Дипломная работа: Разработка локально-вычислительной сети в автокомплексе "Первомайский"

Прикладной уровень (application layer) – это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например, с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением [1].

1.3 Физическая топология ЛВС

Топология сети - характеризует физическое расположение компонентов сети (рабочих станций, серверов, кабелей). Каждая топология сети налагает ряд условий. Например, она может диктовать не только тип кабеля, но и способ его прокладки. Выбор топологии электрических связей существенно влияет на многие характеристики сети. Например, наличие резервных связей повышает надежность сети и делает возможным балансирование загрузки отдельных каналов. Простота присоединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко расширяемой. Экономические соображения часто приводят к выбору топологий, для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи.

Топология шина. В этом случае компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю, именуемым магистралью или сегментом (рисунок 2).

Рисунок 2 - Топология шина

Передаваемая информация распространяется одновременно по всей сети, если не предпринимать никаких специальных действий, сигнал, достигая конца кабеля, будет отражаться и не позволит другим компьютерам осуществлять передачу. Чтобы предотвратить эффект отражения сигналов, к концам кабеля подключают терминаторы, поглощающие эти сигналы.

Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети. Таким образом, основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Так же преимуществом данной топологии является то, что к выходу из строя компьютеров она не чувствительна, нарушается обмен только с поврежденным компьютером, а вся остальная сеть остается в рабочем состоянии.

Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. К сожалению, дефект коаксиального разъема редкостью не является. Другим недостатком общей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому, чем больше компьютеров в сети, тем меньше ее пропускная способность.

Топология звезда. В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. В качестве концентратора может выступать как универсальный компьютер, так и специализированное устройство. Топология звезда, изображена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Топология звезда

Главное преимущество этой топологии перед общей шиной - большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи. В настоящее время иерархическая звезда является самым распространенным типом топологии связей, как в локальных, так и глобальных сетях.

Кольцевая топология. В сетях с такой топологией данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому. Пример данной топологии изображен на рисунке 4.

Рисунок 4 - Кольцевая топология

Если компьютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между всеми остальными станциями. Таким же образом разрыв кабеля в любой точке нарушает целостность кольца и выводит из строя всю сеть. Во избежание этого применяют дублирование кабеля. К достоинствам данной топологии можно отнести то, что кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи - данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому этот узел может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство кольца используется для тестирования связности сети и поиска узла, работающего некорректно. Для этого в сеть посылаются специальные тестовые сообщения. Также достоинством является автоматическое усиление передаваемого сигнала каждым абонентом сети, поэтому его размеры могут быть очень большими, и ограничены они только временем прохождения сигнала по всему кольцу. Можно также объединить несколько локальных сетей, выполненных с использованием разных топологий, в единую локальную сеть. Пример такой сети изображен на рисунке 5.

Рисунок 5 – Локальная сеть, выполненная с использованием разных топологий

Существуют также смешанные топологии, такие как звезда-шина и звезда-кольцо, каждая из которых имеет свои преимущества.

Топология звезда-шина. Это комбинация топологий шина и звезда. Чаще всего это выглядит так: несколько сетей с топологией звезда объединяются при помощи магистральной линейной шины. В этом случае выход из стоя одного компьютера не оказывает никакого влияния на сеть – остальные компьютеры по-прежнему взаимодействуют друг с другом. А выход из стоя концентратора, повлечет за собой остановку подключенных к нему компьютеров и концентраторов[2].

Топология звезда-кольцо. Кажется несколько похожей на звезду-шину. И в той, и в другой топологии компьютеры подключены к концентратору, который фактически и формирует кольцо или шину. Отличие в том, что концентраторы в звезде-шине соединены магистральной линейной шиной, а в звезде-кольце на основе главного концентратора они образуют звезду.

В локально-вычислительной сети может использоваться одна из перечисленных топологий. Это зависит от количества объединяемых компьютеров, их взаимного расположения и других условий.

