Движение операционных систем в сторону Internet

Рейтинг сетевых операционных систем во многом определяется тем, насколько полно они осуществляют поддержку Internet. Все наиболее популярные ОС в ответ на это требование рынка предложили целый спектр новых возможностей и продуктов. Как минимум, операционная система должна поддерживать стек коммуникационных протоколов TCP/IP (TCP, UDP, IP, OSPF и др.), основные сервисы прикладного уровня стека TCP/IP (FTP, Telnet, DNS, DHCP и др.), протокол HTTP и сервис WWW.

Unix

Всем известно, что Internet представляет собой сеть из сетей, построенных на Unix, поэтому позиции Unix в Internet непоколебимы. Internet сформировалась и завоевала миллионы подписчиков задолго до эпохи ее коммерциализации и во многом благодаря системе Unix и мировому сообществу ее разработчиков. Основные службы Internet приобрели современный вид именно в системе Unix.

С началом коммерческого использования Internet к ней стали подключаться миллионы и миллионы непрофессионалов. Поскольку непрофессиональные пользователи, как правило, использовали ПК на базе процессора Intel с операционной системой Windows, вся клиентская часть Internet совершенно естественно стала стремительно переходить на Windows. Мелкие узлы Internet на базе Intel-систем с операционной системой WindowsNT дешевле как по начальным затратам, так и в ежедневном обслуживании.

Несколько другая картина наблюдается с серверной частью Internet. Здесь использование Unix продолжается и оно оправдано. Во-первых, Internet-провайдеры, на своих серверах используют в основном Unix. Это обусловлено объективными причинами, такими, как большой объем сетевого трафика, для которого архитектура Unix более приспособлена, и субъективными - образованием и профессиональной подготовкой руководителей подобных компаний. Большие по сравнению с Windows затраты времени и средств на администрирование оправдываются значительно большей производительностью.

Во-вторых, крупные узлы Сети, опять-таки по соображениям производительности, реализуются в среде Unix.

WindowsNT

Поддержка стека TCP/IP была заложена в WindowsNT изначально и усиливалась от версии к версии. Существенные изменения в этом плане произошли и в последней версии. В комплект поставки вошли новые Internet-ориентированные компоненты:
InternetInformationServer (IIS) версии 2.0 предоставляющий услуги Web-, ftp- и gopher-сервера. Возможности InternetInformationServer сравнимы, а по ряду тестов и превосходят аналогичный популярный продукт ServerNetscape; DNS/WINSServer, который позволяет легко находить в Internet или Intranet-сетях нужные Web-узлы; средства реализации технологии создания защищенного канала PPTP (point-to-pointtunnelingprotocol), которая предназначена для создания частных сетей (VPN) в Internet; программа FrontPage, которая позволяет создавать Web-страницы на основе разнообразных шаблонов, проверять правильность ссылок и осуществлять общее управление создаваемыми Web-узлами; индексный сервер MicrosoftSearchServer (кодовое название - "Tripoli"), который позволяет легко находить информацию на распределенных серверах Intranet-сети в рамках любых документов, в том числе и созданных в MicrosoftOffice.
Технология индексации и поиска информации для WindowsNTServer 4.0, разработанная Microsoft, осуществляет автоматическую индексацию содержимого HTML-страниц и других документов, хранящихся на корпоративных Intranet-серверах (например, документов созданных в MicrosoftOffice). SearchServer является одним из элементов технологии Microsoft, известной под кодовым названием "Cairo": таким образом, благодаря тесной интеграции с WindowsNTServerDirectory обеспечивается безопасность поиска, а благодаря интеграции с файловой системой WindowsNT - высокая эффективность. Этот продукт позволяет индексировать содержимое нескольких серверов, причем обеспечивается поддержка нескольких языков. SearchServer также поддерживает для каждого языка возможности углубленного лингвистического анализа, то есть пользователи могут находить документы или свойства документов с учетом грамматических форм ключевого слова.


Два средства новой системы, предназначенные для работы в Internet, представляют особый интерес для администраторов. Во-первых, это интегрированная служба имен DNS/WINS. Теперь когда клиенту WINS нужно определить IP-адрес, соответствующий символьному NetBIOS-имени, он обращается сначала к базе данных WINS, а затем - собственно к DNS. Таким образом, в системе на равных можно применять и динамически распознаваемые имена WINS, и статические имена DNS.
Кроме того, в состав WindowsNT 4.0 вошла Web-ориентированная утилита администрирования, открывающая доступ к средствам администрирования WindowsNT из любого Web-браузера. Из соображений безопасности для удаленного администрирования следует использовать Web-браузеры, способные регистрировать пользователя непосредственно на сервере WindowsNT (т. е. такие, как InternetExplorer) или поддерживать протокол защищенного канала SSL.
Одно из усовершенствований связано с тем, что повышающаяся роль Internet'а и клиент-серверных систем ведет к росту числа мобильных пользователей. Microsoft в связи с этим улучшила RAS ( улучшила поддержку ISDN) и предоставила средства безопасной работы с RAS через Internet. В RAS реализованы протоколы PPTP (создает зашифрованный трафик через Internet) и MultilinkPPP (позволяет объединять несколько каналов в один). Клиентами могут быть WindowsNT 4.0 Workstation или Windows 95.
Использовать TCP/IP с NTServer или Workstation можно в сочетании с Point-to-PointTunnelingProtocol. PPTP позволяет туннелировать IPX, TCP/IP и/или NetBEUI через стандартные соединения InternetPoint-to-PointProtocol. Содержимое пакетов (например сетевые данные) шифруется в этих соединениях по умолчанию. В целом, PPTP дает пользователям шифрованный туннель сквозь Internet для удаленного доступа на NTServer. В настоящее время PPTP работает только между машинами Windows 95 и NT.
PPTP не является пока стандартным протоколом, и, хотя несколько поставщиков вместе с Microsoft обратились с RFC в Группу инженерной поддержки Internet, его принятие в качестве стандарта может занять от нескольких месяцев до нескольких лет.




Распределенная модель объектной компоновки (DistributedComponentObjectModel) - еще одно ключевое дополнение к WindowsNTServer 4.0. Модель объектной компоновки (COM) позволяет разработчикам программ создавать приложения, состоящие из отдельных компонент. Распределенная модель (DCOM) в WindowsNTServer 4.0 расширяет COM таким образом, что позволяет отдельным компонентам взаимодействовать через Internet. DCOM является растущим стандартом Internet, опубликованным в соответствии с форматом, определенным в спецификациях RFC 1543.
NetWare
Novell, по-прежнему являющаяся основным поставщиком серверов файлов и печати, по-прежнему обладающая крупнейшей инсталлированной базой клиентов службы каталогов и по-прежнему занимающая лидирующую позицию в разработке решений по обмену сообщениями и программного обеспечения коллективной работы,осознала важность Internet с опозданием.
Однако надо помнить, что до 1995 года компания имела крупнейшую в мире инсталлированную базу клиентов TCP/IP - продукты LANWorkplace и LANWorkgroup. Уже давно серверы NetWare умели маршрутизировать IP-трафик, поэтому пользователи могли иметь доступ в Internet и выполнять приложения Internet, даже когда они применяли IPX для доступа к файлам и печати, если стек протоколов IPX был установлен вместе со стеком TCP/IP. Продукты Novell поддерживали также и такие протоколы Internet, как NetworkFileSystem (NFS) и SNMP.
Но вот появление WorldWideWeb не было оценено в полной мере. Практически отсутствовали популярные приложения Internet для среды NetWare. Здесь отрицательно сказалась специализированность сервера NetWare.
Несмотря на катаклизмы реорганизации и бурю критики извне, в 1996 году Novell добилась значительных успехов в деле освоения Internet - была представлена IntranetWare, наследница NetWare 4.1.
Пакет IntranetWare состоит из набора средств создания сетей Intranet, а также доступа к Internet и интеграции с Unix-системами. Прежде всего, следует упомянуть NetWareWebServer 2.51, отвечающий большинству требований, предъявляемых к серверу Web.


Novell уверяет, что по производительности данный продукт значительно опережает аналогичные серверы компаний Microsoft и Netscape. Обращает на себя внимание только отсутствие в составе сервера Web некоторых важных вспомогательных средств, в частности редактора HTML. Это тем более странно, поскольку Novell выпускает комплект InnerWebPublisher, имеющий такие инструменты. Особенность сервера Web компании Novell в том, что он дает возможность пользователям получать доступ к базе NDS, правда, в режиме просмотра. Другим недостатком NovellWebServer является отсутствие в нем поддержки протокола защищенного канала SecureSocketLayer (SSL), используемого при организации безопасного обмена данными между браузерами и серверами.
IntranetWare поддерживает удаленный и локальный общие шлюзовые интерфейсы (CGI) для создания динамических страниц Web, например посредством выполнения сценария поиска записи в базе данных. Инструментарий IntranetWare для написания сценариев включает интерпретаторы NetBasic (лицензирован у HiTecSoft), Perl и Basic. Набор инструментов для быстрого установления связи IntranetWareWebServer с другой программой пока отстает от возможностей аналогичных средств в средах NT и Unix, но все же Novell продвинулась здесь далеко вперед.
Важное значение имеют и другие добавления к NetWare:
Доступ клиентов NetWare к сетям TCP/IP через шлюз IPX/IP. На клиентские машины загружается только стек IPX/SPX. Основным минусом такой схемы является недостаточная надежность подключения к TCP/IP, поскольку при выходе из строя шлюза клиенты лишаются Web- и FTP-сервисов. Возможны и перегрузки шлюзов, т.к. все потоки к Web и FTP идут через них. Кроме того, для клиентов становятся недоступны некоторые службы сетей TCP/IP. Однако такой подход обеспечивает более высокую, чем в других схемах, безопасность. Поддержка протокола динамической конфигурации хоста DHCP позволяет системе выделять IP-адреса клиентам по мере необходимости, благодаря чему адресное пространство используется более эффективно, а администрирование становится проще. С помощью нового сервера ftp можно разделять файлы с любым клиентом TCP/IP, а не только с клиентами IntranetWare. IntranetWare включает многопротокольный маршрутизатор NetWareMultiprotocolRouter (раньше он продавался отдельно), позволяющий серверу IntranetWare связываться непосредственно с Internet или другими глобальными сетями.
Большие перспективы для новой жизни Novell в Internet открывает ей справочная служба NDS. Действительно, с увеличением числа пользователей в любой сети возрастает потребность в хорошей справочной службе, что же говорить об Internet с ее миллионами пользователей. Весьма возможно, что именно NDS окажется по плечу роль службы каталогов Internet. NDS может оказаться полезной и для нахождения программных компонентов при организации распределенных вычислений в Internet.

Что такое сетевая операционная система

Прежде, чем приступить к обсуждению вопросов о положении на рынке сетевых операционных систем и о проблеме их выбора, надо договориться о том, что собственно понимается под термином "сетевая операционная система". Одни считают, что это операционная система со встроенными сетевыми функциями, позволяющим пользователям совместно использовать ресурсы сети. Другие полагают, что сетевая операционная система - это просто набор сетевых служб, способных согласованно работать в общей операционной среде. При этом не имеет особого значения, входит ли эта служба в состав дистрибутива операционной системы или приобретена отдельно, поставляется ли она в виде дополнительного динамически загружаемого модуля ОС или в виде обычного приложения, разработана ли данная служба компанией-производителем ОС или какой-либо третьей фирмой. В многозначности термина "сетевая ОС" нет ничего страшного, важно только каждый раз, употребляя его отдавать себе отчет, что под этим понимается.

Каждая сетевая служба предоставляет пользователям сети некоторый вид сервиса, как правило, связанный с доступом к ресурсам сети. Например, файловый сервис - обеспечивает доступ пользователей сети к разделяемым файлам сети, факс- и принт-сервис - доступ к принтеру и факсу соответственно, сервис удаленного доступа - позволяет пользователям, связанным с основной сетью коммутируемыми каналами, получать доступ ко всем ресурсам сети, сервис электронной почты - предоставляет пользователям сети возможность обмениваться сообщениями.

Среди сетевых служб можно выделить такие, которые в основном ориентированы не на простого пользователя, а на администратора. Такие службы необходимы для организации правильной работы сети в целом, например, служба администрирования учетных записей о пользователях DomainUserManager в WindowsNT, которая позволяет администратору вести общую базу данных о пользователях сети. Более прогрессивным является подход с созданием централизованной справочной службы, или по-другому службы каталогов, которая предназначена для ведения базы данных не только обо всех пользователях сети, но и обо всех ее программных и аппаратных компонентах.


В качестве примеров службы каталогов часто приводятся NDS компании Novell и StreetTalk компании Banyan. Другими примерами сетевых служб, предоставляющих сервис администратору, являются служба мониторинга сети, позволяющая захватывать и анализировать сетевой трафик, служба безопасности, в функции которой может входить в частности выполнение процедуры логического входа с проверкой пароля, служба резервного копирования и архивирования.

Если сетевые службы встроены в операционную систему, то есть рассматриваются как неотъемлемые ее части, то такая операционная система называется сетевой. Например, сетевая ОС WindowsNT, Unix, NetWare, OS/2 Warp. Все внутренние механизмы такой операционной системы оптимизированы для выполнения сетевых функций.

Другой вариант реализации сетевых служб - объединение их в виде некоторого набора (оболочки), при этом все службы такого набора должны быть между собой согласованы, то есть в своей работе они могут обращаться друг к другу, могут иметь в своем составе общие компоненты, например, общую подсистему аутентификации пользователей или единый пользовательский интерфейс. Для работы оболочки необходимо наличие некоторой локальной операционной системы, которая бы выполняла обычные функции, необходимые для управления аппаратурой компьютера, и в среде которой выполнялись бы сетевые службы, составляющие эту оболочку. Примером сетевой оболочки служат, например, LANServer, LANManager.

Естественно, что оболочка должна строится с учетом специфики той операционной системы, над которой она будет работать. Так LANServer, например, существует в различных вариантах: для работы над операционными системами VMS, VM, OS/400, AIX, OS/2.

Сетевые оболочки часто подразделяются на клиентские и серверные. Поскольку при реализации любого сетевого сервиса естественно возникает источник запросов (клиент) и исполнитель запросов (сервер), то и любая сетевая служба содержит в своем составе две несимметричные части - клиентскую и серверную. Оболочка, которая преимущественно содержит клиентские части сетевых служб называется клиентской.


Например, типичным набором программного обеспечения рабочей станции в сети NetWare является MSDOS с установленной над ней клиентской оболочкой NetWare, состоящей из клиентских частей файлового сервиса и сервиса печати, а также компоненты, поддерживающие пользовательский интерфейс.

Серверная сетевая оболочка, примерами которой могут служить тот же LANServer и LANManager, а также NetWareforUnix, FileandPrintServiceforNetWare, ориентирована на выполнение серверных функций. Серверная оболочка, как минимум содержит серверные компоненты двух основных сетевых сервисов - файлового сервиса и печати, именно такой набор серверов реализован в упомянутых выше NetWareforUnix и FileandPrintServiceforNetWare. Некоторые же оболочки содержат настолько широкий набор сетевых служб, что их называют сетевыми операционными системами. Так, ни один обзор сетевых операционных систем не будет достаточно полным, если в нем отсутствует информация о LANServer, LANManager, ENS, являющихся сетевыми оболочками.

С одним типом ресурсов могут быть связаны разные сервисы, отличающиеся протоколом взаимодействия клиентских и серверных частей. Так, например, встроенный файловый сервис в WindowsNT реализует протокол SMB, используемый во всех ОС компании Microsoft, а дополнительный файловый сервис, входящий в состав оболочки FileandPrintServiceforNetWare для этой же WindowsNT, работает по протоколу NCP, "родному" для сетей NetWare. Кроме того, в стандартную поставку WindowsNT входит сервер FTP, реализующий файловый сервис Unix-систем. Ничто не мешает приобрести и установить для работы в среде WindowsNT и другие файловые сервисы, такие, например, как NFS, кстати имеющий несколько реализаций, выполненных разными фирмами. Наличие нескольких видов файлового сервиса, позволяет работать в сети приложениям, разработанным для разных операционных систем.

Сетевые оболочки создаются как для локальных операционных систем, так и для сетевых операционных систем. Действительно, почему бы не дополнить набор сетевых служб, встроенных в сетевую ОС, другими службами, составляющими некоторую сетевую оболочку.


Например, сетевая оболочка ENS (EnterpriseNetworkServices) - содержащая базовый набор сетевых служб BanyanVines, может работать над сетевыми ОС Unix и NetWare (конечно, для каждой из этих операционных систем имеется соответствующий вариант ENS).

Существует и третий способ реализации сетевой службы - в виде отдельного продукта. Например, сервер удаленного управления WinFrame - продукт компании Citrix, предназначен для работы в среде WindowsNT, он дополняет возможности встроенного в WindowsNT сервера удаленного доступа RemoteAccessServer. Аналогичную службу удаленного доступа для NetWare также можно приобрести отдельно, купив программу NetWareConnect.

С течением времени сетевая служба может получить разные формы реализации. Так, например, компания Novell планирует поставлять справочную службу NDS, первоначально встроенную в сетевую ОС NetWare, для других ОС, для чего эта служба будет переписана в виде отдельных продуктов, каждый из которых будет учитывать специфику соответствующей ОС. Уже имеются версии NDS для работы в средах SCOUnix и HP-UX, а к концу года ожидаются версии для Solaris 2.5 и WindowsNT. А справочная служба StreetTalk уже давно существует и в виде встроенного модуля сетевой ОС BayanVines, и в составе оболочки ENS, и в виде отдельного продукта для различных операционных систем.

Таким образом, выбор сетевой операционной системы сводится к анализу возможностей всей совокупности сетевых служб (не только встроенных в ОС), способных работать в этой операционной среде. Насколько функционально полон этот набор, насколько он удовлетворяет требованиям пользователей и администраторов сети по производительности, по удобству использования, по безопасности - от всего этого и зависит выбор сетевой операционной системы.

Что такое "унаследованная система" (legacysystem) и как поступить с этим "наследством"

Особенно трудно создавать современную высокотехнологичную информационную систему в организации, где уже используются информационные системы, основанные на технологии предыдущих поколений. Такие системы называются унаследованными. С ними связаны следующие проблемы: (1) они не приспособлены к интеграции с системами нового поколения; (2) системы часто используются на морально устаревших аппаратно-программных платформах и не могут быть легко перенесены на новые платформы; (3) недоступны разработчики систем, а сами они написаны на старых и трудно постигаемых языках программирования (в частности, на языках ассемблера); (4) без этих систем организация не может существовать, причем не допускается даже временный выход из строя.

Отмеченные проблемы кажутся настолько сложными и противоречивыми, что первым является желание закрыть на них глаза. Собственно, так многие и делают. Пока унаследованная система работает, пускай работает, а когда перестанет функционировать, тогда и подумаем, что делать. Решение простое, но очень ненадежное. Известны примеры, когда мультимиллиардные компании несли колоссальные убытки из-за выхода из строя унаследованной системы.

Так что же делать? Прежде всего нужно оценить важность унаследованной системы для организации. Если окажется, что некоторое время без нее можно обойтись, то самым дешевым решением будет воспроизводство системы на новой технологии, которая в будущем не воссоздаст аналогичные проблемы. Если же остановка функционирования системы недопустима, то при проектировании нового поколения информационной системы предприятия потребуется применять некоторую промежуточную технологию типа той, которую мы уже упоминали.

Что вызвало появление понятия склада данных?

Любая крупная и давно существующая корпорация обладает несколькими базами данных, относящимися к разным видам деятельности. Данные могут иметь разные представления, а иногда могут быть даже несогласованными (например, из-за ошибки ввода в одну из баз данных). Это нехорошо даже для OLTP-систем (в частности, с этой проблемой связаны потребности в интеграции корпоративных информационных OLTP-систем) и в принципе непригодно для OLAP-систем, которые должны обрабатывать общие исторические согласованные корпоративные данные. Более того, для оперативной аналитической обработки требуется привлечение внешних источников данных, которые тем более могут обладать разными форматами и требовать согласования. Видимо, на подобных рассуждениях и возникла концепция склада данных как предметно-ориентированного, интегрированного, неизменчивого, поддерживающего хронологию набора данных, организованного для целей поддержки управления.

Заметим, что подход построения склада данных для интеграции неоднородных источников данных принципиально отличается от подхода динамической интеграции разнородных баз данных. В случае склада данных реально строится новое крупномасштабное хранилище, управление данными в котором происходит, вообще говоря, по другим правилам, нежели в исходных оперативных базах данных.

Итак, в основе концепции склада данных лежат две основные идеи:

Интеграция разъединенных детализированных данных (детализированных в том смысле, что описывают некоторые конкретные факты, свойства, события и т.д.) в едином хранилище. В процессе интеграции должно выполняться согласование рассогласованных детализированных данных и, возможно, их агрегация. Данные могут поступать из исторических архивов корпорации, оперативных баз данных, внешних источников. Разделение наборов данных, используемых для оперативной обработки, и наборов данных, применяемых для решения задач анализа.

Что же все-таки это такое -Intranet?

Intranet - это технология построения корпоративной сети, основанная на перенесенных из Internet технологиях, сервисах, стандартах. Часто под термином "Intranet" понимают также изолированную от Internet или скрытую за сетевым экраном внутреннюю корпоративную сеть и выполняющиеся в ней приложения на основе технологий Internet.

Хотя развитие локальных сетей и шло некоторое время достаточно изолировано от глобальной сети Internet, между ними не было "железного занавеса" и многие достижения Internet становились общим достоянием всего сетевого мира. Так стек TCP/IP, изначально созданный для Internet, стал активно использоваться и в локальных сетях. Уже много лет на разных предприятиях в чисто производственных целях использовалась электронная почта Internet. И удивительно, что понадобилось столько лет, чтобы стали понятными преимущества, которые могут принести в локальную сеть другие сервисы Internet и, прежде всего, Web-сервис.

При создании Intranet важно понимать, что такое Intranet и чем она отличается от Internet. Последняя представляет собой глобальную сеть сетей, соединяющую сети всего мира с помощью межсетевого протокола IP. Intranet - это защищенная внутренняя реализация технологий Web в масштабах отдельной компании, ее внутренняя сеть сетей. Intranet может предоставлять не только услуги Internet (такие как FTP, электронная почта, удаленный вход в сеть и конференции), но и услуги, не основанные на IP-протоколе, например IPX/SPX или SNA.

7.3.1. Web-сервис

Подавляющее большинство сетей Intranet имеют в своей основе именно Web-сервис. Технологии Web просты в использовании, благоприятствуют эффективному разделению ресурсов и работают независимо от вычислительных платформ конечных пользователей. Кроме того, эта технология очень доступна для корпоративных конечных пользователей, потому что в настоящее время разработано множество стандартных программных продуктов для реализации этого вида сервиса.

Web-сервис или по-другому сервис WWW (World Wide Web - всемирная паутина) используется для удаленного доступа к распределенной по сети информации, представленной в гипертекстовом виде.

Гипертекстовый подход в Internet позволяет удаленным пользователям получать с помощью стандартных средств удобный способ просмотра документов, хранящихся на разных компьютерах и представленных в самых различных видах: файлах, отчетах, таблицах, сообщениях электронной почты. Основная идея гипертекста состоит в том, что внутри документов размещаются поля и ссылки.

Гипертекстовый документ состоит из так называемых страниц (pages). Каждая страница описывается некоторым файлом, в котором помещаются поля и ссылки. Поля указывают на то, что при просмотре данного файла в него будут оперативно встраиваться другие файлы, хранящие собственно данные поля - это может быть графика, мультипликация или звук. Поэтому страница в общем случае собирается на экране "на ходу" из различных источников. Таким об- разом, страница - это скорее виртуальное понятие. Ссылка используется для перехода на другую страницу по желанию пользователя.

