назад

ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СЕТЯХ МПС

А.Д. НИКИШИН, главный инженер проекта
А.И. ГРУШЕНКОВ, заведующий сектором.

"Автоматика, связь, информатика", № 4, 2000

Локальные вычислительные сети (ЛВС) — основные элементы корпоративной сети МПС. Они созданы практически во всех информационно-вычислительных центрах (ИВЦ), научных учреждениях, на станциях. Наиболее типичной и важной для всей информационной сети МПС является ЛВС среднего класса. Она включает в себя: мэйнфреймы, на которых выполняются основные программы АСУЖТ и хранятся базы данных; несколько серверов общего назначения, предназначенных для работы сетевой операционной системы (ОС), а также серверных приложений; несколько десятков или сотен настольных пользовательских систем; сетевое оборудование; кабельные системы.

Ниже рассматриваются некоторые вопросы, касающиеся аппаратных и программных средств, необходимых для рационального построения таких ЛВС.

Аппаратные средства. Они во многом определяются выбранной технологией. На сегодняшний день в технологии, на наш взгляд, нет разумной альтернативы FAST ETHERNET. Обеспечивая пропускную способность до 100 Мбит/с, она является оптимальной для подключения в сеть настольных персональных компьютеров. Даже рост популярности приложений реального времени не позволит полностью занять каналы 100 Мбит/с. Речевой поток может быть сужен до 8 кбит/с без заметного ухудшения качества, а для проведения видеоконференций требуется поток менее 1 Мбит/с. Таким образом, пропускная способность 100 Мбит/с с большим запасом удовлетворит запросы любого пользователя. Обеспечить номинальную пропускную способность каждому абоненту ЛВС позволяет использование коммутаторов FAST ETHERNET, которые являются основным сетеобразующим оборудованием ЛВС. Общая структура ЛВС показана на рис. 1. Рассмотрим ее подробнее.

Рис. 1

Пользовательские компьютеры (основной парк которых — компьютеры IBM PC от 386-х до PIII), оснащенные сетевыми адаптерам ETHERNET 10/100 Мбит/ с, подключаются к портам коммутаторов FAST ETHERNET 10/ 100 Мбит/с. Соединение выполняется кабелем "витая пара" категории 5 (DTP-5). Коммутаторы, в свою очередь, соединяются с магистралью ЛВС, которая выполняет функции межсоединения всех коммутаторов. В общем случае область магистрали можно построить в различных топологиях с помощью нескольких сетевых компонентов. Могут быть также использованы и другие высокопроизводительные технологии (АТМ, FDDI и т. д.), но в реальных условиях в качестве магистрали часто достаточно использовать такой же коммутатор FAST ETHERNET. В этом случае мэйнфреймы и серверы общего назначения подключаются, как и коммутаторы первого уровня, к портам магистрального коммутатора (рис. 2).

Рис. 2

Вариант построения ЛВС. Мэйнфреймы, находящиеся в эксплуатации на сети дорог, — это современные компьютеры фирмы IBM архитектуры ESA 390 (IBM 9672 RXX) и более старые архитектуры 370 (IBM 4381 и др.). Первые легко включаются в сеть FAST ETHERNET посредством встроенного адаптера открытых систем (OSA-2), имеющего порт 100 Мбит/с.

Подключение вторых требует промежуточного устройства. Это могут быть: маршрутизатор типа CISCO соответствующей модели; коммуникационный контроллер, например, модели IBM 3172; мультипротокольный контроллер IBM-2216. Соответствующие порты WAN-маршрутизаторов, связевых контроллеров могут обеспечивать связь данной ЛВС как с интрасетью МПС, так и с Интернетом.

Удаленные пользователи подключаются через концентратор информации. На сети дорог эксплуатируется несколько их типов.

Рост числа пользователей, применяющих соединения 100 Мбит/с, а также приложений с большим графиком способен в будущем привести к заторам в области магистрали (либо между коммутаторами, либо между коммутаторами и парком серверов), хотя скорость 100 Мбит/с весьма высокая. Однако ряд мер может ощутимо отодвинуть эту перспективу. Административные меры — это снижение трафика сети путем ограничения доступа к критичным ресурсам абонентов, ограничение количества транспортных протоколов и т. д.

Коммутаторы также позволяют оптимизировать работу ЛВС с помощью организации виртуальных сетей (VLAN), а также объединением нескольких коммутаторов в один специальный высокоскоростной магистралью.

Создание VLAN сводится к выделению из одной физической сети определенного количества логических или сгруппированных сегментов, подключенных к одному коммутирующему устройству. Организация VLAN производится настройкой коммутатора, который предоставит абонентам доступ лишь к заданным сегментам, запрещая доступ ко всем остальным. Кроме повышения безопасности, организация VLAN способствует разгрузке переполненных участков.

