Строительные исследования
страница - 0
ОСОБЕННОСТИ ФОРМАЛИЗАЦИИ ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ КАМПУСНЫХ СЕТЕЙ
Пятаев О.В. (pytaev@kis.ru), Семашко А.В.
Нижегородский Государственный Технический Университет
В настоящее время распространенной классификацией вычислительных сетей является классификация по масштабу производственного подразделения, в пределах которого действует сеть. При этом различают три класса вычислительных сетей - сеть отдела, кампусная сеть, корпоративная сеть [1]. Сеть отдела используется небольшой группой сотрудников, работающих, как правило, в одном отделе предприятия. В сети отдела обычно имеется не более 30 компьютеров пользователей, один - два сервера. Кампусные сети объединяют множество сетей отделов одного здания или нескольких рядом стоящих зданий. Относительно небольшая площадь сетей позволяет использовать высокоскоростные сетевые технологии. Глобальные соединения (т.е. соединения, основанные на технологиях глобальных сетей, таких, как X.25, Frame Relay, ISDN) в сетях кампусов используются редко. Корпоративные сети, называемые также сетями масштаба предприятия, объединяют в единую сеть все вычислительные устройства предприятия. Для объединения различных сетевых ресурсов в корпоративных сетях часто применяются глобальные связи. В корпоративную сеть могут входить несколько кампусных сетей, а также отдельные пользователи, подключающиеся к информационным ресурсам предприятия с помощью технологий удаленного доступа.
Задачи проектирования сетей различных классов существенно отличаются по своей сложности. В первую очередь это связано с размерами сетей. Наиболее просто решается задача проектирования сети отдела. Вследствие небольшого числа абонентов такой сети, число коммуникационных элементов (коммутаторов, концентраторов) не превышает одного-двух устройств. Задача выбора способа подключения абонентов к одному коммуникационному устройству предельно проста и не требует разработки специальных алгоритмов.
Задача проектирования структуры кампусных сетей достаточно сложна вследствие большого количества абонентов и коммуникационных устройств, общее число которых может достигать нескольких тысяч. Дополнительные трудности возникают при проектировании гетерогенных сетей, т.к. в этом случае требуется не только определить способы соединения узлов сети, но и выбрать сетевую технологию, с использованием которой подключается абонент. При проектировании сети необходимо учитывать большое число параметров: скорость передачи и
Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 95 1http: zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/000.pdf
стоимость каналов связи, стоимостькоммуникационногооборудования,
характеристики коммуникационных устройств, требования абонентов сети к пропускным способностям линий связи, требования к надежности сети и к задержке передачи пакетов данных.
Задачу проектирования больших корпоративных сетей можно разбить на две подзадачи. Первая - это проектирование магистральной подсети, включающей в себя используемые глобальные соединения и магистральные каналы связи. Вторая - проектирование абонентских подсетей, которые, как правило, представляют собой кампусные сети различной степени сложности. Таким образом, отличие задачи оптимизации корпоративной сети от задачи оптимизации кампусной сети заключается в дополнительном требовании выбора способов объединения кампусных сетей предприятия при помощи глобальных соединений.
С учетом вышесказанного, особенно важной представляется задача проектирования кампусных сетей. Несмотря на то, что проектированием и оптимизацией вычислительных сетей занимались многие российские и зарубежные ученые, задача оптимизации именно сетей кампусов изучена плохо, и при проектировании таких сетей используются в основном эмпирические методы. Кампусные сети обладают рядом особенностей, отличающих их от сетей другого класса:
1.Кампусная сеть располагается на относительно небольшой площади. Это позволяет использовать для передачи данных высокоскоростные технологии локальных сетей. Глобальные соединения для передачи данных внутри кампусной сети не применяются.
2.В кампусную сеть входит большое число (до нескольких тысяч) узлов. Это обстоятельство значительно усложняет проектирование сети.
3.Кампусная сеть гетерогенна, т.е. состоит из подсетей, основанных на различных сетевых технологиях.
4.В настоящее время основными коммуникационными устройствами кампусных сетей является коммутаторы, а не маршрутизаторы или концентраторы. Это обуславливается несколькими причинами. Во-первых, стоимость коммутаторов в последнее время значительно снизилась и приблизилась к стоимости концентраторов. Так как полная пропускная способность коммутатора значительно больше, чем у концентратора, при одинаковой стоимости предпочтение отдается коммутаторам. Во-вторых, в качестве магистральных коммутационных устройств в настоящее время применяются коммутаторы третьего уровня, которые позволяют фильтровать широковещательный трафик, и в тоже время обладают большим быстродействием, чем маршрутизаторы. Показатель «цена/ производительность» рассчитанный для одного порта у таких коммутаторов ниже, чем аналогичный показатель маршрутизаторов. Многие проектировщики сетей придерживаются принципа «коммутаторы - где возможно, маршрутизаторы - где необходимо» [2].
5.Кабельную систему здания, являющуюся основой кампусной сети, рекомендуется проектировать в соответствии с международными стандартами ISO/IEC 11801, TIA/EIA-568-A,
Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» 952http: zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/000.pdf
задающимихарактеристикиструктурированной кабельной системы
(СКС) [3]. В качестве топологии СКС рекомендуется использовать древовидную топологию. Узлами структуры являются технические помещения (кроссовые и аппаратные), которые соединяются друг с другом электрическими и оптическими кабелями.
6. Пропускные способности каналов связи кампусной сети могут принимать определенные дискретные значения, зависящие от используемой сетевой технологии. Эти дискретные значения сильно отличаются (например, 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1 Гбит/с), что не позволяет проводить аппроксимацию пропускной способности при проектировании. На аппроксимации пропускной способности каналов связи основываются многие алгоритмы оптимизации структуры вычислительных сетей [4].
Важнейшим этапом формализации задачи оптимального проектирования является выбор критерия оптимальности системы. Существует три основных подхода к синтезу вычислительных сетей - синтез по критерию времени, по критерию надежности, и по критерию стоимости [5]. Критерий надежности применяется в основном при проектировании военных сетей. Критерий времени применяется для систем реального времени. При выборе критерия оптимизации офисных и промышленных сетей наиболее часто используют затраты на создание и эксплуатацию сети. Такой подход к оценке оптимальности проектируемой сети предлагается, например, в работах [69]. В качестве критерия оценки оптимальности проекта выберем суммарные затраты на создание кампусной сети.
Решение задачи проектирования сети состоит из двух стадий: архитектруной и телекоммуникационной [3]. На архитектурной стадии определяются пути прохождения кабельных каналов, размещение технических помещений (кроссовых и аппаратных), рабочих мест пользователей сети. Эти задачи решаются при разработке проекта нового или реконструируемого здания специализированными проектными организациями. На телекоммуникационной стадии проектирования определяется структура кабельной системы, перечень и размещение коммуникационных устройств. Поскольку при решении задач архитектурной стадии проектирования в первую очередь учитываются не требования оптимальности сети, а правила противопожарной и электробезопасности, а также эстетические соображения, будем считать, что эта стадия выполнена, и оптимизацию структуры кампусной сети начинать с телекоммуникационной стадии. Таким образом, перед проектированием нам известно:
1 . Размещение рабочих мест пользователей.
2.Возможные места расположения коммуникационных устройств.
3.Пути прохождения кабельных каналов, по которым мы можем определить стоимость создания связи между каждой парой узлов сети.
4.Используемые сетевые технологии. Сетевые технологии определяют возможный набор пропускных способностей каналов связи. Выбор сетевых технологий осуществляется исходя из
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3]