Взаимодействие на канальном уровне

Взаимодействие происходит следующим образом. Радиомост, подключенный к локальной сети студгородка МИЭТ, при получении пакета на один из своих интерфейсов, отправляет его на второй интерфейс при первой же возможности (то есть до того момента, как освободится среда передачи, к которой подключен второй интерфейс). Мост хранит полученные пакеты в специальном буфере в порядке их поступления на интерфейс (то есть в виде очереди). После трансляции пакета в другой сегмент он удаляется из буфера. (Примечание: адаптер беспроводной связи так же имеет адрес канального уровня (MAC ADDRESS), который однозначно его идентифицирует, так что принцип передачи кадров в сетях Ethernet (802.3) и Radio-Ethernet (802.11) на канальном уровне один и тот же). На стороне МИЭТ тоже стоит радиомост, который функционирует по аналогичной схеме. Таким образом, происходит «прозрачное» взаимодействие двух кабельных сетей посредством радиоканала.

Взаимодействие на сетевом уровне

Для того, чтобы обеспечить нормальное взаимодействие на сетевом уровне, необходимо реализовать программную маршрутизацию на радиомосте. Таким образом, мост транслирует пакеты из одного сегмента в другой только в том случае, если IP-адрес узла назначения, находится во втором сегменте. Такое соответствие устанавливается в карте маршрутизации. В таком случае обмен данными между сетями может осуществляться только посредством использования протокола IP в качестве транспортного.

Выбор активного оборудования и его обоснование

Конфигурация системного блока

Для поставленной задачи не требуется серьезных процессорных или иных ресурсов, поскольку скорость передачи данных по каналам связи не превышает 10Мбит/с. Затраты ресурсов на маршрутизацию и фильтрацию трафика тоже в данном случае незначительные. Исходя из этого, а так же с учетом показателя цена/качество рекомендуется следующая конфигурация системного блока для реализации на его базе радиомоста, маршрутизатора и брэндмауэра:

 

Процессор	Intel Pentium 166MHz
Материнская плата	Asus TX97E (Intel 430TX)
Оперативная память	32MB
Объем жесткого диска	850MB

Таблица 11. Конфигурация системного блока радиомоста

Сетевой адаптер

Сетевой адаптер, используемый для подключения к внутренним сегментам сети студгородка, должен поддерживать одну из технологий 10Base-T или 100BaseT. Однако, учитывая фактор стоимости сетевых адаптеров, а так же тенденцию перехода от технологии 10Base-T к более скоростной 100Base-T, рекомендуется установить сетевой адаптер EtherExperss-100 фирмы Intel.

Радиооборудование

В качестве основного устройства, обеспечивающего связь по радиоканалу, был выбран адаптер Radio-Ethernet серии Cisco-AIR 340, производимый подразделением компании Cisco Systems – фирмой Aironet.

Оборудование данной серии отличается высокой надежностью и максимальной среди устройств стандарта IEEE 802.11b реальной пропускной способностью.

Характеристики адаптера:

- Подключается к шине PCI компьютера

- Скорость в канале 11 Мбит/с

- Безопасность, эквивалентная проводным сетям (алгоритм WEP)

- Соответствие стандарту IEEE 802.11

- Большая дальность передачи

В качестве направленной антенны выбрана параболическая антенна с усилением 24 dBi, и углами половинной мощности 8°х9°, обеспечивающая прием и передачу сигналов достаточной мощности.

Стоимость оборудования приведена в организационно-экономическом разделе дипломного проекта.

Характеристики радиоканала

Итак, с использованием имеющегося оборудования и технологий, связь будет иметь следующие характеристики:

- Скорость передачи данных до 11 Мбит/с (реально, с учетом подключения к точке доступа других систем, а так же различных внешних помех, скорость будет около 2 Мбит/с)

- Безопасность передаваемой информации реализована на высоком уровне и эквивалентна безопасности в проводных сетях

- Использование шумоподобной системы радиопередачи обуславливает использование сигналов малой мощности, которые не создают помех другим радиопередающим устройствам

- Стоимость оборудования, необходимого для реализации, около 700$. Причем, стоит отметить, что фирма Cisco Systems является мировым лидером в производстве сетевого оборудования, и соответственно ее продукция не самая дешевая на рынке. Однако использование качественного оборудования всегда оправдывает себя, особенно если оно призвано решать такие серьезные задачи, как обеспечение канала связи между двумя достаточно большими сетями. Кроме того в стоимость входит компьютер, выполняющий множество необходимых функций.

