Реферат: Программы управления компьютерной сетью

Рисунок 5 - Шинная топология

Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерыва­ния сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослуши­вать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предот­вращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропуск­ной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке снижа­ются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции при­соединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point - точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедря­ется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.

В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на ко­торой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пе­ресылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции. Техника широкопо­лосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуни­кационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая перво­начальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.

3.1.4 Древовидная структура ЛВС

Рисунок 6  -  Древовидная структура ЛВС

Наряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидная структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вы­шеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычис­лительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются ком­муникационные линии информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответст­венно адаптерным платам применяют сетевые усилители и / или коммута­торы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, на­зывают активным концентратором.

          На практике применяют две их разновидности, обеспечивающие под­ключение соответственно восьми или шестнадцати линий.

          Устройство, к которому можно присоединить максимум три станции, называют пассивным концентратором. Пассивный концентратор обычно ис­пользуют как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения пассивного концентратора является то, что максимальное возможное расстояние до рабочей станции не должно превышать несколь­ких десятков метров.

3.2 Типы построения сетей по методам передачи информации

3.2.1 Локальная сеть Token Ring

Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей среды применяется неэкранированная или экранированная витая пара (UPT или SPT) или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с. В качестве метода управле­ния доступом станций к передающей среде используется метод - маркерное кольцо (Тоken Ring). Основные положения этого метода:

- устройства подключаются к сети по топологии кольцо;

- все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер);

- в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом.

Типы пакетов.

В IВМ Тоkеn Ring используются три основных типа пакетов:

- пакет управление/данные (Data/Соmmand Frame);

- маркер (Token);

- пакет сброса (Аbort).

Пакет Управление/Данные. С помощью такого пакета выполняется передача данных или команд управления работой сети. 

Маркер. Станция может начать передачу данных только после получения такого пакета, В одном кольце может быть только один маркер и, соответственно, только одна станция с правом передачи данных.

Пакет Сброса. Посылка такого пакета называет прекращение любых передач.

          В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.

3.2.2 Локальная сеть Arknet.

Arknet (Attached Resource Computer NETWork ) - простая, недорогая, надежная и достаточно гибкая архитектура локальной сети. Разработана корпорацией Datapoint в 1977 году. Впоследствии лицензию на Аrcnet приобрела корпорация SМС (Standard Microsistem Corporation), которая стала основным разработчиком и производителем оборудования для сетей Аrcnet. В качестве передающей среды используются витая пара, коаксиальный кабель (RG-62) с волновым сопротивлением 93 Ом и оптоволоконный кабель. Скорость передачи данных - 2,5 Мбит/с. При подключении устройств в Аrcnet применяют топологии шина и звезда. Метод управления доступом станций к передающей среде - маркерная шина (Тоken Bus). Этот метод предусматривает следующие правила:

- Все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные только получив разрешение на передачу (маркер);

- В любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом;

- Данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Основные принципы работы.

Передача каждого байта в Аrcnet выполняется специальной посылкой ISU (Information Symbol Unit - единица передачи информации), состоящей из трех служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных. В начале каждого пакета передается начальный разделитель АВ (Аlегt Вurst), который состоит из шести служебных битов. Начальный разделитель выполняет функции преамбулы пакета.

В Аrcnet определены 5 типов пакетов:

1.  Пакет IТТ (Information To Transmit) - приглашение к передаче. Эта посылка передает управление от одного узла сети другому. Станция, принявшая этот пакет, получает право на передачу данных.

2.  Пакет FBE (Free Buffeг Еnquiries) - запрос о готовности к приему данных. Этим пакетом проверяется готовность узла к приему данных.

3.  Пакет данных. С помощью этой посылки производиться передача данных.

4.  Пакет АСК (ACKnowledgments) - подтверждение приема. Подтверждение готовности к приему данных или подтверждение приема пакета данных без ошибок, т.е. в ответ на FBE и пакет данных.

