сбербанк. 5fan_ru_Проектирование компьютерной сети Сбербанка. Проектирование лвс
 Скачать 159 Kb.
|
Введение………………………………………………………………………. 3 1 Проектирование ЛВС……………………………………………………. 4 1.1 Исходные данные……………………………………………..…4 1.2 Выбор технического решения………………………………4 1.3 Выбор сетевой архитектуры…………………………………4 1.4 Функциональная модель……………………………………..5 2 Реализация первого варианта………………………………………6 2.1 Техническая математическая модель ЛВС…………...6 3 РЕАЛИЗАЦИЯ ВТОРОГО ВАРИАНТА……………………………………..103.1 Расчет параметров для текущих требований………143.2 Выбор активного оборудования…………………………163.3 Технические характеристики…………………………….174 ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ………………194.1 Определение значимости функций……………………..194.2 Сравнение вариантов………………………………………...20Заключение………………………………………………………………….22 Список литературы……………………………………………………….23 ВВЕДЕНИЕВ наше время всеобщего развития средств связи особо остро стоит проблема компьютерных сетей. Если совсем недавно главной ее частью был вопрос установки локальных вычислительных сетей (ЛВС), то сейчас все острее ощущается проблема нехватки пропускной способности, что говорит о повышении пользовательского интереса и возрастании роли ЛВС в производстве и финансовой деятельности. Что же такое ЛВС? Простое определение ЛВС состоит в том, что это система для непосредственного соединения многих компьютеров. Можно сказать, что в этом определении недостаточно академической точности, но оно практично и вполне соответствуют нашим целям – рассмотрению принципов ЛВС. Также в наше время все чаще администраторы сетей сталкиваются с нехваткой пропускной способности сети. Исходя из этого, при рассмотрении нашей темы, мы особенный акцент сделаем на принципы сетевой архитектуры, которая является развитием старого Ethernet – Fast Ethernet. Это связано с тем, что наиболее распространенной сетевой архитектурой в нашей стране является все же Ethernet, а следовательно Fast Ethernet, который позволяет значительно повысить пропускную способность сети, не сталкиваясь с огромным числом проблем, сопутствующих этой процедуре. Это, конечно, не значит, что переход от Ethernet к Fast Ethernet чрезвычайно прост и не представляет никакими сложности, но все же позволяет упростить задачу перехода на более высокоскоростную сеть. 1 рассмотрение ЛВС 1.1 Исходные данныеОсновные параметры рассматриваемой компьютерной сети Сбербанка следующие: количество рабочих станций – 114 (в т.ч., дополнительного сетевого оборудования: ИБП, сетевых принтеров и т.п.); количество серверов – 6; количество коммутационных центров – 1; коммутационный центр располагается в помещении № 4-го этажа здания Сбербанка; Сервера устанавливаются в помещении № 4-го этажа здания Сбербанка. 1.2 Выбор технического решенияВ проекте рассматривается два варианта технического решения по созданию ЛВС в отделении Сбербанка. Варианты кардинально отличаются как оборудованием так и принципами организации сети. В первом варианте используется оборудование фирмы Cisco Systems, во втором варианте оборудование фирмы D-Link. 1.3 Выбор сетевой архитектурыВ виду того, что самой распространенной сетевой архитектурой в России является сетевая архитектура Ethernet/Fast Ethernet, поэтому мы рассматриваем именно эту технологию передачи данных. Кроме того на Российском рынке имеется широкий выбор оборудования поддерживающий эту технологию. 1.4 Функциональная модельФункционально активное оборудование ЛВС представляет собой устройство для передачи данных и содержит в себе следующие главные функции, которые обеспечиваются его узлами: Физическое и электрическое соединение с сетевым устройством. За эту функцию отвечает блок разъемов, называемых портами устройства. В их задачу входит получать и передавать данные сетевым устройствам. Основные параметры: плотность, количество портов, поддерживаемые протоколы, емкость буфера порта. Передача данных между портами. За эту функцию отвечает блок коммутации, которые принимает пакеты от портов, принимает решении о их перенаправлении в другой порт и посылает данные на него. Основные параметры: скорость передачи пакетов, максимальное количество пакетов, обрабатываемых в единицу времени, задержки передачи, поддерживаемые протоколы, методы принятия решений о передаче пакета на другой порт. Функции управления устройством и диагностики: конфигурации, фильтрации пакетов, пароли и т.п. Эти функции исполняются с помощью процессора, который отвечает за поддержку SNMP и RMON, встроенных перезаписываемых микросхем, которые хранят параметры настройки устройств и удаленного приложения администрирования устройством через сеть или порт терминала. Остальные функции сетевого оборудования несущественны для задач данного проекта и поэтому не рассматриваются. 