Благодаря этому, пользователь имеет возможность просматривать составные документы, причем не обязательно последовательно, а в том порядке, как ему хочется. Пользователи автономных компьютеров уже давно имели дело с гипертекстовыми документами, например, в случае использования систем подсказки (help-систем), в которых можно находить ответы на интересующие вопросы, не читая подряд весь текст, а переходя от одной ссылки к другой. Для организации связей между текстами разной природы, то есть создания ссылок, используется стандартный язык гипертекстовой разметки HTML.

По сравнению с локальным использованием гипертекста, задача организации доступа к гипертексту удаленных пользователей является значительно более сложной. В этом случае необходимо решить, во-первых, проблему адресации информационных ресурсов (каким образом задавать ссылки на документы расположенные на разных компьютерах в разных сетях), а, во-вторых, разработать протокол обмена гипертекстовой информацией между процессом, запрашивающим данные (клиентом), и процессом, выполняющим запрос (сервером).


Действительно, как и любой сетевой сервис, Web- сервис имеет серверную часть, называемую Web-сервером (или WWW-сервером), и клиентскую часть - программу просмотра или браузер (browser). Основным протоколом взаимодействия Web-сервера и Web-клиента является протокол HTTP.

При передаче запроса клиент Web указывает адрес нахождения требуемого документа. Этот адрес называется универсальным локатором ресурса (Universal Resource Locator, URL). Ниже приведены примеры URL:

http://www.citmgu.ru

http://www.citforum.ru

http://www.data.com/Tutorials/Openview/HP_Targets.htm

http://partnering.microsoft.com

В общем случае URL имеет следующий формат:

метод доступа://имя узла/имя файла

В качестве метода доступа указывается протокол, который клиент хотел бы использовать для доступа к ресурсу сервера. Стандартные браузеры обычно поддерживают несколько протоколов, в число которых обязательно входят протоколы HTTP и FTP.

Для идентификации узла используется либо, так называемое DNS-имя, либо IP-адрес. DNS-имя подобно имени файла состоит из нескольких составляющих, каждая из которых соответствует своему уровню иерархии: например, в URL http://partnering.microsoft.com именем узла является partnering.microsoft.com. Самая первая составляющая имени - partnering - соответствует имени компьютера (хоста), на котором находится ресурс, следующая составляющая имени - microsoft - определяет имя поддомена -группы хостов компании Microsoft, а составляющая com является именем домена верхнего уровня, включающего в себя наряду с поддоменом microsoft множество других поддоменов коммерческих организаций. Узел можно однозначно задать и с помощью IP-адреса, который имеет вид четырех чисел, разделенных точками, например: 193.45.24.45

Имя файла, содержащего гипертекст или графический образ, программу или почтовое сообщение, задается обычным образом - цепочкой имен каталогов, начиная с корневого каталога и кончая простым именем файла. Например, в URL http://www.data.com/TutorialOpenview/ HP_Targets.htm после имени Web-узла www.data.com указано полное имя файла /Tutorials/Openview/HP_Targets.htm.

Когда имя файла не указывается в URL, это означает, что клиенту будет предоставлен доступ к так называемой домашней странице данного сервера, определяемой для каждого сервера Web по умолчанию.

Цифровые абонентские линии технологий

Сегодня многие телекоммуникационные компании Америки и развитых стран Европы собираются начать активное внедрение различных вариантов цифровых абонентских линий (DSL). В последнее время наибольшее внимание специалистов привлекла технология асимметричной цифровой абонентской линии (AsymmetricDigitalSubscriberLine, ADSL), но помимо нее пользователям будут предложены также службы симметричной цифровой абонентской линии (SDSL), цифровой абонентской линии с переменной скоростью (RateAdaptiveDSL, RADSL) и сверхбыстрой цифровой абонентской линии (Veryhigh-speedDSL, VDSL). Еще один вариант этой технологии - быстрая цифровая абонентская линия (High-speedDSL, HDSL) - уже используется сегодня в информационных каналах типа Т-1 и Е-1, но ее создатели сейчас работают над тем, чтобы превратить ее в технологию сетевого доступа.

Все эти технологии рассчитаны на высокоскоростную передачу данных на коротком отрезке витой пары, соединяющей абонента с ближайшей телефонной АТС, то есть на решение проблемы "последней мили", отделяющей потребителя от провайдера услуг. В то время как обычные модемы (V.34, V.34+) рассчитаны на работу с полосой пропускания в 3100 Гц, модемы *DSL могут получить в свое распоряжение полосу порядка 1 МГц - эта величина зависит от расстояния до АТС и сечения используемых проводов. Отличия условий работы *DSL-модемов от обычных модемов показаны на рисунке 5.6 на примере ADSL-модемов.

Рис. 5.6. Отличия условий работы ADSL-модемов от обычных модемов

ADSL-модемы, подключаемые к обоим концам короткой линии между абонентом и АТС, образуют три канала: быстрый канал передачи данных из сети в компьютер, менее быстрый дуплексный канал передачи данных из компьютера в сеть и простой канал телефонной связи, по которому и передаются обычные телефонные разговоры. Передача данных в каналах с высокой пропускной способностью происходит со скоростью от 1,5 до 8 Мбит/с, в дуплексных же каналах данные передаются со скоростью от 16 Кбит/с до 1 Мбит/с. В обоих случаях конкретная величина скорости передачи зависит от длины и качества линии.

Одно из главных преимуществ технологии ADSL по сравнению с аналоговыми модемами и протоколами ISDN и HDSL - то, что поддержка голоса никак не отражается на параллельной передаче данных по двум быстрым каналам. Причина подобного эффекта состоит в том, что ADSL основана на принципах разделения частот, благодаря чему голосовой канал надежно отделяется от двух других каналов передачи данных. Такой метод передачи гарантирует надежную работу канала POTS даже при нарушении питания ADSL-модема. Никакие конкурирующие системы передачи данных не обеспечивают столь же надежно работу обычного телефонного канала. Хотя технологии ISDN и HDSL и поддерживают режим обычной телефонной связи, для ее установления они требуют организации специального канала с пропускной способностью 64 Кбит/с

Вся суть технологии ADSL и ей подобных заключается в том, что оборудование провайдера услуг Internet или любой другой сети с коммутацией пакетов находится в том же здании, что и АТС. Высокоскоростные каналы абонента отделяются в модеме ADSL, установленном в АТС, от телефонной сети и направляются через маршрутизатор провайдера в Internet. Если центральная сеть предприятия подключена к Internet через выделенный высокоскоростной канал, то все удаленные пользователи, у которых установлены модемы ADSL, получают высокоскоростной доступ к сети своего предприятия на тех же телефонных каналах, которые всегда соединяли их с городской АТС.

Технологии *DSL - очень новые технологии, и их применение только начинается. Широкое распространение этих технологий должно сопровождаться некоторой перестройкой работы Internet-провайдеров и провайдеров телефонных сетей, так как их оборудование должно теперь работать совместно. Такая работа во многих телекоммуникационных компания Соединенных Штатов уже идет, и это не удивительно, так как рынок высокоскоростного доступа к Internet сулит очень высокие доходы.

Стандарт на ADSL-модемы уже принят. Правда он узаконил только один из используемых в этой технологии видов кодирования - DMT, в то время как более дешевое CAP-кодирование, используемое некоторыми разработчиками этой технологии, пока не является стандартным.

Пока стоимость первых промышленных образцов ADSL-модемов достаточно высокая - $2000 - $3000, но ожидается, что она сможет снизиться до стоимости обычных модемов. Предполагаемая арендная плата за линию ADSL - около $50 в месяц.

Гарантированная пропускная способность

Многие аналитики считают, что сеть Internet сможет приспособиться к требованиям времени только в том случае, если она сможет предложить своим абонентам такие же гарантии по предоставляемой пропускной способности, которые сегодня являются обычными для пользователей сетей framerelay и ATM. Это значит, что сети IP должны достаточно тонко различать классы трафика и, в зависимости от класса, гарантировать либо определенную постоянную пропускную способность (например, для голосового трафика), либо среднюю интенсивность и максимальную пульсацию трафика (например, для передачи компрессированного видеоизображения), либо предоставлять полосу пропускания не ниже определенного уровня (для пульсирующего компьютерного трафика).

Для обеспечения заданного качества обслуживания в протокол IPv6 введено такое понятие как "метка потока" (flowlabel). Метка потока - это признак, размещаемый в основном заголовке IP-пакета и указывающий принадлежность данного пакета к последовательности пакетов - потоку, для которого требуется обеспечить определенные параметры обслуживания, отличные от принятых по умолчанию.

Для того, чтобы конечные узлы могли сообщить маршрутизаторам сети требования к качеству обслуживания своих потоков, необходим дополнительный протокол. Именно для этой цели разработан протокол резервирования ресурсов RSVP (ResourcereSerVationProtocol). Этот протокол имеет пока статус проекта стандарта (draft) и состоит в следующем.

Узел-источник, который собирается передавать данные, требующие определенного нестандартного качества обслуживания, например постоянной полосы пропускания для передачи видеоинформации, посылает по сети по протоколу RSVP специальное сообщение. Это сообщение, называемое сообщением о пути, содержит данные о том, какую информацию собирается пересылать по образуемому потоку узел-отправитель, и какая пропускная способность нужна для получения ее с хорошим качеством. Это сообщение передается от маршрутизатора к маршрутизатору, при этом определяется последовательность маршрутизаторов, в которых нужно зарезервировать определенную пропускную способность.

Когда узел назначения получает сообщение о пути, то он извлекает из него данные о том, какую пропускную способность он должен зарезервировать и в каких маршрутизаторах. Узлов назначения может быть и несколько, если узел-отправитель хочет начать мультивещательную сессию. На основании полученной информации каждый узел назначения отправляет по протоколу RSVP сообщение, с помощью которого он запрашивает у сети определенную пропускную способность для определенного потока. Это сообщение передается каждому маршрутизатору на пути от узла-отправителя до узла назначения.

Маршрутизатор, который получает такое сообщение, проверяет свои ресурсы для того, чтобы выяснить, может ли он выделить требуемую пропускную способность. Если нет, то маршрутизатор запрос отвергает. Если же да, то маршрутизатор настраивает алгоритм обработки пакетов таким образом, чтобы указанному потоку всегда предоставлялась требуемая пропускная способность, а затем передает запрос конечного узла следующему маршрутизатору вдоль пути.

По мере передачи запроса о резервировании пропускной способности по направлению к узлу-источнику он может слиться с аналогичным запросом от другого узла назначения (если сессия мультивещательная). Слияние запросов исключает ненужное дублирование потоков. При слиянии запросов удовлетворяются потребности в максимальной пропускной способности, найденной в нескольких запросах. При этом ни один из узлов-приемников не получит обслуживания с качеством ниже того, что он запросил.

Кроме протокола RSVP, существует также проект протокола RTP (Real-TimeProtocol), который должен использоваться на транспортном уровне вместо протоколов TCP и UDP в том случае, когда необходимо передавать по Internet трафик реального времени. Протокол RTP будет переносить в своем заголовке временные отметки, необходимые для успешного восстановления голоса или видеоизображения в приемном узле, а также данные о типе кодирования информации (JPEG, MPEG и т.п.).

Гарантированная пропускная способность в сетях framerelay

Технология framerelay начинает занимать в территориальных сетях с коммутацией пакетов ту же нишу, которую заняла в локальных сетях технология Ethernet. Их роднит то, что они предоставляют только базовый транспортный сервис, доставляя кадры в узел назначения без гарантий, дейтаграммным способом или как принято говорить в англоязычной среде - методом besteffort, "с максимальным старанием". Однако, если кадры теряются, то сеть framerelay, как и сеть Ethernet, не предпринимает никаких усилий для их восстановления. Отсюда следует простой вывод - полезная пропускная способность сервисов верхнего уровня в сетях framerelay будет зависеть от качества каналов и методов восстановления пакетов на уровнях стека, расположенного над протоколом framerelay. Если каналы качественные, то кадры будут теряться и искажаться редко, так что скорость восстановления пакетов протоколом TCP или NCP будет вполне приемлема. Если же кадры искажаются и теряются часто, то полезная пропускная способность в сети framerelay может упасть в десятки раз, так, как это происходит в сетях Ethernet при плохом состоянии кабельной системы.

Поэтому сети framerelay неразрывно связаны с оптоволоконными кабелями, по крайней мере на магистральных каналах "коммутатор - коммутатор". Каналы доступа могут быть и на витой паре, но используемая на них аппаратура передачи данных должна обеспечить приемлемый уровень искажения данных - не ниже 10-6.

Стек технологии framerelay поддерживает один основной протокол канального уровня, который работает подобно протоколам Х.25 и АТМ на основании технологии коммутации виртуальных каналов. Соединение устанавливается только между конечными абонентами сети, соседние коммутаторы между собой соединения не поддерживают. Простые процедуры обработки кадра в коммутаторе, а также достаточно высокие скорости каналов - до 2 Мб/с - обеспечивают низкий уровень задержек кадров и хорошую реактивность сети при передаче всплесков интенсивности трафика. Из-за этого сети framerelay пользуются популярностью при передаче трафика, чувствительного с задержкам - например, трафика протокола SDLC, имеющего очень небольшие величины тайм-аутов и поэтому плохо работающего на сетях в задержками, или голосового трафика.

Еще одна принципиальная особенность сетей framerelay - гарантии качества обслуживания, которых нет в сетях Х.25 или TCP/IP. Правда, по сравнению с технологией АТМ, здесь поддерживается пока один вид трафика - пульсирующий. Для каждого виртуального соединения абонент сети должен задать два параметра:

CIR (CommittedInformationRate) - средняя скорость, с которой сеть согласна передавать данные пользователя; CBS (CommittedBurstSize) - максимальное количество битов, которое сеть согласна передать от этого пользователя за интервал времени Т, то есть максимальный всплеск. Если эти величины определены, то время Т определяется формулой T = CBS/CIR.

Если сеть согласна с запрашиваемыми параметрами, то она гарантирует их поддержание в течение всего времени существования виртуального канала.

На величины задержек сеть framerelay гарантий не дает, и это основное ограничение, которое сдерживает применение этих сетей для передачи голоса. Передача видеоизображения тормозится и другим отличием сетей framerelay от АТМ - низкой скоростью доступа в 2 Мб/с, что часто недостаточно для передачи видео.

Гарантии средней пропускной способности делают сети framerelay очень заманчивыми для образования в них дешевой замены выделенным цифровым каналам - постоянных виртуальных каналов, но, в отличие от таких же каналов в сетях Х.25, с гарантированной пропускной способностью. Стоимость постоянного виртуального канала в сети framerelay существенно меньше стоимости выделенного канала той же пропускной способности. Примером могут служить данные компании InfoneticsResearch о сравнительной стоимости услуг разных транспортных территориальных сервисов.

Стоимость канала связи между Сан-Хосе и Сан-Франциско - 60 миль (в $ US)

Количество часов в месяц	0	10	20	40	60	80	100
Выделенный канал (56 Кб/с)	435	435	435	435	435	435	435
ISDN (128 Кб/с)	29	160	254	413	533	653	751
Аналоговый коммутируемый канал (традиционная телефонная сеть)	15	85	137	253	326	399	460
FrameRelay (56 Кб/с)	250	250	250	250	250	250	250

<


Обычно доступ к сети осуществляется каналами с большей пропускной способностью, чем CIR - пропускная способность канала должна быть равна по крайней мере величине CBS/T. Но при этом пользователь платит не за пропускную способность канала, а за заказанные величины CIR и CBS.



Рис.3.6. Пример использования сети framerelay

Для управления потоком кадров в сетях framerelay используются механизмы оповещения конечных пользователей о том, что в коммутаторах сети возникли перегрузки (переполнение необработанными кадрами). Бит FECN (ForwardExplicitCongestionBit) кадра извещает об этом принимающую сторону. На основании значения этого бита принимающая сторона должна с помощью протоколов более высоких уровней (TCP/IP, SPX и т.п.) известить передающую сторону о том, что та должна снизить интенсивность отправки пакетов в сеть.

Бит BECN (BackwardExplicitCongestionBit) извещает о переполнении в сети передающую сторону и является рекомендацией немедленно снизить темп передачи. Бит BECN обычно отрабатывается на уровне устройств доступа к сети framerelay - маршрутизаторов, мультиплексоров и устройств CSU/DSU.

В общем случае биты FECN и BECN могут игнорироваться. Но если конечный пользователь нарушает условия, определяемые параметрами его соединения CIR и CBS, то сеть может просто отбрасывать (не передавать) "избыточные кадры" пользователя, выходящие за рамки договоренностей. Для этого в кадре имеется бит DE (DiscardEligible) - "удаление желательно", который устанавливается при превышения конечным узлом максимальной интенсивности трафика. И если в коммутаторе сети возникает перегрузка, то он может отбрасывать кадры с установленным битом DE.

Наиболее распространенный вид сервиса в сетях framerelay - сервис постоянных виртуальных каналов. При этом очень часто пользователи заказывают самый дешевый вид сервиса - канал с нулевой средней скоростью. При этом все кадры пользователя помечаются первым же коммутатором сети как "подлежащие удалению при переполнении", но если сеть провайдера недогружена, то все кадры благополучно доходят до точки назначения.



Сервис динамически коммутируемых каналов также определен в стандарте технологии framerelay, но он предлагается провайдерами этих сетей гораздо реже. Провайдеры объясняют это тем, что спрос пользователей на такие услуги гораздо ниже, чем на постоянные виртуальные каналы.

Сервис framerelay в большинстве стран мира обычно предоставляют те же операторы, которые эксплуатируют сети Х.25. В нашей стране ситуация складывается несколько иная - наряду с традиционным крупным провайдером "Глобал Один" сервис framey предлагают новые компании, которые создали первичную сеть каналов на основе оптоволокна, или же арендуют такие каналы. К таким компаниям относятся уже упомянутые "Макомнет", "Голден Лайн", компания "Совам телепорт". Большая часть производителей выпускает сейчас коммутаторы, которые могут работать как по протоколам Х.25, так и по протоколам framerelay.

В целом в ближайшие 5 лет framerelay будет оставаться наиболее популярной технологией для объединения локальных сетей. Об этом говорит быстрый рост доходов, полученных во всем мире от предоставления услуг сетей framerelay в миллиардах долларов (по данным журнала Datacommunications):

	1994	1995	1996	1997 (прогноз)
Framerelay	0.231	0.647	1.280	2.650
X.25	2.5	2.7	2.8	2.9
Выделенные каналы	12.475	13.224	14.020	14.850

Результаты опроса более 200 специалистов по корпоративным сетям показывают, что затем ситуация может измениться в пользу АТМ, так как к 1999 году более 25% опрошенных собирается строить корпоративную магистраль на сервисах АТМ, в то время как процент собирающихся строить ее к этому сроку на других технологиях резко падает (рис.3.7).



Рис. 3.7. Планируемые транспортные сервисы для построения магистрали

Главные тенденции развития глобальных сетей передачи данных

Глобальные сети, которые также называют территориальными, служат для того, чтобы предоставлять свои сервисы большому количеству конечных абонентов, разбросанных по большой территории - в пределах области, региона, страны, континента или всего земного шара. Ввиду большой протяженности каналов связи построение глобальной сети требует колоссальных затрат, в которые входит стоимость кабелей и работ по их прокладке, затраты на коммутационное оборудование и промежуточную усилительную аппаратуру, обеспечивающую необходимую полосу пропускания канала, а также эксплуатационные затраты на постоянное поддержание в работоспособном состоянии разбросанной по большой территории аппаратуры сети.

Глобальные сети обычно создаются крупными телекоммуникационными компаниями для оказания платных услуг абонентам. Такие сети называются публичными или общественными сетями. Гораздо реже глобальная сеть полностью создается какой-нибудь крупной корпорацией (такой, например, как DigitalEquipment) для своих внутренних нужд. В этом случае сеть называется частной. Очень часто встречается и промежуточный вариант - корпоративная сеть пользуется услугами или оборудованием общественной глобальной сети, но дополняет эти услуги или оборудование своими собственными. Наиболее типичным примером здесь является аренда каналов связи, на основе которых создаются собственные территориальные сети.

Высокая стоимость территориальных сетей приводит еще и к тому, что для оправдания затрат предприятие стремится в рамках одной сети совместить многообразные сервисы: передачу пакетов локальных сетей, передачу пакетов миникомпьютеров и мейнфреймов, обмен факсами, передачу трафика офисных АТС и выход в городские, междугородние и международные телефонные сети, обмен видеоизображениями для организации видеоконференций, передачу трафика кассовых аппаратов, банкоматов и т.д. и.т.п. Набор сервисов глобальной сети, который может потребоваться предприятию для связи двух своих отделений, приведен на рисунке 3.1.

Рис. 3.1. Сервисы глобальной сети

Большинство территориальных сетей в настоящее время предоставляет только часть этих сервисов. Реже всего встречается совмещение услуг по качественной передаче компьютерного трафика и речи, хотя в таких сетях как ISDN или ATM ставится эта задача. С этим обстоятельством связано деление территориальных сетей на два класса - сети передачи данных (имеются в виду компьютерные данные) и телефонные сети. И, хотя сети каждого класса иногда и оказывают услуги по передаче несвойственного им трафика, эти услуги являются, как правило, факультативными и выполняются с невысоким качеством. Пример - передача телефонного трафика по сети Internet.

На рисунке 3.2 приведен типичный пример внутренней структуры глобальной сети передачи данных, то есть компьютерной сети. Самая главная ее особенность состоит в том, что это сеть с коммутацией пакетов. Типичная телефонная сеть будет иметь такую же структуру, но это будет сеть с коммутацией каналов. И это правильно. Опыт и многочисленные исследования показали, что для пульсирующего компьютерного трафика метод коммутации пакетов дает наилучшие результаты по показателю наибольшей общей производительности сети при удовлетворительном качестве. В то же время для постоянного трафика, который образуется при передаче голоса или изображения, способ коммутации каналов приводит к наилучшим результатам по производительности при удовлетворительном качестве.

Пока единственной технологией, которая попыталась достичь компромисса между двумя видами трафика, не отдавая явного преимущества одному из них, является АТМ. Тем не менее разветвленная инфраструктура цифровых телефонных сетей, существующая в большинстве развитых стран мира (хотя бы на магистрали) вполне устраивает и пользователей и провайдеров, поэтому появляющиеся сети АТМ переносят сегодня в основном компьютерный трафик.



Рис. 3.2. Пример структуры глобальной сети

Если суммировать мнения, высказываемые различными специалистами, то приходится сделать не очень утешительный вывод - общая тенденция к сближению телефонных и компьютерных сетей наблюдается, но перелома в ситуации пока нет, и большинство территориальных сетей переносит подавляющую долю либо первого, либо второго типа трафика.


Сети X. 25 переносят почти исключительно компьютерные данные, сети framerelay и ATM переносят больше голосового трафика, чем Х.25, так как обладают гораздо более высокими скоростями и вносят меньшие задержки, но все равно доля голосового трафика в них очень мала. В телефонных же сетях - как аналоговых, так и ISDN, в последнее время доля компьютерного трафика растет, но это низкоскоростной трафик удаленных пользователей, которым не остается пока ничего иного, как пользоваться всепроникающими услугами телефонии. Магистральный трафик компьютерных сетей телефонными сетями почти не переносится, а проходит в основном через компьютерные сети.

Стратегически важные для глобальных сетей решения разделены в этом курсе на три части. В данном разделе рассматриваются решения, предназначенные для создания магистралей территориальных сетей. Следующий раздел посвящен проблемам периферии глобальной сети - системам удаленного доступа отдельных пользователей и небольших сетей к центральной локальной сети предприятия. И в отдельный раздел вынесены решения, основанные на использовании транспортных услуг Internet.

Главные тенденции развития локальных сетей

Ранее были описаны основные проблемы, которые нужно решить сетевым специалистам для того, чтобы локальные сети успешно выполняли возлагаемые на них в корпоративных сетях задачи. В данном разделе излагаются способы решения этих проблем, появившиеся в последнее время в продуктах и технологиях ведущих производителей коммуникационного оборудования для локальных сетей.