5.  Пакет NAK ( Negative AcKnowledgments) - неготовность к приему. Неготовность узла к приему данных ( ответ на FBE ) или принят пакет с ошибкой.

В сети Arknet можно использовать две топологии: звезда и шина.

3.2.3 Локальная сеть Ethernet

Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов предложила компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet институтом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3. Различия между ними незначительные.

Основные принципы работы.

На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина:

- все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая станция может начать передачу в любой момент времени( если передающая среда свободна);

- данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Ethernet - самая популярная в настоящее время сетевая архитектура. Она использует узкополосную передачу со скоростью 10 и 100 Мбит/с.

4 Средства управления компьютерными сетями

Большие глобальные компьютерные сети являются обычным делом для пользователей компьютеров фирмы IBM, поэтому нет ничего удивительного в том, что эта фирма также предоставляет и средства для управления такими компьютерными сетями. Протокол Token Ring и Архитектура сетевых систем (SNA — System Network Architecture) фирмы IBM являются фунда­ментом, на котором построены системы LAN Network Manager и Net View.

4.1 Управление ЛВС с протоколом Token Ring

Протокол Token Ring всегда обладал специальными возможностями для внутренней диагностики и управления — свойствами, в течение длительного времени не используемыми программным обеспечением. В отличие от сетей с протоколами ARCnet и EtherNet, в ЛВС с протоколом Token Ring всегда циркулируют кадры MAC (Контроля доступа к среде), которые предостав­ляют ценную информацию о статусе ЛВС. В частности, сетевые адаптеры используют эту информации для поддержания работоспособности ЛВС, а прикладные программы, предназначенные для управления компьютерной сетью, могут использовать эту информацию для определения статуса и состояния сети.

Некоторые производители предлагают программные средства перехвата кадров MAC для управления сетью. Одним из таких производителей является фирма IBM, дополняющая кадры MAC, как определено в сетях SNA, слоями других протоколов, предназначенных для целей управления компьютерными сетями. Как правило, в больших организациях сети с протоколом Token Ring, являются частью сетей SNA. SNA является сетевым стандартом фирмы IBM, включающим практически любые устройства: терминалы, ПК, ЛВС, контрол­леры, большие ЭВМ и даже дистанционные принтеры. Узлы сетей SNA можно подразделить на входные точки и фокальные точки. Входные точки являются источником статистики SNA и информации о статусе устройств, а фокальные точки предназначены для ее приема и представления информации оператору.

Внутри SNA фирма IBM ввела стандарт Служб управления сетью, где определила, как различные системы управления должны связываться друг с другом. Например, стандарт фирмы IBM устанавливает, что сигнал тревоги (сигнал об ошибке или о другом значительном событии в ЛВС) должен содержать следующие данные: адрес узла, где произошла ошибка; дата и время, когда произошла ошибка; идентификационный номер управляющего компонента, сообщившего об ошибке; возможная причина ошибки и реко­мендуемые действия. (Конечно, узел, сообщивший об ошибке, может быть не в состоянии предоставить все перечисленные данные). Несмотря на то, что стандарт SNA был разработан фирмой, он является хорошо документи­рованным и широко распространенным стандартом, которого придержива­ются многие производители компьютеров для того, чтобы их аппаратные и программные продукты были совместимы с изделиями IBM.

Не все рабочие станции в ЛВС с протоколом Token Ring являются равноправными. Одна из них назначается активным монитором, т.е. наделяется дополнительной ответственностью контроля работоспособности кольца. Активный монитор занимается обслуживанием синхронизации кольца, выпускает новые маркеры (при необходимости) для сохранения работоспособности кольца и создает диагностические кадры при определен­ных обстоятельствах. Активным монитором может быть любая рабочая станция, назначаемая при инициализации кольца. Если активный монитор выходит из строя, то остальные рабочие станции в ЛВС немедленно начи­нают переговоры между собой для назначения нового активного монитора.