Более того, при использовании радиоканала для взаимосвязи, интегрируемые сети будут иметь 4 уровня защиты от несанкционированного доступа:

1. Технология шумоподобного сигнала

2. Идентификатор шумового кода для каждого устройства

3. Кодирование данных 40- или 128-битным ключем

4. Лист ограничения доступа к узлам сети (Firewall)

Заключение

 

Данный вариант интеграции сетей был выбран в качестве рекомендуемого мной для реализации, поскольку при существующих финансовых возможностях института он наилучшим образом отвечает требованию минимизации затрат, и в то же время обладает достаточными техническими характеристиками. Данный вариант обеспечения связи двух территориально разнесенных сетей так же имеет лучший показатель цена/производительность.

Недавно было проведено тестирование радиосвязи студгородка с радиоканалом МИЭТ. Результаты оказались положительными, и, возможно, в ближайшее время, будет реализована постоянная связь между ЛВС МИЭТ и ЛВС студгородка МИЭТ с использованием радиоканала. Однако для этого необходимо обеспечить должный уровень безопасности обоих сетей.

 

Обеспечение информационной безопасности сетей

 

Очень важным моментом при реализации канала связи, объединяющего сети, является обеспечение информационной безопасности интегрируемых сетей.

Самое распространенное решение этой проблемы представляют собой, так называемые, брэндмауэры или фаерволы (от английского Firewall). Это прозрачное устройство с программно или аппаратно реализуемыми механизмами фильтрации входящего и исходящего трафика, основанное не определенном перечне правил, определяемых системным администратором. Брэндмауэры, как правило, работают на сетевом уровне, и оперируют правилами, связанными, так или иначе, с полями заголовков пакетов протокола IP, и протоколов более высокого уровня, использующих IP-протокол в качестве транспортного. Пакеты, удовлетворяющие всем условиям проверки, «пропускаются» через брэндмауэр, в то время как остальные отсеиваются. При этом брэндмауэром может быть предусмотрен механизм протоколирования наиболее подозрительных пакетов (когда и с какого адреса поступил).

Вот основные параметры, исходя из значений которых, брэндмауэром принимается решение пропускать или не пропускать пакет, поступивший на интерфейс:

- IP-адрес (отправителя или получателя)

- Порт протокола TCP (отправителя или получателя)

- Порт протокола UDP (отправителя или получателя)

С учетом того, что общее информационное пространство физически представляет собой сервер с определенным IP-адресом, а так же то, что перечисленные в задании информационные ресурсы будут основаны на WEB-технологии, то для работы с ними будет достаточно обеспечить двунаправленное прохождение пакетов протоколов HTTP и FTP.

Схема работы брандмауэра представлена на рисунке 17.

Рис.17. Схема работы брэндмауэра

Преспективы проекта

 

Данный проект имеет очень серьезные перспективы, которые заключаются в дальнейшем развитии информационной инфраструктуры института и студгородка. Наличие имеющихся в локальной сети студгородка МИЭТ вычислительных мощностей, а так же развитая инфраструктура, охватывающая на данный момент всю территорию студгородка, может эффективно способствовать организации и развитию следующих направлений:

- Совместное проведение научно-исследовательских мероприятий (например, использование разделения процессорных ресурсов для совместного проведения серьезных вычислений, направленных на решение сложных физико-математических)

- Использование общего информационного пространства сетей в учебном процессе

- Использование учебного процесса в развитии сетей института и студгородка (например создание и отладка сетевого ПО, написание специализированных скриптов)

- Развитие социальной сферы услуг общежития (на базе созданной инфраструктуры сети можно за короткий срок реализовать проект «телефонизации» всех комнат общежития)

- Организация внутренней почтовой системы и системы конференций для обеспечения более эффективного взаимодействия между институтом и студентами

Перечислить все достоинства объединения информационных пространств института и общежития просто не возможно, ввиду интенсивного развития информационных технологий, и активного их внедрения во все сферы жизнедеятельности.