Характеристика интегрированных продуктов ведущих компаний для организации складов данных

В этом разделе мы коротко охарактеризуем продукты ведущих поставщиков, имеющие связь с технологией складов данных.

8.2.5.1. Компания IBM

Решение компании IBM называется ADataWarehousePlus. Целью компании является обеспечение интегрированного набора программных продуктов и сервисов, основанных на единой архитектуре. Основой складов данных является семейство СУБД DB2. Преимуществом IBM является то, что данные, которые нужно извлечь из оперативной базы данных и поместить в склад данных, находятся в системах IBM. Поэтому естественна тесная интеграция программных продуктов.

Предлагаются три решения для складов данных:

Изолированный рынок данных. Предназначен для решения отдельных задач вне связи с общим хранилищем корпорации. Зависимый рынок данных. Аналогичен изолированному рынку данных, но источники данных находятся под централизованным контролем. Глобальный склад данных. Корпоративное хранилище данных, которое полностью централизовано контролируется и управляется. Глобальный склад данных может храниться централизовано или состоять из нескольких распределенных в сети рынков данных.

8.2.5.2. Oracle

Решение компании Oracle в области складов данных основывается на двух факторах: широкий ассортимент продуктов самой компании и деятельность партнеров в рамках программы WarehouseTechnologyInitiative. Возможности Oracle в области складов данных базируются на следующих составляющих:

наличие реляционной СУБД Oracle 7 (а теперь и Oracle 8), которая постоянно совершенствуется для лучшего удовлетворения потребностей складов данных; существования набора готовых приложений, обеспечивающих возможности разработки склада данных; высокий технологический потенциал компании в области анализа данных; доступность ряда продуктов, производимых другими компаниями.

8.2.5.3. HewlettPackard

Работы, связанные со складами данных, выполняются в рамках программы OpenWarehouse. Выполнение этой программы должно обеспечить возможность построения складов данных на основе мощных компьютеров HP, аппаратуры других производителей и программных компонентов.


Основой подхода HP являются Unix-платформы и программный продукт IntelligentWarehouse, который предназначен для управления складами данных. Основа построения складов данных, предлагаемая HP, оставляет свободу выбора реляционной СУБД, средств реинжиниринга и т.д.

8.2.5.4. Sybase

Стратегия компании в области складов данных основывается на разработанной ей архитектуре WarehouseWORKS. В основе подхода находится реляционная СУБД SybaseSystem 11, средство для подключения и доступа к базам данных OmniCONNECT и средство разработки приложений Powerbuilder. Компания продолжает совершенствовать свою СУБД для лучшего удовлетворения потребностей складов данных (например, введена побитная индексация).

8.2.5.5. InformixSoftware

Стратегия компании в отношении складов данных направлена на расширение рынка для ее продукта OnLineDynamicParallelServer. Предлагаемая архитектура склада данных базируется на четырех технологиях: реляционные базы данных, программном обеспечении для управления складом данных, средствах доступа к данным и платформе открытых систем. Три последние компонента разрабатываются партнерами компании. После выхода Универсального Сервера, основанного на объектно-реляционном подходе, можно ожидать, что и он будет использоваться для построения складов данных.

8.2.5.6. AT&TGIS

Решение компании направлено на решение проблем корпораций, у которых одинаково сильны потребности и в системах поддержки принятия решений, и в системах оперативной аналитической обработки данных. Предлагаемая архитектура называется EnterpriseInformationFactory и основывается на опыте использования системы управления базами данных Teradata и связанных с ней методах параллельной обработки.

8.2.5.7. SASInstitute

Компания считает себя поставщиком полного решения для организации склада данных. Подход основан на следующем:

обеспечение доступа к данным с возможностью их извлечения из самых разнообразных хранилищ данных и реляционных, и нереляционных; преобразование данных и манипулирование ими с использованием 4GL; наличие сервера многомерных баз данных; большой набор методов и средств для аналитической обработки и статистического анализа.

8.2.5.8. SoftwareAG

Деятельность компании в области складов данных происходит в рамках программы OpenDataWarehouseInitiative. Программа базируется на основных продуктах компании ADABAS и Natural 4GL, собственных и приобретенных средствах извлечения и анализа данных, средстве управления складом данных SourcePoint. SourcePoint позволяет автоматизировать процесс извлечения и пересылки данных, а также их загрузки в склад данных.

Существует еще целый ряд компаний, которые прямо или косвенно связаны с технологией складов данных, но мы ограничимся перечисленными, поскольку их продукты и подходы кажутся наиболее продвинутыми.

Инструментальные средства создания пилотных версий приложений и разработки их законченных вариантов

Понятное дело, что любую программу можно написать на любом языке программирования. Однако, когда речь идет об информационных приложениях, существенно возрастает сложность проектирования и программирования интерфейсов с конечным пользователем (как мы отмечали, эти интерфейсы должны быть предельно просты, понятны и удобны), а также требуется большая скорость получения хотя бы как-нибудь работающей версии программы (чтобы понять, устраивает ли это приложение хотя бы в первом приближении).

9.2.1. Что такое "быстрая разработка приложений" (rapidapplicationdevelopment)

Все равно, если Вы хотите получить правильно работающую, настроенную под Ваши потребности, грамотно написанную программу, обращайтесь к профессионалам. Но необходимо знать, какие средства разработки Вашими коллегами применяются. Возможны два подхода: RapidApplicationDevelopment - быстрая разработка приложения и традиционный способ программирования. Быстрая разработка - это, как правило, создание работающего прототипа приложения (прототипа в том смысле, что это все-таки не законченное приложение, а некоторый его прообраз). Этот прототип может быть полностью функционален. (Иногда не полностью; это зависит от сложности приложения.) Что Вам могут честно обещать - это полная отработка интерфейсов. Экранные формы, разного рода меню, подсказки делаются быстро и качественно. Можно почувствовать, как внешне будет выглядеть приложение.

Но это не значит, что внутренность прикладной программы будет достаточно эффективной и качественной. Как правило, за небольшим числом исключений (к ним, в частности, относится язык компании BorlandDelphi) языки быстрого прототипирования являются интерпретируемыми. Это не обязательно означает пошаговую пооператорную обработку программы. Иногда, как в случае языка Java, вся программа подвергается предварительной обработке, в результате которой образуется промежуточный машинно-независимый код, который в дальнейшем исполняется с помощью встроенного машинно-независимого интерпретатора. Но в любом случае интерпретатор остается интерпретатором; он не может так же эффективно выполнять программу как компьютер.

Почему же так часто используются языки быстрой разработки приложений? Основной ответ состоит в том, что они действительно быстро дают возможность получить работающий вариант программы со всеми ее внешними интерфейсами (применительно к системам, связанным с базами данных, такие языки часто называют 4GL, языками четвертого поколения).

Интегрированные серверы удаленного доступа

В последнее время практически все компании, выпускающие средства удаленного доступа, выпустили на рынок одну или даже несколько моделей так называемых интегрированных серверов удаленного доступа.

Интегрированный сервер удаленного доступа предназначен для крупных организаций или провайдеров, которым нужно одновременно принимать звонки от нескольких десятков или сотен пользователей. Такой сервер подключается с помощью высокоскоростного цифрового интерфейса - канала T1/E1 или ISDNPRI - к городской телефонной цифровой станции. Высокоскоростных интерфейсов может быть и несколько.

Через один интерфейс сервер может поддерживать от 23 до 30 одновременных соединений с удаленными пользователями, в зависимости от типа интерфейса. При использовании каналов T1/E1 сервер может принимать звонки от "аналоговых" пользователей, то есть обычных пользователей, подключенных к телефонной сети с помощью модема и канала тональной частоты.

При использовании интерфейса ISDNPRI сервер может одновременно обслуживать как "аналоговых", так и "цифровых" пользователей, то есть пользователей, подключенных к сети ISDN непосредственно, через интерфейс ISDNBRI и терминальный адаптер. Интерфейс PRI передает при вызове параметр, указывающий, от какого типа абонента поступил звонок - "аналогового" или "цифрового".

При соединении с "цифровым" абонентом его данные передается в локальную сеть без демодуляции, а данные "аналогового" абонента пропускаются через модем. Для демодуляции используются как обычные наборы модемных микросхем, так и программируемые сигнальные процессоры - DSP. При использовании обычных модемных микросхем поступающие данные приходится преобразовывать в два этапа, так как они действительно были подвергнуты двукратному преобразованию - сначала модемом пользователя, а затем ИКМ-преобразователем цифровой АТС. Сигнальные процессоры программируются таким образом, чтобы преобразовать поступающие данные за один этап - тем самым уменьшаются вносимые преобразованиями каждого этапа искажения.

Обычно интегрированные серверы имеют модульное исполнение на основе шасси. Модули делятся на интерфейсные (T1/E1 или ISDNPRI), маршрутизирующие, модемные (обычно по 12 или 24 модема в модуле) и модули интерфейсов локальных сетей.

Наличие многоканальных модулей делает интегрированный сервер высоко масштабируемым - новый модуль WAN-интерфейса добавляет 23 или 30 "портов".

В отличие от традиционных серверов, подключающихся к локальной сети почти всегда с помощью одного локального интерфейса, интегрированные серверы часто имеют несколько LAN-интерфейсов. За счет этого можно достичь двух целей: повысить пропускную способность сервера, защитить данные, выделив один локальный сегмент в качестве "демилитаризованной" зоны и установив на сервер программное обеспечение firewall'a (так сделано в сервере MAX TNT компании Ascend).

Небольшое число WAN-интерфейсов существенно упрощает кабельную систему сервера, и облегчает его эксплуатацию и управление.

В качестве типичного примера такого сервера рассмотрим интегрированный сервер AccessBuilder 5000 компании 3Com. Большинство компаний - лидеров этого сектора рынка - уже выпустили аналогичные серверы на рынок: BayNetworks - Annex 6800, Ascend - MAXTNT, Cisco - AS5200 и т.д.

Структурная схема интегрированного сервера AccessBuilder 5000, представленная на рисунке 5.7 является достаточно типичной для серверов этого типа. Сервер поддерживает до 4 портов T1/E1 или ISDNPRI.

Сервер маршрутизирует протоколы IP, IPX, AppleTalk или BanyanVINES и направляет поступающие пакеты в один из LAN модулей, установленных в сервере. Всего сервер позволяет организовать до 8 независимых сетей Ethernet и до 10 независимых сетей TokenRing за счет наличия соответствующих внутренних шин на шасси.



Рис. 5.7. Сервер удаленного доступа AccessBuilder 5000

Для демодуляции данных "аналоговых" абонентов в сервер устанавливаются модули цифровых модемов V.34 (каждый модуль имеет 12 или 24 модема).

Наличие нескольких сегментов локальной сети позволяет серверу работать в качестве firewall'а, если все общедоступные серверы сосредоточены на одной сети.

Сервер AccessBuilder 5000 может поддерживать и внешний пул модемов, как и традиционные серверы, что важно для случая, когда сервис ISDN недоступен.

Наличие в шасси 17 слотов и разнообразие модулей для установки в эти слоты делают сервер AccessBuilder 5000 гибким и настраиваемым средством, поддерживающим до 256 соединений через небольшое количество высокоскоростных каналов.

Internet-провайдинг Типовые услуги

В конце прошлого года число фирм, предоставляющих услуги доступа к информационным ресурсам Internet в нашей стране едва превышало десяток. При этом спектр услуг был достаточно однотипным (электронная почта, терминал и, как исключение, IP). Объявление компанией SovamTeleport своего проекта Россия-OnLine вызвало широкий резонанс, т.к. по сути впервые было заявлено о появлении настоящей информационной службы: построенной на основе технологии IP.

Прошло всего полгода и ситуация в корне изменилась. По всей стране созданы информационные центры, которые в настоящее время предлагают практически полный спектр услуг по информационному обслуживанию пользователей и подключению в различных режимах к сети Internet.

Прежде чем приступить к обзору этих фирм, рассмотрим предлагаемые технологии подключения и обслуживания. Это необходимо для отчетливого представления о том, что реально стоит за каждой строкой прайс-листа и на что пользователи могут рассчитывать.

Виды сервиса и схемы подключения

Для начала попробуем отклассифицировать схемы подключения и типы сервиса с точки зрения различных типов пользователей, протоколов взаимодействия (программного обеспечения) и технических средств подключения. Представить такую классификацию можно в виде таблицы:

	индивидуальные пользователи	коллективные пользователи
Тех. пом.	установка и настройка оборудования	установка и настройка оборудования
Обуч.	консультации	учебные курсы для пользователей и администраторов
UUCP	почта (инд. почт.ящик), доступ к информационным ресурсам по почте	почта (группа почт. ящиков), подписка на ресурсы по почте для каждого пользователя
Режим терминала	почтовый ящик, telnet, FTP, news, WWW и др. ресурсы, но только в алфавитно-цифровом режиме
IP	почта telnet WWW News(Usenet) FTP	IP-сети, маршрутизация, DNS, рассылка почты.
WWW	домашняя страница пользователя	Домашняя страница организации, виртуальный www-сервер, реклама, регистрация www-серверов организаций, помощь в подготовке страниц.

Конечно, никакая классификация не дает полного представления обо всем спектре услуг, но перед ней и не ставится такой задачи.


Главное - получить некоторую структуру интересующей предметной области и потом заполнять клеточки этой структуры. Отчасти данная схема дает объяснение тому, что речь идет об Internet-провайдерах, а не об IP-провайдерах, так как круг предоставляемых услуг гораздо шире простого подключения и маршрутизации по протоколу IP.

Теперь рассмотрим основные схемы подключения пользователей к Internet-провайдерам. Начнем с индивидуальных пользователей.

Подключение индивидуальных пользователей

В общем виде схема подключения индивидуального пользователя показана на рисунке 7.1.

Рис. 7.1. Схема подключения индивидуального пользователя

На обоих концах коммутируемого канала ставятся модемы. Скорость обмена данными определяется качеством канала и модемом. Вообще говоря, можно использовать и другие линии связи, но реально индивидуальные пользователи в 99 случаях из ста используют обычный телефон. Аренда телефонных номеров модемного пула осуществляется в этом случае провайдером.

Индивидуальный пользователь обычно дозванивается на модемный пул провайдера, который в зависимости от числа пользователей и ресурсов последнего управляется либо персональным компьютером, либо маршрутизатором. Типовое решение для узла провайдера можно найти на домашней странице Relcom-Alpha (http://www.dtk.net.kiae.su).

Пользователь же имеет на своем конце персональный компьютер с модемом и больше ничего. В зависимости от типа протокола устанавливается либо программное обеспечение UUCP, либо стек TCP/IPc прикладными программами, либо, если доступ осуществляется в режиме удаленного терминала, не ставится вообще ничего. В последнем случае можно дозвониться на модемный пул провайдера при помощи любой коммуникационной программы, например, TERM95 из коллекции NortonCommander. Единственная проблема, которую приходится при этом решать - проблема кодировки. До последнего времени основной транспортной кодировкой оставалась кодировка KOI8, но мне уже приходилось получать почту и в кодировках Windows и ISO. И если в WorldWideWeb практически все провайдеры перешли к дублированию или перекодировке "на лету", то с почтой все еще приходится бороться самостоятельно.


Тем не менее лучше работать в KOI8 и использовать пакеты провайдера.

Считается, что UUCP лучше подходит для работы по плохим линиям связи и для режимов обмена электронной почтой. При этом многие провайдеры не учитывают времени соединения по протоколу UUCP, полагая, что это время мало и практически полностью используется для передачи данных без простоя. Однако, при современных средствах связи и программном обеспечении такое суждение кажется несколько архаичным. Современные стеки TCP/IP можно настроить таким образом, что дозвон будет осуществляться только по требованию прикладной программы на момент передачи информации. Тем самым можно существенно сократить время простоев, а для режима электронной почты это время будет просто равно времени взаимодействия по UUCP. Кроме того, все большую популярность у наших зарубежных коллег получают attachments, т.е. закодированные в Latin 1 (USASCII) двоичные файлы. Это довольно большие послания, которые для своей пересылки требуют много времени, а платить, как правило, приходится и за приходящий трафик тоже.

Следует признать, что режим удаленного терминала - это полноценный доступ к ресурсам Internet. Единственным его недостатком является то, что вся информация получается пользователем в алфавитно-цифровом режиме. Ряд возможностей этого метода не используется нашими провайдерами вообще, например специальное программное обеспечение доступа с компьютера пользователя к ресурсам WorldWideWeb.

Но конечно самым полным из всех способов подключения является доступ по TCP/IP. Здесь возможно подключение либо по SLIP, либо по PPP. Провайдеры больше любят PPP, т.к. он дает возможность контроля за процессом установки соединения, раздаче IP-адресов по DHCP и аутентификации. Управлять этими параметрами на порте CISCO довольно легко, чего не скажешь о пользовательском конце соединения. Скажем, TCP/IP стек TrumpetWinsock позволяет использовать PPP, но параметров, которыми можно управлять там явно не хватает. Кроме этого довольно трудно протрассировать процесс соединения, что важно на медленных линиях.


Гораздо проще это получается во FreeBSD при использовании демона pppd. Тем не менее в большинстве случаев PPP работает очень надежно.

Как правило, существует три типа ресурсов, которые доступны индивидуальному пользователю. Это локальные ресурсы провайдера, ресурсы сети или региона, например, региональный провайдер сети Релком предоставляет доступ к ресурсам московских узлов, и ресурсы всего Internet. Все сказанное относится к любому из протоколов доступа (UUCP, IP, ASCII (Терминал)). Разница заключается только в способах контроля и ограничения прав доступа, которые носят чисто административный характер, т.е., например, для подключения по протоколам TCP/IP маршрутизация пакетов присутствует всегда, но тариф на пересылку почты в рамках ответственности провайдера, сети или Internet - различный.

Коллективные пользователи

В качестве коллективных пользователей выступают обычно бюджетные организации и коммерческие фирмы. Общая схема подключения здесь выглядит несколько иначе (рисунок 7.2).



Рис. 7.2. Схема подключения коллективных пользователей

В качестве линии связи могут использоваться обычные телефонные каналы, выделенные телефонные линии, каналы системы Искра-2, наземные оптические линии связи и, в последнее время, спутниковые каналы связи (см. рекламу Demos и компании Контакт (Дубна)). При этом аренда канала связи, как и оплата оконечного оборудования связи, обычно осуществляется пользователем. Кроме того пользователь еще арендует и порт на маршрутизаторе провайдера. Стоимость этой аренды зависит от скорости обмена и типа порта.

Вообще говоря, наличие локальной IP-сети необязательно. Так в самом начале развития сети Relcom, когда ни о каком TCP/IP еще и речи не было, поддержка групповых пользователей уже осуществлялась. Программные средства UUPC и BML для персональных компьютеров позволяли (собственно прошедшее время применять для них еще рано) организовать иерархию почтовых ящиков для многих пользователей и специальный ящик администратора.

Конечно, рассматривать 286-ю машину с MS-DOS в качестве системы коллективного пользования несколько странно, но так было и во многих случаях есть до сих пор.



Существуют еще более интересные организационные реликты времен коллективного использования вычислительных ресурсов и пакетной обработки заданий. Обычно, когда речь идет о доступе к ресурсам Internet, то предполагается, что пользователь непосредственно работает с этими ресурсами со своего компьютера. В ряде случаев коллективные пользователи создают специальные компьютерные классы, из которых сотрудники этих организаций получают доступ к ресурсам сети, но организация такого сорта услуги самим провайдером - явление достаточно редкое. Тем не менее в Симбирске такого сорта услуга компанией MVC оказывается. Это следует из специального раздела прейскуранта: тарифы на базовые услуги пункта коллективного пользования ТТС. В этом прейскуранте предусмотрен набор текста в файл, распечатка текста письма, копирование письма на дискету пользователя. Вообще создается впечатление, что существует специальная служба, при которой пользователь реально не имеет доступа к компьютеру и общается только с оператором. Следует признать, что такая форма обслуживания в ряде случаев имеет право на существование и может быть выходом для пользователей, которые никогда не пользовались компьютером, но нуждаются в оперативном почтовом обслуживании.

Но все же самое интересное при обслуживании коллективных пользователей - это взаимодействие локальной сети пользователя и сети провайдера. В данном обзоре мы намеренно опускаем взаимодействие пользователей и провайдеров по протоколам, отличным от семейства TCP/IP, хотя такие формы доступа к ресурсам Internet и практикуются, например, РоСпринт или SovamTeleport и даже закладываются в качестве одного из базовых способов подключения в проект "Деловая сеть России" (ФАПСИ, ИНФОТЕЛ и AORelcom). Но при IP-подклю- чении возможны различные варианты.

Самый органичный вариант, когда локальная сеть пользователя и провайдера - это IP-сети. В этом случае пользователь должен иметь адрес в сети провайдера для своего шлюза и свою IP-сеть. Обычно это сеть класса C.


Пример такого подключения показан на рисунке 7.3.



Рис. 7.3. Схема подключения локальной сети к провайдеру

Обычно, номер локальной сети следует получать у своего провайдера. При смене провайдера иногда номер остается у пользователя, но чаще возвращается провайдеру, как это делается, например, в Demos или в GlasNet. При этом одни провайдеры выдают эти номера бесплатно (Demos, AORelcom), а некоторые за дополнительную плату (Узел Sable в Красноярске).

После получения номера сети и подключения к провайдеру следует позаботится о маршрутизации. Так например, в компании МАРК-ИТТ (Ижевск) существует понятие "доступности". Существует доступность в пределах сети МАРК-ИТТ и подключение без ограничения доступности. В принципе, существуют технические возможности ограничить маршрутизацию сообщений из/в локальную сеть пользователя путем соответствующих настроек маршрутизаторов, чем некоторые провайдеры и пользуются.

Кроме маршрутизации необходимо позаботиться и о доменной адресации. В принципе можно переложить заботы о назначении доменных имен на плечи провайдера, но можно получить и свою зону. В последнем случае надо зарегистрировать у провайдера "прямую" и "обратную" зоны для своей сети. Провайдеры предлагают также поддерживать и вторичные серверы для зон пользователей. Какие могут быть причины, которые реально должны подвигнуть пользователя на регистрацию и размещение вторичных серверов DNS. Во-первых, неполадки со своим собственным сервером, а во-вторых, время разрешения запроса на IP-адрес по доменному имени. Регистрация обратных зон нужна хотя бы для того, чтобы нормально работать со всеми серверами FTP, например, для установки программного обеспечения FreeBSD с сервера АО Relcom.

Использование сертификатов для

Обеспечение безопасности при работе в Internet стало особенно важной проблемой в условиях массового интереса к построению частных виртуальных сетей с использованием транспортных средств Internet, а также использования методов Internet для хранения, представления и поиска информации в локальных сетях предприятий. Все это можно назвать одним словом - intranet. Специфика Internet сказывается и на используемых средствах обеспечения безопасности. Остановимся на некоторых из них.

При организации доступа к некоторым ресурсам Internet все чаще возникает необходимость во введении некоторых ограничений. Это означает, что среди множества пользователей Internet, владелец ресурса должен определить некоторые правила определения тех, кому доступ разрешен, и предоставить им способ, с помощью которого они могли бы доказывать свою принадлежность к легальным пользователям. Следовательно, необходима процедура аутентификация, пригодная для использования в Internet.

Аутентификация с применением сертификатов является альтернативой использованию паролей и представляется естественным решением в условиях, когда число пользователей сети измеряется миллионами, что мы имеем в Internet. В таких обстоятельствах процедура предварительной регистрации пользователей, связанная с назначением и хранением их паролей становится крайне обременительной, опасной, а иногда и просто нереализуемой. При использовании сертификатов сеть, которая дает пользователю доступ к своим ресурсам, не хранит никакой информации о своих пользователях - они ее предоставляют сами в своих запросах в виде сертификатов, удостоверяющих личность пользователей. Сертификаты выдаются специальными уполномоченными организациями - центрами сертификации. Поэтому задача хранения секретной информации (закрытых ключей) возлагается теперь на самих пользователей, что делает это решение гораздо более масштабируемым, чем вариант с использованием паролей.

