35
адресацию, обработку ошибок, алгоритмы доступа к среде передачи. Для
современных коммутаторов можно выделить основные характеристики:
поддержка гигабитных высокоскоростных соединений (1000BASE-T);
развернутые возможности сетевой телефонии;
фильтрация многоадресных трафиков при работе с видеопотоком для
улучшенного использования полосы пропускания;
управление потоками для максимальной производительности с целью
минимизации потерь пакетов данных при больших загрузках сети;
автоматическое определение полу и полнодуплексных режимов на
любых портах, которое обеспечивает максимальную производительность без
ручной настройки устройства;
встроенные системы контроля и управления [16].
Коммутаторы можно классифицировать по различным характеристикам:
по количеству портов от 5 до 48;
по скорости передачи данных: 10/100/1000 Мбит/сек, выпускают и 10-
гигабитные коммутаторы. Большинство выпускаемых современных
коммутаторов функционируют по стандарту IEEE 802.3 Nway, автоматически
определяют скорость портов;
по способу продвижения кадра: с буферизаций (Store-and-Forward); на
лету (cut-through);
по внутренней логической архитектуре различают коммутаторы: с
коммутационной матрицей; с многовходовой разделяемой памятью; с общей
шиной;
по области применения выпускают коммутаторы: настольные (для
небольших сегментов сетей); для рабочих групп (для соединения изолированных
настольных коммутаторов или концентраторов с остальными частями сети);
магистральные (для соединения сетей или сегментов, поддерживающие
множественную адресацию для своих портов) [17].
Маршрутизатор или роутер (англ. router – маршрутизатор) – сетевое
оборудование, которое осуществляет пересылку пакетов данных между
различными сегментами сети, связывает сети разных архитектур, принимает
решения о пересылке пакетов на основании данных о топологии сети.
36
В отличие от коммутатора, который выполняет подобные функции,
соединение в маршрутизаторе осуществляется на третьем уровне модели OSI
(сетевой), тогда как коммутаторы соединяются на втором уровне (уровень
связи).
Маршрутизатор также может выполнять трансляцию адресов получателя
и отправителя, осуществлять фильтрацию потока пакетов для ограничения или
шифрования/дешифрования данных.
С помощью встроенного программного обеспечения маршрутизатор
можно настраивать через web-интерфейс, в отличие от более простого
устройства коммутатора [17, с.82].
Работа маршрутизатора зависит от используемого протокола (к примеру,
TCP/IP, IPX, AppleTalk), и так как он работает на основе протокола, то может
принимать решения о наилучшем маршруте доставки пакетов информации,
руководствуясь факторами стоимости, скорости доставки и прочими данными.
Кроме этого, маршрутизаторы позволяют эффективно управлять графиком
широковещательной рассылки, обеспечивая передачу данных только в нужные
порты.
Маршрутизатор использует данные, входящие в состав каждого пакета,
чтобы переслать его от одной локальной сети до другой, маршрутизаторы
связываются друг с другом и обмениваются данными, которые позволяют им
определить более оптимальный маршрут через сложную сеть, состоящую из
многих локальных сетей. Чтобы это сделать, маршрутизаторы создают и хранят
«таблицы маршрутизации», содержащие разнородные виды информации о
маршрутах в зависимости от применяемых алгоритмов.
Простейший тип маршрутизации можно представить связью двух
удаленных локальных сетей посредством соединения через глобальную сеть
(WAN). К примеру, филиал корпорации может иметь WAN-соединение с
центральным офисом, который расположен в другом городе [4].
Чтобы было возможно взаимодействие между двумя ЛВС, каждая из них
должна быть подключена к маршрутизатору, а маршрутизаторы, в свою очередь,
должны быть связаны посредством соединения глобальной сети. Соединение
глобальной сети может иметь форму выделенной телефонной линии, ISDN-или
37
DSL-соединения, модемного подключения, выделенной оптоволоконной линии.
