Проблемы проектирования корпоративных сетей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблемы проектирования корпоративных сетей

Афонин С.И.

Ускорению темпов развития средств вычислительной техники способствовала разработка и реализация режимов обслуживания удаленных пользователей. Расширение состава пользователей привело к увеличению состава требуемых услуг, что, в свою очередь, обусловило появление новых, более серьезных требований к корпоративным сетям предприятий (КСП).

В англоязычной литературе корпоративные сети предприятий (КСП) чаще называются «enterprise-wide networks» (дословно - сеть масштаба предприятия), а в нашей стране прижился другой термин иностранного происхождения - корпоративные сети, что больше соответствует самой сути таких сетей. Термин «корпоративная» отражает с одной стороны величину сети, так как корпорация - это крупное, большое предприятие. С другой стороны, этот термин несет в себе смысл объединения, то есть здесь корпоративная сеть - это сеть, получившаяся в результате объединения нескольких, как правило, разнородных сетей.

При объединении отдельных сетей крупного предприятия, имеющего подразделения в различных городах и странах, в единую сеть, многие количественные характеристики объединенной сети часто превосходят некоторый критический порог, за которым начинается новое качество.

При этом число пользователей и компьютеров может измеряться тысячами, число серверов - превышать несколько сотен, число записей в базе данных - несколько миллионов, а расстояния между сетями могут оказаться такими, что использование глобальных связей становится необходимостью. Кроме того, непременным атрибутом такой сложной и крупномасштабной сети является гетерогенность - нельзя удовлетворить потребности тысяч пользователей с помощью однотипных элементов и однородных структур. В корпоративной сети обязательно будут использоваться различные типы компьютеров - от мейнфреймов до персоналок, 3-5 типов операционных систем, с десяток различных коммуникационных протоколов, несколько СУБД и множество других приложений. Превышение количественными изменениями некоторой критической массы и породило новое качество корпоративную сеть.

КСП - это сложные системы, поэтому проектировщику необходимо вести комплексную разработку, при которой необходимо учитывать разнообразие функций обработки информации, функций передачи информации (данных) и возможностей программной или аппаратной реализации этих функций. Работа проектировщика КСП состоит в разработке комплекса аппаратных и программных средств, реального с технической, экономической, функциональной и социальной точек зрения и такого, который работает, оптимален и жизнеспособен.

В качестве основных проблем проектирования КСП можно выделить: построение транспортной системы корпоративной сети; выбор сетевой операционной системы и СУБД; создание корпоративных приложений; защиту информации; создание интегрированной системы управления; обеспечение скоростей и качество обслуживания.

Таким образом, разработчик КСП должен знать технические и программные средства, реализующие разнообразные функции сети, их характеристики и условия совместного функционирования, уметь выделить из комплексной проблемы проектирования КСП отдельные подсистемы и подпроблемы, для которых следует сформулировать цели проектирования, критерии и ограничения, математически сформулировать задачи проектирования и выбрать адекватную модель, позволяющую найти требуемое решение, на основании теоретически рассчитанных результатов принять конкретное техническое решение.

Понимание сущности КСП в целом и характеристик составляющих ее компонентов позволяет выделить следующую последовательность взаимосвязанных классов задач, практически решаемых при проектировании.

Вначале решаются задачи структурного проектирования, которые на базе системного анализа с использованием обобщенных характеристик отдельных компонентов позволяют выбрать базовую топологию КСП из известного класса структур и решить задачу группирования абонентов, размещения хостмашин и коллективных баз данных (БД).

Далее на базе более детальных моделей выбранная топология уточняется, определяются параметры ее компонентов. В качестве основных функциональных характеристик рассматриваются достоверность передачи информации, живучесть КСП, время реакции системы.

При разработке и при реализации процедур автоматизированного выбора проектных решений серьезные трудности вызывает получение обобщенных характеристик КСП, особенно в том случае, если решается задача модернизации, развития сети. Грамотное определение исходных данных существенно влияет на точность получаемых результатов, поэтому технология сбора и анализа исходных данных также рассматривается в виде отдельного раздела.

Сложность проектирования КСП обусловлена наличием в составе системы технических средств, предоставляющих вычислительные ресурсы, обеспечивающих коммутацию сообщений, хранение и передачу данных, а также программных средств, которые позволяют реализовать функции прикладного и сетевого программного обеспечения, включающего в свой состав протоколы взаимодействия различных сетевых уровней.

Начальным этапом разработки КСП является анализ технического задания, в результате которого выясняется, относится ли разработка к созданию новой системы, либо модернизируется уже существующая КСП, определяется состав основных параметров внешних характеристик - технических, экономических, социальных, характеризующих сеть в целом.

При анализе постоянно сопоставляются известные технические решения с заданными внешними характеристиками, в результате чего определяется состав функций, которые должна выполнять разрабатываемая или модифицируемая КСП. При описании состава функций целесообразно использовать понятия семиуровневой модели архитектуры КСП, изложенные в [1-3], в соответствии с которыми функции группируются по уровням: физическому, канальному, сетевому, транспортному, сеансовому, представления и прикладному. Каждый уровень разрабатываемой КСП должен содержать в своем составе набор функций, характеристики которых существенно влияют на внешние характеристики системы в целом.

Физический уровень может обеспечить различную среду передачи сигналов (витую пару, коаксиальный кабель, волоконно-оптическую линию связи, среду для передачи радиосигналов).