Аутентификация личности на основе сертификатов происходит примерно так же, как на проходной большого предприятия.


Вахтер пропускает людей на территорию на основании пропуска, который содержит фотографию и подпись сотрудника, удостоверенных печатью предприятия и подписью лица, выдавшего пропуск. Сертификат является аналогом пропуска и выдается по запросам специальными сертифицирующими центрами при выполнении определенных условий. Он представляет собой электронную форму, в которой имеются такие поля, как имя владельца, наименование организации, выдавшей сертификат, открытый ключ владельца. Кроме того, сертификат содержит электронную подпись выдавшей организации - зашифрованные закрытым ключом этой организации все остальные поля сертификата.

Использование сертификатов основано на предположении, что сертифицирующих организаций немного, и их открытые ключи могут быть всем известны каким-либо способом, например, с помощью тех же публикаций в журналах.

Когда пользователь хочет подтвердить свою личность, он предъявляет свой сертификат в двух формах - открытой, то есть такой, в которой он получил его в сертифицирующей организации, и в зашифрованной с применением своего закрытого ключа. Сторона, проводящая аутентификацию, берет из открытого сертификата открытый ключ пользователя и расшифровывает с помощью него зашифрованный сертификат. Совпадение результата с открытым сертификатом подтверждает факт, что предъявитель действительно является владельцем закрытого ключа, парного с указанным открытым.

Затем с помощью известного открытого ключа указанной в сертификате организации проводится расшифровка подписи этой организации в сертификате. Если в результате получается тот же сертификат с тем же именем пользователя и его открытым ключом - значит он действительно прошел регистрацию в сертификационном центре, является тем, за кого себя выдает, и указанный в сертификате открытый ключ действительно принадлежит ему.

Сертификаты можно использовать не только для аутентификации, но и для предоставления избирательных прав доступа. Для этого в сертификат могут вводиться дополнительные поля, в которых указывается принадлежность его владельца к той или иной категории пользователей.


Эта категория указывается сертифицирующей организацией в зависимости от условий, на которых выдается сертификат. Например, организация, поставляющая через Internet на коммерческой основе информацию, может выдавать сертификаты определенной категории пользователям, оплатившим годовую подписку на некоторый бюллетень, а Web-сервер будет предоставлять доступ к страницам бюллетеня только пользователям, предъявившим сертификат данной категории.

При использовании сертификатов отпадает необходимость хранить на серверах корпораций списки пользователей с их паролями, вместо этого достаточно иметь на сервере список имен и открытых ключей сертифицирующих организаций. Может также понадобится некоторый механизм отображений категорий владельцев сертификатов на традиционные группы пользователей для того, чтобы можно было использовать в неизменном виде механизмы управления избирательным доступом большинства операционных систем или приложений.

Механизм получения пользователем сертификата хорошо автоматизируется в сети в модели клиент-сервер, когда браузер выполняет роль клиента, а в сертифицирующей организации установлен специальный сервер выдачи сертификатов. Браузер вырабатывает для пользователя пару ключей, оставляет закрытый ключ у себя и передает частично заполненную форму сертификата серверу. Для того, чтобы неподписанный еще сертификат нельзя было подменить при передаче по сети, браузер зашифровывает сертификат выработанным закрытым ключом. Сервер сертификатов подписывает полученный сертификат, фиксирует его в своей базе данных и возвращает его каким-либо способом владельцу. Очевидно, что при этом может выполняться еще и неформальная процедура подтверждения пользователем своей личности и права на получение сертификата, требующая участия оператора сервера сертификатов. Это могут быть доказательства оплаты услуги, доказательства принадлежности к той или иной организации - все случаи жизни предусмотреть и автоматизировать нельзя.

После получения сертификата браузер хранит его вместе с закрытым ключом и использует при аутентификации на тех серверах, которые поддерживают такой процесс.

В настоящее время существует уже большое количество протоколов и продуктов, использующих сертификаты. Например, компания NetscapeCommunications поддерживает сертификаты стандарта X.509 в браузерах NetscapeNavigator и своих информационных серверах, а также выпустила сервер сертификатов, который организации могут у себя устанавливать для выпуска своих собственных сертификатов. Microsoft реализовала поддержку сертификатов в версии InternetExplorer 3.0 и в сервере InternetInformationServer.

Использование сетей framerelay для факультативной передачи голоса Обзор оборудования

Тем не менее, коммерческий успех сетей framerelay, их реактивность и сравнительно невысокие цены за постоянные виртуальные каналы с гарантированной пропускной способностью, привели к желанию многих сетевых администраторов передавать по этим сетям и голосовой корпоративный трафик. Почему бы не объединить офисные АТС разных отделений корпорации не с помощью дорогих выделенных цифровых каналов, а с помощью тех же сетей framerelay, которые так хорошо объединяют локальные сети?

Сегодня многие операторы сетей framerelay предлагают такие услуги своим корпоративным клиентам. О замене магистралей национальных телефонных сетей на сети framerelay речь не идет - не те скорости и не то качество передачи голоса. Однако, для производственных разговоров качество оказалось во многих случаях приемлемым.

Для улучшения качества передаваемого голоса предпринимаются специальные усилия как операторами сетей framerelay, так и разработчиками оборудования доступа и магистральных коммутаторов.

Разработчики оборудования доступа наделяют свои FRAD'ы (FrameRelayAccessDevice) следующими специальными функциями.

Сжатие речи. Задержка сжатой последовательности замеров голоса не так сказывается на качестве его воспроизведения. Правда, усиливается отрицательный эффект потерь кадров со сжатым голосом. Международные стандарты G.729 и G.728 описывают методы сжатия стандартного потока голосового трафика 64 Кб/с до скоростей 8 и 16 Кб/с соответственно. Существуют фирменные методы сжатия голоса до величин в районе 4 - 5 Кб/с. Подавление эха. Международный стандарт ITUG.165 описывает метод подавления эха в цифровых сетях. Управление трафиком. FRAD является мультиплексором "голос - данные", поэтому в его задачу входит наделение голосовых пакетов меткой повышенного приоритета.

Приоритеты голосовых кадров должны быть поняты магистральными коммутаторами framerelay в сети провайдера. Далеко не все коммутаторы framerelay поддерживают приоритетность кадров в своих внутренних очередях. В основном такие функции имеются у коммутаторов нового поколения ведущих производителей магистрального оборудования, таких как Stratacom или CascadeCommunications.


Важно, чтобы магистральные коммутаторы понимали метки приоритетов, устанавливаемые FRAD'ами.

Для того, чтобы оборудование framerelay разных производителей смогло взаимодействовать при решении качественной передачи речи, FrameRelayForum завершает сейчас работу над комплексом стандартов, призванных облегчить решение этой задачи.

Исследования качества передачи голоса по сети framerelay, проведенные журналом DataCommunications совместно с NationalSoftwareTestingLaboratories, позволили сделать вывод о том, что качество передачи достаточно для ведения внутренних разговоров сотрудников предприятия, но недостаточно для общения с клиентами предприятия или с высоким руководством. Общая оценка качества, данная коллективом экспертов, составила 2.89 по 5-ти бальной шкале. Тестировались устройства от ведущих в этой области производителей: Motorola, Memotec, Micom, RADDataCommunications, ACTNetworks и других. Многие представленные для тестирования продукты могли сжимать голосовые данные до скорости 4.8 Кб/с, но качество от этого сильно страдало - порог удовлетворительной передачи голоса составил 8 Кб/с.

Использование сетей кабельного

Идея использования имеющейся инфраструктуры связей конечных пользователей с поставщиками телекоммуникационных услуг для доступа в Internet овладела не только телефонными компаниями. Существует и другой сорт компаний, кабели которых протянулись практически в каждую квартиру - это компании, занимающиеся кабельным телевидением. Они тоже хотят предоставлять всем своим абонентам высокоскоростной доступ в Internet и для этих целей уже разработан специальный вид модемов - кабельные модемы. В кабельных модемах используется имеющийся коаксиальный 75-омный телевизионный кабель для передачи данных из сети в компьютер со скоростью до 30 Мб/с, а из компьютера в сеть - со скоростью до 10 Мб/с. При этом качество передаваемых сигналов очень высокое. Кабельные модемы пока не стандартизованы, а стоимость первых образцов составляет около $1000. Арендная плата такой линии оценивается в сумму $500 в месяц.

Этапы проектирования корпоративных сетей

10.2.1. Анализ требований

Нельзя построить хорошую корпоративную сеть без ясного понимания деловых целей предприятия и без четкого плана достижения этих целей. Первый шаг, заключающийся в определении проблем предприятия и, следовательно, целей проекта называется анализом требований.

Анализ требований к сети поможет оценить деловую значимость информационно-техно- логических решений, определить главные цели и выбрать приоритеты для отдельных частей компьютерной системы, которую вы хотите улучшить или расширить. Четкое определение требований к функциям сети поможет избежать реализации не нужных свойств сети, что сэкономит средства вашего предприятия. Тщательный анализ требований к сети является основой для написания хорошего технического задания, на базе которого системные интеграторы смогут разработать проект сети. Наконец, ясное понимание целей поможет сформулировать критерии качества для оценки и тестирования реализованной сети.

Для большинства администраторов локальных сетей, особенно масштаба отдела, анализ требований к сети является чем-то экзотическим. Очень часто такой администратор покупает сетевое оборудование, операционные системы и приложения в ближайшем компьютерном магазине. В лучшем случае он консультируется с дистрибьютором или дилером. Очевидно, что администратор сети отдела скорее всего не захочет заниматься анализом требований, так как он покупает простую сеть для отдела, а не для предприятия в целом. Такой произвольный выбор вполне допустим для масштаба отдела, так как эта сеть не оказывает значительного влияния на работу предприятия. Если эта сеть откажет, то это повлияет только на пользователей одного отдела. Кроме того, в связи с тем, что цена такой сети сравнительно невелика, не очень велики и потери в случае ошибки.

Работы по проектированию и установке корпоративной сети лучше всего поручить сотрудникам отдела автоматизации, а не администраторам сетей групп и отделов. Хорошо, если сотрудники этого отдела имели дело с мейнфреймами; в этом случае у них есть опыт тщательного информационного анализа системы, планирования и установки ответственных приложений для больших машин.


Вместе с тем совершенно необходим и опыт работы с сетями, для которых ( в отличие от централизованных систем на базе мейнфреймов) характерно большее разнообразие оборудования, программного обеспечения и протоколов, а также разнообразие поставщиков.

Для выполнения анализа требований к корпоративной сети необходимо:

оценить текущее состояние локальных сетей и парка компьютеров на предприятии, что поможет выявить, какие проблемы требуют решения; определить цели и выгоды от корпоративной сети, что поможет вам правильно спроектировать сеть; обосновать перед руководством предприятия необходимость покупок; написать эффективное техническое задание; определить критерии для оценки качества сети.

Различные компании выполняют анализ требований к сети различными способами с различной степенью детализации в соответствии с традициями предприятия и его технической политикой. Документ, описывающий требования к сети, может быть объемом от 10 до 150 страниц. Некоторые предприятия выполняют такой анализ сами. Другие предприятия прибегают к помощи консультантов или системных интеграторов. Это делается в тех случаях, когда персонал отдела автоматизации не имеет достаточного опыта в проектировании и установке сетей. Кроме того, использование независимых консультантов или системных интеграторов в силу их объективности поможет взглянуть по-новому на проблемы и на их решения.

Как перенести существующее приложение на другую аппаратно-программную платформу

Конечно, возможность подобного переноса должна быть предусмотрена при первоначальной разработке приложения. Очевидно, что без участия компании-разработчика или ее ответственного представителя невозможно произвести перенос сервера баз данных. Обычно крупные платформы для своих заказчиков оказывают услугу по поставке аналогичного или усовершенствованного продукта для другой платформы (естественно, не бесплатно, но существенно дешевле, чем обошлась бы покупка полностью заново).

Так что основные проблемы могут быть связаны с портированием клиентских частей информационной системы и серверов приложений (а также Web-серверы, если система является Intranet-ориентированной и используется свободно доступный Web-сервер). Опять же, если покупается готовая информационная система или ее сборкой/разработкой занимается компания-интегратор, то условия возможности переноса должны быть точно оговорены в контракте (главное не забыть, что этот перенос может понадобиться).

Наиболее сложным, с одной стороны, и наиболее естественно решаемым является случай, когда организация сама занимается проектированием и разработкой информационной системы. Тогда прежде всего нужно решить, какая операционная система будет использоваться на клиентских местах. Если это какая-то разновидность ОС UNIX (что встречается все реже), то клиентская часть приложения должна разрабатываться с использованием некоторого мультиплатформенного средства разработки, опирающегося на стандарты этой ОС. Тогда с большой вероятностью особые проблемы при переносе не возникнут. Если же будет использоваться операционная система компании Microsoft (Windows 95 или NT), то с большой вероятностью аппаратной платформой клиентской части будет Intel, и проблемы с переносом могут проявиться при смене версии операционной системы. Аналогичные соображения применимы к серверам приложений.

Как выбрать базовые аппаратно-программные

Естественно, что требования к аппаратно-программным средствам определяются требованиями к информационной системе в целом. Какие бы информационные возможности не требовались служащим корпорации, окончательное решение всегда принимается ее руководством, которое корректирует требования к информационной системе и формирует окончательное представление об аппаратной среде (что является исходной точкой и проектов, выполняемых сторонними интеграторами). На наш взгляд, имеются четыре возможных позиции руководства по поводу места информационной системы в корпорации: пессимистическая, пессимистически-оптимистическая, оптимистически-пессимистическая и оптимистическая.

Руководитель-пессимист рассуждает следующим образом. Корпорации нужно продержаться хотя бы какое-то время. Без информационной системы это невозможно. Нужно выбрать самое дешевое решение, которое может быть реализовано максимально быстро. Руководитель не думает, что будет с корпорацией через два года (вернее, поскольку он пессимист, то думает, что, скорее всего, через два года корпорация просто не будет существовать или у нее сменится руководитель). При такой позиции наиболее подходящим является некоторое закрытое и законченное техническое решение. Например, это может быть полностью сбалансированная локальная сеть Novell с выделенным файл-сервером и фиксированным числом рабочих станций. Жесткость решения затем закрепляется соответствующим программным обеспечением информационной системы. Возможности расширения системы отсутствуют, реинжиниринг требует практически полной переделки системы.

Пессимистически-оптимистический руководитель не ожидает краха корпорации или своего собственного увольнения. Но он не надеется на изменение статуса компании, например, на появление зарубежных филиалов. Возможно, корпорация будет несколько развиваться, возможно, появятся новые виды бизнеса, возможно, увеличится число служащих. Но поскольку руководитель все-таки более пессимист, чем оптимист, то он не очень высоко оценивает шансы на развитие (дай-то Бог, чтобы за два года мы выросли на 20%).


Такой позиции руководства больше всего подходит закрытое решение, обладающее ограниченными возможностями расширения. Например, это может быть локальная сеть Novell, в которой пропускная способность превосходит потребности имеющихся рабочих станций, а файл-сервер может быть оснащен дополнительными магнитными дисками. Если пессимизм руководителя окажется неоправданным, то корпорация встретится с потребностью сложного реинжиниринга.

Руководитель с оптимистически-пессимистической позицией ставит своей целью развитие корпорации. Он учитывает, что при развитии корпорации потребуется соответствующее развитие информационной системы, для чего, вообще говоря, может понадобиться сменить сервер баз данных. Он учитывает, что при развитии корпорации могут образоваться территориально разнесенные офисы, в результате чего, возможно, потребуется перейти к использованию распределенной базы данных. Он учитывает, в конце концов, что корпорации могут потребоваться развитые средства телекоммуникации с удаленными филиалами и/или партнерами. Пессимизм руководителя состоит только в том, что он заранее делает ставку на одного производителя (эти-то продукты я знаю). Например, может быть сделана установка на использование только Intel-платформ в среде Microsoft или только Alpha-платформ с VAX/VMS. Вообще говоря, это здоровый пессимизм, поскольку однородность аппаратно-программной среды существенно облегчает ее администрирование. Но как обидно будет этому руководителю, если ему предложат дешево купить прекрасный аппаратный продукт другого производителя. Придется либо отказаться, либо снова производить изнурительный реинжиниринг.

Наконец, руководитель-оптимист разделяет позицию оптимистически-пессимистического руководителя по поводу перспектив развития корпорации, но при этом желает сохранить возможность использования различных аппаратных платформ. Он стимулирует построение открытой корпоративной информационной системы, которая может неограниченно наращиваться за счет подключения новых сегментов сети, включения новых серверов и рабочих станций.


Оптимистический подход, естественно, требует применения международных стандартов, что облегчает комплексирование аппаратного комплекса и обеспечивает реальное масштабирование информационной системы. Если начать построение корпоративной системы с сети Ethernet с использованием стека протоколов TCP/IP, то это начало оптимистического решения. В этом случае проблемы реинжиниринга практически отсутствуют (пока не сменятся стандарты).

Конечно, приведенная классификация является несколько утрированной. В жизни все гораздо сложнее. В частности, нельзя не учитывать влияние на руководителя технических специалистов. Чем грамотнее составляется обоснование на приобретение технических средств, тем обоснованнее оптимизм или пессимизм руководителя. Конечно, многое определяется возможными денежными затратами. Но стоит заметить, что оптимистический подход (по сути дела, это подход открытых систем) требует минимальных затрат на начальном этапе становления корпоративной системы (если, конечно, не учитывать необходимость приобретения хорошего программного сервера баз данных).

Главный вывод этого пункта состоит в том, что выбор технических средств для построения корпоративной информационной системы - это непростая задача, включающая технические, политические и эмоциональные аспекты. Ни в коем случае комплексирование аппаратуры нельзя пускать на самотек. Простой пример. Многие считают, что чем больше тактовая частота аппаратного сервера баз данных, то тем быстрее будет работать СУБД. Вообще говоря, это неправильно. Быстродействие любого сервера баз данных в основном определяется объемом основной памяти и/или числом процессоров. Другими словами, с одинаковой тщательностью нужно относиться и к выбору общей аппаратной архитектуры системы, и к выбору конфигурации каждого из ее компонентов.

Какие этапы разработки проекта приложения являются наиболее дорогостоящими и почему

Это в большой степени зависит от масштабности проекта и вида проектируемого информационного приложения. Например, если используется традиционная двухзвенная архитектура системы с применением одного из современных сервера баз данных, то, по всей видимости, самой дорогой частью проекта будет проект базы данных. И понятно, почему. Во-первых, для проектирования сложной базы данных трудно обойтись без дорогостоящей системы автоматизации проектирования (CASE-системы). Во-вторых, корректность схемы базы данных и правильность ее построения являются залогом работоспособности и эффективности будущей информационной системы. Поэтому к проектированию базы данных должны применяться максимальные усилия.

Если же по архитектурным соображениям выбирается многозвенная архитектура "клиент-сервер" с несколькими серверами баз данных и серверами приложений, работающими под управлением общего монитора распределенных транзакций, то трудоемкость проекта несколько перераспределяется. Конечно, по-прежнему критично важен проект (распределенной) базы данных. Но не менее важно понять, где и какие серверы приложений будут использоваться, будет ли применяться репликация и т.д.

Для организации прикладной системы оперативной аналитической обработки информации, основанной на использовании склада данных, наибольшие накладные расходы требуются именно на организацию склада данных, включая механизмы источников данных, очистки и согласования данных, возможности многомерного представления информации и т.д.

Комбинирование доступа через телефонные сети, Internet и сети с коммутацией пакетов

Публичные сети с коммутацией пакетов (Х.25, framerelay, ATM, Internet) чаще всего используются предприятиями для подключения к центральной сети удаленных сетей крупных филиалов, так как затраты на подключение одной удаленной сети в этом случае оказываются существенно выше, чем при использовании телефонной сети. Эти затраты определяются как стоимостью самого сервиса, так и стоимостью выделенного канала, используемого для подключения маршрутизатора удаленной сети к коммутатору провайдера услуг.

Однако, если сервис сети с коммутацией пакетов имеется в том городе, где расположены отдельные удаленные пользователи, то использование такой сети может значительно удешевить доступ по сравнению с подключением через междугородные АТС.

Обычно экономия происходит за счет перехода от междугородных (или международных) звонков к местным. Если провайдер сети с коммутацией пакетов поддерживает доступ по коммутируемым телефонным сетям, то непосредственный доступ к серверу, установленному в центральной сети, находящейся в другом городе, заменяется звонком на сервер удаленного доступа местного провайдера (рисунок 5.5).

Рис. 5.5. Подключение удаленных пользователей через промежуточную публичную сеть с коммутацией пакетов

Центральная сеть предприятия обычно непосредственно подключается к той же сети с коммутацией пакетов, что и удаленные пользователи в других городах, используя выделенный канал.

Стандартизация клиентов удаленного доступа на основе протоколов PPP и SLIP упрощает проблемы обслуживания разнородных пользователей одним провайдеров для случая использования сети Internet как промежуточной. Для сетей Х.25 протоколы взаимодействия сети офиса с сетью провайдера также вполне определены, хотя иногда наблюдаются случаи различной настройки одного и того же протокола в оборудовании и программном обеспечении клиента и провайдера.

Особенно ощутимой может быть выгода при использовании в качестве промежуточного транспорта сети Internet, так как расценки Internet-провайдеров намного ниже, чем провайдеров сетей Х.25. Это обстоятельство является не последней причиной бурного распространения технологии intranet, использующей транспортные и информационные сервисы Internet для внутрикорпоративных нужд.

Коммутация - выигрыш в скорости Всегда? Почти всегда!

Производительность сети, построенной на коммутаторе, обычно в несколько раз превышает производительность аналогичной сети, построенной с использованием концентратора.

Этот эффект является следствием нескольких факторов:

Передачей кадров только на тот сегмент (микросегменты, если к ним подключен один конечный узел), на котором этот кадр действительно нужен. Точно также работали локальные мосты, но они не обладали следующим свойством. Параллельная передача кадров между входными и выходными портами, неблокирующий характер всех обрабатывающих узлов коммутатора - процессора порта, коммутирующей матрицы, внутренней межмодульной шины и т.п. Параллельная передача кадров совмещает во времени все этапы по передаче кадра от входного порта - помещение его во внутренний буфер, просмотр адресной таблицы, перенос кадра в выходной буфер выходного порта - и поэтому позволяет потенциально ускорить пропускную способность участка сети в N/2 раз по сравнению с применением концентратора, где N - число портов, работающих в классическом полудуплексном режиме. Если порты работают в полнодуплексном режиме, то ускорение может составить N раз (рис.2.5). Неблокирующий характер означает, что все узлы коммутатора могут обработать поток кадров, поступающий на входные порты с максимальной для протокола скоростью. Конвейерный способ передачи кадра между входным и выходным портами, когда кадр начинает передаваться на выходной порт сразу же после прихода нескольких первых байт с адресом назначения. Этот фактор не так значим, как параллельная обработка кадров, поступающих на несколько портов.

Рис. 2.5. Ускорение процесса обмена данными при использовании коммутаторов

Однако, существуют ситуации, когда применение коммутатора не приводит к заметному повышению производительности работы сегмента. Это в первую очередь следующие случаи:

Весь трафик или его большая часть предназначен для одного выходного порта. Типичный пример такой ситуации приведен на рисунке 2.6, он соответствует сети с одним выделенным сервером, который особенно часто наблюдается при использовании ОС NovellNetWare.