Маршрутизаторы выпускают в двух архитектурах:
− статический, при этом администратор сети вручную создает и
конфигурирует таблицу маршрутизации с указанием каждого маршрута (такие
устройства считаются более безопасными);
− динамический, когда маршруты определяются устройством
автоматически, но первый маршрут конфигурируется вручную.
Маршрутизаторы можно разделить на проводные, беспроводные,
комбинированные (подключаются как с помощью кабелей, так и без них, с
использованием радиотехнологии Wi-Fi).
Основные характеристики маршрутизаторов:
тип WAN-порта для подключения к глобальной сети, используемый в
устройстве (ADSL, Ethernet, другие технологии);
список поддерживаемых интерфейсов локальных сетей (Ethernet, FDDI,
Token Ring, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet);
список поддерживаемых сетевых протоколов;
список протоколов маршрутизации;
общая производительность маршрутизатора (от нескольких десятков
тысяч пакетов за секунду до нескольких миллионов пакетов за секунду). Общая
производительность маршрутизатора находится в зависимости от многих
причин, более необходимыми из которых являются: тип применяемых
микропроцессоров, эффективность программной реализации протоколов,
строительная организация вычислительных и интерфейсных модулей;
дополнительные интерфейсы подключения [19, с.48].
В настоящее время популярной моделью организации топологии «звезда»
является использование в качестве опорных узлов маршрутизаторов, а не
коммутаторов.
Такая схема организации сети имеет преимущества:
− отсутствие петель в сети, что снижает дополнительную нагрузку на
локальную сеть предприятия;
− маршрутизаторы расположены в отдельном помещении, что позволяет
организовать их защиту от пользователей, контроль за работоспособностью;
38
− маршрутизаторы настраиваются на оптимальный трафик сети путем
раздачи статических IP-адресов абонентам сети [5].
Основные различия маршрутизаторов и коммутаторов для целей
построения опорных узлов локальной сети приведены в таблице 3 [28].
Таблица 3
Сравнительная характеристика маршутизаторов и коммутаторов
Функционал
Маршрутизатор
Коммутатор
Интерфейсы
поддерживает все типы
физических интерфейсов Fast и
Gigabit Ethernet, в том числе
10Base-T, 10 Base-2, а также
UTP и V.35 для сетей Toking
Ring, ISDN и Frame Relay
поддерживает все типы
физических интерфейсов
сетей Fast и Gigabit
Ethernet, в частности
10/100Base-T, 100Base-
TX, 100Base-FX
Аппаратный адрес
имеется, в том числе MAC-
адрес для работы в локальных
сетях
имеется для каждого
устройства в сети
IP-адрес
для каждого физического
интерфейса
один на устройство
Фильтрация
трафика
осуществляется во всех
моделях
возможна только
устройствами,
поддерживающими
протоколы сетевого и
транспортного уровня
Дифференцирован-
ное обслуживание
поддерживает, реализовано
программно
поддерживает только за
счет аппаратного
выделения портов
Производительность
порядка нескольких сотен
тысяч пакетов в секунду
порядка нескольких
миллионов пакетов в
секунду
Конфигурирование
и настройка
реализовано во всех моделях управляемых устройств
Настройка полосы
пропускания
имеется в управляемых устройствах, поддерживающих
функцию QoS
Количество портов
ограничено только размером
устройства
увеличение возможно за
счет логического
добавления
Масштабируемость
за счет поддержки слотов
дополнительных интерфейсов
за счет поддержки
агрегирования потоков
Дополнительный
функционал
VoIP-адаптер, VPN,
межсетевой экран
VLAN
39
Использование маршрутизаторов дает преимущества администрирования
IP-адресации в сети, пакетной фильтрации данных, что обеспечивает лучшую
сетевую безопасность. Однако маршрутизаторы по сравнению с коммутаторами
требуют гораздо больше усилий по администрированию. Администраторам
локальной сети при этом необходимо знать целое множество конфигурационных
параметров для маршрутизаторов, настраивать их зачастую вручную.