1.4 Биллинговые системы

На данный момент практически каждая локальная сеть имеет выход во всемирную информационную сеть – Internet. Для учета и ограничения внешнего Интернет-трафика используются биллинговые системы.

Биллинговые системы – это системы, вычисляющие стоимость услуг связи для каждого клиента и хранящие информацию обо всех тарифах и прочих стоимостных характеристиках, которые используются телекоммуникационными операторами для выставления счетов абонентам и взаиморасчетов с другими поставщиками услуг. Цикл выполняемых ими операций сокращенно именуется биллингом.

Из основных функций биллинговых систем можно выделить следующие:

– встраиваемость в систему, тесная интеграция с Active Directory и службой RAS;

– наличие средств по управлению учетными записями;

– создание тарифов учитывающих время суток, направление трафика, скорость, количество пакетов, и др.;

– функции управления роутингом;

– встроенный кэширующий прокси-сервер;

– встроенный SMTP шлюз;

– удобное визуальное представление всех пользователей и мониторинг в режиме реального времени;

– возможность построения различных отчетов и отображения детальной статистики до уровня посещенных ресурсов и переданных байт; группировка по любому из полей;

– возможность удаленного управления сервером;

– учет входящего, и исходящего трафика, с распределением его по пользователям и станциям;

– возможность задавать лимиты трафика и следить за их превышением;

– возможность отключения пользователя, превысившего лимит трафика.

Схема организации биллинга достаточно проста: информация о соединениях и их продолжительности записывается коммутатором и после предварительной обработки передается в расчетную систему. Ее программы «знают» все тарифы для возможных соединений в сети линии связи, «идентифицируют» принадлежность соединений и выполняют необходимые расчеты, формируя счета абонентов.

В такой системе необходимо хранить не только нормативы, тарифы и информация об услугах, но и данные о клиентах, заключенных контрактах с абонентами и сторонними поставщиками услуг связи (если сеть данного оператора связана с другими), а также о стоимости передачи информации по разным каналам и направлениям. Кроме того, любая расчетная система немыслима без «истории» платежей и выставленных счетов всех клиентов, поскольку только эти сведения позволяют организовать контроль за оплатой и автоматизировать так называемую активацию и деактивацию абонентов. Чем мощнее исполнительный механизм СУБД, тем более масштабной и многофункциональной будет биллинговая система, построенная на ее основе.

По функциональным возможностям таких систем их можно разделить на три класса – предназначенные для транснациональных операторов связи, заказные национального масштаба и так называемые системы среднего класса для региональных сетей.

Продукты, относящиеся к первому классу, должны обеспечивать взаимодействие сетей на межнациональном уровне и работу в различных временных зонах, т.е. иметь многовалютный и многоязычный интерфейс и учитывать различия налогообложения в разных странах. Для них характерна гетерогенная структура и тесная интеграция с бухгалтерскими системами.

В масштабе региона обычно вполне приемлемы стандартные требования к биллингу. Подобные системы почти всегда имеют классическую архитектуру клиент - сервер и (особенно в последнее время) часто используют Web-интерфейс. Однако не следует забывать, что они должны обеспечивать возможности масштабирования и функционального расширения.

Каждая биллинговая система создается и настраивается на бизнес-процесс определенного оператора связи, имеет собственный набор функций, соответствующий технологическому циклу предоставления услуг, и может работать с конкретным сетевым оборудованием, поставляющим ей информацию о вызовах и соединениях. И, тем не менее, существует «стандартный» набор функций, поддерживаемых почти всеми биллинговыми системами. В него входят операции, выполняемые на этапе предварительной обработки и анализа исходной информации, операции управления сетевым оборудованием, основные функции обычного приложения СУБД, а нередко – и функции электронной почты для автоматического информирования абонентов.

«Классическая» биллинговая система состоит из следующих функциональных подсистем: предварительной обработки данных о соединениях, оперативного управления биллингом, оповещения клиентов, продаж, маркетинга, обслуживания, администрирования, генерации отчетов, генерации счетов, архивации, складского и бухгалтерского учета.

2. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ЛВС

2.1 FreeBSD

FreeBSD это клон операционной системы UNIX для персональных компьютеров, базирующихся на архитектуре процессоров Intel (386SX/386DX/486SX/486DX/Pentium/Pentium Pro). Операционная система FreeBSD работает также на процессорах AMD и Cyrix, совместимых с Intel. FreeBSD предоставляет широкий набор функций, которые ранее были доступны только на более дорогих компьютерах [3].

Они включают:

– вытесняющую многозадачность (preemptive multitasking) с динамической настройкой приоритетов, которая обеспечивает гибкое разделение ресурсов компьютера между приложениями и пользователями;

– многопользовательский доступ, означающий, что одновременно в системе могут работать несколько пользователей, использующих различные приложения. Такие периферийные ресурсы, как принтер и магнитная лента, также разделяются между всеми пользователями системы;

– полная сетевая поддержка TCP/IP, включая SLIP, PPP, NFS и NIS. Это означает, что ваша FreeBSD машина может легко взаимодействовать с другими операционными системами, а также работать в качестве сервера, предоставляющего такие важные функции, как NFS (доступ к удаленным файлам), и электронную почту. Вы можете организовать на ней WWW или ftp-сервер, с помощью которого вы можете представлять свою организацию в Internet, установить систему безопасности (firewall), защищающую вашу корпоративную сеть от внешнего мира;

– защиту памяти, которая гарантирует, что приложения (или пользователи) не могут вредить друг другу. В любом случае крах одного приложения никоим образом не задевает работу других;

– FreeBSD это 32-bit-ная операционная система и была таковой с самого начала;

– промышленный стандарт X Window System (X11R6) предоставляет графический пользовательский интерфейс (GUI), поддерживает большинство VGA-карт, мониторов и приходит со всеми исходными кодами;

– двоичную совместимость со многими программами, созданными для систем SCO,BSDI, NetBSD, Linux и 386BSD;

– большое число готовых к работе приложений, находящихся в коллекции переносимых пакетов (Port Packages Collection);Еще большее число дополнительных и легко переносимых приложений, имеющихся в Internet. Исходные коды FreeBSD совместимы со многими коммерческими системами UNIX и большинство приложений, если и требуют, то совсем немного, изменений для их компиляции;

– страничная организация виртуальной памяти (VM) с подкачкой страниц по требованию и общий кэш для VM и буфера I/O позволяют удовлетворять непомерные аппетиты приложений, в то же время, не причиняя неудобств другим пользователям;

– разделяемые библиотеки (Unix-овый эквивалент MS-Windows DLL) обеспечивают эффективное использование дискового пространства и памяти;

– полный набор средств разработки для языков C, C++ и Fortran. В коллекции пакетов можно найти много других языков для передовых исследований и разработок;

– исходные коды всей системы. Имея их, вы получаете самый вы¬сокий уровень контроля над вашей средой;

– обширная on-line документация.

FreeBSD базируется на ОС BSD версии 4.4 BSD-Lite, разработанной исследовательской группой компьютерных систем CSRG (Computer Systems Research Group) Калифорнийского университета в Беркли и несет в себе традиции разработки систем BSD. Группа FreeBSD Project добилась максимальной производительности и надежности системы в ситуациях реальной жизни, потратив на это достаточно много времени, в то время как многие коммерческие гиганты еще бьются над решением этих задач на поле операционных систем для PC.

Диапазон приложений для FreeBSD, от разработки программного обеспечения до автоматизации производства, от систем складского учета до дистанционной коррекции азимута антенны спутника, если это можно сделать с помощью коммерческого UNIX, то с тем же успехом это может быть сделано и с помощью FreeBSD. Важным преимуществом FreeBSD является огромное количество высококачественных приложений, разработанных исследовательскими центрами и университетами во всем мире, которые по большей части бесплатны, и ежедневно появляющиеся в большом количестве коммерческие приложения.

Поскольку исходные коды самой системы доступны, можно настроить ее для специфических приложений или проектов, что обычно невозможно сделать для большинства коммерческих систем.