Коммутатору нечего распараллеливать. Максимальный эффект в этом случае может быть достигнут при использовании полнодуплексных связей, но все равно ускорение будет далеко от N - всего в 2 раза. Для GigabitEthernet с полнодуплексным повторителем эффект вообще будет близок к нулевому. Отсюда видно, что эффект применения коммутаторов зависит от распределения трафика между узлами сети - чем больше распределение близко к равновероятному, тем больше коммутаторы повышают производительность сети. В сети существует очень интенсивный источник широковещательного трафика (часто это является следствием сбойной работы конечного узла), и все сегменты, подключенные к портам коммутатора, засоряются этим трафиком. Коммутатор в силу алгоритма своей работы обязан передавать широковещательные кадры на все сегменты, если кадр правильно оформлен. Поэтому для борьбы с широковещательным штормом приходится использовать другие средства - виртуальные сети VLAN и маршрутизаторы - как автономные так и совмещенные с коммутатором. В последнем случае коммутатор обычно называют коммутатором 3-го уровня.

Рис. 2.6. Переполнение буфера порта из-за несбалансированности трафика Коммутатор работает в режиме перегрузки и не справляется с потоком поступающих на него кадров. Часть кадров теряется и производительность сети не только не повышается, но иногда даже и существенно снижается.

Коммутаторы вместо хабов и маршрутизаторов, индивидуальные связи вместо разделяемых

Транспортная система локальных сетей масштаба здания или кампуса уже достаточно давно стала включать разнообразные типы активного коммуникационного оборудования - повторители, концентраторы, коммутаторы и маршрутизаторы, соединенные в сложные иерархические структуры, вроде той, которая изображена на рисунке 2.3.

Рис. 2.3. Типичная структура сети здания или кампуса

Активное оборудование управляет циркулирующими в сети битами, кадрами и пакетами, стараясь организовать их передачу так, чтобы данные терялись как можно реже, а попадали к адресатам как можно быстрее, в соответствии с потребностями трафика работающих в сети приложений.

Описанный подход стал нормой при проектировании крупных сетей и полностью вытеснил сети, построенные исключительно на основе пассивных сегментов кабеля, которыми совместно пользуются для передачи информации компьютеры сети. Преимущества сетей с иерархически соединенным активным оборудованием не раз проверены на практике и сейчас никем не оспариваются.

И, если не обращать внимание на типы используемого оборудования, а рассматривать их просто как многопортовые черные ящики, то может сложиться впечатление, что никаких других изменений в теории и практике построения локальных сетей нет - предлагаются и реализуются очень похожие схемы, отличающиеся только количеством узлов и уровней иерархии коммуникационного оборудования.

Однако, качественный анализ используемого оборудования говорит об обратном. Изменения есть, и они существенны. За последние год-два коммутаторы стали заметно теснить другие виды активного оборудования с казалось бы прочно завоеванных позиций. Несколько лет назад в типичной сети здания нижний уровень иерархии всегда занимали повторители и концентраторы, верхний строился с использованием маршрутизаторов, а коммутаторам отводилось место где-то посередине, на уровне сети этажа. К тому же, коммутаторов обычно было немного - их ставили только в очень загруженные сегменты сети или же для подключения сверхпроизводительных серверов.

Сегодня коммутаторы стали вытеснять маршрутизаторы из центра сети на периферию (рис.2.4), где они использовались для соединения локальной сети с глобальными.



Рис. 2.4. Совместное использование коммутаторов и маршрутизаторов

Центральное место в сети здания занял модульный корпоративный коммутатор, который объединял на своей внутренней, как правило, очень производительной, магистрали все сети этажей и отделов. Коммутаторы потеснили маршрутизаторы потому, что их показатель "цена/производительность", рассчитанный для одного порта, оказался гораздо ниже при приближающихся к маршрутизаторам функциональным возможностям по активному воздействию на передаваемый трафик. Сегодняшние корпоративные коммутаторы умеют многое из того, что несколько лет назад казалось исключительной прерогативой маршрутизаторов: транслировать кадры разных технологий локальных сетей, например Ethernet в FDDI, осуществлять фильтрацию трафика по различным условиям, в том числе и задаваемым пользователем, изолировать трафик одного сегмента от другого и т.п. Коммутаторы ввели также и новую технологию, которая до их появления не применялась - технологию виртуальных сегментов, позволяющих переносить пользователей из одного сегмента в другой чисто программным путем, без физической перекоммутации разъемов. И при всем при этом стоимость за один порт при равной производительности у коммутаторов оказывается в несколько раз ниже, чем у маршрутизаторов.

После завоевания магистрального уровня корпоративной сети коммутаторы начали наступление на сети рабочих групп, где до этого в течение последних пяти лет всегда использовались многопортовые повторители (концентраторы) для витой пары, заменившие пассивные коаксиальные сегменты. Появились коммутаторы, специально предназначенные для этой цели - простые, часто неуправляемые устройства, способные только быстро передавать кадры с порта на порт по адресу назначения, но не поддерживающие всей многофункциональности корпоративных коммутаторов. Стоимость таких коммутаторов в расчете на один порт быстро снижается и, хотя порт концентратора по прежнему стоит меньше порта коммутатора рабочей группы, тенденция к сближению их цен налицо.



Подтверждением этой тенденции могут служить данные исследовательских компаний InStat и Dell'OroGroup за 1996 и их прогноз на 1998 год:

	1996	1998	Процент снижения за два года
Средняя цена за порт концентратора
Ethernet	$101	$94	6.9%
FastEthernet	$200	$145	27.5%
Средняя цена за порт коммутатора
Ethernet	$427	$200	53%
FastEthernet	$785	$500	36.3%
Отношение порт коммутатора/порт концентратора
Ethernet	4.22	2.1
FastEthernet	3.9	3.4

Эти данные собраны по всем классам коммутаторов, от уровня рабочей группы до магистрального уровня, где концентраторы не применяются, поэтому сопоставление концентраторов только с коммутаторами рабочих групп дало бы еще более близкие в стоимостном отношении результаты, так как стоимость за порт Ethernet у отдельных коммутаторов доходит до $150, то есть всего в полтора раза превышает стоимость порта концентратора Ethernet.

Особенно ярко тенденция завоевания локальных сетей коммутаторами проявилась в 1996, который назван редакцией журнала DataCommunications годом коммутаторов. Такой вывод был сделан на основании достаточно детального обзора состояния рынка в 1996 году и прогноза на 1997 год, подготовленного редакцией журнала DataCommunications при участии ведущих компаний, специализирующихся на анализе рынка: Dataquest, IDC, GartnerGroup, Dell'OroGroup, YankeeGroup и других.

Наиболее высокие темпы роста зафиксированы в секторе рынка коммутаторов локальных сетей - 216%. И уже с большим отрывом от коммутаторов расположились другие лидеры рынка:

адаптеры высокоскоростных технологий LAN - 160%; средства удаленного доступа - 151%; корпоративные АТМ-коммутаторы - 103%; услуги сетей ISDN - 102%.

Несмотря на такое активное внедрение в локальные сети, у коммутаторов наряду с достоинствами имеются и недостатки - не отдельные ошибки реализации какой-либо модели, а принципиальные слабости, ограничивающие их сферу применения и дающие шансы выжить как концентраторам, так и маршрутизаторам.

Еще одним подтверждением особой роли коммутаторов в современных локальных сетях является общее мнение нескольких ведущих производителей сетевого оборудования, собранных в конце октября 1996 года под эгидой журнала "DataCommunications" и компании DataPro.


Пять ведущих поставщиков сетевого оборудования обсуждали вопрос: "Какие конкретные решения можно предложить сетевым специалистам крупных предприятий, для того, чтобы они смогли с наименьшими затратами приготовить свои сети к внедрению технологии Intranet, а также ко все возрастающему объему бизнес-задач?"

В области WAN свои варианты ответа на этот вопрос предложили:

AscomTimeplex; Motorola/Cascade; Micom; Newbridge.

Свое видение вопроса в области построения сетей масштаба здания или нескольких недалеко отстоящих зданий (сетей кампуса) представили:

Newbridge; Cabletron.

Решения предлагались не на пустом месте, а в виде предложений по модернизации уже существующих сетей. Каждое предложение содержит постановку задачи, предложенную всем участникам мероприятия, и достаточно подробное описание и обоснование каждого из представленных решений. Несмотря на разнообразие подходов, можно сформулировать некоторые положения, с которыми согласны все участники обсуждения. В области локальных сетей они звучат так:

в локальных сетях доминирует технология коммутации; особую роль будет играть технология виртуальных сетей VLAN.

Комплексный подход - необходимое условие надежной защиты корпоративной сети

Построение и поддержка безопасной системы требует системного подхода. В соответствии с этим подходом прежде всего необходимо осознать весь спектр возможных угроз для конкретной сети и для каждой из этих угроз продумать тактику ее отражения. В этой борьбе можно и нужно использовать самые разноплановые средства и приемы - организационные и законодательные, административные и психологические, защитные возможности программных и аппаратных средств сети.

Законодательные средства защиты - это законы, постановления правительства и указы президента, нормативные акты и стандарты, которыми регламентируются правила использования и обработки информации ограниченного доступа, а также вводятся меры ответственности за нарушения этих правил.

Административные меры - это действия общего характера, предпринимаемые руководством предприятия или организации. Администрация предприятия должна определить политику информационной безопасности, которая включает ответы на следующие вопросы:

какую информацию и от кого следует защищать; кому и какая информация требуется для выполнения служебных обязанностей; какая степень защиты требуется для каждого вида информации; чем грозит потеря того или иного вида информации; как организовать работу по защите информации.

К организационным (или процедурным) мерам обеспечения безопасности относятся конкретные правила работы сотрудников предприятия, например, строго определенный порядок работы с конфиденциальной информацией на компьютере.

К морально-этическим средствам защиты можно отнести всевозможные нормы, которые сложились по мере распространения вычислительных средств в той или иной стране (например, Кодекс профессионального поведения членов Ассоциации пользователей компьютеров США).

К физическим средствам защиты относятся экранирование помещений для защиты от излучения, проверка поставляемой аппаратуры на соответствие ее спецификациям и отсутствие аппаратных "жучков" и т.д.

К техническим средствам обеспечения информационной безопасности могут быть отнесены:

системы контроля доступа, включающие средства аутентификации и авторизации пользователей; средства аудита; системы шифрования информации; системы цифровой подписи, используемые для аутентификации документов; средства доказательства целостности документов (использующие, например, дайджест-функции); системы антивирусной защиты; межсетевые экраны.

Все указанные выше средства обеспечения безопасности могут быть реализованы как в виде специально разработанных для этого продуктов (например, межсетевые экраны), так и в виде встроенных функций операционных систем, системных приложений, компьютеров и сетевых коммуникационных устройств.

Критерии выбора корпоративной ОС

Сетевые ОС могут быть разделены на две группы: масштаба отдела и масштаба предприятия (корпоративные ОС). От операционной системы отдела требуется, чтобы она обеспечивала некоторый набор сетевых сервисов, включая разделение файлов, приложений и принтеров. Она также должна обеспечивать свойства отказоустойчивости, такие как зеркальное отображение серверов и зеркальное отображение дисков. Обычно сетевые ОС отделов более просты в установке и управлении по сравнению с сетевыми ОС предприятия, но у них меньше функциональных свойств, они меньше защищают данные и имеют более слабые возможности по взаимодействию с другими типами сетей, а также худшую производительность. К числу наиболее популярных ОС для сетей отделов и рабочих групп могут быть отнесены ОС NetWare 3.x, PersonalWare, ArtisoftLANtastic.

В качестве корпоративных операционных систем чаще всего называют такие сетевые ОС, как BanyanVines, NovellNetWare 4.x, IBMLANServer, MicrosoftLANManager и WindowsNTServer, SunNFS, SolarisUnix и многие другие ОС семейства Unix.

Среди основных требований, которым должна отвечать корпоративная ОС можно указать следующие:

функциональная полнота - разнообразие поддерживаемых сервисов; производительность - запросы к серверам должны обрабатываться с преемлемым уровнем задержек; масштабируемость - характеристики производительности сетевой ОС должны сохраняться неизменными в широком диапазоне изменения параметров системы, то есть сеть должна хорошо работать, и тогда, когда число пользователей и рабочих станций измеряется тысячами, число серверов - сотнями, объемы обрабатываемой информации - терабайтами; возможность работы на мощной аппаратной платформе: поддержка многопроцессорности, больших объемов оперативной и внешней памяти, а также широкой номенклатуры внешних устройств, включая разнообразные виды глобальных связей; способность работать в гетерогенной среде: поддержка разных стеков коммуника- ционных протоколов, поддержка разнообразных ОС на рабочих станциях, наличие средств взаимодействия с сервисами других сетевых ОС, аппаратная многоплатфор- менность, то есть способность работы на компьютерах разных типов; возможность использования в качестве сервера приложений, наличие большого коли- чества приложений для данной операционной среды; поддержка распределенных вычислений; эффективная поддержка удаленного доступа; развитая справочная служба; широкая поддержка Internet; стабильность и безопасность.

Ниже некоторые из этих требований обсуждаются более подробно.

6.2.1. Поддержка многопроцессорности и многонитевости

Непременным требованием для компьютера, претендующего на роль сервера корпоративной сети, является наличие нескольких процессоров. Чаще всего такое требование связано с необходимостью обеспечения высокой производительности, реже - для того, чтобы повысить надежность путем резервирования процессоров. В любом случае операционная система должна предоставить программные средства для управления несколькими процессорами.

Все популярные ОС корпоративного уровня: BanyanVines, NovellNetWare 4.x, IBMLANServer, MicrosoftWindowsNTServer, SunNFS, SolarisUnix, AIX, HP-UX - поддерживают мультипроцессорную обработку.

При выполнении некоторых приложений на многопроцессорной системе повышения производительности может и не произойти, необходимо, чтобы приложение допускало параллельное выполнение различных его частей. Внутренний параллелизм приложений наилучшим образом выявляется путем использования механизма нитей (или потоков). В большинстве современных ОС поддерживается многонитевость, которая позволяет выполнять приложение сразу на нескольких процессорах, в результате чего многонитевые серверы, например, могут одновременно обслуживать более одного клиента.

Отсюда следует, что для достижения высокой производительности мало приобрести мультипроцессорный компьютер и установить мультипроцессорную ОС, необходимо убедиться в том, что для этой мультипроцессорной программно-аппаратной платформы имеется достаточно многонитевых приложений, которые могут в полной мере реализовать имеющийся потенциал производительности.

Кроме повышения производительности, мультипроцессорность используется для обеспечения надежности за счет процессорной избыточности - отказ одного процессора снижает производительность, но не вызывает отказа системы. Однако из того, что ОС является мультипроцессорной вовсе не следует, что она обязательно поддерживает резервирование на уровне процессоров. Так, например, хотя в WindowsNT реализовано симметричное мультипроцессирование, при отказе одного из процессоров система останавливается и требует перезапуска.



Следует иметь ввиду, что разные ОС на одной и той же аппаратной платформе могут показать различную степень масштабируемости. В данном случае масштабируемость характеризуется тем, насколько линейно зависит производительность от числа процессоров. Известно, что наилучшей масштабируемостью обладают операционные системы семейства Unix, например, ОС Solaris демонстрировала линейный рост производительности при увеличении числа процессоров до 64.

Летом этого года было сообщено, что последняя корпоративная редакция WindowsNTServer 4.0 EnterpriseEdition будет стандартно поддерживать 8-процессорные SMP-конфигурации, но что OEM-производители смогут предлагать собственные изделия с большим числом процессоров. К сожалению нам не удалось получить количественные данные о масштабируемости новой версии, поэтому приводим результаты тестирования мультипроцессорных версий WindowsNT и NetWare, взятые из журнала DataCommunications годичной давности (рисунок 6.1).

Тестирование проводилось путем измерения числа транзакций, выполненных в минуту. В качестве приложения была выбрана СУБД Oracle, поскольку это типичное приложение, для которого может потребоваться мультипроцессорная платформа. Источником запросов являлись 32 клиента, работающих на ПК. В качестве сервера был выбран Tricord, имеющий следующую конфигурацию: 6 Pentium-процессоров, 1 Гб памяти, 24 Гб дисковой памяти. Измерения проводились для конфигураций с 2, 4 и 6 процессорами. За единицу производительности принято значение максимальной производительности, показанное в эксперименте.



Рис. 6.1.

Из рисунка видно, что ОС NetWare показала хорошую масштабируемость, в то время как производительность WindowsNT с увеличением числа процессоров росла очень несущественно: при переходе с 2 процессоров к 4 она выросла только на 5%, а при переходе с 4 к 6 - на 4%. (Конечно, WindowsNT могла показать гораздо лучшие результаты, если бы в качестве базы данных был выбран MicrosoftSQLServer.)

Сравнивая возможности мультипроцессирования WindowsNT и NetWare, следует отметить также, что в то время как для приложений WindowsNT совершенно не важно, будут ли они выполняться на компьютере с одним или несколькими процессорами, приложения NetWare для того, чтобы иметь возможность выполняться в мультипроцессорной среде NetWare, должны быть написаны специальным образом, то есть уже существующие однопроцессорные приложения необходимо переписывать заново.

Магистраль на базе технологии GigabitEthernet

Четвертый вариантпостроения магистрали связан с использованием на ней новой технологии GigabitEthernet. При этом скорость отдельных частей магистрали может гибко подстраиваться под нужды трафика, так как наряду с GigabitEthernet может использоваться и FastEthernet.

GigabitEthernet, очевидно, будет сильным конкурентом для технологии АТМ при построении магистралей больших локальных сетей. Он превосходит существующие коммутаторы АТМ по битовой скорости (1000 Мб/c против 622 Мб/c), является более дешевым решением, и, кроме того, не требует существенного переобучения персонала. Основной недостаток технологии GigabitEthernet по сравнению с АТМ - как и ее предшественники Ethernet и FastEthernet, она не поддерживает такое понятие как качество обслуживания пользовательского трафика. Этот недостаток может быть существенным, если в сети действительно передаются чувствительные к задержкам данные. Если же основной поток данных составляют данные файлового сервиса (или аналогичного по требованиям к задержкам сервиса), то отсутствие гарантий качества обслуживания практически не будет сказываться на работе пользователей сети. Кроме того, высокая скорость передачи данных в какой-то степени компенсирует отсутствие механизмов гарантии пропускной способности и задержек, так как пакет 1500 байт передается через незагруженную магистраль GigabitEthernet всего за 12 мкс. При коэффициенте загрузки в 30% - 50%, характерном для многих сетей Ethernet, задержка будет составлять в среднем 30 мкс, что намного меньше уровня в 20 мс, при котором участники видеоконференции начинают замечать ухудшение качества изображения.

Тем не менее, приверженцы технологии GigabitEthernet заботятся и о поддержке качества обслуживания. Они рассчитывают использовать для этой цели такие внешние по отношению к этой технологии протоколы ,как протокол резервирования пропускной способности IP-маршрутизаторов для потоков данных RSVP, а также протоколы 802.1q и 802.1p, обеспечивающие приоритезацию трафика в локальных сетях на основе коммутаторов. Очевидно, что такая смесь различных протоколов хотя и улучшит обслуживание трафика разных классов, но не сможет конкурировать со стройной системой поддержки качества обслуживания в сетях АТМ.

Недостатком технологии GigabitEthernet является на сегодняшний день и тот факт, что принятие для нее окончательного стандарта планируется в комитете 802.3 института IEEE только в середине 1998 года, так что нет никаких гарантий, что выпускаемое сейчас различными производителями гигабитное оборудование будет полностью совместимо со стандартом.

Маршрутизация сетей клиентов и служба доменных имен клиентов

В качестве коммерческой услуги провайдеры предоставляют возможность маршрутизации сетей клиентов и ведение основных и дублирующих серверов доменных имен.

Маршрутизация сетей клиентов возможна в двух случаях, когда сеть получена у провайдера и когда сеть получена в internic самостоятельно. Второй случай является экзотикой и встречается крайне редко. Для его реализации необходимо получить сеть класса lastregestry и после этого вести переговоры с провайдерами о ее маршрутизации. Маршрутизировать чужую сеть провайдеры не хотят по разным причинам, главной из которых является двух уровневое построение Internet. Маршрутизируемая сеть либо должна входить в автономную систему провайдера, либо провайдер будет транзитом пробрасывать пакеты, предназначенные для чужой, с его точки зрения сети. В любом случае это связано с определенными издержками, как организационными, так и техническими.

При втором случае провайдер просто выдает адреса из пула адресов своей автономной системы, которая по определению им маршрутизируется. Как правило, при этом маршрутизация входит в пакет услуг по доступу к сети. Однако, в этом случае говорить о независимом подключении не приходится и если у провайдера что-либо сломается, то страдать будут все .

Как показывает практика, реализовать независимую маршрутизацию одной и той же сети через разных провайдеров очень трудно.

Служба доменных имен - это еще один ресурс, который является предметом провайдинга. Здесь существует два варианта обеспечения клиентов. Первый предусматривает регистрацию и ведение домена провайдером. Клиент не знает о всех перепитиях регистрации и взаимодействия с РосНИИРос по поводу поддержания домена.

Во втором случае полное или частичное ведение домена реализует сам клиент. В этом случае существует две схемы. Если клиент располагает только подсетью в сети провайдера, то он может зарегистрировать и вести только прямую зону. Ведение обратной зоны - это забота провайдера. При этом клиент не может ничего сделать т.к. провайдер не может разрешить клиенту вести обратную зону, в которой находятся сети и других клиентов. Если клиент имеет сеть, то в этом случае он может зарегистрировать и вести как прямую, так и обратную зоны. В этом случае, если клиент регистрирует зоны второго уровня, то он должен размещать для них вторичные сервера. Обычно их размещают у провайдера, за что последний получает определенное вознаграждение.

У каждой схемы есть как свои преимущества, так и свои недостатки. При размещении DNS у провайдера не нужно держать своего администратора DNS. Но в этом случае любые изменения в системе имен необходимо согласовывать с провайдером. Если зону вести самостоятельно, то нужно иметь администратора и сервер доменных имен.

Многообразие видов и схем удаленного доступа

5.1.1. Обзор сервисов удаленного доступа

Удаленный доступ - очень широкое понятие, которое включает в себя различные типы и варианты взаимодействия компьютеров, сетей и приложений. Если рассматривать все многочисленные схемы взаимодействия, которые обычно относят к удаленному доступу, то всем им присуще использование глобальных каналов или глобальных сетей при взаимодействии. Кроме того, для удаленного доступа, как правило, характерна несимметричность взаимодействия, когда с одной стороны имеется центральная крупная сеть или центральный компьютер, а с другой - отдельный удаленный терминал, компьютер или небольшая сеть, которые хотят получить доступ к информационным ресурсам центральной сети. Количество удаленных от центральной сети узлов и сетей, которым необходим этот доступ, постоянно растет, поэтому современные средства удаленного доступа рассчитаны на поддержку большого количества удаленных клиентов.

Типы взаимодействующих систем

На рисунке 5.1 приведены основные схемы удаленного доступа, отличающиеся типом взаимодействующих систем:

терминал-компьютер (1); компьютер-компьютер (2); компьютер-сеть (3); сеть-сеть (4).

Первые три вида удаленного доступа часто объединяют понятием индивидуального доступа, а схемы доступа сеть-сеть иногда делят на два класса - ROBO и SOHO. Класс ROBO (RegionalOffice/BranchOffice) соответствует случаю подключения к центральной сети сетей средних размеров - сетей региональных подразделений предприятия, а классу SOHO (SmallOffice/HomeOffice) соответствует случай удаленного доступа сетей небольших офисов и домашних сетей.

Типы предоставляемого сервиса

Схемы удаленного доступа могут отличаться также и типом сервиса, который предоставляется удаленному клиенту. Наиболее часто используется удаленный доступ к файлам, базам данных, принтерам, обмен с центральной сетью сообщениями электронной почты или факсами.

