середу, 24 березня 2010 р.

Визначиення мережевої технології

Не менш важливим, якщо не визначальним, чинником при побудові обчислювальної мережі є вибір мережевої технології, на базі якої реалізується цей проект.

Сьогодні створено велику кількість технологічних і архітектурних рішень, і вибрати з них найбільш доцільне – досить складне завдання. При виборі мережевої технології необхідно враховувати багато чинників, що складають:

    = централізовані ресурси;
    = нові класи програм і принципи їхнього застосування;
    = зміна інформаційних потоків;
    = кількість водночас працюючих користувачів;
    =
    потужність обчислювальних платформ.

Різноманітні мережеві технології забезпечують різний час реакції і загальної пропускної спроможності мережі. Технології комутації кадрів і осередків дали змогу збільшити пропускну спроможність мережі, можливість передавати більші обсяги даних за менший час. Такі технології, як АТМ і Ethernet, забезпечують пропускну спроможність мережі в діапазоні від 10 до 100 Мбіт/c і вище.

Як же вибрати належну мережеву архітектуру? Загальних рекомендацій немає. Вимоги до мережі визначаються технологією, що використовується для розподілу обчислень. Вони також численні і різноманітні, як і програми, що використовуються. Розглянемо деякі мережеві архітектури, що використовуються при проектуванні:

    = маршрутизована фрагментована магістраль;
    = FDDI-магістраль;
    = мережа з комутацією кадрів 10/100;
    =
    АТМ і комутація кадрів.

Перші дві конфігурації вважаються стандартними і вже давно використовуються в комп’ютерних мережах, дві останні розроблені нещодавно. Сучасні технології, засновані на комутації (Switch Ethernet, Switch Fast Ethernet, ATM), дають можливість не тільки підвищити продуктивність мережі, а й поліпшити її керованість. Це стає можливим завдяки створенню віртуальних мережевих ресурсів (віртуальні ЛВМ), що дозволяють створювати логічні групи користувачів і комп’ютерів. Такі логічні групи більш наочні, їх простіше підтримувати і змінювати, ніж фізичні підмережі, що визначаються маршрутизатором. Крім того, комутація кадрів підвищує вигоду використання вже наявної мережі. В тих випадках, коли комутація кадрів 10/100 порівняна з FDDI-магістраллю, вона припускає безпосереднє підключення до будь-якого облаштування, що є в інтерфейсі Ethernet або Token Ring. Створення ж FDDI-магістралі вимагає додаткових вкладень у маршрутизатори інтерфейсів.

Маршрутизована фрагментована магістраль

Складається з маршрутизатора середнього класу, що підтримує різноманітні протоколи і зв’язує робочі групи Ethernet з сегментом центрального сервера. Така архітектура дає змогу підтримувати зв’язок між магістраллю і робочою групою. Перевагами маршрутизованої магістралі є досконале управління протоколами, розподіл робочих груп і простота обслуговування. Для налаштування усіх підмереж достатньо управляти одним облаштуванням – маршрутизатором.

Недоліком такої архітектури є її обмежена масштабованість. Крім того, для підтримання в маршрутизованій магістралі достатньо великої швидкості передачі даних необхідно мати дуже продуктивний маршрутизатор. До того ж ця архітектура не передбачає жодної ієрархічної структури магістралі, оскільки сервер прямо підключається до неї через 10 Мбіт/c Ethernet. Таке підключення може створювати перешкоди, коли велика кількість користувачів бажає отримати доступ до спільної бази даних, що використовується.

FDDI-магістраль

Це єдиний канал, що зв’язує FDDI-сервери з робочими групами Ethernet через один або кілька маршрутизаторів середнього класу. Така мережа може об’єднувати комп’ютери, розташовані в одному будинку або на невеликій території. Простота управління протоколами і можливість встановлення захисного екрана на кордоні між робочою групою і магістраллю – основні переваги такої архітектури. Високошвидкісна магістраль обробляє загальний потік інформації та операції “сервер-сервер”. Досконала масштабованість забезпечується тим, що до FDDI-магістралі можна підключити багато робочих груп і маршрутизаторів, перш ніж будуть повністю вичерпані ресурси цієї архітектури.

Недоліками такої архітектури є складність управління і падіння продуктивності при ретрансляції кадрів між маршрутизатором Ethernet і FDDI-мережею. Проблема посилюється, якщо FDDI-магістраль необхідно сегментувати для передачі більших обсягів інформації.

Мережа з комутацією кадрів 10/100 Мбіт/c

Будується на основі комутаторів . Така архітектура може використовуватися для забезпечення високої продуктивності мережі в робочих групах і для створення магістралі. Ця архітектура дуже проста, що полегшує управління мережею. При цьому чисті Ethernet-мережі працюють за принципом plug-and-play. З появою комутаторів на сцену виходять віртуальні мережі, що дає можливість створювати логічні робочі групи та встановлювати захисний екран. Висока продуктивність мережі забезпечує означений час реакції клієнт-серверного програмного обслуговування при передачі інформації між серверами та централізованими ресурсами.

Базові принципи, що лежать в основі технології АТМ, можуть бути викладені в трьох основних твердженнях:

    = мережа АТМ – це мережа з трансляцією осередків;
    = мережа АТМ – це мережа з встановленням сполучення;
    = мережа АТМ – це комутована мережа.