Вот только несколько примеров приложений, для которых используется FreeBSD:

– услуги Internet: Устойчивость сетевого протокола TCP/IP, встроенного в систему, делает ее идеальной платформой для различных интернетовских услуг: FTP-сервер, WWW-сервер, Почтовый сервер и так далее;

– образование: лучший способ изучать операционные системы, архитектуру компьютеров и сетей это потрогать все своими руками и FreeBSD открыта для этого. Существуют свободные CAD, математические пакеты и пакеты графического дизайна, которые будут чрезвычайно полезны всем тем, кто использует компьютер для конкретных целей;

– исследование: исходные коды прекрасный источник для изучения работы операционных систем и других направлений компьютерных технологий. FreeBSD свободная система, поэтому люди, разделенные расстоянием, могут сотрудничать друг с другом, обсуждать вопросы на открытых форумах, не беспокоясь о лицензионных соглашениях и ограничениях;

– сеть: маршрутизатор, DNS, и Firewall, обеспечивающий защиту вашей внутренней сети от внешнего мира;

– разработка программного обеспечения: базовая система FreeBSD приходит с полным комплектом средств разработки, включая известный GNU компилятор C/C++ и отладчик.

2.2 Windows 2000

Windows 2000. Семейство Windows 2000 имеет рабочую станцию и сервер [2].

Windows 2000 Workstation включает в себя:

– простой доступ в Интернет;

– интеграция с Web;

– усовершенствованная поверхность рабочего стола;

– мощные средства поиска;

– функции хранения информации, защиты и совместимости с Windows 9x;

– улучшенная поддержка печати.

Дополнительно к перечисленным возможностям Windows 2000 Server содержит:

– службу каталогов Active Directory;

– расширенную сетевую поддержку;

– встроенную интеграцию с Интернетом;

– систему безопасности;

– средства администрирования;

– возможности работы с системами хранения информации.

Служба каталогов Active Directory. Служба каталогов Active Directory (AD) – сервис, интегрированный с Windows 2000 Server [4]. Она обеспечивает иерархический вид сети, наращиваемость и расширяемость, а также функции распределенной безопасности. Эта служба легко интегрируется с Интернетом, позволяет использовать простые и интуитивно понятные имена объектов, пригодна для использования в организациях любого размера и легко масштабируется. Доступ к ней возможен с помощью таких знакомых инструментов, как программа просмотра ресурсов Интернета.

AD не только позволяет выполнять различные административные задачи, но и является поставщиком различных услуг в системе.

Администрирование упростилось по сравнению с предыдущими версиями: больше нет первичного и резервных контроллеров домена. Все контроллеры доменов, используемые службой каталогов, равноправны. Изменения можно вносить на любом контроллере, а на остальные они будут тиражироваться автоматически.

Еще одна особенность Active Directory — поддержка нескольких хранилищ, в каждом из которых может находиться до 10 миллионов объектов. Понятно, что при таких возможностях эта служба каталогов прекрасно проявляет себя как в малых сетях, так и в больших системах. Active Directory обеспечивает:

– однократную регистрацию в сети;

– единую точку администрирования всех объектов в сети;

– выполнение запросов по любому атрибуту любого объекта;

– тиражируемость, разделяемость, иерархичность и расширяемость каталогов.

Система безопасности. Основным протоколом аутентификации стал протокол Kerberos [4]. Распределенная система безопасности является объединением системы безопасности Windows NT и службы каталогов Active Directory. Новая система позволяет применять в доменах политику безопасности и управлять учетными записями, а также избирательно делегировать полномочия администрирования.

Сочетание транзитивных доверительных отношений между доменами и надежной аутентификации позволяет обеспечить однократную регистрацию пользователя в сети. Учетные записи могут иметь несколько мандатов безопасности.

Инструмент управления и анализа настроек защиты в Windows NT – редактор конфигурации безопасности. Он позволяет установить различные параметры в реестре, а также сравнить текущую конфигурацию с некоторой эталонной.