2 изучение ПЕРВОГО ВАРИАНТА2.1 Техническая математическая модель ЛВСРассматриваемая математическая модель создана на основе технического задания на проектирование применительно к ЛВС, содержащей 1 центр коммутации и централизованно расположенной серверной платформе (рис. 4.27.).  Рис. 4.27. Математическая модель В качестве коммутационного центра рассматривается стек из 6-х коммутаторов Catalyst 3524 Enterprise Edition (рис. 4.28. ).  Рис. 4.28. Внешний вид коммутатора Один коммутатор имеет 24 порта на 10/100 Мбит/сек. И два Gigabit Ethernet порта. Серия коммутаторов Catalyst 3500 – это полнофункциональная линия коммутаторов 10/100BaseTX с автоматическим выбором скорости передачи. Устройства этой серии обеспечивает наилучшее соотношение цена/производительность среди устройств этого класса. Коммутаторы Catalyst 3500 XL предлагают сверхвысокую производительность, простоту эксплуатации и гибкость в использовании. Эти устройства могут быть использованы как для создания высокопроизводительных рабочих групп, так и для объединения групп серверов и коммутаторов предыдущего уровня. Основные возможности: передачи на всех портах и технологии Fast EtherСhannel для создания единого логического соединения; автоматический выбор скорости передачи 10 или 100 Мб/сек и полудуплексного или полнодуплексного режима передачи; поддержка протоколов Telnet и SNMP, внешний консольный порт управления и управления с использованием интерфейса WEB. Коммутаторы могут собираться в стек до 9 шт, представляя собой по сути дела один многопортовый коммутатор. Активное оборудование коммутационного центра комплектуется исходя из следующих соображений: количество рабочих станций 114, то есть необходимо 114 портов, для их обслуживания необходимо 5 коммутаторов, но так как на перспективное расширение сети остаётся лишь шесть свободных портов, а кроме того для повышения производительности сервера подключаются через GigaStack Stacking GBIC порты, то необходимо шесть коммутаторов. Коммутаторы соединяются в стек через модули GigaStack Stacking GBIC (Рис. 4.29.)  Рис. 4.29. Модули GigaStack Stacking GBIC В соответствии с текущими требованиями ТЗ будет установлено шесть серверов. Количество VLAN равно шести. Сервера будут подключены к коммутаторам через порты модули GigaStack Stacking GBIC по протоколу Gigabit Ethernet. Рабочие станции будут подключены по 100BaseTX. Для обеспечения маршрутизации между VLANми должен быть использован маршрутизатор Cisco2620.  Рис. 4.30. Внешний вид маршрутизатора Серия Cisco 2600 представляет собой новую экономичную серию модульных маршрутизаторов для малых и средних офисов, включающих в себя возможность передачи голоса и факса. Предлагаемый набор модулей позволяет также использовать устройства Cisco 2600 в качестве серверов доступа и сетевых экранов. Каждый маршрутизатор серии Cisco 2600 содержит один слот для модуля глобальной сети высокой плотности или модуля ЛВС, два слота для модулей глобальной сети низкой плотности и одно посадочное место на системной плате для установки сервисного модуля AIM (Advanced Integration Module), который может использоваться для аппаратного сжатия или шифрования данных. Маршрутизаторы серии Cisco 2600 могут содержать до 64Мб оперативной памяти (DRAM) и до 16 Мб флеш-памяти. Преимущества варианта: Полностью отвечает требованиям ТЗ по пропускной способности для текущих и перспективных задач; При подключении следующего отделения по этому варианту не требуется установки дополнительного оборудования в центр; Поддержка технологии виртуальной коммутации рабочих групп (VLAN), при увеличении количества VLANов можно использовать для маршрутизации дополнительный порт 10BaseT или ISL на любом из Fast Ethernet портов; Возможность подключения серверов по Gigabit Ethernet; Поддержка режима полного дуплекса на всех коммутируемых портах; Управление устройствами по SNMP; Возможность поэтапного наращивания возможностей ЛВС путем приобретения дополнительных устройств либо замены на более высокопроизводительное оборудование с возможность использования заменяемого оборудования в менее крупных отделениях Сбербанка; Есть дублирующие источники питания у коммутатора, повышенная энергозащищенность по центральному элементу центра. Недостатки: Относительно высокая стоимость оборудования; При выходе из строя маршрутизатора управление виртуальными сетями невозможно. 3 Изучение ВТОРОГО ВАРИАНТАПоскольку ЛВС Сбербанка создается на базе стандартных протоколов Ethernet, можно воспользоваться известными методиками для расчета математической модели технических параметров. В каждый момент любой из протоколов Ethernet может передать данные в блоке который называется кадром. Все возможности данных протоколов сведены в таблицу 4.3. Таблица 4.3 - Возможности протоколов.
