22
централизованные и децентрализованные;
детерминированные и случайные.
Централизованный тип доступа осуществляется из центра управления
ЛВС, в частности, от сервера. Обратный ему метод доступа реализуется на
основе применения протоколов без осуществления со стороны центра
управляющих воздействий.
Детерминированный метод доступа к сети обеспечивает каждой
отдельной рабочей станции период гарантированного времи доступа к среде
передачи соответствующих данных. Обратный данному методу подход
основан на принципе равноправности всех хостов сети и поддержки
возможности в произвольный момент времени с целью передачи данных
обратиться к среде.
В ЛВС с централизованным доступом применяется два основных
способа организации доступа: опроса и передачи полномочий. Данные
методы применяются в ЛВС, в которых явно выражен центр управления.
Рассмотрим подробнее первый из них.
Процесс обмена данными в ЛВС на базе топологии «звезда с активным
центром» характерен тем, что все активные станции могут осуществлять
передачу информации одному серверу одновременно. В свою очередь,
центральный сервер (ЦР) способен производить обмен лишь с одной рабочей
станцией единовременно. В связи с этим в любой момент времени
необходимо выделять исключительно единственную рабочую станцию,
которая осуществляет передачу данных [30].
ЦР выполняет отправку запросов по очереди всем активным станциям.
Каждый хост, который нацелен на передачу данных, посылает серверу ответ
или производит передачу. По завершении сеанса передачи ЦР продолжает
опрос по кругу. Максимальный приоритет появляется у хоста, который
расположен ближе всех к последней станции, которая завершила обмен
данными.
23
Выводы по главе 1
В рамках выполнения первой главы ВКР осуществлен анализ
специфики и назначения локальных вычислительных сетей, рассмотрены и
проанализированы существующие топологии построения ЛВС, в частности,
шина, звезда, кольцо. Проведен анализ распространенных протоколов
передачи данных в ЛВС, описаны их ключевые возможности и
преимущества. Рассмотрены существующие методы доступа и обмена
данными в ЛВС, приведены их краткие характеристики и возможности
применения. В результате проведенных исследований целесообразным
является подробный анализ программно-аппаратных средств обеспечения
работы ЛВС.
24
ГЛАВА 2. ПРОГРАММНЫЕ И АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА
ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТЫ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
2.1. Анализ функциональных возможностей современных сетевых
операционных систем
2.1.1. Microsoft Windows Server 2016
Windows Server – представляет собой коммерческую СОС, на базе
которой создана работа различных центров обработки данных (ЦОД),
является эффективным средством организации работы сети предприятия
практически любых масштабов. Windows Server 2016 включает в свой состав
сотни функций, обеспечивающих трансформацию ИТ-среды предприятия
для виртуализации и организации облачных вычислений с целью
уменьшения объемов расходов и увеличения ценности конечного прдукта
для бизнеса. В данной СОС реализованы инновационные решения в области
виртуализации процесса работы пользователей, сетевых процедур и
технологий, систем хранения и обработки данных [21].
СОС Windows Server поддерживает возможности создания глобальных
ЦОД, включающих в свой соств большое колличество серверов,
предоставляя более 200 облачных сервисов. Система реализует полноценный
стек технологий по разработке масштабируемых, простых и экономически
целесообразных функций серверной платформы для обеспечения
необходимого уровня гибкости выбора методики развития инфраструктуры.
С помощью данной СОС организация способна повысить эффективность
существующих решений, повысить их функции за счет применения новых
технологий, являясь базой для разработки частного облака и обеспечения
безопасной и оперативной интеграции с публичной облачной
инфраструктурой.
Виртуализация Windows Server 2016 реализует разделяемую
архитектуру, позволяющую выход за пределы обычной виртуализации,
25
путем обеспечения свободы и гибкости процесса построения всей серверной
инфраструктуры (ЦОД, частное облако, организация процессов
взаимодействия с различными публичными сервисами). Мощь большей
части многих серверов, простота одного инструмента.
Используя данную СОС возможно создание высокодоступной
платформы с поддержкой автоматизации и реализацией методов
управлением в экономичном режиме на базе мультисерверной
архитектуры. Администратор ЛВС организации получает широкий спектр
возможностей по конфигурации и развертыванию программных систем и
приложений, в рамках локального сервера или в облачной инфраструктуре
компании Microsoft на базе единого набора средств и инструментов. Данный
набор средств позволяет реализовать безопасный процесс доступа к рабочей
среде, не привязываясь к конкретному устройству и местоположению [27].
