32
Проведенный анализ позволил сформировать ключевые направления
функционирования ЛВС и является основанием для дальнейшего
исследования предметной области в рамках следующих глав.
33
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СПЕЦИФИКИ КОНФИГУРИРОВАНИЯ
СЕТЕВЫХ УСТРОЙСТВ
2.1. Особенности работы компьютерных сетевых адаптеров
Сетевой адаптер (САД), прсдставляет сетевое устройство, которое
реализует работу ЛВС на физическом и канальном уровнях. САД является
также периферийным оборудованием компьютера, которе осуществляет
взаимодействие со средой транспортировки данных, связывающей его
посредством использования коммуникационных устройств с другими
хостами.
САД позволяет решить задачи обмена двоичными данными, которые
выражены электромагнитными сигналами, передаваемые путем
задействования внешних линий связи. САД, аналогично другим
контроллерам использует драйвера операционной системы для
распределения различных функций.
Существуют и часто монтируются в различные современные
устройства САД стандарта PCMCIA, первоначально они предназначены для
ноутбуков (подходят для специального разъема в материнской плате) или
интегрированные стандартные САД для не сьемного размещения на
материнской плате персонального компьютера (для подключения
используется одна из локальных шин).
В последние десятилетия на рынке компонентов и устройств появились
Ethernet САД, подключение которые к компьютеру осуществляется путем
использования свободного входа USB стандарта 2.0 и выше. Скорость
передачи при этом ограничена пропускной способностью данного
интерфейса.
САД по техническим спецификациям характеризуются [57]:
Разрядностью, кратной 8. На сегодняшний день существуют 8, 16 и
32-битные модели. Активно разрабатываются и совершенствуются
технологии изготовления моделей, рассчитанных на 64 битную архитектуру.
34
Шиной данных, используемой в качестве проводника для
осуществления обмена данными между материнской платой и САД. К
наиболее популярным и используемым на практике относятся шины типа:
ISA1, EISA, VL-Bus, PCI2 и др.
Микросхемой управляющего контроллера, на базе которого
созданный САД произведен и функционирует. Данный чип также определяет
вид применяемого драйвера совместимости, задает разрядность, поддежку
типов шин и др.
Поддержкой среды сетевой передачи данных, т.е. средств,
представляющих собой установленные на САД разъемы для создания
соединения с помощью использования заданного сетевого кабеля.
Примерами являются такие разъемы как BNC3 (для 10Base-2 типа ЛВС),
RJ456 (для 10Base-T и 100Base-TX типов ЛВС), AUI (для сетей типа 10Base-
5) или разъемы для обеспечения связи по оптоволоконным каналам передачи
данных.
Скоростью передачи данных, на практике чаще всего используются
Ethernet 10Mbit (низкоскоростной доступ) и 100Mbit (стандартный), Gigabit
Ethernet (повышенная скорость данных).
MAC- адресу (физический адрес САД) [58].
Блочная схема состава сетевого адаптера компьютера приведена на
рисунке 5. Для выявления итоговой точки назначения передаваемых пакетов
(frames) в сети Ethernet идентификатором хоста является физический адрес
(MAC). Данный адрес представляет собой уникальный серийный номер,
присваеваемый на этапе производства любому сертифицированному
сетевому устройству для его дальнейшей идентификации в рамках
используемой ЛВС [60].
MAC-адрес присваивается САД его производителем в заводских
условиях, однако программно может быть переназначен средствами
операционной системы в случае необходимости (например, при обнаружении
2-х устройств в ЛВС имещих идентичный MAC- адрес).
35
При работе САД обеспечивают процесс анализа всего проходящего
через них сетевого трафика с целью поиска своего MAC-адрес в каждом
транспортируемом пакете. В случае, когда он найден, то специльнаое
устройство (адаптер) производит процедуру декодирования данного пакета.
В ряде случаев применяются специальные методы рассылки пакетов
одновременно всем устройствам ЛВС (broadcasting).