В этой связи для добавления в сеть новых сегментов выберем
коммутаторы в качестве опорных узлов новой сети.
Популярными коммутаторами являются модели фирм Allied Telesis, Asus,
Cisco, D-Link, HP, NETGEAR, TP-Link, TRENDnet, Upvel, ZyXEL.
Для построения подсети ЦПД ФКУЗ следует выбрать неуправляемый
гигабитный коммутатор с не менее, чем 16 портами.
Сравнительный анализ популярных моделей неуправляемых гигабитных
коммутаторов приведен в таблице 4 [8, 14].
Таблица 4
Сравнение неуправляемых гигабитных коммутаторов
Модель
Порты
Соответствие
стандартам
Таблица
МАС
адресов
Буфер
Внутренняя
скорость
обработки
пакетов
Стои-
мость
TP-Link
TL-
SG1016D
16 портов
10/100/1000
Мбит/с
802.3 (Ethernet),
802.3ab
(1000BASE-T),
802.3u (Fast
Ethernet), 802.3x
(Flow Control)
8К
2 Мб
32 Гбит/с
от
2800
руб.
TP-Link
TL-
SG1024D
24 порта
10/100/1000
Мбит/с
802.3 (Ethernet),
802.3ab
(1000BASE-T),
802.3u (Fast
Ethernet), 802.3x
(Flow Control)
8000
адресов
8 Мб
48 Гбит/с
от
4100
руб.
Hp/ 3com
Baseline
Switch
2816
16 портов
10/100/1000
Мбит/сек
802.1d
(Spanning Tree
Protocol), 802.1p
(CoS), 802.3x
(Flow Control)
32000
адресов
8 Мб
64 Гбит/с
от
4800
руб.
40
Продолжение таблицы 4
D-Link
DGS-
1016A
16 портов
10/100/1000
Мбит/сек
802.3 (Ethernet),
802.3ab (1000BASE-
T), 802.3u (Fast
Ethernet), 802.3x (Flow
Control), ANSI/IEEE
802.3
автосогласование
8000
адресов
2Мб
32
Гбит/с
от
2400
руб.
Linksys
SR2016-
EU 16
16 x RJ-45
10/100/1000
Мбит/с с
поддержкой
autocrossover
(MDI/MDI-
X)
802.1d (Spanning Tree
Protocol), 802.1p
(CoS), 802.3x (Flow
Control)
32000
адресов
8
Мб
32
Гбит/с
от
5200
руб.
ASUS
GigaX
1024i+
Smart
16 портов
10/100/1000
Мбит/сек
802.1d (Spanning Tree
Protocol), 802.1p
(CoS), 802.3x (Flow
Control)
8000
адресов
8
Мб
32
Гбит/с
от
4400
руб.
Тестирование различных моделей коммутаторов показывает, что большая
ценовая разница практически не влияет на быстродействие. Если же соотнести
все результаты тестов и сравнить с ценами на устройства, то лидером окажется
устройство компании TP-LINK, который имеет идеальное соотношение цены,
надежности, быстродействия. Экономичность коммутатора от D-link является
скорее рекламным трюком, так как он существенно экономичнее только при
отсутствии нагрузки. Дорогие коммутаторы от Linksys, 3Com, Asus необходимы
только в том случае, если нужны дополнительные функции управления, что для
сети ЦПД не является актуальным [33].
Для построения локальной сети учреждения необходимо выбрать и
установить выделенный сервер.
По конструктивному исполнению серверы обычно имеют ряд отличий от
персональных компьютеров, позиционируемых как рабочие станции:
– память обеспечивает повышенную устойчивость к сбоям, модули
оперативной памяти и кэша имеет усиленную технологию коррекции ошибок;
– материнская плата работает с большими объемами оперативной памяти;
– устанавливается несколько блоков питания;
41
– наличие нескольких жестких дисков в составе массива RAID и самих
контроллеров дисков;
– увеличено количество групп вентиляторов для охлаждения сервера;
– сервер часто оснащается датчиками температуры; сторожевой таймер
отслеживает зависание системы.