Рис. 5.1. Общая схема удаленного доступа

Терминальный доступ

Особое место среди всех видов удаленного доступа к компьютеру занимает способ, при котором пользователь получает возможность удаленно работать с компьютером таким же способом, как если бы он управлял им с помощью локально подключенного терминала.


В этом режиме он может запускать на выполнение программы на удаленном компьютере и видеть результаты их выполнения. При этом принято подразделять такой способ доступа на терминальный доступ и удаленное управление. Хотя это близкие режимы работы, но в описании продуктов удаленного доступа их не принято объединять в один класс. Обычно под терминальным доступом понимают символьный режим работы пользователя с удаленными многопользовательскими ОС - Unix, VAXVMS, ОС мейнфреймов IBM. В класс удаленного управления включают программы эмуляции графического экрана ОС персональных компьютеров - в первую очередь разных версий Windows.

Если у удаленного пользователя в распоряжении имеется только неинтеллектуальный алфавитно-цифровой терминал (вариант 1 на рисунке 5.1), или же он запускает на своем персональном компьютере программу эмуляции такого терминала (например, Term90 из утилит NortomCommander, или же программу Terminal из утилит Windows 3.1), то это и есть терминальный доступ. Весь протокол взаимодействия верхнего уровня отрабатывает сам пользователь - он набирает на клавиатуре команды управления удаленной ОС и отвечает на ее запросы. Телефонная сеть или сеть Х.25 передает потоки символов между терминалом и компьютером. Для владельца алфавитно-цифрового терминала, например VT-100, этот вид удаленного доступа является единственно возможным.

Однако самый простой вариант терминального доступа требует, чтобы компьютер центрального подразделения предприятия был непосредственно подключен к территориальной сети, с помощью которой осуществляется доступ, то есть к телефонной сети или сети Х.25. Сейчас такое подключение используется все реже, так как в подавляющем числе случаев компьютеры объединяются в локальную сеть, работающую по протоколам Ethernet, TokenRing или FDDI на канальном уровне и IP, IPX, NetBIOS на верхних транспортных уровнях.

Многие производители операционных систем предусмотрели в своих стеках протоколов средства терминального доступа пользователей к компьютерам по сети.

Эти средства позволяют пользователю, работающему за компьютером, подключенным к сети, превратить экран своего монитора в эмулятор терминала другого компьютера, также подключенного к сети. Наиболее популярным средством такого типа является протокол telnet стека TCP/IP, получившего свое рождение с рамках операционной системы Unix и с тех пор неразрывно с ней связанного.

В других популярных многопользовательских операционных системах, поддерживающих работу в локальной сети, также имеются протоколы эмуляции терминала по сети, подобные telnet. В локальных сетях SNA это протокол TN3270, в сетях DECnet - протокол LAT.

При удаленном доступе пользователей к компьютерам, работающим в сети под управлением многопользовательских операционных систем, поддерживающих протоколы telnet, LAT или TN3270, можно освободить этих пользователей от необходимости реализовывать на своих компьютерах клиентские части этих протоколов.

Устройство, называемое терминальным сервером, позволяет удаленным пользователям, работающим или непосредственно с алфавитно-цифровыми терминалами, или же эмулирующими их программно на своих персональных компьютерах, получать доступ к любому компьютеру сети, выполняющему серверную часть протокола эмуляции терминала по локальной сети.

На рисунке 5.2 показан пример применения терминального сервера для доступа к компьютерам сети, являющимися серверами telnet. На терминальном сервере работает клиентская часть протокола telnet. Для каждого пользователя, позвонившего на терминальный сервер, запускается своя реализация клиента telnet. Этот клиент принимает через модемное соединение коды нажатия клавиш от терминала или эмулятора терминала пользователя, а затем передает их в соответствии с протоколом telnet по локальной сети в нужный telnet-сервер. Аналогичным образом терминальный сервер передает затем символы, которые нужно отобразить на экране, через модемное соединение удаленному терминалу.

Как видно из описания, терминальный сервер выполняет роль многопользовательского шлюза, который принимает данные по протоколу модемной сессии, а передает их по протоколам локальной сети.

Рис. 5.2. Организация терминального доступа с помощью терминального сервера

Аналогичным образом терминальный сервер работает и по другим протоколам эмуляции терминала, подобным LAT или TN3270.

Удаленный узел

В отличие от систем терминального доступа, превращающих компьютер пользователя в эмулятор экрана центрального компьютера, средства поддержки режима удаленного узла (remotenode) делают вызывающую машину (ПК, Macintosh или рабочую станцию Unix) полноправным членом локальной сети. Это достигается за счет того, что на удаленном компьютере работает тот же стек протоколов, что и в компьютерах центральной локальной сети, за исключением протоколов канального и физического уровня. На этом уровне вместо традиционных протоколов Ethernet или TokenRing работают модемные протоколы (физический уровень) и канальные протоколы соединений "точка-точка", такие как SLIP, HDLC или PPP. Эти протоколы используются для передачи по телефонным сетям пакетов сетевого и других протоколов верхних уровней. Таким образом осуществляется полноценная связь удаленного узла с остальными узлами сети (рисунок 5.3).

Сервис удаленного узла обеспечивает этому узлу транспортное соединение с локальной сетью, поэтому на удаленном узле могут использоваться все те сервисы, которые доступны локальным клиентам сети, например, файл-сервис NetWare, сервис telnet или X-Window ОС Unix, администрирование WindowsNT.



Рис. 5.3. Режим удаленного узла для маршрутизируемого протокола

Основное отличие удаленного узла от локальных - низкая скорость сетевого обмена - от 9.6 до 28.8 Кб/с по сравнению с 10 Мб/с или 100Мб/с в локальной сети. Такое существенное снижение скорости обмена делает проблематичным работу многих приложений, которые были написаны в расчете на работу по локальной сети. Из-за этого, желательно на удаленном узле использовать приложения, написанные в архитектуре клиент-сервер, которые экономно расходуют полосу пропускания. Неплохо работают на удаленных низкоскоростных связях клиенты SQL-серверов баз данных, которые получают от сервера по сети только найденные записи из базы, а вот клиенты СУБД архитектуры файл-сервер, например, dBase или Clarion, вряд ли смогут нормально работать при схеме удаленного узла, так как они переписывают на клиентский компьютер файлы базы данных, а затем их локально обрабатывают.



Хорошо работают в схеме удаленного узла Internet-браузеры, так как прикладной протокол HTTP, по которому просматривают страницы на Web-серверах, написан специально в расчете на работу по низкоскоростным каналам связи.

Удаленное управление

Наибольшие сложности вызывает удаленное управление популярными настольными операционными системами, такими как Windows 3.1, OS/2 или DOS. Это связано с тем, что для этих систем нет стандартного протокола эмуляции терминала, подобного telnet или X-Window для Unix, или LAT для VAXVMS. С другой стороны, эти операционные системы наиболее знакомы конечному пользователю и ему хотелось бы использовать привычный графический интерфейс Windows при управлении удаленным хостом.

В связи с этим имеется очень много нестандартных разработок систем удаленного управления, поддерживающих эмуляцию графического экрана популярных настольных операционных систем. Большая часть этих разработок ориентирована на эмуляцию интерфейса Windows, как наиболее популярной настольной операционной системы.

При удаленном управлении хостом с операционной системой, поддерживающей свой протокол эмуляции терминала по сети, например Unix, имеющей протокол telnet для эмуляции алфавитно-цифрового режима и протокол X-Window для эмуляции графического оконного режима, особых проблем у пользователей не возникает. Так как эмулятор терминала - это стандартное клиентское приложение, то достаточно реализовать схему удаленного узла, а затем запустить эмулятор терминала. Результатом будет удаленное управление хостом, который работает с соответствующей операционной системой.

Для эмуляции среды операционной системы Windows необходимо приобрести дополнительные программные средства, которые включают как клиентскую, так и серверную части программы эмуляции терминала. Ввиду нестандартности решений для эмуляции графической среды Windows термин "удаленное управление" часто используется исключительно для обозначения этого варианта систем удавленного доступа.

Каждый поставщик системы удаленного управления разработал собственные методы передачи сигналов клавиатуры и мыши, а также видеоизображения, хотя при работе в ЛВС могут использоваться в качестве транспортных средств одни и те же стандартные протоколы, такие как IP, IPX и NetBEUI.Фирменные методы разработаны для увеличения быстродействия средств удаленного управления. Поскольку передача сигналов клавиатуры и мыши, а также видеоизображения не требует большой пропускной способности канала связи, производительность средств удаленного управления, использующих медленные коммутируемые линии, оказывается вполне приемлемой. Большинство поставщиков для повышения производительности этих средств применяют также сжатие и кэширование данных.

Многослойное представление корпоративной сети

Корпоративную сеть полезно рассматривать как сложную систему, состоящую из нескольких взаимодействующих слоев. В основании пирамиды, представляющей корпоративную сеть, лежит слой компьютеров - центров хранения и обработки информации, и транспортная подсистема (рис. 1.1), обеспечивающая надежную передачу информационных пакетов между компьютерами.

Рис. 1.1. Иерархия слоев корпоративной сети

Над транспортной системой работает слой сетевых операционных систем, который организует работу приложений в компьютерах и предоставляет через транспортную систему ресурсы своего компьютера в общее пользование.

Над операционной системой работают различные приложения, но из-за особой роли систем управления базами данных, хранящих в упорядоченном виде основную корпоративную информацию и производящих над ней базовые операции поиска, этот класс системных приложений обычно выделяют в отдельный слой корпоративной сети.

На следующем уровне работают системные сервисы, которые, пользуясь СУБД, как инструментом для поиска нужной информации среди миллионов и миллиардов байт, хранимых на дисках, предоставляют конечным пользователям эту информацию в удобной для принятия решения форме, а также выполняют некоторые общие для предприятий всех типов процедуры обработки информации. К этим сервисам относится служба WorldWideWeb, система электронной почты, системы коллективной работы и многие другие.

И, наконец, верхний уровень корпоративной сети представляют специальные программные системы, которые выполняют задачи, специфические для данного предприятия или предприятий данного типа. Примерами таких систем могут служить системы автоматизации банка, организации бухгалтерского учета, автоматизированного проектирования, управления технологическими процессами и т.п.

Конечная цель корпоративной сети воплощена в прикладных программах верхнего уровня, но для их успешной работы абсолютно необходимо, чтобы подсистемы других слоев четко выполняли свои функции.

Стратегические решения, как правило, влияют на облик сети в целом, затрагивая несколько слоев сетевой "пирамиды", хотя первоначально касаются только одного конкретного слоя или даже отдельной подсистемы этого слоя. Такое взаимное влияние продуктов и решений нужно обязательно учитывать при планировании технической политики развития сети, иначе можно столкнуться с необходимостью срочной и непредвиденной замены, например, сетевой технологии, из-за того, что новая прикладная программа испытывает острый дефицит пропускной способности для своего трафика.

Модемы К - дешевый и быстрый способ соединения пользователей через цифровые телефонные сети

Еще одной новой технологией, направленной на обеспечение недорогого и быстрого способа доступа пользователей к сетям провайдеров, является технология асимметричных модемов, рассчитанных на работу со скоростью 56 Кб/с из сети, и со скоростью 30-40 Кб/с в сеть.

Основная идея технологии асимметричных модемов состоит в следующем. В современных телефонных сетях единственным аналоговым звеном в соединении с сервером удаленного доступа является телефонная пара, соединяющая модем компьютера с коммутатором телефонной станции. Этот канал оптимизирован для передачи речевых сигналов: максимальная скорость передачи данных здесь определяется из предельно допустимого соотношения между шумами физической линии передачи и погрешностью дискретизации звукового сигнала при его оцифровывании. Эта величина задается стандартом V.34 и равна 33,6 Кбит/с.

Однако все выше приведенные соображения справедливы только для одного направления передачи данных - от аналогового модема к телефонной станции. Именно на этом участке выполняется аналого-цифровое преобразование, которое вносит погрешность квантования. Эта погрешность добавляется к другим помехам линии и ограничивает скорость передачи 33,6 Кбит/с. Обратное же, цифро-аналоговое преобразование не вносит дополнительного шума, что делает возможным увеличение скорости передачи от телефонной станции к модему пользователя до 56 Кбит/с.

Достоинством новой технологии является то, что для ее внедрения не требуется вносить какие-либо изменения в оборудование телефонной станции - нужно лишь изменить программу в цифровых модемах, которые установлены в стойках у поставщика услуг, а также загрузить в пользовательский модем новую программу, либо заменить микросхему памяти в зависимости от модели и производителя.

Технологии асимметричных модемов нацелены на тех, кто с помощью телефонных линий через поставщика услуг получает доступ к корпоративным интрасетям или Internet. В таком случае нетрудно идентифицировать тип оборудования, установленного на другом, "цифровом" конце соединения.


К тому же пользователи Internet не так уж часто меняют поставщика услуг.

Существуют несколько основных проектов стандарта технологии асимметричных модемов:

Технология под названием х2 предложена компанией U.S. Robotics. Поскольку последние модели ее модемов построены на DSP-микросхемах, выпускаемых промышленностью в массовом масштабе, а программы помещены в перепрограммируемые ПЗУ, то фирма надеется быстро и просто модернизировать большую часть парка модемов. Нетрудно перепрограммировать под новую технологию и модемные стойки удаленного доступа, установленные у поставщиков услуг и в корпорациях. К56Plus - технология, предложенная компанией Rockwell, которая в частности известна своими специализированными микросхемами для модемов. V.flex2 - технология, предложенная компанией LucentTechnologies. K56flex - совместный вариант фирм Rockwell и Lucent, возникший в результате соглашения объединить свои усилия.

Ни один из предложенных проектов еще не принят в качестве стандарта. Несмотря на это, модемы, работающие по технологиям 56Кбит/с, уже предлагаются конечному потребителю (стоимость около $200), а компании Cisco и BayNetworks объявили о поддержке технологии К56flex в своих серверах удаленного доступа. Недавно стало известно, что сеть IBMGlobalNetwork начала предоставлять доступ в Internet и к корпоративным сетям по технологии х2 в 18 городах США. В ближайшее время число таких городов увеличится до 500.

По крайнем мере один российский узел доступа к Internet, а именно RiNet, принадлежащий компаниям PlusCommunications и Cronix+, в начале мая начал предоставлять своим клиентам доступ по протоколу х2. По некоторым данным уже сейчас более трети московских номеров способны обеспечить скорость передачи от поставщика услуг более 33,6 Кбит/с.

В то время, когда технологии х2 и K56flex только "начинают набирать обороты", появляются сообщения о намерениях некоторых производителей модемов начать выпуск устройств, способных передавать данные со скоростью до 100 Кбит/с по двум обычным телефонным линиям.Имена фирм-первопроходцев никого не удивят - это U.S. Robotics и Hayes. В отличие от технологии ISDN, когда по одной телефонной паре (при наличии у оператора специальной аппаратуры) достижима скорость 128 Кбит/с, для внедрения новой технологии от телефонной компании не потребуется никакого обновления аппаратуры. И уж совсем необычным кажется намерение фирмы RampNetworks запустить устройство WebRampM3, которое позволит по трем телефонным линиям достичь скорости передачи данных 168 Кбит/с.

Насколько склады данных могут поддерживаться существующими серверами реляционных баз данных?

В последнее время все более популярной становится идея совместить концепции склада и рынка данных в одной реализации и использовать склад данных в качестве единственного источника интегрированных данных для всех рынков данных. Тогда естественной становится такая трехуровневая организация OLAP-системы:

На первом уровне реализуется корпоративный склад данных на основе одной из развитых современных реляционных СУБД. Это хранилище интегрированных в основном детализированных данных. Реляционные СУБД обеспечивают эффективное хранение и управление данными очень большого объема, но не слишком хорошо соответствуют потребностям OLAP-систем, в частности, в связи с требованием многомерного представления данных. На втором уровне поддерживаются рынки данных на основе многомерной системы управления базами данных (примером такой системы является OracleExpressServer). Мы не будем рассматривать здесь особенности организации многомерных СУБД (это отдельная большая тема), но заметим, что такие СУБД почти идеально подходят для целей разработки OLAP-систем, но пока не позволяют хранить сверхбольшие объемы данных (предельный размер многомерной базы данных составляет 10-20 гигабайт). В данном случае это и не требуется, поскольку речь идет о рынках данных. Заметим, что рынок данных не обязательно должен быть полностью сформирован. Он может содержать ссылки на склад данных и добирать оттуда информацию по мере поступления запросов. Конечно, это несколько увеличивает время отклика, но зато снимает проблему ограниченного объема многомерной базы данных. Наконец, на третьем уровне находятся клиентские рабочие места конечных пользователей, на которых устанавливаются средства оперативного анализа данных.

Насколько важна сертифицированность ОС по критериям безопасности

Каждая сетевая ОС имеет набор средств для обеспечения безопасности данных, их целостности, доступности и конфиденциальности. Для этого в ней предусмотрены средства проведения процедур аутентификации и авторизации пользователей, а также аудита (отслеживания) всех событий, потенциально опасных для системы. Для характеристики степени безопасности ОС используются различные стандарты.

Основы стандартов на безопасность были заложены изданными в 1983 году "Критериями оценки надежных компьютерных систем". Этот документ, изданный в США национальным центром компьютерной безопасности (NCSC - NationalComputerSecurityCenter), часто называют Оранжевой Книгой. Утвержденная в 1985 году в качестве правительственного стандарта, Оранжевая Книга определяет основные требования и специфицирует классы для оценки уровня безопасности готовых и коммерчески поддерживаемых компьютерных систем.

В соответствии с требованиями Оранжевой книги, безопасной считается такая система, которая "посредством специальных механизмов защиты контролирует доступ к информации таким образом, что только имеющие соответствующие полномочия лица или процессы, выполняющиеся от их имени, могут получить доступ на чтение, запись, создание или удаление информации".

Иерархия надежных систем, приведенная в Оранжевой Книге, помечает низший уровень безопасности как С, высший как А, промежуточный как B. В класс D попадают системы, оценка которых выявила их несоответствие требованиям всех других классов.

Основные свойствами, характерными для С-систем, являются: наличие подсистемы учета событий, связанных с безопасностью, избирательный контроль доступа. Избирательный контроль заключается в том, что каждый пользователь в отдельности наделяется или лишается привилегий доступа к ресурсам. Уровень С делится на 2 подуровня: С1 и С2. Уровень С2 предусматривает более строгую защиту, чем С1. В соответствии с этим уровнем требуется отслеживание событий, связанных с нарушениями защиты, детальное определение прав и видов доступа к данным, предотвращение случайной доступности данных (очистка освобожденной памяти).


На уровне С2 должны присутствовать средства секретного входа, которые позволяют пользователям идентифицировать себя путем ввода уникального идентификатора (ID) входа и пароля перед тем, как им будет разрешен доступ к системе. Избирательный контроль доступа, требуемый на этом уровне, позволяет владельцу ресурса определить, кто имеет доступ к ресурсу и что он может с ним делать. Владелец делает это путем предоставляемых прав доступа пользователю или группе пользователей. Средства учета и наблюдения (auditing) - обеспечивают возможность обнаружить и зафиксировать важные события, связанные с безопасностью, или любые попытки создать, получить доступ или удалить системные ресурсы. Эти средства используют идентификаторы, чтобы зафиксировать того пользователя, который выполняет эти действия. Защита памяти - предохраняет от чтения информации, записанной кем-нибудь в память, после того, как структуры данных будут возвращены ОС. Память инициализируется перед тем, как повторно используется.

Требования уровней В и А гораздо строже и редко предъявляются к массово используемым продуктам.

Различные коммерческие структуры (например, банки) особо выделяют необходимость аудита, службы, соответствующей рекомендации С2. Любая деятельность, связанная с безопасностью, может быть отслежена и тем самым учтена. Это как раз то, что требует С2, и то, что обычно нужно банкам. Однако, коммерческие пользователи, как правило, не хотят расплачиваться производительностью за повышенный уровень безопасности. Уровень безопасности А занимает своими управляющими механизмами до 90% времени компьютера. Более безопасные системы не только снижают эффективность, но и существенно ограничивают число доступных прикладных пакетов, которые соответствующим образом могут выполняться в подобной системе. Например, для ОС Solaris (версия UNIX) есть несколько тысяч приложений, а для его аналога В-уровня - только сотня.

Операционные системы, которые сертифицировались в соответствии с требованиями Оранжевой книги, тестировались как локальные операционные системы, с отключенными сетевыми функциями.


Для сетевых ОС предусмотрена сертификация по так называемой Красной книге, в которой критерии С2 конкретизируются по отношению к системам, работающим в сети. Таким образом, нет никаких формальных гарантий, что ОС, сертифицированные по Оранжевой книге, надежно защищают информацию и при работе в сети. Однако это не означает, что такие ОС не могут быть использованы для построения безопасных сетей.

К настоящему времени WindowsNT 3.51 прошла сертификацию по уровню С2 Оранжевой книги. Тестирование выполнялось с отключенными сетевыми функциями. Серверная ОС NetWare прошла сертификацию с учетом требований Красной книги (понятно, что как автономная операционная система она в принципе не может функционировать).

Отдавая должное наличию сертификата у того или иного продукта, не стоит все же преувеличивать важность этого факта, особенно в области безопасности. Сертификация вовсе не означает, что данный продукт никогда не сможет быть взломан; она просто говорит о том, что при использовании продукта, сертифицированного авторитетной организацией, риск может быть значительно уменьшен.

Сертификация в области безопасности всегда связана с тестированием продукта для вполне определенного и наиболее часто встречающегося набора угроз и атак. А так как человечество постоянно изобретает все новые и новые способы взлома информационных систем, то даже те ограниченные гарантии, которые были даны системе в момент сертификации, постепенно теряют свое значение.

Кроме того, необходимо учитывать, что процедура сертификации продолжается примерно 2 года, и каждая новая версия должна заново проходить эту процедуру.

Насколько возможности серверов баз данных соответствуют потребностям приложений?

Как мы отмечали в вводной части этого раздела, реляционные базы данных обладают достоинствами и недостатками. Для некоторых приложений перевешивают достоинства, для других - недостатки. Можно сказать, что современные серверы реляционных баз данных (такие как Infor- mixOnLine версии 6 и выше, Oracle 7.x, SybaseV.11) обладают качествами, близкими к предельно возможным при использовании традиционной технологии. Еще возможны совершенствование оптимизации запросов, применение более эффективных методов распараллеливания, реализация более высоких уровней стандарта SQL и т.д., но принципиально при этом ничего не изменится. Реляционные СУБД могут управлять очень большими базами данных; эффективно используют возможности симметричных и массивно параллельных компьютеров; позволяют хранить в таблицах текстовую и графическую информацию произвольного размера; поддерживают достаточно развитое подмножество языка SQL; обеспечивают возможности частичного переноса логики приложений на сторону сервера за счет использования ограничений целостности, триггеров и хранимых процедур.

Существует масса приложений, для которых возможностей современных серверов баз данных хватает с запасом. Это традиционные банковские приложения, системы резервирования билетов и мест в гостиницах, системы управления предприятиями, библиотечные информационные системы и т.д. Основными претензиями со стороны разработчиков таких систем к поставщикам СУБД является не то, что СУБД не может что-то сделать, а то, что она может сделать слишком много, в том числе вещи, абсолютно ненужные данному приложению.

Например, очевидно, что библиотечная информационная система должна быть в состоянии обслуживать одновременно многих пользователей. Но эти пользователи почти всегда только читают информацию, а изменения данных происходят сравнительно редко и не обязательно на фоне продолжающегося оперативного доступа к данным. Конечно, требуется развитый механизм эффективно реализуемых запросов. Тем не менее, используемая СУБД будет включать общие средства управления транзакциями со всеми разновидностями блокировок.


И это общая ситуация. Чем большими возможностями обладает СУБД, тем большему числу приложений не потребуется хотя бы часть этих возможностей. При этом сервер остается монолитом, стоит одних и тех же денег и требует для своего использования практически одни и те же ресурсы.