 

Заключение

 

В данном разделе дипломного проекта была проделана следующая работа:

- Рассмотрены существующие на данный момент структуры локальных вычислительных сетей МИЭТ и Студенческого городка МИЭТ

- Произведен достаточно глубокий анализ возможных вариантов интеграции сетей, в результате чего были выявлены их достоинства и недостатки

- Выбран и обоснован вариант интеграции сетей МИЭТ и студгородка МИЭТ на базе радиоканала, подробно рассмотрены принципы его функционирования в комплексе с проводными сетями, подобрано необходимое для работы радиоканала оборудование

- Рассмотрены вопросы обеспечения безопасности при интеграции сетей, определены протоколы, необходимые для полноценной работы с электронной библиотекой и другими ресурсами, создание и функционирование которых планируется осуществить в пределах общего информационного пространства.

 

Литература

 

1. Кульгин М., Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия, Питер, 1999.

2. Семенов А.Б., Волоконная оптика в локальных и корпоративных сетях связи, КомпьютерПресс, 1998.

3. В. Олифер, Н. Олифер, Новые технологии и оборудование IP-сетей, BHV, 2000.

 

Часть II

 

Технологический раздел

 

Технологическая инструкция по наполнению электронной библиотеки

Консультант Грушевский А.М.

Кафедра Микроэлектроники

 

Введение

 

Очень важным моментом, определяющим полезность электронной библиотеки, является актуальность содержащейся в ней информации. Помимо изданий содержащих базовые понятия в той или иной области науки или жизнедеятельности, ценность и актуальность которых весьма постоянна и неоспорима, существует огромное количество литературы, посвященной, как правило, новейшим, и очень динамично развивающимся направлениям. Подобного рода издания постоянно обновляются, корректируются, и зачастую, наиболее актуальную информацию проще и быстрее всего получить в электронном виде нежели в печатном.

Еще одной серьезной отличительной особенностью содержания информации в электронном виде является тот факт, что любая из копий того или иного ресурса абсолютно идентична оригиналу. Особенно это касается графических ресурсов (растровых изображений, чертежей, выполненных в системе автоматизированного проектирования и т.д.). То есть число людей, имеющих возможность одновременно пользоваться одним и тем же информационным ресурсом, практически не ограничено. Одновременно с этим электронный источник информации не претерпевает качественных изменений (как, например, физический износ в случае с печатными экземплярами).

Кроме того, значительным показателем является тематический ряд имеющейся в распоряжении литературы. Как правило, наибольшая часть литературы, содержащейся в обычной (не электронной) библиотеке, относится к профилирующей области учебного заведения, сопутствующим учебным дисциплинам, и областям науки с ними связанными. Это, несомненно, правильная и обоснованная позиция, если принимать во внимание ограничения, накладываемые выделяемыми площадями и финансированием, отводимым для поддержания и обновления информационного фонда. Однако, преимущества электронной библиотеки в этом плане очевидны. Объем дискового пространства для хранения информации в электронном виде можно наращивать практически до бесконечности. В финансовом отношении это многократно оправдано. Поиск информации, хранящейся в электронном виде, и ее учет - автоматизированы, что является несомненным преимуществом, позволяющим создавать в рамках электронной библиотеки гораздо более мощную, развитую и современную инфраструктуру по сравнению с библиотекой печатных изданий.

Нельзя не отметить, также, тот факт, что вследствие интенсивного развития информационных технологий, и глубокого и стремительного проникновения последних практически во все сферы профессиональной и жизненной деятельности, основная работа осуществляется именно с электронными документами. Например, преподаватели все чаще готовят конспект своих лекций в электронном виде. У студентов же, в свою очередь, наблюдается тенденция переводить конспекты наиболее популярных прослушанных лекций из «бумажного» в электронный вид. Таким образом, полезная информация трижды подвергается преобразованию из одного вида в другой (материал излагается в устной форме, информация конспектируется, а содержание конспекта преобразуется в электронный вид), в результате чего, возможно некоторое ее искажение или частичная утрата. Намного рациональнее, с точки зрения сохранения авторских прав и целостности информации, было бы поместить оригинал конспекта лекций в общедоступном месте, чтобы любой желающий мог им воспользоваться. В то же время на лекциях, преподаватель имел бы возможность меньше заниматься скучной диктовкой, и больше времени уделять качеству изложения материала и общению с аудиторией.