Рассмотрим сравнительную характеристику видов аппаратных серверов
для целей Центра психофизиологической диагностики с поддержкой небольшой
офисной сети в таблице 5 [32].
Таблица 5
Сравнительная характеристика серверов для офисов
Назначение
Количество
рабочих
мест
Характеристика
Примерная
стоимость,
руб.
Микро-
сервер
до 10
рабочих
мест
На базе двухядерной архитектуры
процессора, 2-4 Gb оперативной
памяти, 1 жесткий диск 1-4 TB
SATA, 1 сетевая карта GbLAN.
42000
Сервер для
малого
офиса
10-25
клиентов
На базе двух− или 4-ядерной
архитектуры процессора, 2-4 Gb ОП,
2 жестких диска 1-4 TB SATA, 1
сетевая карта GbLAN. Файл-сервер,
сервер резервного копирования
54000
Сервер с
повышенной
защитой
10-40
клиентов
На базе двух− или 4-ядерной
архитектуры процессора, 2xDIMM
8Gb, 4 жестких диска RAID +Flash-
защита кэша, 2 сетевые карты
GbLAN. Файл-сервер, сервер
резервного копирования, почтовый
сервер, сервер удаленных рабочих
столов/терминальный
84000
Сервер NAS
10-40
клиентов
Готовые решения с
предустановленным программным
обеспечением. Может быть любая
конфигурация, но не менее 4 дисков
по 1 Тб, поддержка сетевых
файлообменных протоколов в
составе предустановленной ОС
33000-85000
Мощный
сервер
до 100
клиентов на
1 сервер
На базе двух− или 4-ядерной
архитектуры процессора, 2xDIMM
8Gb, 8 дисков в массиве RAID,
контроллеры SATA , SATA II, SATA
III, улучшенная надежность
комплектующих
от 135000
42
Вычислительная мощность сервера определяется по многим параметрам, в
числе которых производительность процессорной системы, оперативная память,
быстродействие и объем физической памяти и другие. Производительность
процессорной системы зависит от общего количества процессоров, от тактовой
частоты и объема кэша каждого процессора.
При прочих равных характеристиках сервер с одним 4-ядерным
процессором обойдется дешевле, нежели сервер с четырьмя 1-ядерными
процессорами (хотя бы потому, что многопроцессорная система требует более
мощной системы охлаждения). Однако в случае поддержки одной системой
четырех процессоров есть возможность увеличить производительность в
будущем, не меняя всю платформу.
Объем оперативной памяти напрямую воздействует на
производительность системы, однако с ростом гигабайт цена модулей
оперативной памяти возрастает в разы. Следовательно, оперативную память
следует подбирать исходя из количества сотрудников предприятия, работающих
с базами данными. Точный объем необходимой оперативной памяти сервера (V)
можно рассчитать по формуле [32]:
V = 256 Мб + 64Мб*Y + 0,5*Z,
(1)
где Y – количество сотрудников,
Z – объем базы данных в Мб.
Для Центра психофизиологической диагностики необходим объем
оперативной памяти сервера при условии наращивания сети:
V = 256 Мб + 64Мб*10 + 0,5*2500 = 2146 Гб.
Для организации дисковой подсистемы сервера существуют диски
различных типов. Наиболее быстродействующими являются твердотельные
диски SSD, однако они слишком дороги. Диски типа SATA, напротив, довольно
дешевы, но являются самыми медленными из ныне существующих.
Быстродействие дисковой подсистемы можно повысить, если покупать
жесткие диски для сервера со встроенным RAID-массивом. При планировании
дисковой подсистемы необходимо также предусмотреть возможность «горячей»
замены дисков и наличие резервного блока питания для обеспечения
бесперебойности работы системы.