В стандарте протокола Token Ring IEEE 802.5 определены шесть типов пакетов (кадров) MAC. При присоединении к кольцу рабочей станции она передает пакет "Тест дублирования адреса" для того, чтобы убедиться в уникаль­ности своего адреса. Для уведомления остальных рабочих станций о своей работоспособности активный монитор периодически передает пакеты "Актив­ный монитор присутствует". Другие рабочие станции периодически передают пакеты "Запасной монитор присутствует". При подозрении о выходе из строя активного монитора запасные мониторы передают пакет "Требование маркера". Рабочие станции передают пакет "Маяк" ("Тревога") в случае возникновения серьезных проблем в сети, таких как обрыв кабеля или передача, не синхрони­зированная с получением маркера. Пакет "Очистка" передается после инициа­лизации кольца или после установления нового активного монитора.

Программное обеспечение управления сетью осуществляет локализацию активных мониторов по пакетам MAC "Активный монитор присутствует". Диагностика сетей выполняется программным обеспечением с помощью пакетов "Маяк". Кроме этого, используя стандартную технику опроса (поллинга) кольца по стандарту IEEE 802.5, программное обеспечение имеет возможность определения статуса каждого сетевого адаптера. Если в ЛВС с протоколом Token Ring, являющейся частью сети SNA, будет обнаружен сетевой адаптер, которому запрещено участвовать в обмене данными, то программное обеспечение может передать сигнал тревоги. При возникнове­нии ошибок в какой-нибудь из рабочих станций в сети с протоколом Token Ring истинным виновником этого иногда может быть другая станция. Например, рабочая станция — ближайший верхний по течению сосед (Nearest Active Upstream Neighbor — NAUN) — узел, ответственный за передачу маркера или пакета вниз по течению, мог испортить данные из-за внутренней неисправности. Программное обеспечение управления компью­терной сетью может распознавать подобные ситуации с NAUN и правильно интерпретировать их для выявления истинного виновника.

4.2 Использование принципов SNA в ЛВС с протоколом Token Ring

На следующем после MAC уровне входные и фокальные точки могут использовать Службы управления (Management Services) SNA для осущест­вления функций управления компьютерной сетью. Если на рабочей станции загружено программное обеспечение, ориентированное на применение в SNA, ее можно опрашивать, тестировать или диагностировать с удаленной рабочей станции. SNA имеет широкий набор средств, предназначенных для выполнения управленческих и служебных функций. В ее рамках существу­ют возможности проведения трассировок, записи "снимков" содержимого ОЗУ (даже с удаленных рабочих станций), требований проведения тестов и передачи их результатов, получения и записи статистики.

К примеру, для трассировки событий в отдельных сегментах компьютерной сети фокальная точка выдает запрос "Активизировать канал" (Activate Link — ACTLINK). Следующее за этим требование "Активизировать трассировку" (Activate Trace — ACTTRACE) предназначено для записи данных трассировки (Record Trace Data — RECTRD), и последнее требование "Деактивизации трассировки" (Deactivate Trace — DACTTRACE) заканчивает цикл. Сообщение RECTRD содержит адрес канала, тип трассировки и трассировочные данные. Запрос ACTTRACE может содержать признак того, что трассировка предна­значена для всего сегмента или для определенного канала.

Запрос "Требование статистики обслуживания" (Request Maintainance Statistics — REQMS) предназначен для получения из узла SNA данных о статистике обслуживаемых ресурсов и определяет, нужно ли после передачи отчета производить сброс счетчиков, набирающих статистику. Рабочая станция с протоколом Token Ring в сети SNA в качестве ответа на этот запрос может передать технические данные адаптера: версию сетевого адаптера, версию программного обеспечения сети, уровень графика и число ошибок. Если число ошибок превзойдет предварительно установленную пороговую величину, то рабочая станция может инициировать самостоятельную пере­дачу этой статистики без предварительных запросов REQMS.

Как видно, в сети SNA нет недостатка в средствах обслуживания и управления.