Таким образом, для обеспечения наиболее эффективного функционирования электронной библиотеки и максимальной отдачи от использования ее ресурсов, одной из важнейших задач является постоянное обновление и пополнение содержащихся в ней информационных ресурсов, а так же расширение тематического ряда и числа наименований хранящейся литературы.

Совершенно естественно, что для решения этой задачи необходима технологическая инструкция по наполнению электронной библиотеки теми или иными информационными ресурсами.

 

Содержание и представление информационных ресурсов электронной библиотеки

 

Каждый информационный ресурс электронной библиотеки, хранится на сервере в виде архива, и располагается в определенном каталоге в соответствии с принятыми соглашениями о сортировке по тем или иным признакам. Ресурсы доступны пользователям для чтения по протоколу FTP (File Transfer Protocol – протокол передачи файлов). Существует множество программ (так называемых FTP-клиентов), для работы с FTP-серверами, обладающих дружественным пользовательским интерфейсом (например, Cute FTP, FAR Manager и т.д.).

Вместе с архивом в каждом каталоге находится файл с описанием ресурса, содержащим полное название, краткое описание, и ключевые слова конкретного информационного ресурса.

Все содержимое электронной библиотеки автоматически индексируется специальной программой с определенной периодичностью. Таким образом, любой информационный ресурс, попавший в электронную библиотеку, подлежит учету.

Интерфейсная часть электронной библиотеки, строится, на базе WEB-технологии, то есть представляет собой, по сути, гипертекстовую страничку. На этой страничке пользователь может:

- Просмотреть перечень имеющихся информационных ресурсов

- Просмотреть информацию по любому из ресурсов

- Просмотреть список новых поступлений в библиотеку

- Осуществить поиск нужного ресурса по набору ключевых слов

- Просмотреть рейтинг информационных ресурсов (оценка популярности каждого ресурса, в зависимости от частоты обращения к нему)

- Получить доступ к желаемому информационному ресурсу по протоколу FTP

Механизм поиска информационного ресурса относящегося к определенной тематике, или по иному признаку использует для своей реализации набор ключевых слов, которые указываются автором (или пользователем, привнесшим этот ресурс в библиотеку). Ключевые слова должны содержать как можно большую информацию о ресурсе.

Помимо того, что все информационные ресурсы хранятся на сервере в виде архивов, существует так же ряд электронных документов, доступных для просмотра в реальном времени средствами WWW (World Wide Web или просто Web) с помощью программы-браузера (Internet Explorer, Netscape Navigator и др.), используя протокол HTTP (Hyper-Text Transfer Protocol – протокол передачи гипертекста). Такие электронные документы предварительно редактируются, переводятся в гипертекстовый формат (HTML), оформляются в соответствии с единым принятым стилем, и размещаются на WEB-сервере администратором, content-мастером, или другим человеком имеющим на это права.

Доступ к ресурсам, хранящимся в гипертекстовом виде, осуществляется через набор web-страничек, содержащих перечень областей и разделов объединяющих ряд документов, а так же непосредственно названия доступных электронных документов.

 

Процесс наполнения электронной библиотеки

 

Процесс пополнения электронной библиотеки новым информационным ресурсом можно разделить на 2 стадии:

- Действия, выполняемые пользователем, желающим пополнить фонд электронной библиотеки новым информационным ресурсом;

- Действия системного администратора, отвечающего за наполнение и поддержание работы электронной библиотеки (администратора электронной библиотеки).

Таким образом, для каждой стадии следует сформулировать набор соответствующих инструкций, способствующих помещению нового информационного ресурса на сервер электронной библиотеки.

Инструкции пользователю:

1. Подготовить информационный ресурс с точки зрения его содержания и оформления, произвести необходимое редактирование (если вы обладаете авторскими или иными правами на этот ресурс), то есть привести его в тот вид, в котором он увидит свет, и будет использоваться другими пользователями.