Реальная пропускная способность с использованием метода CSMA/CD для протоколов Ethernet, Fast Ethernet составляет: для неинтеллектуальных устройств (концентраторов) - 30% для интеллектуальных устройств (концентраторов) - 40% (требуется наличие мощного процессора) Рассматриваемая математическая модель создана на основе технического задания на проектирование применительно к ЛВС. Центральным устройством сети является коммутатор сегментов. Каждый сегмент сети образовывается с помощью концентратора. Обмен данными между рабочими станциями и серверами будет осуществляться с помощью технологии Fast Ethernet. Сервера подключаются напрямую к коммутатору сегментов. Расчёт требований для коммутатора сегментов и коцентраторов осуществляется по следующим формулам:  ( 4.1. )где:  - округленное до целого числа в меньшую сторону количество требуемых станций в сегменте; - реальная пропускная способность сегмента (Мбит/сек., кадров/сек); - требуемая пропускная способность на станцию в режиме пиковой загрузки (Мбит/сек., кадров/сек).Количество требуемых сегментов рассчитывается по формуле:  ( 4.2. )где:  - округленное до целого числа в большую сторону количество сегментов; - исходное количество станций в сети; - количество станций в сегменте.Требования к коммутатору сегментов по скорости работы внутренней шины рассчитывается по формуле:  ( 4.3. )где:  - требуемая скорость по обработке кадров/сек; - округленное до целого числа в большую сторону количество сегментов; -теоретическая скорость передачи данных (кадров/сек) канала коммутатор – концентратор сегмента.Требования по пропускной способности к каналу, необходимому для сервера:  где:  - требуемая скорость передачи данных канала для сервера в Мбит/сек; - требуемая скорость передачи данных канала для сервера в Кадрах/сек; - округленное до целого числа в большую сторону количество сегментов; - теоретическая скорость выбранного стандарта работы сети в Мбит/сек; - теоретическая скорость выбранного стандарта работы сети в Кадров/секТеоретическая пропускная способность Fast Ethernet = 100 Мбит/сек. Реальная пропускная способность с учетом коллизий для простых концентраторов = 30 Мбит/сек. Реальная пропускная способность с учетом коллизий для интеллектуальных концентраторов = 40 Мбит/сек. Аналогичным образом ведется расчет для Full Duplex Ethernet, Fast Ethernet, Full Duplex Fast Ethernet, с учетом их исходных данных. Полнодуплексный режим Протокол передачи информации в полнодуплексном режиме Full Duplex (FD Ethernet, FD Switch Ethernet, FD Fast Ethernet) позволяет передавать и принимать данные одновременно без снижения производительности, что позволяет повысить суммарную пропускную способность вдвое. Подобная возможность всегда присутствует при соединении концентратор (коммутатор) - концентратор (коммутатор) ввиду двунаправленности потока данных, но не всегда возможна для рабочих станций. Для эффективного использования протокола FD Ethernet между рабочей станцией и концентратором (коммутатором) необходимо, чтобы на станции исполнялось приложение (приложения), которые одновременно передают и принимают информацию. К наиболее распространенным типам подобных приложений относятся: обработка транзакций на сервере с рабочей станции в интенсивном режиме; устройство сети является принт-сервером (необходимо рабочей станции работать с сетью и одновременно обслужить запросы по сетевой печати); приложения видеоконференций или совместного редактирования документов. Во всех расчетах по пропускной способности учитывается наихудший вариант, когда все рабочие станции одновременно передают или одновременно считывают информацию с серверов серверной платформы, т.е. режим Full Duplex хотя и реализован аппаратно на всех коммутируемых каналах, но из-за исполняемых приложений (задач) его преимущества невосстребуются. Каналы к серверам По мнению аналитиков реальная пропускная способность для сетевых карт, работающих по протоколу Fast Ethernet, составляет около 87%, т.е. 129 465 кадров / сек. при минимальной длине пакета в 64 Байт (87 Мбит/сек ). Следовательно, при превышении требуемой пропускной способности данной величины необходимо активизировать второй (последующий) стомегабитный канал на второй (последующий) сервер, в противном случае, серверная платформа станет слабым звеном в работе ЛВС. На данном этапе не рассматриваются задачи, решаемые на серверах, принимается во внимание только трафик, который способен обслужить абстрактный сервер. 