Канальный уровень может применять различные протоколы обмена кадрами, различные методы контроля безошибочного приема (контроль по четности, контроль методами циклического кодирования).

Сетевой уровень может реализовать различные методы маршрутизации сообщений (централизованный, децентрализованный, адаптивный).

Транспортный уровень может использовать различные способы передачи данных (в виде цепочек или датаграмм, в виде срочного или нормального потока).

Сеансовый уровень в КСП может обеспечивать различные режимы взаимодействия с прикладными процессами (монопольный или виртуальный), контроль исправного состояния сетевых ресурсов (циклический, случайный, по событиям), организацию и прекращение сеансов, изменение конфигурации технических средств, управление ресурсами сетевого и сессионного программного обеспечения.

Уровень представления может содержать в своем составе реализацию различных функций, которые обеспечивают согласованное взаимодействие оконечного пользователя с сетевыми и сессионными ресурсами. В состав функций этого уровня входят, например, различные средства обеспечения диалога, средства согласования форматов и сигналов

Прикладной уровень может включать различные прикладные программы и БД, использование которых и определяет эффективность КСП, так как именно для широкого применения прикладных программ и баз данных, в конечном счете, и разрабатывается любая КСП.

Техническое задание в значительной степени предопределяет класс разрабатываемых КСП. Разработчик должен составить перечень серийных устройств, которые могут в соответствии с ТЗ реализовать требуемый класс КСП. Также необходимо произвести определение перечня серийных программных средств КСП. Однако условия возможности комплексирования (технической совместимости) являются только необходимыми, но не достаточными, так как ТЗ предъявляет технические характеристики, которым должна соответствовать разработанная система, поэтому для выбранных технических и программных средств должны быть определены количественные параметры. Определяют параметры либо методами макетирования, либо методами моделирования.

Сравнение выполняемых функций существующего оборудования и программных средств с заданными в ТЗ может привести к формированию требований, а затем к разработке отдельных устройств, которые необходимы для комплексирования КСП заданного класса и выполняют требуемые функции, и разработке программных средств.

При наличии необходимых технических и программных средств можно переходить к последующим этапам разработки: выбору топологии, размещению массивов данных, обеспечению достоверности передачи данных в КСП, живучести КСП и требуемых временных функциональных характеристик.

В процессе проектирования КСП разработчику на различных этапах необходимо генерировать варианты проектных решении, используя всю совокупность знаний о компонентах и системах-аналогах, рассчитывать функциональные характеристики для каждого варианта, анализировать характеристики и принимать решение о переходе к генерированию следующего варианта либо о выводе в требуемой форме данных о наиболее эффективном варианте.

Для повышения точности определения функциональных характеристик КСП необходимо увеличивать число параметров, входящих в математическую модель, описывающую функционирование системы, что усложняет расчётные соотношения и увеличивает объем вычислений [4, 5].

Преодолеть отмеченные трудности позволяют системы автоматизированного проектирования (САПР), которые используют базы данных для хранения характеристик уже функционирующих систем-аналогов, аппаратурных и программных компонентов КСП, содержат базы знаний, хранящие описание комплексных математических моделей, и средств ввода-вывода, обеспечивающих взаимодействие пользователя с ЭBM и вывод проектных решений в требуемой форме.

Вопросы использования САПР при комплексном проектировании отечественных КСП в данной статье не отражены ввиду отсутствия известных в настоящее время САПР КСП, использующих БД с параметрами отечественных компонентов аппаратных и программных средств, и совместимых между собой методик расчета различных групп функциональных характеристик.

Основное внимание необходимо уделить функционально-структурному проектированию КСП на основе построения математических моделей, описывающих процессы функционирования КСП, и разработке формализованных процедур расчета функциональных характеристик КСП на базе разработанных характеристик. В [6] изложены сведения по архитектуре КСП, методам и моделям, используемым при проектировании таких систем, основанным на применении системного подхода, и по использованию математической формализации и алгоритмов, позволяющих автоматизировать процесс проектирования.

Предлагаемая автором методология и поддерживающий ее набор инструментальных средств обеспечивают полный контроль и гибкое управление ходом разработки, включая:

· поддержку коллективной разработки с возможностью параллельного и распределенного выполнения различных работ;

· возможность перехода к следующему этапу (шагу), не дожидаясь полного завершения предыдущего;

· применение методов контроля качества и постоянный контроль полученных результатов;

· поддержку итеративного характера разработки (возможность пересмотра полученных результатов и возврата на любой из предыдущих этапов);

· возможность быстрого внесения изменений в требования в процессе разработки;

· управление конфигурацией.

Литература

корпоративный сеть автоматизированный

1. Афонин В.А., Ладыгин И.И. Построение отказоустойчивых вычислительных систем. - М.: МЭИ, 1987.

2. Кульгин М. Технология корпоративных сетей. Энциклопедия - СПб.: Издательство «Питер», 1999. - 704 с.

3. Ларионов А.М., Майоров С.А., Новиков Г.И. Вычислительные комплексы, системы и сети. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987.

4. Мельников Д.А. Информационные процессы в компьютерных сетях. Протоколы, стандарты, интерфейсы, модели. - М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 1999. - 256 с.

5. Норенков И.П. Принципы построения и структура САПР. М.: Высшая школа, 1986.

6. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. - СПб: Издательство «Питер», 1999. - 672 с.

Размещено на Allbest.ru