Рисунок 5 - Блочная схема состава сетевого адаптера компьютера
К наиболее используемым типам САД в настоящее время относятся
следующие [43]:
1. ISA, является комбинированным типом САД (BNC + rJ45),
основанным на использовании шины ISA. Характерной особенностью
данного типа является аппаратный запрет на одновременное использование
двух разных разъемов.
2.BootrOM, предназначен для обеспечения поддержки процесса
загрузки ОС компьютера не с локального жесткого диска, а путем отправки
пакетов ОС с сервера сети. Это позволяет использовать компьютер без
необходимости наличия дисководов и превращает его в тонкий клиент.
В ряде случаев подобный подход полезен с точки зрения обеспечения
требуемого уровня безопасности, а также с точки зрения экономии ресурсов.
Для установки BootrOM на САД аппаратно предусмотрена специальная
36
панель под корпус Dip. Важным условием является необходимость
соответствия микросхемы загрузки используемому САД [44].
3. PCI UTP rJ-45, используемые для 32-х разрядных САД. В случае,
если в данном типе САД существует поддержка PCI BUS-Mastering, это
способствует существенному снижению общего уровня нагрузки на
процессор.
Для нормальной работы каждого САД необходимо выявить и задать
требуемые адреса ввода-вывода и соотвествующий номер прерывания.
Пример использования патч-панели при подключении САД приведен
на рисунке 6. Сетевой коммутатор подключается к патч-панели посредством
2-х кабелей (красный и синий цвета), после чего линия связи подключается к
САД рабочего места по выделенной шине (в примере 2 отдельных
компьютера).
Рисунок 6 – Пример использования патч-панели при подключении САД
Конфигурация САД в большинстве случаев заключается в настройке
его в свободном адресном пространстве, а также в установке нужного числа
прерываний, используемых активной операционной системой [38].
37
Адрес и прерывание для каждой модели САД обязательно должны
быть различными от других устройств компьютера.
Современные САД осуществляют поддержку популярной технологии
Plug-n-play, что позволяет интегрировать в них требуемый функционал, для
других типов необходимо выполнить настройку самостоятельно.
Поиск незанятых адресов и прерываний существенно зависит от
подробностей и уровня знаний аппаратной части используемого
персонального компьютера, а также специфики ПО, установленного на хосте
[14].
САД производят следующие наборы операций при передаче или
приеме требуемых сообщений [24]:
Стыковка КА или ВП, путем задействования и использования
импульсных трансформаторов. В случае особо больших сообщений
дополнительно могут использоваться оптроны.
Передача и прием информации из запоминающего устройства в
САД или из САД в саму память посредством применения программируемого
канала ввода/вывода, организации прямого доступа или путем использования
разделяемой памяти.
Буферизация передаваемых данных, что необходимо для
согласования допустимых скоростей пересылки в САД со скоростью обмена,
которая поддерживается в ЛВС. В процессе обработки в САД данные
храняться в буфере, обеспечивающем возможности доступа к пакету.
Применение буферизации является целесообразным для эффективного
согласования скоростей обработки передаваемой информации
компонентами ЛВС.
Формирование передаваемого пакета. В режиме передачи САД
должен распределить отправленные данные на соотвествующие блоки (и в
режиме приема объединить их корректным образом) данных, после чего
осуществляется формирование нужного кадр определенного
(специфицированного) формата.
38
Отдельный кадр содержит в своем составе ряд используемых
служебных полей, в число которых в обязательном порядке входит адрес
компьютера приемника и контрольная сумма битов кадра, с помощью
которой САД хоста назначения осуществляет оценку степени корректности
информации, доставленной посредством канала.
Физический доступ к каналу связи, т.е. контроль за соблюдением
набора правил для осуществления доступа к среде передачи данных и
предотвращения потенциально возможных различных конфликтных
ситуаций, возникающих в ЛВС.