2. Проверить все файлы, относящиеся к информационному ресурсу, на наличие вирусов. В случае положительного результата проверки, произвести необходимое лечение файлов, или восстановление. (Примечание: поскольку в обязанности системного администратора сервера не входит следить за чистотой содержимого архивов, рекомендуется серьезно отнестись к этому пункту. Старайтесь не распространять заразу по сети, ведь вы в конечном счете можете тоже пострадать от подобной халатности).

3. Создать файл-описание помещаемого информационного ресурса, с именем descript.ion. Формат файла-описания должен удовлетворять следующим требованиям:

- Содержимое файла должно быть текстом в кодировке WINDOWS  1251

- Файл должен содержать следующие строки:

a. #NAME <полное название ресурса>

b. #DESC <краткое описание ресурса>

c. #KEYWORDS <набор ключевых слов>

d. #AUTHOR <информация об авторе>

e. #SOURCE <ссылка на первоисточник>

(Примечание: последние две строки не обязательны, однако наличие этой информации весьма желательно).

Набор ключевых слов должен содержать слова, так или иначе определяющие содержание информационного ресурса. Область, к которой относится ресурс, формат файла(ов), в котором(ых) он содержится, и т.п.

4. Упаковать все файлы информационного ресурса (включая только что составленный файл-описание), используя одну из наиболее известных программ-архиваторов (RAR, ZIP, ARJ и т.д.) так, чтобы в итоге получился один архивный файл. Имя архивного файла не должно содержать никаких лишних символов кроме букв английского алфавита, цифр и знака подчеркивания.

5. Пользуясь каким-нибудь FTP-клиентом, поместить заархивированый информационный ресурс на сервер в специально выделенный администратором каталог для записи новых информационных ресурсов.

Администратор электронной библиотеки с определенной периодичностью проверяет содержимое каталога для входящих ресурсов. В том случае, если каталог не является пустым, имеют место следующие инструкции.

Инструкции администратору электронной библиотеки:

1. Удалить из каталога входящих ресурсов все файлы, не являющиеся архивами.

2. Просмотреть содержание файла descript.ion очередного архива, и проверить корректность заполнения обязательных полей (#NAME, #DESC, #KEYWORDS).

3. Определить наиболее подходящее место расположения данного ресурса в дереве каталогов в зависимости от тематики и других признаков, после чего создать в выбранной ветви дерева новый каталог.

4. Перенести архив в созданный каталог (удалив его из входящего каталога).

5. Извлечь файл descript.ion из архива в ту же самую директорию (таким образом, в директории будут находиться 2 файла – архив информационного ресурса, и его описание).

6. Повторить пункты 2-5 настоящей инструкции до того момента, пока каталог для входящих ресурсов не будет пуст.

7. Запустить программу переиндексации информационных ресурсов, которая обновит базу данных информационных ресурсов, имеющихся в электронной библиотеке на этот момент, содержащую названия, описания, ключевые слова и адреса ресурсов.

На схеме наглядно показан процесс добавления некоторого информационного ресурса на сервер электронной библиотеки.

 

Рис.2-1. Технологический процесс наполнения электронной библиотеки

Выводы

 

1. В разделе был рассмотрен процесс пополнения фонда электронной библиотеки новыми информационными ресурсами, и разработана соответствующая технологическия инструкция.

2. Электронная библиотека является необходимой частью в информационной инфраструктуре любого современого учебного заведения, особенно технического профиля.

3. Динамика обновления и пополнения фода электронной библиотеки в значительной степени определяет актуальность содержащейся в ней информации, и в свою очередь зависит от активности пользователей.

 

Литература

 

4. Кульгин М., Технологии корпоративных сетей. Энциклопедия, Питер, 1999.

5. Найк Д., Стандарты и протоколы Интернета, Русская редакция, 1999.

6. Шниер М., Толковый словарь компьютерных технологий, ДиаСофт, 2000.

 

Часть III

 

Организационно-экономический раздел

 

Прогнозная оценка реализации вариантов связи локальных вычислительных сетей МИЭТ и студенческого городка МИЭТ

Консультант Дьячкова Н.Н.

Кафедра Экономики и Менеджмента

 

Введение

 

В специальной части было рассмотрено четыре варианта физической интеграции сетей на базе различных каналов связи:

- Internet;

- Арендованный выделенный канал;

- Радиоканал;

- Собственная волоконно-оптическая магистраль.