Відмінна масштабованість цієї архітектури і висока продуктивність надає можливість створювати змішану систему комутаторів кадрів або осередків.

Основним показником для визначення вибору тієї або іншої мережевої технології є реакція мережі, що визначає середню відносну продуктивність різних мережевих архітектур: реакція мережі – це час, необхідний для виконання однієї мережевої операції; сегмент Ethernet забезпечує найкращий час реакції, бо між сервером і клієнтом немає посередників, але при збільшенні кількості клієнтів у сегменті і відповідно трафика цей показник помітно зменшується, тобто збільшення числа колізій веде до збільшення часу реакції мережі.

Повільна передача даних може призвести до істотних фінансових втрат. Наприклад, при роботі з САПР групи інженерів з 12 осіб, за різниці у швидкості передачі (при неправильному визначенні мережевої технології) більших обсягів графічної інформації в 2 хв., втрати становитимуть 3,2 години на день. Річні втрати при цьому складуть (робочий час інженера – 20 дол./год) – 16 000 доларів США.

Час реакції FDDI вищий, ніж у комутованій архітектурі (до 50%), і буде збільшуватися, якщо сегментувати магістраль після її насичення. Це пояснюється тим, що в сегментованій FDDI-магістралі інформація під час кожного запиту до серверу має проходити через два маршрутизатори.

АТМ-вирішення забезпечує найпродуктивніший час реакції і обслуговує гранично велику кількість користувачів.

Сьогодні в деяких мережах комутатори Ethernet з 10 Мбіт/c портом доповнюють або замінюють маршрутизатори, а комутатори кадрів 10/100 конкурують з FDDI. Комутація кадрів (рис. 4) в середньому забезпечує значно кращий час реакції та підтримує більшу кількість користувачів у порівнянні з маршрутизованими мережами і FDDI-магістраллю. Комутатори можна встановити у кластерній конфігурації, що забезпечує високошвидкісну взаємодію з серверами та магістраллю на рівні підприємства. За допомогою комутації можна створювати більш масштабовані керовані мережі.

FDDI залишається основною у великих магістральних мережах, але комутація осередків в АТМ почала витісняти FDDI, як більш ефективна магістральна технологія.

Технологія комутації кадрів і осередків дає можливість змінити співвідношення ціни і продуктивності. Її застосування зменшує видатки на експлуатацію мережі. Раніше, коли забезпечення зв’язку і взаємодії було головною метою мережі, вартість мережі оцінювалася по вартості порту. Сьогодні основне завдання розробки мереж полягає не в забезпеченні зв’язку, а в переміщенні більших обсягів інформації даних, необхідних для розподілених обчислень. Тому новий принцип визначення вартості мережі має відбивати її спроможність пересилати дані. Вартість порту не має значення, бо не дозволяє оцінити продуктивність, яку забезпечує ЛВС. При використанні більш сучасного засобу оцінки враховуються витрати на переданий мегабіт і швидкість передачі даних по мережі. В технології комутації кожний комп’ютер одержує канал з відомою швидкістю передачі даних. Якщо оцінювати комутацію у відповідності з новими принципами, то вона є економічнішою, ніж традиційні ЛВС спільного доступу. Комутація забезпечує високу продуктивність, відмінний час реакції і дозволяє розробникам мереж робити їх краще керованими – три якості, що мають принципове значення для сучасних і майбутніх мереж.

Окрім визначення мережевих технологій, необхідно виробити технологію поетапного запуску системи у виробничий цикл. Найдоцільнішим є варіант реалізації проекту на базі окремих робочих груп. Первісні витрати для організації робочої групи невеликі щодо вартості всього проекту і можуть виявитися цілком прийнятними для початку його здійснення. Запуск подібних підсистем допоможе визначитися в правильності вибору мережевої технології і випробувати мережеві додатки. Цей варіант допоможе також визначити мережевий трафик робочих груп і з більшим ступенем вірогідності уявити увесь мережевий трафик, що циркулюватиме у вашій мережі при її повномасштабному функціонуванні. Ця схема реалізації проекту рекомендується для модернізації існуючої мережі. Крім того, при такій схемі ви зможете оптимальним чином визначити необхідність застосування комутаторів і маршрутизаторів, місця їхнього включення в мережу. Побудова системи знизу уверх допоможе уникнути помилок у визначенні фізичної конфігурації центральних мережевих приладів (комутаторів, маршрутизаторів).

Реалізація проекту нової мережі вимагає засобу побудови згори донизу. В даному випадку, на початку побудови мережі, при її зародженні, є достатній ступінь свободи для реалізації повномасштабного проекту. При реалізації нового проекту група технічних фахівців організації спроможна закласти стандартні мережеві технології для однотипних робочих груп, використати для них однотипне програмне забезпечення (мережеве і прикладне). Визначившись з конфігурацією активного устаткування, необхідною різноманітністю мережевих технологій, постає питання вибору конкретного “заліза”, його виробника і постачальника. Дане завдання не з простих. Визначення необхідної конфігурації мережевого устаткування, його функціональної насиченості, можливості переконфігурації, застосування перспективних технологій призводить до вужчого кола мережевих виробників (саме мережевих, а не комплексних від “миші” до комутатора). Орієнтація на виробників чисто мережевого і комунікаційного устаткування дозволяє побудувати систему, що буде дієздатною навіть при використанні устаткування різноманітних виробників (багато виробників дедалі частіше тестують своє устаткування на сумісність).