Существует много приложений, для которых средства, предоставляемые традиционными реляционными серверами баз данных, недостаточны. Основной характеристикой таких приложений является потребность в обработке сложноструктурированных объектов, для представления которых средствами реляционных систем требуется использование многочисленных таблиц, над которыми при выполнении приложения приходится выполнять операции соединения. Классическими примерами подобных приложений являются системы автоматизированного проектирования, системы поддержки принятия решений и т.д. Известно, что операция соединения является наиболее трудоемкой в реляционных системах. Время выполнения операции и количество требуемых операций возрастают нелинейно при увеличении размера и числа соединяемых таблиц. Кроме того, и для приложений этой категории часто не требуются все возможности, поддерживаемые сервером баз данных.

Таким образом, мы видим, что несмотря на наличие высокопроизводительных серверов реляционных баз данных, обладающих развитыми возможностями в соответствии с реляционным подходом, в мире информационных приложений существует определенная неудовлетворенность. Компании, производящие СУБД, ощущают эту неудовлетворенность, и чтобы не потерять рынок в будущем, пытаются придать своим продуктам новые качества.

Натурные эксперименты

Если для задания информации о топологии сети не нужно иметь реальную сеть, то для сбора исходных данных об интенсивности источников сетевого трафика могут потребоваться измерения на пилотных сетях, представляющих собой натурную модель проектируемой сети. Эти измерения могут быть выполнены различными средствами, в том числе и с помощью анализаторов протоколов. Имеются и специальные программные системы, которые автоматизируют процесс сбора данных о временных характеристиках работы приложений. Примером может служить InfoVista - система для расчета времен реакции приложений в локальных сетях (Network, July, с. 18). Эта система работает совместно с системой управления сетью Transcend компании 3Com. Transcend собирает данные о работе сети от агентов RMON, а InfoVista рассчитывает времена для различных приложений, работающих в сети. Если на основании этих измерений нужно изменить режимы работы коммуникационного оборудования, то это можно сделать опять же с помощью системы Transcend, которая управляет коммуникационным оборудованием 3Com. Компания InfoVista предлагает адаптацию своей системы измерения и для других платформ управления.

Помимо получения исходных данных для имитационного моделирования пилотная сеть может использоваться для решения самостоятельных важных задач. Она может дать ответы на вопросы, касающиеся принципиальной работоспособности того или иного технического решения или совместимости оборудования. Натурные эксперименты могут потребовать значительных материальных затрат, но они компенсируются высокой достоверностью полученных результатов.

Не только файловый сервер, но и сервер приложений

Для того, чтобы ОС подходила на роль сервера приложений, она должна поддерживать несколько популярных универсальных API таких, которые позволяли бы, например, выполняться в среде этой ОС приложениям UNIX, Windows, MS-DOS, OS/2. Эти приложения должны выполняться эффективно, а это означает, что в данная ОС должна поддерживать многонитевую обработку, вытесняющую многозадачность, мультипроцессирование и виртуальную память. Сервер приложений должен базироваться на мощной аппаратной платформе (мультипроцессорные системы, часто на базе RISC-процессоров, специализированные кластерные архитектуры).

Учитывая все это, Unix и WindowsNT можно отнести к хорошим серверам приложений, а NetWare - только с большими оговорками. Действительно, сервер NetWare разрабатывался так, чтобы минимизировать среднее время доступа к данным на диске, что делает наиболее целесообразным его использование в качестве специализированного файл-сервера. Ради высокой производительности файловых операций разработчики пожертвовали некоторыми другими полезными свойствами, необходимыми для сервера приложений.

Так, в NetWare планирование процессов осуществляется в соответствии с алгоритмом невытесняющей многозадачности. Это означает, что каждое приложение берет на себя функции по распределению процессорного времени. Для этого в программах, написанных для выполнения в среде NetWare, должны быть предусмотрены специальные операторы, с помощью которых они по своей инициативе должны отдавать управление операционной системе. Такие программы, написанные с использованием специализированного прикладного программного интерфейса NetWare, называются загружаемыми модулями (NLM). Таким образом, для того, чтобы приложение могло быть выполнено на сервере NetWare, оно должно быть разработано в виде NLM. Приложения для NetWare нужно писать тщательно, осознавая последствия их совместной работы на сервере, чтобы одно приложение не подавляло другие из-за слишком интенсивного захвата процессорного времени. NLM, который слишком долго не отдает управление, может дезорганизовать работу сервера.


Все это требует от разработчика приложений для NetWare высокой квалификации.

Универсальные прикладные программные интерфейсы в NetWare отсутствуют. Это затрудняет выполнение уже имеющихся и разработку новых приложений. Следует учесть, однако, что чрезвычайная популярность NetWare привела к тому, что к настоящему моменту имеется богатейший выбор программного обеспечения для NetWare.

Специализированность NetWare заключается также и в том, что все приложения выполняются в 0-ом кольце защиты процессора, так же как выполняются все модули ядра NetWare. Другими словами, каждое приложение NetWare можно считать частью операционной системы. Любое некорректно разработанное приложение может испортить код ядра. Отсюда следует, что к приложениям NetWare должны предъявляться такие же высокие требования по надежности и качеству исполнения, что и к модулям операционной системы.

Вместе с тем выполнение всех программ в привилегированном режиме значительно ускоряет работу ОС, так как время переключения процессора из одного режима защиты в другой гораздо больше времени перехода на подпрограмму внутри одного и того же режима защиты.

Как уже было сказано, компьютер, на котором установлен сервер NetWare, не может быть использован для запуска обычных приложений. Для маленьких сетей, в которых каждый компьютер на счету, это, возможно и является недостатком, однако гораздо чаще администратор сети, не зависимо от того, какая операционная система установлена на файл-сервере, при возникновении малейшей возможности стремится разгрузить его от выполнения всех других системных и пользовательских приложений. Такая изоляция сервера от конечных пользователей повышает безопасность хранимых на сервере данных и надежность системы в целом.

Все выше перечисленные особенности ОС NetWare, связанные с ее специализированностью, делают эту операционную систему не очень хорошимсервером приложений.

Но поскольку необходимость в наличии сервера приложений все же возникает и в сетях NetWare, то для решения этой проблемы на какой-либо из рабочих станций сети устанавливается такая операционная система, которая хорошо подходила бы на роль сервера приложений.Для этой цели компанией Novell одно время позиционировалась операционная система UnixWare - вариант ОС Unix, совместимый с NetWare. В последнее время в качестве сервера приложений в сетях NetWare часто используют WindowsNT.

Необходимые свойства склада данных

Обычно выделяют следующие основные свойства, которыми должен обладать склад данных:

неоднородность программной среды; распределенный характер организации; повышенные требования к безопасности данных; необходимость наличия многоуровневых справочников метаданных; потребность в эффективном хранении и обработке очень больших объемов информации.

Склад данных практически никогда не создается на пустом месте. Почти всегда конечное решение будет разнородным, т.е. в нем будут использоваться автономно разработанные программные средства. Прежде всего это касается формирования интегрированного согласованного набора данных, которые могут поступать из разнородных баз данных, электронных архивов, публичных и коммерческих электронных каталогов, справочников, статистических сборников. При построении склада данных приходится решать задачу построения единой, согласованно функционирующей информационной системы на основе неоднородных программных средств и решений. При выборе средств реализации склада данных приходится учитывать множество факторов, включающих уровень совместимости различных программных компонентов, легкость их освоения и использования, эффективность функционирования и т.д.

В концепции склада данных предопределено то, что операционная аналитическая обработка может выполняться в любом узле сети независимо от места расположения основного хранилища. Хотя при аналитической обработке данные только читаются, и потребность в синхронизации отсутствует, для достижения эффективности необходимо поддерживать репликацию данных в разных узлах сети. (На самом деле, все не так просто. Одним из требований к складам данных является то, чтобы свежая информация поступала на склад как можно быстрее. Т.е. потенциально любая модификация оперативной базы данных может инициировать добавление данных к складу данных, а тогда потребуется обновить и все реплики, для чего синхронизация все-таки нужна).

Собранная вместе согласованная информация об истории развития корпорации, ее успехах и неудачах, о взаимоотношениях с поставщиками и заказчиками, об истории и состоянии рынка дает возможность анализа прошлой и текущей деятельности корпорации и построения прогнозов для будущего.


Эта информация настолько ценна для корпорации, что нельзя допустить возможности ее утечки (на самом деле, если склад данных одной корпорации попадет в руки аналитиков другой корпорации, то все аналитические прогнозы первой корпорации сразу станут неверными). В системах, основанных на складах данных, оказывается недостаточной защита данных в стиле языка SQL, которую обеспечивают обычные коммерческие СУБД (этот уровень защиты соответствует классу C2 в соответствии с классификацией Оранжевой Книги Министерства обороны США). Для обеспечения должного уровня защиты доступ к данным должен контролироваться не только на уровне таблиц и их столбцов, но и на уровне отдельных строк (это уже соответствует классу B1 Оранжевой Книги). Приходится также решать вопросы аутентификации пользователей, защиты данных при их перемещении в склад данных из оперативных баз данных и внешних источников, защиты данных при их передаче по сети.

Если роль метаданных (обычно содержащихся в таблицах-каталогах) в оперативных информационных системах достаточно ограничена, то для OLAP-систем наличие развитых метаданных и средств их предоставления конечным пользователям является одним из основных условий успешной реализации. Например, прежде, чем менеджер корпорации задаст системе свой вопрос, он должен понять, какая информация имеется, насколько она актуальна, можно ли ей доверять, сколько времени может занять формирование ответа и т.д. Для пользователя OLAP-системы требуются метаданные, по крайней мере, следующих типов:

Описания структур данных, их взаимосвязей. Информация о хранимых на складе данных и поддерживаемых им агрегатах данных. Информация об источниках данных и о степени их достоверности. Одна и та же информация могла попасть в склад данных из разных источников. Пользователь должен иметь возможность узнать, какой источник был выбран основным, и каким образом производились согласование и очистка данных. Информация о периодичности обновлений данных. Желательно знать не только то, какому моменту времени соответствуют интересующие его данные, но и когда они в следующий раз будут обновлены. Информация о владельцах данных.


Пользователю OLAP- системы может оказаться полезной информация о наличии в системе данных, к которым он не имеет доступа, о владельцах этих данных и о действиях, которые он должен предпринять, чтобы получить доступ к данным. Статистические оценки времени выполнения запросов. До выполнения запроса полезно иметь хотя бы приблизительную оценку времени, которое потребуется для получения ответа, и объема этого ответа.

Уже сейчас известны примеры складов данных, содержащих терабайты информации. По данным консалтинговой компании MetaGroup, около половины корпораций, использующих или планирующих использовать склады данных предполагает довести их объем до сотен гигабайт. Проблемой таких больших хранилищ является то, что накладные расходы на внешнюю память возрастают нелинейно при возрастании объема хранилища. Исследования, проведенные на основе тестового набора TPC-D, показали, что для баз данных объемом в 100 гигабайт потребуется внешняя память объемом в 4.87 раза большая, чем нужно собственно для полезных данных. При дальнейшем росте баз данных этот коэффициент увеличивается.

Последнее, на чем мы остановимся в этом разделе, - это рынки данных (DataMart; кстати ведущий специалист Московского отделения компании Informix Ховард Залкин предпочитает называть их "лавками данных"). Рынок данных по своему исходному определению - это набор тематически связанных баз данных, которые содержат информацию, относящуюся к отдельным аспектам деятельности корпорации. По сути дела, рынок данных - это облегченный вариант склада данных, содержащий только тематически объединенные данные. Целевая база данных максимально приближена к конечному пользователю и может содержать тематически ориентированные агрегатные данные. Рынок данных, естественно, существенно меньше по объему, чем корпоративный склад данных, и для его реализации не требуется особо мощная вычислительная техника.

Новые транспортные технологии удаленного доступа

5.2.1. Возможности сетей ISDN для удаленного доступа. Обзор оборудования доступа, поддерживающего ISDN

Сети ISDN обладают многими свойствами, делающими их привлекательными для организации удаленного доступа:

Сравнительно высокая скорость на основном пользовательском интерфейсе. Два канала типа B обычно используются в режиме инверсного мультиплексирования, когда общий поток данных расщепляется на несколько каналов, которые впоследствии опять сливаются в один поток в пункте назначения. Большая часть оборудования удаленного доступа поддерживает такую процедуру, что дает канал доступа со скоростью 128 Кб/c. Хотя некоторые типы приложений требуют более высоких скоростей - например, качественное видео. Для доступа сетей подразделений можно использовать более скоростной интерфейс PRI с скоростью 2 Мб/с. Низкий уровень помех, высокая скорость установления соединения - эти факторы повышают полезную пропускную способность каналов. Доступность для домашнего и мобильного пользователей. Так как ISDN предназначена для замены традиционной аналоговой телефонной сети, то при всеобщем переходе на ISDN у сетевых специалистов предприятия не должно быть проблем с подключением домашних компьютеров своих сотрудников к корпоративной сети через ISDN.

Правда, распространенность услуг ISDN пока оставляет желать лучшего. Об этом говорят следующие цифры (источник - IGIConsulting, Boston):

Страна	Общее число телефонных линий	Число линий BRI	Процент линий BRI
Финляндия	2 800 000	8 000	0.29%
Франция	31 600 000	1 500 000	4.75%
Германия	39 200 000	1 934 000	4.93
Италия	24 500 000	100 000	0.41
Япония	60 000 000	696 000	1.16
Норвегия	2 400 000	4 500	0.19
Испания	14 700 000	32 800	0.22
Швеция	6 000 000	12 500	0.21
Швейцария	4 300 000	120 000	2.8
Великобритания	28 400 000	180 000	0.63
США	157 000 000	720 000	0.46
ВСЕГО:	370 900 000	5 307 800	1.42%

Значит, при необходимости обеспечить доступ к корпоративной сети, даже в таких странах как Германия или Франция в 95% случаев сотруднику придется сначала подать заявку на подключение к сети ISDN и подождать своей очереди в течение нескольких недель (это в лучшем случае, в худшем может оказаться, что данный район пока не может быть подключен к сети ISDN из-за большого удаления от ближайшей АТС с функциями ISDN).


Подобную процедуру не так давно описал Ник Липпис, который прошел через большое количество испытаний, даже живя в Нью-Йорке, пока его компьютер не заработал с нужными ему серверами Internet через сеть ISDN местного провайдера, который оказался далек от проблем использования ISDN для компьютерной связи.

Не такая уж большая фактическая распространенность ISDN и медленные темпы расширения присутствия этого средства связи в жилых домах привели к буму вокруг новых технологий высокоскоростного доступа ADSL и х2, описанных ниже.

Тем не менее, получить доступ к сети ISDN при некоторой настойчивости можно сегодня во многих странах, в том числе и в крупных городах России, поэтому рынок средств индивидуального компьютерного доступа к этим сетям переживает подъем.

Этот рынок делится на два класса устройств - терминальные адаптеры и индивидуальные маршрутизаторы. Терминальный адаптер - TA - реализуется обычно в виде платы, устанавливаемой в персональный компьютер и дающий ему возможность непосредственно подключиться к оконечному оборудованию линии ISDN, которое установил провайдер этой сети.

Индивидуальный маршрутизатор - это устройство, которое выполняет функции маршрутизатора, но имеет всего два порта - один для подключения небольшой локальной сети, а другой - для подключения непосредственно к линии ISDN с интерфейсом BRI. Как правило, такой маршрутизатор поддерживает только протокол IP (реже IP и IPX), удаленное управление по протоколу SNMP и стоит менее $1000.

При большом количестве домашних корпоративных пользователей имеет смысл подключать их не с помощью терминальных адаптеров, а с помощью индивидуальных маршрутизаторов, так как при этом у администратора сети появляется больше возможностей для контроля состояния пользовательского оборудования и удаленного его конфигурирования.

Маршрутизаторы серии OfficeConnectRemote компании 3Com

Маршрутизатор OfficeConnectRemote 510 имеет один интерфейс 10BaseT для подключения к локальной сети и один интерфейс ISDNBRI. Обеспечивает агрегирование двух каналов в общий канал 128 Кб/с.


Поддерживает удаленное управление по SNMP.

Маршрутизируются протоколы IP и IPX, причем для IPX выполняется спуфинг широковещательного трафика, что значительно экономит затраты на оплату услуг сети ISDN. Обеспечивается компрессия данных с коэффициентом 8:1.

Маршрутизатор OfficeConnectRemote 520 имеет, кроме этого, еще один выходной аналоговый порт для передачи голоса, а маршрутизатор OfficeConnectRemote 530 - один дополнительный последовательный порт для передачи данных по интерфейсам X.21, RS-232 или V.35.

Маршрутизаторы данного типа могут использоваться как для соединения локальных сетей небольших офисов с корпоративной сетью, так и для подключения отдельных удаленных компьютеров. В последнем случае они заменяют описанные в разделе 4.4.9.1 адаптеры ISDN, обеспечивая более высокий уровень сервиса (за счет спуфинга) и управляемости (SNMP управление из центральной сети). Правда, при этом стоимость подключения отдельного компьютера возрастает, так как, во-первых, маршрутизатор дороже адаптера, а во вторых, для компьютера нужен, кроме маршрутизатора, еще и сетевой адаптер Ethernet.

Маршрутизаторы Cisco 700

Серия маршрутизаторов Cisco 700 предназначена для связи отдельных пользователей и небольших офисов с центральной сетью через сети ISDN. Эта серия включает 7 моделей маршрутизаторов.

Модель Cisco 761 имеет один интерфейс Ethernet и один интерфейс ISDNBRI.

Модель Cisco 762 отличается от предыдущей модели встроенным устройством NT1, необходимым для применения в Северной Америке.

Модель Cisco 761 имеет один интерфейс ISDN и один интерфейс ISDNBRI.

Модели Cisco 765 и Cisco 766 включают дополнительно два аналоговых телефонных интерфейса, с помощью которых обычные телефонные аппараты или факс-аппараты могут передавать свои данные по сети ISDN.

Модели Cisco 770 аналогичны моделям Cisco 760, но дополнительно включают 4-х портовый концентратор Ethernet. Кроме того, эти маршрутизаторы имеют на передней панели переключатель "CallConnect/Disconnect", с помощью которого они позволяют вручную производить набор номера или прерывать связь.



Все модели Cisco 700 снабжены программным обеспечением ClickStart, которое позволяет пользователям конфигурировать маршрутизаторы с помощью Web-браузера.

С маршрутизаторами серии 700 поставляются три специальных варианта программного обеспечения IOS-700:

базовый вариант InternetReady поддерживает маршрутизацию только для протокола IP, причем таблица маршрутизации содержит не более 4-х записей; вариант SOHO маршрутизирует протоколы IP и IPX, но также только для 4-х записей; вариант RemoteOffice поддерживает протоколы IP, IPX и маршрутизирует их в сетях, содержащих до 1500 подсетей.

При назначении IP-адресов маршрутизаторы серии 700 могут выполнять роль посредника сервиса DHCP, а могут служить и серверами DHCP. Адреса IPX также могут назначаться динамически.

Маршрутизаторы серии 700 могут выполнять функции трансляции адресов и портов, скрывая внутреннюю сеть от Internet. Эта функция полезна и в целях экономии IP-адресов провайдера, так как все компьютеры внутренней сети офиса могут пользоваться единственным IP-адресом, назначенным провайдером маршрутизатору серии 700.

Новые веяния в области серверов реляционных баз данных

Начнем с того, что текущее поколение программных продуктов, предназначенных для управления базами данных, практически полностью базируется на классической реляционной модели данных, которая в той или иной степени развивается и модифицируется в разных системах. Реляционная модель данных обладает большим числом достоинств и, конечно, многими недостатками. К числу достоинств можно отнести простую и вместе с тем мощную математическую основу модели, базирующейся на наиболее прочных аппаратах теории множеств и формальной логике первого порядка. Пожалуй, реляционная модель является исключительным примером соразмерности используемых математических средств и получаемых от этого преимуществ. Достоинством реляционного подхода является и его интуитивная ясность. Для того, чтобы начать грамотно использовать реляционную СУБД, совсем не требуется глубокое погружение в формальную математику. Достаточно понять житейский смысл объектов реляционных баз данных и научиться ими пользоваться. Проводятся интуитивные аналогии, не нарушающие смысл понятий, между отношениями-таблицами-файлами, атрибутами-столбцами-полями записей, кортежами-строками-записями файла и т.д.

Как всегда бывает в жизни, отрицательные качества реляционного подхода представляют обратную сторону его достоинств. Очень просто представлять информацию в виде регулярных плоских таблиц, в которых каждая строка имеет одну и ту же структуру, а в столбцах могут храниться только простые данные атомарной структуры. Но одновременно, при использовании реляционных баз данных для хранения сложной информации возникают сложности. Известный консультант и аналитик Эстер Дайсон сравнивает использование реляционных баз данных для хранения сложных объектов (объектов, для представления которых недостаточно использовать плоские таблицы) с необычным использованием гаража, когда каждый раз, устанавливая автомобиль в гараж, шофер полностью его разбирает, а утром выполняет полную процедуру сборки. На самом деле, соответствующие процедуры сборки (соединения нескольких таблиц) являются наиболее трудоемкими в реляционных СУБД.


Другая проблема состоит в том, что упрощенная структура реляционных баз данных не позволяет сохранить в базе данных ту семантическую информацию (знания), которыми располагал ее создатель при проектировании. Реально ситуация выглядит следующим образом. На первой, наиболее интеллектуальной фазе проектирования базы данных имеется существенный запас данных, почерпнутых проектировщиком в процессе анализа предметной области. Однако по мере перехода к определению реально хранимых структур эти знания теряются, оставаясь в лучшем случае в виде бумажной или не привязанной к базе данных электронной информации, использование которой необходимо в жизненном цикле базы данных и соответствующей информационной системы, но сильно затруднено.

Перечисленные положительные и отрицательные качества реляционных баз данных в большой степени влияли на развитие индустрии баз данных в последние годы. Несколько лет тому назад казалось, что перевешивают отрицательные качества. В результате появилось несколько новых направлений архитектур баз данных, каждое из которых принесло новые методы и алгоритмы, а также экспериментальные реализации. Мы не будем глубоко вдаваться в обсуждение этих подходов, но все же приведем их краткую характеристику.

В классической реляционной модели данных содержимым столбцов могут быть только значения базовых типов данных (целые и плавающие числа, строки символов и т.д.). Не допускается хранение в столбце таблицы массивов, множеств, записей и т.п. Собственно, это и означает, что таблицы классической реляционной модели являются абсолютно плоскими (по-другому это называется представлением таблиц в первой нормальной форме). Вся сложность структур предметной области уходит в динамику; требуется непрерывная сборка сложных объектов из их элементарных составляющих. Один из подходов к расширению возможностей реляционной модели данных заключается в отказе от требования первой нормальной формы. Значением столбца таблицы может быть любой объект, представляемый в виде строки, массива, списка и даже таблицы.


Понятно, что при использовании таким образом расширенной модели, в качестве строки таблицы может храниться уже собранный объект с произвольно сложной (иерархической) структурой. Причиной того, что реляционные системы с отказом от требования первой нормальной формы не вошли в широкую практику, является прежде всего необходимость полного пересмотра внутренней организации СУБД (начиная со структур хранения). Кроме того, если для классических реляционных баз данных давно и тщательно отработана технология и методология проектирования, то проектирование ненормализованных реляционных баз данных недостаточно хорошо изучено даже на уровне теории. Тем не менее, на рынке СУБД имеется продукт UniVerse компании VMark, в которой в ограниченных масштабах поддерживается хранение ненормализованными реляционными данными.