Windows Server расширяет возможности традиционной виртуализации
работы в ЛВС, способствуя созданию динамичной, экономически
эффективной и надежной платформы в рамках информационной
инфраструктуры организации для оптимизации процесса управления ИТ.
1. Функции виртуализации, поддерживаемые в рамках СОС Windows
Server 2016:
Технология Hyper V, предоставляет возможности виртуализации
сетевой инфраструктуры организации, устраняя в процессе ряд целевых
ограничений при конфигурации VLAN, снижая сложность настройки IP-
адресации всех активных виртуальных хостов.
Возможность осуществления процесса миграции виртуальных узлов
и их дисков без необходимости их физического отключения и перерывов в
функциоировани, реализуя ее динамическим образом без общего хранилища.
Ускоренная параллельная динамическая конфигурация виртуальных
машин.
26
Регулирование уровня распределения допустимой полосы
пропускания ЛВС между активными виртуальными узлами для обеспечения
необходимого уровня сервиса (QoS).
Поддержка методов целостного сбора данных о задействованном
объеме ресурсов аппаратного обеспечения и дискового пространства для
формирования конечных счетов заказчикам, что особенно удобно для
деятельности хостинг-провайдеров.
Данная СОС существенно упрощает имеющиеся задачи управления,
путем применения различных политик, направленных на распределение
информационных ресурсов, что позволяет сотрудникам компании быстрее
реагировать на смену потребностей на рынке. Задачи, которые необходимо
было ранее выполнять вручную, автоматизируются посредством технологии
Hyper V, предоставляющей средства защиты от внеплановых отключений,
благодаря чему пользователи могут взаимодействовать с рабочей
инфраструктурой без необходимости в перерывах [33].
2. Механизмы гибкой масштабируемости и производительности.
Данная СОС реализует большое колличество технологий поддержки
процесса масштабируемости посредством новых возможностей Hyper-V, а
также путем переноса критичных к производительности процессов на
аппаратный уровень, что способствует повышению эффективности
использования производственных ресурсов, поддержке большего числа
одновременных рабочих нагрузок.
Windows Server 2016 включает в свой состав следующих механизмы
обеспечения производительности [42]:
Поддержка в рамках Hyper-V подключения оборудования высокой
производительности: до 64 отдельных виртуальных процессоров и 1 Тб
объема постоянного запоминающего устройства на виртуальную машину.
Поддержка до 64 хостов и около 8000 виртуальных машин в каждом
отдельном кластере.
27
Поддержка технолигии Fibre Channel в виртуальных рабочих
станциях и их подключение к сетям хранения данных.
Вывод ряда вычислительных процессов непосредственно на
аппаратный уровень, что делает возможным концентрацию процессорных
мощностей на процессе выполнения программных приложений, а не на
обслуживании низкоприоритетных задач передачи данных и сетевого
взаимодействия.
Улучшения в доступном функционале динамической памяти, что
способствует повышению плотности расстановки в поддерживаемых средах
со низко нагруженными виртуальными хостами.
Поддержка VHDX форматов накопителей информации, различных
файловых хранилищ и и физических постоянных запоминающих устройств с
размером физических секторов равным 4 kb.
Повышая уровень производительности, степень масштабируемости и
надежности виртуализованных сред, СОС Windows Server позволяет
минимизировать затраты организации на обеспечение работы всей
ИТ=инфраструктуры.
3. Интеграция различных облачных сервисов. Данная СОС
предоставляет возможности организации безопасного взаимодействия между
удаленными, территориально, ЛВС и отдельными публичными облачными
сервисами, расширяя, таким образом, систему идентификации и управления.
К осовным функциям данного аспекта включают в свой состав:
Active Directory Federation Services, что обеспечивает возможности
распространения единого уровня идентификации на географически
удаленных ЛВС и публичные облачные сервисы. Пользователю необходимо
один раз пройти процесс идентификации, для того, чтобы получить
требуемый доступ к облачным и локальным сервисам и ресурсам [47].
Поддерживаемый функционал взаимодействия между удаленными
ЛВС обеспечивает повышенный уровень верификации и безопасности
соединений, как с локальными, так и с публичными облачными сервисами.
28
Поддержка возможностей коллективного использования сложных
программных приложений, которые одновременно развернуты локально и в
облачной среде.
Архитектура сетевой операционной системы Windows Server приведена
на рисунке 8.
