маркере, могут завладеть им. После того, как маркер захвачен и изменен( в результате чего он превратился в информационный блок), только станции, приоритет которых выше приоритета передающей станции, могут зарезервировать маркер для следующего прохода по сети. При генерации следующего маркера в него включается более высокий приоритет данной резервирующей станции. Станции, которые повышают уровень приоритета маркера, должны восстановить предыдущий уровень приоритета после завершения передачи.

Механизмы управления неисправостями

Сети Token Ring используют несколько механизмов обнаружения и компенсации неисправностей в сети. Например, одна станция в сети Token Ring выбирается "активным монитором" (active monitor). Эта станция, которой в принципе может быть любая станция сети, действует как централизованный источник синхронизирующей информации для других станций кольца и выполняет разнообразразные функции для поддержания кольца. Одной из таких функций является удаление из кольца постоянно циркулирующих блоков данных. Если устройство, отправившее блок данных, отказало, то этот блок может постоянно циркулировать по кольцу. Это может помешать другим станциям передавать собственные блоки данных и фактически блокирует сеть. Активный монитор может выявлять и удалять такие блоки и генерировать новый маркер.

Звездообразная топология сети IBM Token Ring также способствует повышению общей надежности сети. Т.к. вся информация сети Token Ring просматривется активными MSAU, эти устройства можно запрограммировать так, чтобы они проверяли наличие проблем и при необходимости выборочно удаляли станции из кольца.

Алгоритм Token Ring, называемый "сигнализирующим" (beaconing), выявляет и пытается устранить некоторые неисправности сети. Если какая-нибудь станция обнаружит серьезную проблему в сети (например такую, как обрыв кабеля), она высылает сигнальный блок данных. Сигнальный блок данных указывает домен неисправности, в который входят станция, сообщающая о неисправности, ее ближайший активный сосед, находящийся выше по течению потока информации (NAUN), и все, что находится между ними. Сигнализация инициализирует процесс, называемый "автореконфигурацией" (autoreconfiguration), в ходе которого узлы, расположенные в пределах отказавшего домена, автоматически выполняют диагностику, пытаясь реконфигурировать сеть вокруг отказавшей зоны. В физическом плане MSAU может выполнить это с помощью электрической реконфигурации.