4.3 Использование продукта фирмы IBM LAN Network Manager

LAN Network Manager — программный продукт фирмы IBM для управ­ления компьютерными сетями. Он предназначен для оказания помощи сетевому администратору в управлении ЛВС с протоколом Token Ring, в особенности таких сетей, которые являются частями больших SNA. Про­граммное обеспечение имеет простой интерфейс на основе меню и может применяться совместно с программой NetView (продукт фирмы IBM для больших ЭВМ) или независимо от нее в односегментной или многосегмент­ной компьютерной сети с протоколом Token Ring. (He следует путать программное обеспечение управления сетью LAN Network Manager фирмы IBM с сетевой ОС LAN Manager фирмы Microsoft).

Программное обеспечение LAN Network Manager совместимо с Архитек­турой прикладных систем (SAA — System Application Architecture) и пред­назначено для работы под управлением программы Presentation Manager ОС OS/2. Это программное обеспечение использует систему управления базой данных в OS/2 Database Manager для хранения и считывания данных о конфигурации сети и истории событий и ошибок.

Версия 1.1 программного обеспечения LAN Network Manager включает 80 команд программы NetView и использует протоколы CMIP и SNMP. Она предоставляет возможность просмотра графического изображения ЛВС.

При автономной работе программа LAN Network Manager действует как фокальная точка в компьютерной сети, а при совместном использовании с программой NetView она является одновременно и входной точкой (агентом) системы NetView для большой ЭВМ. Когда программное обеспечение LAN Network Manager используется в качестве входной точки, то в терминах SNA это означает, что оно является узлом SSCP (System Services Control Point) и использует коммуникационный сеанс физического устройства SSCP сети SNA для диалога с программой NetView. Обычно в сети SNA имеются несколько узлов SSCP и они обеспечивают широкий набор управленческих услуг: помогают активизировать или деактивизировать сеть, распределяют сетевые ресурсы, управляют процессом восстановления сети после комму­никационных сбоев, осуществляют сбор данных о графике сети, взаимодей­ствуют с персоналом, обслуживающим сеть, выполняя его команды и координируя связи различных сегментов сети. Программа NetView сама по себе является узлом SSCP, предоставляющим централизованное управление большой, территориально разбросанной компьютерной сетью.

Что это дает пользователю? У него появляется возможность иницииро­вать и контролировать операции управления сетью с любого терминала или рабочей станции сети, независимо от того, являются ли они физически частями управляемой ЛВС с протоколом Token Ring. Это качество оказы­вается особенно полезным для сетевых администраторов, которые должны обслуживать компьютерные сети, территориально удаленные от них.

Программный продукт LAN Network Manager работает с другими про­граммами фирмы IBM для контроля доступа к сети. Он помогает в установке правил, определяющих возможность присоединения определенных рабочих станций к сети. С помощью программы LAN Station Manager и устройства 8230 CAU (Controlled Access Unit — Устройство контролируемого доступа) для ЛВС с протоколом Token Ring система LAN Network Manager может обнаруживать попытки несанкционированного вторжения в сеть, генериро­вать сигналы тревоги и автоматически удалять нарушителей путем пере­программирования или сброса устройства 8230 CAU. Разумеется, сам продукт LAN Network Manager защищен паролем.

Программный продукт LAN Station Manager вместе с пакетом LAN Network Manager и устройством CAU помогут легко составить схему распреде­ления ПК в ЛВС, даже если их положения изменяются со временем.

Средство CAU включает функции представления отчетов для уведомле­ния пакета LAN Network Manager об идентификационных кодах адаптеров, ответвлений и сегментов компьютерной сети. Программа LAN Station Man­ager, существующая в версиях для DOS и OS/2, осуществляет сбор инфор­мации об устройствах с каждой из рабочих станций и затем передает эти данные пакету LAN Network Manager. Этот программный продукт обслужи­вает базу данных станций, содержащую информацию о пользователях, такую как номер комнаты, порядковый номер и символическое имя маши­ны. Фирма IBM предполагает, что программное обеспечение LAN Station Manager должно быть установлено на всех рабочих станциях. Программное обеспечение LAN Network Manager (или NetView) может сигнализировать CAU или LAN Station Manager о выдаче отчета от этих средств об отдельных рабочих станциях и сравнить эту информацию с расположением машин в определенных местах здания. Таким образом, можно прослеживать за всеми перемещениями ПК по зданию вашей организации.