Объединение коммутаторов специальной высокоскоростной магистралью позволяет получить из нескольких (до четырех) коммутаторов один, но с суммарной пропускной способностью. Так, из двух 12-портовых коммутаторов с пропускной способностью 1 Гбит/с каждый можно получить один 24-портовый с удвоенной пропускной способностью. Целесообразность такого решения в "узких" местах ЛВС очевидна.

Большие возможности по увеличению производительности сети обещает разрабатывающийся стандарт 802.3 ad no объединению (агрегированию) каналов (Link Aggregation Task Force, LATF). При этом два или более физических канала функционируют как один. Объединение каналов уже предлагается некоторыми производителями для организации соединений FAST ETHERNET между коммутаторами и между коммутаторами и серверами, что позволяет увеличить общую пропускную способность FAST ETHERNET до 800 Мбит/с. Помимо повышения производительности, объединение каналов также может обеспечивать избыточность. При выходе из строя одного из объединенных каналов передаваемый по нему трафик будет перенаправлен по остальным. Это позволит значительно повысить надежность работы сети. Наконец, у FAST ETHERNET есть полностью совместимый преемник — технология GIGABIT ETHERNET со скоростью 1 Гбит/с. Хотя на сегодняшний день для эффективной реализации GIGABIT ETHERNET необходима волоконно-оптическая проводка, не за горами спецификация GIGABIT ETHERNET для медного кабеля категории 5 (стандарт 1000 Base-Т). Следовательно, для организации этих каналов можно будет использовать ту же самую кабельную систему, что и для технологии FAST ETHERNET.

Обладая высокой производительностью, технология коммутирующей FAST ETHERNET имеет и другие достоинства:

обеспечивает возможность эволюционного развития от широко известной и распространенной 10 Base-T ETHERNET с минимальными трудозатратами;

Это делает ее оптимальной экономически, что весьма важно в нынешних условиях.

Программные средства. Наличие широкого компьютерного парка на сети дорог привело к использованию самых различных операционных систем как для настольных персональных компьютеров, так и сетевых. В настоящее время это: MS DOS, Win Зх, Win 9x, Win NT, OS/2, Linux, AIX — для настольных ПК и Windows NT, Netware, различные версии UNIX — в качестве сетевых ОС. Понятно, что такое многообразие во многом обусловлено проблемами совместимости приложений и возможностью эксплуатации морально устаревшей техники. Вместе с тем, ограничение количества использованных программных продуктов весьма актуально, поскольку поддержка большого количества разных продуктов очень трудоемка и малоэффективна.

Правильно выбрать линию используемых программных продуктов и отказаться полностью от остальных очень трудно и вряд ли целесообразно. Выход, на наш взгляд, в выделении основных приоритетных линий и в дальнейшей корректировке действий по обстоятельствам. На сегодняшний день можно рекомендовать:

Windows NT 4.0 Workstation (с дальнейшим переходом на Windows 2000), как основную клиентскую ОС;

ТСР/ТР, как основной сетевой протокол (с этим согласились все конкурирующие производители сетевых ОС).

Что касается выбора самой основной сетевой ОС, то нам еще предстоит оценить возможности новых продуктов конкурентов (Netware 5 от Novell и Windows 2000 Server от Microsoft). Хотя сейчас наибольшей популярностью пользуется сеть Windows NT, и многие клиенты отказались от сети Netware (особенно в промышленности). Novell наверное рано сбрасывать со счетов, впрочем, как и мощные, но сложные и дорогие UNIX-системы.

Выбрать программные продукты для областей задач сетевого администрирования и управления достаточно трудно. По каждой из основных областей управления (безопасность, производительность, использование ресурсов, конфигурация и обработка неисправностей) предлагается множество решений как производителями сетевых ОС и аппаратных средств, так и независимыми производителями. Причем решения могут быть и по отдельным областям и комплексные. Как правило, предлагаемые продукты весьма недешевы и всех проблем не решают или решают не совсем так, как нам хотелось бы. Это касается и систем разработки программного обеспечения. Развитие информационных технологий и появление все новых сетевых сервисов и приложений (хорошо видны перспективы IP-телефонии) будут усугублять проблему выбора.

Оптимальным решением было бы опробование нескольких различных продуктов известных производителей и последующее использование лучшего. Малореальная для одного предприятия эта задача по многим позициям выполнима в рамках МПС.

Роль эффективной и надежной работы ЛВС в информационных сетях МПС будет постоянно расти, особенно на ИВЦ дорог, работающих в режиме реального времени. Соответственно растут требования к качеству используемых программных и аппаратных средств, правильности стратегии развития сети. Большую помощь в решении многих задач могло бы оказать создание в рамках МПС координирующего органа, своего рода сетевого "форума", действующего постоянно. На нем регулярно (например, раз в квартал или полгода) встречались бы специалисты по сетям и сетевым технологиям различных учреждений, обменивались опытом по различным аспектам работы сети, рекомендовали использование определенных продуктов и аппаратных средств.