Расширенная сетевая поддержка. Значительным изменениям подверглась сетевая поддержка. Теперь Windows NT в еще большей степени приспособлена для работы в крупных сетях. Среди новых или значительно переработанных функций можно упомянуть распределенную файловую систему, динамический DNS, многопротокольную маршрутизацию, управление пропускной способностью и функции защиты по протоколу IP.

Сервер DNS, включенный в Windows 2000, обеспечивает динамические функции, полностью соответствующие стандартам для DNS. Динамический DNS позволяет автоматически распространять все изменения в записях DNS на серверы DNS, связанные с тем, на котором сделано изменение. При этом отпадает необходимость в ручном тиражировании изменений, что значительно сокращает затраты на тиражирование. Помимо этого, Microsoft DNS позволяет пропускать через DNS обновления других сетевых сервисов как, например, Active Directory, DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) и WINS (Windows Internet Name Service), что обеспечивает надежность регистрации и обнаружения именованных ресурсов в сети.

Новая версия файловой системы NTFS обладает не только повышенной производительностью, но и рядом новых функций: квотированием дискового пространства, шифрованием файлов и каталогов, отслеживанием распределенных связей, возможностью изменения объема дискового тома без перезагрузки.

Печать. Информация о принтерах, подобно информации обо всех остальных объектах системы, хранится в каталоге Active Directory, что позволяет выполнять в нем поиск доступных принтеров и значительно облегчает пользователям задачу выбора наиболее удобного для них принтера.

Домены. Домены, как указывалось выше, являются организационными единицами безопасности в сети. Active Directory состоит из одного или нескольких доменов. Рабочая станция является доменом. Домен может охватывать несколько физических точек. В каждом домене — своя политика безопасности; отношения домена с другими также индивидуальны. Домены, объединенные общей схемой, конфигурацией и глобальным каталогом, образуют дерево доменов. Несколько доменных деревьев могут быть объединены в лес.

Четыре базовые модели организации доменов. Механизм доменов можно использовать различными способами. В зависимости от специфики учебного заведения можно объединить ресурсы и пользователей в различное количество доменов, а также по-разному установить между ними доверительные отношения.

Microsoft предлагает использовать четыре типовые модели использования доменов на предприятии:

– модель с одним доменом;

– модель с главным доменом;

– модель с несколькими главными доменами;

– модель с полными доверительными отношениями.

Модель с одним доменом. Эта модель подходит для организации, в которой имеется не очень много пользователей, и нет необходимости разделять ресурсы сети по организационным подразделениям. Главный ограничитель для этой модели - производительность, которая падает, с увеличением числа серверов в сети.

Модель с главным доменом. Эта модель хорошо подходит для предприятий, где необходимо разбить ресурсы на группы в организационных целях, и в то же время количество пользователей и групп пользователей не очень велико.

Эта модель сочетает централизацию администрирования с организационными преимуществами разделения ресурсов между несколькими доменами.

Модель с несколькими главными доменами. Эта модель предназначена для больших учебных заведений или предприятий, которые хотят поддерживать централизованное администрирование. Эта модель в наибольшей степени масштабируема.

В данной модели имеется небольшое число главных доменов. Главные домены используются как учетные домены, причем учетная информация каждого пользователя создается только в одном из главных доменов. Сотрудники отдела Автоматизированных Информационных Систем (АИС) предприятия могут администрировать все главные домены, в то время как ресурсные домены могут администрировать сотрудники соответствующих отделов.

Каждый главный домен доверяет всем остальным главным доменам. Каждый домен отдела доверяет всем главным доменам, но доменам отделов нет необходимости доверять друг другу.

Модель с полными доверительными отношениями. Эта модель обеспечивает распределенное администрирование пользователей и доменов. В этой модели каждый домен доверяет каждому. Каждый отдел может управлять своим доменом, определяя своих пользователей и глобальные группы пользователей, и они могут использоваться во всех доменах предприятия.

Страницы: 1, 2, 3, 4