43
Физические размеры и тип корпуса сервера играют не последнюю роль в
эффективности информационной системы предприятия. По форм-фактору
серверы могут быть башенные (tower), для монтажа в стойку (rackmount), или
типа «лезвие» (blade).
Сервер типа tower – наиболее недорогой, устанавливается
непосредственно на пол в офисе, как обычный системный блок.
Такие серверы подходят для небольших предприятий с малой
численностью персонала. Если же потребности предприятия динамично растут,
то стоит учитывать, что несколько «башенных» серверов занимают немалое
пространство [36].
На сегодняшний день существует множество компаний, предоставляющих
готовые серверные решения. Среди наиболее популярных – Hewlett Packard,
Dell, IBM.
Для выбора сервера необходимо учитывать системные требования
программного обеспечения, которое необходимо будет установить на сервер
(табл. 6).
Таблица 6
Требования серверного программного обеспечения к конфигурации сервера
ПО сервера
Рекомендуемые системные требования
Процессор
RAM
Объем
диска
Сетевой адаптер
Windows
Server 2016
R2
3,1 ГГц (64-
разрядный
процессор)
4 Гб
160 ГБ
Gigabit Ethernet
(10/100/1000baseT
PHY/MAC)
MS SQL
Server
x64 с такт.
частотой 1,4 ГГц
1 ГБ
от 10 ГБ
Fast Ethernet
(10/100 Мбит/с)
Kaspersky
Endpoint
Security 10
Intel Atom 1.6 ГГц
и выше
512 Мб
от 480 МБ
-
ViPNet Client
x86-64 (Intel Core 2
Duo и выше), с 2
ядрами и более
от 1 Гб
от 150 МБ
Gigabit Ethernet
(10/100/1000baseT
PHY/MAC)
Подытоживая анализ серверных решений для небольшого офиса на
сегодняшнем этапе развития ЭВМ, и с учетом системных требований
программного обеспечения для сервера (табл. 6), можно сформулировать вывод,
что для ЦПД ФКУЗ с числом включенных сотрудников в сеть до 40 рабочих
44
станций необходим сервер для малого офиса с возможностью дальнейшего
масштабирования, апгрейда и расширения локальной сети предприятия.
Необходима оперативная память не менее 4 Гб, емкость жесткого диска – не
менее 500 Гб.
Для ЦПД с целью автоматизации процессов тестирования испытуемых
необходимо приобрести 14 персональных компьютеров. С учетом всех факторов
оптимальным выбором станет стационарный настольный компьютер типа
десктоп. К его преимуществам по сравнению с переносными относятся:
возможность модернизации, апгрейда, замены неисправных
комплектующих;
при одинаковой производительности стоимость стационарного
компьютера будет ниже, чем у ноутбука;
для стационарного компьютера ремонт обходится дешевле.
Выберем конфигурацию для офисного персонального компьютера.
Для рядовых офисных задач (текстовые и табличные редакторы, системы
тестирования, Интернет) будет вполне достаточно конфигурации на базе
младших моделей процессоров Pentium DC или Athlon 64 X2. Для удешевления
стоимости офисного ПК можно выбрать системную плату с интегрированными
аудио− и видео− платами.
На производительность компьютера как технического средства обработки
информации в большей степени влияет выбор процессора. Наиболее
популярными производителями процессоров в наши дни являются фирмы AMD
и Intel. Для сборки офисного компьютера можно использовать бюджетные
модели процессоров AMD или INTEL. У Intel это модели Celeron G465, G540,
G550. У производителя – это процессоры AMD Sempron 140, 145, A4-3300, A4-
3400 или Athlon II X2. Сравнивания производителей процессоров Intel и AMD,
можно сделать вывод, что их модели процессоров равнозначны, обладают
высокой степенью надежности и производительностью, однако, процессоры Intel
более дороги, имеют больший уровень энергопотребления, а процессоры Intel
больше нагреваются [30].
Для офисного ПК могут быть встроенными такие устройства, как
видеокарта, звуковая карта, могут отсутствовать DVD-ROM и другие оптические