Поскольку расчет сметных расходов на создание и поддержку того или иного канала связи невозможен без соответствующего технического задания, содержащего конкретные требования к реализации проекта, то произвести такие расчеты в рамках данного дипломного проекта не представляется возможным. Однако имеет смысл формирование прогнозной оценки реализации того или иного варианта интеграции локальных вычислительных сетей МИЭТ и студенческого городка МИЭТ. Прогнозная оценка будет формироваться исходя из суммы прямых затрат по основным статьям расходов, а так же стоимости поддержки связи, применительно к каждому варианту реализации. В нашем случае мы обладаем достаточной информацией о стоимости соответствующего оборудования и материалов, а так же стоимости услуг по проведению работ, необходимых для реализации данного проекта.

Расчет постатейных прямых затрат при различных вариантах интеграции сетей

 

Связь посредством сети Internet

 

В данном случае никаких изначальных затрат на реализацию проекта не требуется, поскольку обе сети уже имеют выход в Internet.

Однако, поскольку связь обеспечивается коммерческой организацией, и имеет количественную оценку, то имеет смысл рассчитать объем затрат производимых в процессе эксплуатации данного канала связи при невысоком уровне пользовательской активности.

Размер оплаты за 1 мегабайт информации, переданный через шлюз, установленный поставщиком услуг сети Internet, составляет 0.15 долларов США.

Приблизительное число пользователей ЛВС студенческого городка МИЭТ – 1000 человек.

При среднем уровне обмена информацией 0.5Мбайт/сутки, стоимость месячной эксплуатации такого канала будет равна:

 

1000 * 0,5 * 30 * 0,15$ = 2250$.

 

Данный вариант реализации связи между ЛВС МИЭТ и студгородка МИЭТ экономически нецелесообразен, потому что затраты на оплату даже самого скромного трафика, проходящего по каналам Internet, неприемлемо велики.

Кроме того, следует учесть ряд объективных факторов, касающихся технических характеристик такого вида связи:

- Низкая скорость передачи данных

- Низкий показатель надежности

- Плохая информационная безопасность

 

Аренда выделенного канала

 

Этот вариант организации физического канала между интегрируемыми сетями тоже характерен тем, что на его реализацию не требуется никаких затрат материалов или рабочей силы, точнее все расходы сводятся к трем пунктам:

1. Стоимость инсталляции порта сети передачи данных

2. Стоимость организации виртуального канала

3. Оплата аренды канала

 

Пропускная способность, Кбит/с	Организация виртуального канала, $	Инсталляция порта сети передачи данных, $	Арендная плата (За 1 порт) $/мес
64 128 256 512 1024 2048	1 1 1 1 1 20	430 430 430 430 430 430	30 45 70 100 180 200

Таблица 3-1. Стоимость подключения и аренды портов сети передачи данных

 

Принимая во внимание масштабы ЛВС студгородка, из предлагаемых вариантов пропускной способности канала правильнее всего выбрать 2048 Кбит/с.

Тогда затраты на реализацию канала, учитывая тот факт, что нам понадобится инсталлировать по одному порту сети передачи данных в каждой ЛВС, будут следующими:

 

2 * 430$ +20$ = 880$.

Стоимость аренды используемого канала с пропускной способностью 2048 Кбит/с за месячный период будет составлять:

 

2 * 200$ = 400$.

 

Данный вариант взаимосвязи сетей имеет ряд положительных сторон по сравнению с предыдущим. Основным достоинством является то, что стоимость аренды канала не зависит от передаваемого по нему объема информации. Объем передаваемой информации ограничен исключительно шириной полосы пропускания.

 

Создание оптоволоконной магистрали

 

В этом случае себестоимость проекта представляет собой сумму затрат по следующим основным статьям:

- стоимость активного оборудования;

- стоимость основных и вспомогательных материалов;

- стоимость монтажных работ;

В результате получаем следующую формулу:

 

 

Формула 4-1. Основные прямые затраты.

 

Sп	Основные прямые затраты
Sоб	Стоимость оборудования
Sм	Стоимость материалов
Lо	Оплата монтажных работ

Таблица 3‑2. Описание переменных