Идентификация присвоенного адреса в процессе получения каждого
отдельного сетевого пакета. Физический адрес САД выявляется путем
установки ряда соответствующих переключателей, после чего его хранение
осуществляется в регистре, в некоторых случаях без возможности изменения
значения записываются в постоянное запоминающее устройство компьютера
[32].
Конвертация в процессе передачи данных в последовательную
форму параллельного кода. Этот же процесс, только в обратном порядке,
производится в случае приема данных.
Находясь в режиме передачи данные пересылаются по каналу связи
строго в последовательном коде для избежания возможных коллизий
передачи.
Процедуры кодирования и декодирование данных, для чего
формируются соотвествующие электрические сигналы, применяюшиеся для
представления транспортируемых данных.
Большая часть САД для этой цели применяет так называемое
манчестерское кодирование, т.к. этот метод не требует строгой организации
передачи синхронизирующих сигналов для выполнения процесса
распознавания логических 1 и 0 по соответствующим уровням сигналов, для
этого применяется изменение полярности сигнала.
39
Передача импульсов, в данном режиме закодированные данные в
форме электрических импульсов пересылаются по ЛВС посредством
использования проводника (кабеля) [34].
2.2. Анализ существующих программных продуктов по настройке
работы компьютерной сети
В настоящее время на рынке ПО существует большое число решений,
позволяющих осуществлять мониторинг работы компьютерной сети и
отдельных ее хостов, как в локальном, так и в удаленном режиме
использования. Рассмотрим основные возможности ключевых из них.
1. LANState представляет собой программный продукт поддержки
процессов администрирования и мониторинга сетевых серверов, локальных
компьютеров и других устройств ЛВС.
Реализация функций мониторинга с сигнализацией обеспечивает
процесс своевременного оповещения происхождения различных событий,
начиная с выявления неполадок в работе ЛВС, выявления нехватки
пространства на рабочих дисках, остановки служб.
На базе этого возможна прямая отправка сообщений администратору
посредством использования 3G или 4G-модема или на email, с поддержкой
звуковой сигнализации.
Программа содержит ряд полезных функциональных возможностей для
администраторов сети, таких как перезагрузка и завершение работы
выбранных компьютеров, проверку соединения (пинг), определение
доменного имени по введенному IP-адресу, трассировка используемого
маршрута, сканирование активных портов и отдельных хостов, включение
нужного компьютера по сети (LanToWake).
Поддерживается возможность получения разнородной информации про
удаленные компьютеры без необходимости использования дополнительных
программ [40].
40
В частности, возможна организация просмотра реестра по ЛВС,
проводить чтение удаленных журналов событий, открывать и формировать
списки установленных программ.
Пример интерфейса LANState приведен на рисунке 7.
Рисунок 7 - Пример интерфейса системы LANState
Основные достоинства данного ПО [47].
Динамическое обнаружение новых компьютеров в ЛВС.
Поддержка функций выключения, перезагрузки, включения
удаленных серверов и рабочих станций.
Включение режима фонового мониторинга сетевых
устройств поддерживает возможность информирования администратора сети
путем вывода сообщения на экран, отпраки e-mail или SMS.
Поддержка функциональных модулей: определение имени по IP-
адресу, сканер сети, ping, сканер портов, trace route,.
Русскоязычная локализация.
41
Основные недостатки LANState:
Большая часть функциональных возможностей доступна только в
платной Pro-версии.
Отсутствие кроссплатформенности, работа приложения только под
ОС семейства Windows.
Жесткая ценовая политика, стоимость лицензии программы
существенно возрастает от количества хостов в ЛВС.
2. IDEAL. Данный программный продукт предназначен
централизованного администрирования локальных серверов операционной
системы Windows.
Данный программный продукт выполняет ряд задач
администрирования, таких как управление Active Directory, обеспечение
процесса удаленного управления локальными рабочими станциями на разных
операционных системах (Windows, Mac OS X и Linux), процессы безопасной
миграции данных и другое [46]. Пример интерфейса IDEAL Administration
приведен на рисунке 8.
Рисунок 8 - Пример интерфейса системы IDEAL Administration