3.1 Расчет параметров для текущих требованийВ основном и вспомогательном зданиях Сбербанка будет расположено на первоначальном этапе 114 рабочих станций и единиц дополнительного сетевого оборудования (ИБП, сетевые принтеры и т.п.), 6 серверов, которые подключаются по каналам 100Base-T (количество серверов определяется техническим решением проекта по серверной ферме). Характеристика трафика, используемого в Сбербанке - дискретная передача данных, слабо чувствительная к задержкам. В соответствии с техническим заданием на проектирование ЛВС Сбербанка: Средняя пропускная способность на рабочую станцию должна быть не менее 10 МБ/сек при работе на протоколе Fast Ethernet при централизованной модели взаимодействия «все с одним» с серверной фермой. Во время пиковых нагрузок наихудшая пропускная способность на станцию должна быть не менее 4 МБ/сек. Средняя пропускная способность на рабочую станцию должна быть не менее 10 МБ/сек при работе на протоколе Ethernet при модели взаимодействия «любая с любой» между станциями. Во время пиковых нагрузок наихудшая пропускная способность на станцию должна быть не менее 4 МБ/сек. Расчет требуемой структуры ЛВС производится применительно к интеллектуальным концентраторам, обеспечивающим пропускную способность сегмента Fast Ethernet не менее 40% от максимально возможной. В качестве каналов к серверам применяются каналы Fast Ethernet. Для интеллектуальных концентраторов (расчет для рабочих станций в ЛВС) Используя формулы 4.1 – 4.3 расчитываем основные параметры сети. Количество рабочих станций в сегменте. 40 Мбит/сек / 4 Мбит/сек = 10 станций. Количество требуемых сегментов. 114 рабочих станций / 10 станций в сегменте = 12 сегментов. Требования к коммутатору сегментов по скорости работы внутренней шины. 12 сегментов х 148.800 Кадров/сек = 2083.20 Кадров/сек Для достижения парметров работы сети техническим требованиям необходимо организовать 12 сегментов (не более чем по 10 рабочих станций на сегмент), сколлапсированных на одно быстрое устройство-коммутатор. Коммутатор должен обеспечить пропускную способность по внутренней шине не менее 2083.20 кадров / сек. Пропускная способность ЛВС при модели взаимодействия «любая с любой» При указанной модели взаимодействия минимальная пропускная способность сети при пиковой загрузке (см. выше) определяется пропускной способностью концентраторов, где в следствии коллизий она будет составлять 40% от максимально возможной в 100 Мбит/сек. на сегмент. Предполагается, что центральный коммутатор способен поддерживать необходимое количество сегментов (коммутируемых портов) и не станет дополнительным «узким местом» в сети (требования к производительности центрального коммутатора см. выше). Пропускная способность при применении интеллектуальных концентраторов исходя из требований к централизованной модели взаимодействия составит не менее 4 бит/сек на рабочую станцию. Для наглядности результаты расчетов сведены в таблицу 4.4. Таблица 4.4 - Результаты расчётов.
3.2 Выбор активного оборудованияВ качестве центрального устройства коммутационного центра рассматривается коммутатор фирмы D-Link Fast Ethernet 24 порта 10/100 Мб/с. Устройство относится к классу многофункциональных коммутаторов и предназначено для создания центров коммутации сетей масштаба предприятия. В качестве концентраторов сегментов выбираем концентраторы фирмы D-Link Fast Ethernet 16 портов 10/100 Мб/с. Выбор 16 – ти портовых концентраторов обуславливается тем, что сеть в будущем возможно будет расширена и необходимо наличие свободных портов в каждом сегменте. К рабочие станции подключаются к концентраторам и работают по технологии FastEthernet. Сами же концентраторы подключаются к коммутатору сегментов, помимо концентраторов к коммутатору подключаются и сервера. Таким образом обмен данными между концентраторами, серверами и коммутатором идет в режиме Full Duplex Fast Ethernet. Полоса пропускания при этом увеличивается в два раза. Активное оборудование размещается в аппаратной. 3.3 Технические характеристикиАктивное оборудование коммутационного центра комплектуется в соответствии с таблицей. Таблица 4.5 - Комплектация оборудования.