4.4 Использование программы NetView фирмы IBM

Программный продукт NetView, ориентированный на применение в боль­ших ЭВМ, объединяет в себе возможности нескольких программ фирмы IBM, разработанных для больших ЭВМ. Система NCCF (Network Communications Control Facility — Средство контроля межсетевых коммуникаций) может работать на многосегментных компьютерных сетях, записывая сигналы тре­воги, распределяя управленческие обязанности между несколькими сетевыми операторами и запуская программы-сценарии. Система NLDM (Network Logical Data Manager — Управление логическими данными в сети) осуществляет запись сеансов и данных о маршрутизации в сети. Программный модуль NPDA (Network Problem Determination Application — Приложение для обнаружения сетевых проблем) производит анализ сетевых неполадок, представляя его результаты с различными уровнями детализации. На самом нижнем уровне модуль NPDA выявляет вероятную причину ошибки или сбоя.

Программный продукт NetView интегрирует эти и другие функции в простую прикладную программу, предназначенную для решения задач управления компьютерной сетью, с интерфейсом на основе меню. Этот продукт позволяет оператору легко получить информацию о состоянии узла SNA так же, как и проанализировать статистику или осуществить рекон­фигурацию сетевых устройств. Оператор программ LAN Network Manager или NetView, например, может реконфигурировать мост в ЛВС, изменив его сетевой адрес или максимальное значение числа мостов, через которые может проходить сообщение в процессе транспортировки. Кроме этого, имеется возможность накопления статистики о производительности и гра­фике сетевых мостов (включая число кадров, которые были проигнориро­ваны или не были переданы из-за ошибок) и о числе широковещательных кадров, предназначенных для приема всеми рабочими станциями.

Можно также использовать средство NCCF программы NetView для передачи запроса или команды программному обеспечению LAN Network Manager, в действительности не находясь у рабочей станции, управляемой этим программным обеспечением. Вы можете запросить текущий статус узла сети с протоколом Token Ring, удалить узел из сети, произвести поточечный тест трассы между двумя узлами, осуществить сброс программы LAN Network Manager и запросить информацию о текущей конфигурации сегмента ЛВС.

Получать информацию о статусе сети, ее истории, а также осуществлять программный контроль системы NetView можно двумя путями. Как уже указывалось, программные средства NetView включают процессор файла сценария, который может быть использован администратором для автома­тизации реакции системы на определенные события. Программирование на языке сценария, встроенном в пакет NetView, очень сильно напоминает написание сценариев коммуникационных программ для ПК. Вы без особых затруднений можете написать программу реакции на определенные сигналы тревоги в сети. Ваша программа может даже предпринять попытку устра­нения ошибки, передавая команду сброса устройства на узел, в котором возникла эта ошибка.

Интерфейс для прикладного программирования пакета NetView более сложен, но позволяет с помощью пользовательских программ на языке высокого уровня получить доступ к данным конфигурации сети и файлам с историей сигналов тревоги. Прикладные программы могут также использо­вать интерфейс прикладных программ (API — Application Program Interface ) пакета NetView для подачи собственных сигналов тревоги, например, о неполадках в файле базы данных. Пакет NetView осуществляет запись всех сигналов тревоги в файл истории и предпринимает соответствующие действия (определенные вами) по этим сигналам. Этим действием может быть, напри­мер, уведомление оператора о том, что требуется его вмешательство.

Новой особенностью API пакета NetView является средство LU 6.2 (для равноправных коммуникаций). LU 6.2 — это протокол, ориентированный на диалог внутри сети SNA. С помощью простых глаголов, таких как распределить, принять-и-ждать, передать-данные, подтвердить и пере­распределить, протокол LU 6.2 облегчает осуществление запросов NetView или выполнение сетевых управленческих заданий (созданных, разумеется, программистами вашей организации).

Страницы: 1, 2, 3