Рисунок 8 – Архитектура сетевой операционной системы Windows Server
2.1.2. FreeBSD
FreeBSD является бесплатной UNIX-подобной СОС, поддерживающей
платформы i386, PC-98, IA-64, UltraSPARC и Alpha/AXP, разработанная на
29
базе системы ''4.4 BSD-Lite'' Калифорнийского Университета. В своем
составе данная система содержит элементы 386BSD и часто используется
различными коммерческими и некоммерческими компаниями: провайдерами
доступа к сети Интернет, научными сотрудниками и инженерами в сфере
вычислительной технике, студентами и обычными пользователями для
работы, учебы и выполнения повседневных задач.
Процесс установки FreeBSD на сервер является простым,
преимуществом является поддержка функций конфигурации ядра системы
при непосредственной установке.
Система FreeBSD является эффективной СОС по причине поддержки
большого числа разработанного для UNIX программного обеспечения, а
также благодаря экономичности решения и низкими требованиями к
задействованным аппаратным ресурсам, что позволяет разворачивать
программные решения при невысоком бюджете.
Ключевым преимуществом FreeBSD в роли СОС является надежность
получаемой системы, часто, на пратике серверы под управлением FreeBSD
способны функционировать и эксплуатироваться без каких-либо сбоев на
протяжении месяцев. Перезагрузка системы происходит только по причине
обновления аппаратных компонентов. В связи с критичностью в сетевой
сфере надежности работы главного сервера в ЛВС данная СОС является
одним из лучших бесплатных решений на рынке, подходящим для
использования в средних по размеру компьютерных сетях [25].
Серверам для функционирования требуется надежное и эффективное
сетевое программное обеспечение. Это могут быть отдельные серверные
пакеты, различные компоненты ядра СОС (драйверы сетевых адаптеров и
ТСР/IР). Во FreeBSD в рамках ТСР/IP реализован целый перечень средств
комплексной защиты, что позволяет осуществлять фильтрацию
передаваемых пакетов, в том числе на базе использования IP-адресов
получателя и отправителя. Средства проведения фильтрации трафика
постоянно развиваются в рамках данной СОС, интегрируются специальные
30
механизмы защиты. Архитектура операционной системы FreeBSD приведена
на рисунке 9 [40].
Рисунок 9 – Архитектура операционной системы FreeBSD
В связи с этим, установка СОС FreeBSD является целесообразным по
следующим причинам: удобная файловая система — ZFS; простой в работе
менеджер пакетов; регулярные обновления системы и дружественный
интерфейс, близкий к Linux-системам; большое количество приложений в
репозиториях; высокая скорость работы программных приложений;
систематизация хранимых файлов в директориях; графическая оболочка на
выбор, обычно KDE/GNOME/XFCE, хотя системные инженеры обычно
избегают графических оболочек, используя СОС через CLI по telnet/ssh [28].
Несмотря на наличие документальной базы в ней часто отсутствует
строгий порядок, она не организована соотвествующим образом в виде
отдельных материалов в пошаговом интерактивном режиме [37].
Данная СОС осуществляет комплексную поддержку различных
многопроцессорных конфигураций, в том числе имплементируется
возможность применения для нее кластерных технологий. При этом
31
существенное значение играет невысокие требования к аппаратным
вычислительным ресурсам сервера.
2.1.3. Linux
Linux представляет собой семейство СОС семейства Unix, созданных
на базе ядра Linux, первоначально разработанного Линусом Торвальдсом.
Существуют как коммерческие дистрибутивы (RedHat Enterprise Linux, SUSE
Linux Enterprise Server), так и открытые (Debian, Ubuntu, openSUSE, CentOS).
Код операционных систем на базе ядра Linux обычно является открытым в
соответствии с лицензией GNU GPL. На рисунке 10 приведена
фундаментальная схема архитектуры операционной системы GNU/Linux.
Рисунок 10 - Фундаментальная архитектура операционной системы
GNU/Linux
Ввиду открытия кода данной СОС – она часто является базовой для
создания новых СОС, а также встраеваемого ПО (firmware) для множества
устройств, в том числе и для сетевого оборудования (например,
оборудование Cisco, Arista, Mikrotik и так далее).
Надежность работы СОС разнится в зависимости от дистрибутива и
используемой им модели обновления ПО в репозиториях.
Linux поддерживается на системах с архитектурой x86 или AMD64
таким вендорами, как: IBM, Dell, Intel Hewlett-Packard, Fujitsu Siemens