Более подробное описание подключений портов приводится в технологическом решении. Схема ЛВС Сбербанка – в приложении к техническому проекту. Преимущества варианта: Полностью отвечает требованиям ТЗ по пропускной способности для текущих задач; Возможность подключения серверов по коммутируемым каналам Fast Ethernet; Поддержка режима полного дуплекса на всех коммутируемых портах; При организации сегментов, состоящих не более чем из 10 рабочих станций, к остальным портам возможно подключение дополнительного сетевого оборудования, не создающего трафика в сегменте, такого как сетевые принтеры и источники бесперебойного питания; Относительно невысокая стоимость. Недостатки: Нет поддержки технологии виртуальной коммутации рабочих групп (VLAN); Могут возникнуть затруднения наращивания сети; При переходе на более современное оборудование, это оборудование может остаться невостребованным. 4 ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ4.1 Определение значимости функцийОпределение функциональной значимости решения проводилось по схеме: Выбирались функции, которые требовалось оценить для заключения по решению. Расставлялся весомый коэффициент для каждой функции по правилу, чтобы сумма всех коэффициентов не превышала 100 единиц. В каждой строке таблицы по выбранному варианту рассчитывался процент удовлетворения выбранной функции для анализа. В итоговой строке подсчитывалась сумма произведения соответствующего поля таблицы с весомым коэффициентом по соответствующей функции. Максимальная величина итоговой суммы предоставляла наиболее предпочитаемый вариант при выборе решения. В качестве функций для ФСА были выбраны ниже перечисленные функции со следующими коэффициентами: Удовлетворение текущим требованиям ТЗ по номенклатуре портов и пропускной способности – 20 Удовлетворение перспективным требованиям ТЗ по номенклатуре портов и пропускной способности –15 Функция аппаратной безопасности (избыточность по управлению, функции фильтрации пакетов) – 10 Надежность по энергопитанию – 10 Возможность удаленного управления (SNMP) – 5 Возможность удаленного мониторинга (RMON) каждого порта–5 Функция безопасности и разграничения доступа (поддержка виртуальных сетей) – 15 Цена – 20 Под аппаратной безопасностью подразумеваются функции фильтрации пакетов на портах коммутаторов и избыточность по функциям управления (функции управления рассредотачиваются между всеми модулями в шасси, выход из строя каких-либо любых модулей в шасси не влияет на работоспособность остальных). 4.2 Сравнение вариантовСравнение вариантов приведено в таблице 4.6. Таблица 4.6 - Сравнение вариантов.
* сравнение производилось для ЛВС, содержащей 114 рабочих станций. ** за 100% взята цена самого дешевого решения. *** в качестве критериев выбиралась поддержка виртуальных групп по MAC-адресам, сетевым адресам, портам, приложениям. **** с учетом программы «ликвидности оборудования». ЗаключениеВ процессе изучения локально-вычислительной сети для Сбербанка были рассмотрены наиболее распространенные сетевые архитектуры и активное оборудование, используемое при построении ЛВС. Заказчику предложено два варианта реализации ЛВС. Варианты кардинальным образом отличаются друг от друга, как по своей структуре, так и по принципам организации работы всей сети в целом. Был проведён анализ и выбран оптимальный по своей значимости вариант реализации ЛВС. В качестве критериев для выбора оптимального варианта, были использованы основные требования технического задания по скорости работы сети и по её организации. Первый вариант, как показало сравнение, является оптимальным с точки зрения технического задания. Он основывается на современных подходах построения ЛВС. С точки зрения администрирования сети, он позволяет гибко управлять сетью и контролировать её работу. Вариант легко допускает расширение сети при надобности и обеспечивает достаточную надёжность в работе сети. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫСемёнов А.Б. Структурированные кабельные системы. – Москва, 1999. Шатт, Стэн. Мир компьютерных сетей. – Киев, BHV, 1996. Лаем Куин, Ричард Рассел. Fast Ethernet. – Киев, BHV, 1998. Публикации в журналах LAN и "Сети" – материалы с Internet-сайтов этих изданий. TSB-40. Дополнения к стандарту EIA/TIA-568. Технические характеристики коммутирующего и соединительного оборудования, используемого в структурированных кабельных системах. 6. Интеллектуальные здания. Проектирование информационной инфраструктуры. AT&T, British Telecom, DEC, 1994. |