Понятно, что ограничением ненормализованных реляционных баз данных является обязательность иерархической организации хранимой информации. Конечно, это совсем другой уровень построения информации, чем тот, который поддерживался в дореляционных иерархических системах. Между элементами данных отсутствуют явно проводимые физические ссылки. Упрощена процедура реструктуризации данных (в частности, в ненормализованной реляционной модели предполагается наличие пары операций nest/unnest, позволяющих сделать существующую таблицу элементом, хранимым в столбце другой таблицы, или "вытянуть" на верхний уровень некоторую вложенную таблицу). Тем не менее, общая структура остается иерархической. Во многих случаях этого достаточно (в частности, для решения проблемы, упоминавшегося выше примера Эстер Дайсон).

Однако существуют потребности, выходящие за пределы возможностей иерархических организаций данных. Стандартным примером является необходимость в моделировании сложных объектов, в которые входит один и тот же подобъект. Например, объект "человек" может являться подобъектом объекта "отдел", подобъектом объекта "семья" и т.д. Для определения требуемых структур недостаточна чисто иерархическая организация, требуется возможность построения сетевых структур.


Соответствующее направление получило название "базы данных сложных объектов". Поскольку трудно сказать, насколько сложные структуры потребуются при реальном моделировании предметных областей, должен поддерживаться механизм произвольно сложной структуризации с поддержкой возможности определения структурных типов данных, типов массивов, списков и множеств, а также развитыми средствами использования указателей. Конечно, с учетом опыта реляционных баз данных в базах данных сложных объектов никогда не предполагалось использование адресных указателей физического уровня. Одним из естественных требований было наличие возможности взятия из базы данных произвольно сложного объекта с возможностью его перемещения в другую область внешней памяти или вообще в память другого компьютера. Основной проблемой баз сложных объектов являлось отсутствие простого и мощного интерфейса доступа к данным, хотя бы частично сравнимого с простотой и естественностью реляционных интерфейсов.

Возникновение направления объектно-ориентированных баз данных (ООБД) определялось прежде всего потребностями практики: необходимостью разработки сложных информационных прикладных систем, для которых технология предшествующих систем баз данных не была вполне удовлетворительной. Как мы видели, определенными недостатками обладали и классические реляционные системы, и системы, основанные на ненормализованной реляционной модели, и базы данных сложных объектов.

Конечно, ООБД возникли не на пустом месте. Соответствующий базис обеспечивался как предыдущими работами в области баз данных, так и давно развивающимися направлениями языков программирования с абстрактными типами данных и объектно-ориентированных языков программирования.

Что касается связи с предыдущими работами в области баз данных, то наиболее сильное влияние на работы в области ООБД оказали проработки реляционных СУБД и следующего хронологически за ними семейства БД, в которых поддерживалось управление сложными объектами. Эти работы обеспечили структурную основу организации OOБД.



Среди языков и систем программирования наибольшее первичное влияние на ООБД оказал Smalltalk. Этот язык сам по себе не являлся полностью пионерским, хотя в нем была введена новая терминология, являющаяся теперь наиболее распространенной в объектно-ориентированном программировании. На самом деле, Smalltalk основан на ряде ранее выдвинутых концепций.

В наиболее общей и классической постановке объектно-ориентированный подход базируется на следующих концепциях:

объекта и идентификатора объекта; атрибутов и методов; классов; иерархии и наследования классов.

Любая сущность реального мира в объектно-ориентированных языках и системах моделируется в виде объекта. Любой объект при своем создании получает генерируемый системой уникальный идентификатор, который связан с объектом во все время его существования и не меняется при изменении состояния объекта.

Каждый объект имеет состояние и поведение. Состояние объекта - набор значений его атрибутов. Поведение объекта - набор методов (программный код), оперирующих над состоянием объекта. Значение атрибута объекта - это тоже некоторый объект или множество объектов. Состояние и поведение объекта инкапсулированы в объекте; взаимодействие объектов производится на основе передачи сообщений и выполнении соответствующих методов.

Множество объектов с одним и тем же набором атрибутов и методов образует класс объектов. Объект должен принадлежать только одному классу (если не учитывать возможности наследования). Допускается наличие примитивных предопределенных классов, объекты-экземпляры которых не имеют атрибутов: целые, строки и т.д. Класс, объекты которого могут служить значениями атрибута объектов другого класса, называется доменом этого атрибута.

Допускается порождение нового класса на основе уже существующего класса - наследование. В этом случае новый класс, называемый подклассом существующего класса (суперкласса) наследует все атрибуты и методы суперкласса. В подклассе, кроме того, могут быть определены дополнительные атрибуты и методы.


Различаются случаи простого и множественного наследования. В первом случае подкласс может определяться только на основе одного суперкласса, во втором случае суперклассов может быть несколько. Если в языке или системе поддерживается единичное наследование классов, набор классов образует древовидную иерархию. При поддержании множественного наследования классы связаны в ориентированный граф с корнем, называемый решеткой классов. Объект подкласса считается принадлежащим любому суперклассу этого класса.

Одной из более поздних идей объектно-ориентированного подхода является идея возможного переопределения атрибутов и методов суперкласса в подклассе (перегрузки методов). Эта возможность увеличивает гибкость, но порождает дополнительную проблему: при компиляции объектно-ориентированной программы могут быть неизвестны структура и программный код методов объекта, хотя его класс (в общем случае - суперкласс) известен. Для разрешения этой проблемы применяется, так называемый, метод позднего связывания, означающий, по сути дела, интерпретационный режим выполнения программы с распознаванием деталей реализации объекта во время выполнения посылки сообщения к нему. Введение некоторых ограничений на способ определения подклассов позволяет добиться эффективной реализации без потребностей в интерпретации.

Видимо, наиболее важным новым качеством ООБД, которое позволяет достичь объектно-ориентированный подход, является поведенческий аспект объектов. В прикладных информационных системах, основывавшихся на БД с традиционной организацией (вплоть до тех, которые базировались на семантических моделях данных), существовал принципиальный разрыв между структурной и поведенческой частями. Структурная часть системы поддерживалась всем аппаратом БД, ее можно было моделировать, верифицировать и т.д., а поведенческая часть создавалась изолированно. В частности, отсутствовали формальный аппарат и системная поддержка совместного моделирования и гарантирования согласованности этих структурной (статической) и поведенческой (динамической) частей.


В среде ООБД проектирование, разработка и сопровождение прикладной системы становится процессом, в котором интегрируются структурный и поведенческий аспекты. Конечно, для этого нужны специальные языки, позволяющие определять объекты и создавать на их основе прикладную систему.

С точки зрения разработчиков информационных систем подход OOБД кажется очень заманчивым. Более того, на рынке программных продуктов управления базами данных сегодня существует около двух десятков коммерческих систем, которые более или менее успешно продаются (примерами таких систем являются O2 компании O2 Technology (www.o2tech.com), ObjectStore компании ObjectDesignInc., (www.odi.com), Objectivity/DB компании Objectivity, Inc., Versant компании VersantObjectTechnology (www.versant.com), ONTOSDB компании ONTOS, Inc., (www.ontos.com) и т.д.). Во всех этих системах поддерживается возможность распределенного хранения баз данных; имеется возможность написания приложений и/или методов объектов на одном или нескольких языках объектно-ориентированного программирования (как правило, в минимальный набор языков входят Си++ и Java); обеспечиваются удобные средства доступа к базам данных в среде Internet и т.д. Тем не менее, объектно-ориентированные системы оказались не в состоянии конкурировать с реляционными системами, поставляемыми ведущей шестеркой поставщиков программных средств управления базами данных.

Прежде чем перейти к краткому обзору современных продуктов ведущих компаний, попробуем понять, почему же большинство заказчиков предпочитает использовать именно эти продукты, а не объектно-ориентированные СУБД. Мы можем привести несколько соображений, некоторые из которых являются в большей степени эмоциональными, а другие - чисто техническими. Во-первых, компьютерное сообщество уже пережило техническую революцию при переходе от дореляционных СУБД к реляционным. Как и любая революция, эта техническая революция была пережита непросто. Хотя и очень простые, идеи реляционного подхода воспринимались широкими массами пользователей и разработчиков информационных систем на протяжении нескольких лет.


Переход к новым технологиям вызвал необходимость в реинжиниринге, а иногда и полной переделке существующих и используемых практически информационных систем. В результате, конечно, были получены более качественные продукты, но одновременно с этим обострилась известная проблема "унаследованных" ("legacy") систем, которые являются морально устаревшими, плохо сопровождаемыми, но необходимыми для успешного функционирования предприятия. Переход к объектно-ориентированной технологии баз данных означал бы новую революцию. Потребовалась бы качественная, основанная на иных понятиях переделка прикладного программного обеспечения. Естественно, это отпугнуло пользователей и разработчиков от объектно-ориентированных баз данных.

Во-вторых, любая развитая система управления базами данных является предельно сложным программным продуктом, для эффективной реализации которого требуется привлечение правильным образом разработанного или выбранного из числа готовых набора методов, алгоритмов, протоколов и структур данных. Кроме того, для достижения должного уровня эффективности СУБД должна пройти длительный процесс отладки, обкатки и настройки. Ведущие производители реляционных СУБД в той или иной степени успешно решили эти проблемы за счет больших денежных и временных затрат. Конечно, сегодня невозможно говорить о какой-либо объектно-ориентированной СУБД, которая была бы настолько же хорошо отлажена и настроена, которая могла настолько же эффективно обрабатывать большие объемы данных, как продукты ведущей шестерки.

В-третьих, одним из основных преимуществ реляционного подхода по отношению к дореляционным системам является наличие ненавигационного интерфейса доступа к базам данных. Отсутствие явной навигации в базе данных позволяет освободить прикладную программу от технических деталей ассемблерного уровня (можно проводить аналогию между явным переходом по ссылке в структуре внешних данных и безусловным переходом в языках уровня ассемблера), а также дает возможность более эффективного по сравнению с ручным выполнения операций доступа к данным (когда способ выполнения непроцедурно заданного оператора выбирается в компиляторе соответствующего языка, то используется гораздо больший объем знаний, чем тот, которым располагает отдельно взятый человек).


Отрицательным свойством ненавигационного, основанного на манипуляциях с таблицами способа доступа к базам данных является так называемая потеря соответствия (impedancemismatch) языков программирования и языков баз данных. Классические, наиболее используемые на практике языки программирования ориентированы на работу с атомарными значениями встроенных типов данных. Даже если в языке содержатся средства определения массивных типов данных (структур, массивов, множеств, списков и т.д.), то перед выполнением любой обрабатывающей операции необходимо выбрать атомарный элемент соответствующего массивного типа. Языки реляционных баз данных ориентированы на работу с таблицами: операндами любой операции являются таблицы, и в результате выполнения операции формируется новая таблица. Фактически, языки программирования и языки реляционных баз данных ортогональны:

Рис. 8.1. Ортогональность языков программирования и языков баз данных

То, что предлагается в языке SQL относительно возможности встраивания его конструкций в традиционный язык программирования - это попытка сгладить эту ортогональность. (Имеются в виду средства встраиваемого SQL для развертывания операций обработки результата запроса к базе данных в последовательность или цикл обработки ее строк.)



Рис. 8.2. Сглаживание ортогональности средствами языка SQL

Одной из задач, которую ставили перед собой разработчики подхода ООБД, состояла в том, чтобы добиться отсутствия потери соответствия между языками объектно-ориентированного программирования и языками объектно-ориентированных баз данных. Идеалом представлялось то, чтобы один и тот же язык использовался и для программирования приложений (и написания методов объектов), и для обеспечения доступа к базе данных. Поскольку природа объектно-ориентированных языков не изменилась по сравнению с их предшественниками, средства доступа к базе данных естественно стали снова навигационными. Конечно, это другой уровень навигации с использованием логических ссылок, но навигация есть навигация - за одно обращение к базе данных можно получить возможность работы с одним объектом.


Естественно, и это отпугнуло разработчиков и пользователей.

Заметим, что в последнее время ситуация изменилась. В результате деятельности международного консорциума ObjectDatabaseManagementGroup (ODMG) был выработан стандарт языка запросов (OQL - ObjectQueryLanguage) к ООБД (в июле 1997 г. опубликована его вторая версия). Этот язык ненавигационный и синтаксически близок к языку SQL. Но для текущего поколения объектно-ориентированных СУБД язык OQL появился слишком поздно, и с этим связана вторая причина неудачи объектно-ориентированных СУБД на рынке.

До возникновения стандартов ODMG существовало столько же разных представлений о природе ООБД, сколько разных соответствующих продуктов. Если реляционные системы с самого начала основывались на одной и достаточно точной модели, то для ООБД такой общей модели не было вообще. Все попытки создать такую модель требовали привлечения весьма трудного математического аппарата, обычно непонятного даже профессиональным математикам. Группа ODMG, включающая всех основных поставщиков объектно-ориентированных СУБД, смогла предложить общую объектную модель баз данных, но и эта модель появилась слишком поздно, а кроме того, она слишком неточна и является результатом многочисленных компромиссов. Естественно, необоснованные теоретически объектно-ориентированные СУБД не могли вызвать слишком большого доверия.

Повторим, что ситуация меняется. Если раньше между ODMG и сообществом реляционных баз данных (в частности, комитетом по стандартизации языка SQL) существовали принципиальные разногласия, то сегодня обе стороны стремятся к сближению позиций. Тем не менее, на сегодняшний день рынок объектно-ориентированных систем по крайней мере на порядок уже рынка реляционных систем и, возможно, еще более сузится в связи с возникновением нового сектора коммерческих объектно-реляционных систем, поставку которых начинают ведущие компании.

Обеспечение иерархии скоростей и качества обслуживания

К началу 90-х стало ясно, каким требованиям должны удовлетворять новые транспортные технологии для локальных сетей:

Поддержка иерархии скоростей от 10 Мб/с до нескольких сотен Мб/с. Обеспечение гарантий требуемого качества транспортного обслуживания для каждого приложения, работающего в сети. В понятие качества обслуживания должны включаться такие параметры как средняя пропускная способность, пиковая пропускная способность, допускаемая в течение небольшого периода времени, максимальная величина задержек пакетов, вариация задержек пакетов. Наличие дешевых решений для нетребовательных сегментов сети и более дорогих, но и более высокопроизводительных решений для сегментов, поддерживающих трафик реального времени. Обычно удешевление локальной сети всегда достигалось за счет использования разделяемых сред передачи данных между всеми компьютерами сегмента. По такому пути шли авторы стандарта Ethernet в 70-е годы, по такому же пути пошли и авторы практически всех новых технологий для локальной сети. Возможность поэтапного внедрения новой технологии в существующие сети, не требующего чрезмерных разовых вложений.

Все работы по созданию технологий, удовлетворяющих этим требованиям, можно разделить на три большие группы:

Создание масштабируемой по скорости технологии на основе технологии Ethernet: линия Ethernet - FastEthernet - GigabitEthernet. Качество обслуживания не обеспечивается ни одной из входящих в триаду технологий, поэтому для его поддержки необходима реализация дополнительных механизмов в коммутаторах и маршрутизаторах. Создание технологии с масштабируемой скоростью, частично совместимой с Ethernet, и имеющей встроенные возможности для обеспечения начального уровня качества обслуживания для трафика реального времени: линия 100VG-AnyLAN - 1000VG. Использование в локальных сетях технологии АТМ, изначально разработанной для поддержки тонкой градации качества обслуживания для соединений "приложение - приложение" и обеспечения иерархии скоростей в рамках одной и той же технологии.


Так как технология АТМ существенно отличается от остальных технологий локальных сетей и не имеет дешевого варианта работы на разделяемой среде, то основные усилия разработчиков сосредоточены на реализации механизмов наименее болезненного внедрения этой технологии в существующие локальные сети и удешевлении АТМ-оборудования.

Необходимо подчеркнуть, что появление в начале 90-х годов быстродействующих многопортовых мостов, которыми в сущности являются современные коммутаторы локальных сетей, резко расширило функциональные возможности протоколов локальных сетей. Использование микросегментации, когда в сети отсутствуют разделяемая среда между конечными узлами и портами коммутаторов, снимает многие ограничения, свойственные тому или иному протоколу. Крайней формой отхода от классического использования разделяемой во времени среды нужно считать полнодуплексные версии протоколов локальных сетей, которые работают исключительно в микросегментах.

В полнодуплексной версии из протокола локальной сети удаляются все алгоритмы, связанные с предоставлением доступа к разделяемой среде, а они обычно влияют на значительную часть микросхем сетевых адаптеров и их драйверов, а также соответствующих схем портов коммутаторов. От протокола остается только метод физического кодирования сигналов (ман- честерский код или избыточные коды типа 4B/5B), формат пакета и, возможно, способ тестирования работоспособности связей и узлов, а также организация обхода отказавших элементов сегмента (эти процедуры развиты только в протоколе FDDI, а также присутствуют в рудиментарной форме в протоколе TokenRing).

Зато взамен ненужных процедур доступа в полнодуплексной версии соответствующего протокола должны присутствовать новые процедуры - процедуры управления потоком кадров, так как теперь ничто не мешает станциям сети посылать кадры в коммутаторы с максимальной скоростью и создавать на определенных портах перегрузки, которые могут привести к потерям кадров и к существенному замедлению работы локальной сети.


Таким образом, локальная сеть, использующая полнодуплекесную версию протокола, по принципам работы становится очень близкой к глобальной сети (например, Х.25 или framerelay), в которой узлы всегда использовали канал связи с коммутатором в полнодуплексном режиме.

Ввиду большой популярности коммутаторов и, соответственно, полнодуплексных режимов работы протоколов в локальных сетях при сравнении протоколов и выборе наиболее перспективного для вашей сети необходимо всегда учитывать существование двух режимов работы каждого протокола - полудуплексного (в сети с концентраторами-повторителями) и полнодуплексного (в сети на основе коммутаторов). Сравнение возможностей и стоимости только полудуплексных версий не даст правильной картины, так как эти показатели могут отличаться значительно. Так, например, максимальный диаметр сегмента FastEthernet даже при использовании оптоволокна составляет менее 400 метров в полудуплексном режиме, а при использовании полнодуплексного режима увеличивается до 2-х километров, как и у других технологий, таких как FDDI, ATM и100VG-AnyLAN.

2.1.1. От Ethernet к Fast и Gigabit Ethernet

2.1.1.1. Причины создания стандарта Fast Ethernet и его основные характеристики

Первая высокоскоростная технология - FDDI - была создана в середине 80-х годов для работы на магистралях крупных сетей и для подключения серверов и мощных компьютеров, которым не хватало пропускной способности в 10 Мб/с, обеспечиваемой самой популярной технологией локальных сетей - Ethernet. Поэтому разработчики заботились в первую очередь о повышении пропускной способности и отказоустойчивости, так как эти свойства наиболее важны для магистрали сети. Разработанная технология действительно удовлетворяет поставленным требованиям - двойное оптоволоконное кольцо гарантирует работоспособность сети при одиночных обрывах кабеля и одиночных отказах оборудования конечных узлов, обеспечивает высокую (для середины 80-х - очень высокую) скорость передачи данных в 100 Мб/c. Уже тогда стала понятной необходимость обеспечения в локальных сетях поддержки трафика реального времени, и разработчики стандарта включили в него механизм предоставления приоритетного доступа к разделяемому между всеми узлами кольцу для синхронного трафика реального времени.


Кроме того, использование оптоволокна позволило даже для такой высокой скорости обеспечить расстояние между узлами сети до 2-х километров, а общий диаметр - до 100 километров, что вывело сети FDDI из класса чисто локальных сетей в класс сетей масштаба крупного города (MetropolitanAreaNetwork).

В дальнейшем технология FDDI развивалась незначительно и, несмотря на попытки ее удешевления за счет использования высококачественной витой пары, осталась технологией магистралей и серверных парков. Механизм приоритетов для поддержки синхронного трафика также остался в зачаточном состоянии, без предоставления узлам сети возможности автоматически и гибко распределять полосу пропускания кольца между приложениями с синхронным трафиком.

Поэтому со временем все больше ощущалась потребность в технологии, которая бы предоставляла большие, чем Ethernet скорости передачи данных для массовых недорогих компьютеров, таких как персональные компьютеры конца 80-х годов. Особенно остро эта проблема встала перед сетевым сообществом в начале 90-х, когда пропускная способность канала диск-память многих моделей персональных компьютеров превзошла рубеж в 1 Мбайт/c, уже недоступный для сетевых адаптеров Ethernet.

Так как поддержку всех необходимых механизмов качества обслуживания тогда обещала быстро приобретающая черты реального стандарта технология АТМ, то решено было вдохнуть новую жизнь в такую знакомую и проверенную технологию как Ethernet, не занимающуюся вопросами обслуживания трафика разного типа ни в коей степени, но хорошо и эффективно обслуживающую многие виды приложений. Несмотря на постоянные упоминания о мультимедийных приложениях, доля их в общей смеси приложений многих сетей не так уж велика и до сих пор, поэтому отсутствие средств поддержки качества обслуживания не казалось разработчикам нового Ethernet'а чем-то трагическим. Многие специалисты оправдывали перенос недостатков технологии Ethernet в новый стандарт его временным сроком жизни - 5 - 8 лет, сроком, который по их мнению был нужен технологии АТМ для завоевания рынка локальных сетей.



Пользователи с большим энтузиазмом восприняли сообщения, появившиеся в 1992 году о начале работ по разработке высокоскоростного Ethernet'а, обещавшие им продление жизни привычной и недорогой технологии. Однако вскоре сетевой мир разделился на два соперничающих лагеря, что и привело в конце концов к появлению двух различных технологий - FastEthernet и100G-AnyLAN.

Сторонники первого подхода считали, что новая технология должна в максимальной степени быть похожа во всем на Ethernet - за исключением только битовой скорости передачи данных.

Сторонники второго подхода призывали воспользоваться удобным случаем для устранения недостатков, связанных со слишком "случайным" механизмом предоставления доступа к разделяемой среде CSMA/CD, используемым в Ethernet.

И у них были достаточно веские причины для критики алгоритма CSMA/CD. Его основное преимущество - простота реализации, за счет чего Ethernet и является самой дешевой технологией. Но простота метода доступа к разделяемой среде имеет и несколько отрицательных последствий. Наиболее важны следующие два:

Столкновения кадров нескольких станций - коллизии - являются допустимыми событиями в сегменте Ethernet, и при достаточно низком коэффициенте загрузки сегмента мало сказываются на пропускной способности канала. Однако, при повышении загруженности сегмента, которое обычно со временем наблюдается во всех сетях, коллизии начинают "отбирать" все больше и больше полезной пропускной способности сети (рис. 2.1), так как каждая коллизия связана с непроизводительным использованием сегмента. Метод CSMA/CD не гарантирует для узла получения доступа к среде даже за весьма большой интервал времени, и такие ситуации иногда случаются в сетях Ethernet в реальной жизни, когда постоянно генерирующая ошибочные кадры станция не дает возможности системе управления передать на нее управляющие кадры.

Рис. 2.1. Уменьшении полезной пропускной способности сегмента Ethernet при повышении коэффициента загрузки Длина сегмента Ethernet всегда ограничена очень жестким соотношением, которое вряд ли можно преодолеть за счет технического прогресса.


Для того, чтобы конечные узлы сети всегда четко распознавали коллизии и автоматически организовывали повторную передачу искаженного в результате коллизии кадра, нужно, чтобы время передачи кадра всегда было больше времени двойного оборота сигнала по сегменту Ethernet (рис.2.2). Так как время распространения сигнала ограничено скоростью света, то максимальная длина сегмента Ethernet для битовой скорости 10 Мб/c составляет примерно 2500 м. При увеличении битовой скорости в 10 раз и сохранении минимального размера кадра в 64 байта максимальный размер сегмента сокращается соответственно в 10 раз, то есть становится равным 250 метрам, а при увеличении битовой скорости еще в 10 раз - 25 метрам.



Рис.2.2. Ограничение накладываемое методом доступа CSMA/CD на длину сегмента Ethernet

Правда, ситуация улучшается при использовании коммутаторов и полнодуплексного режима работы, но при этом теряется низкая стоимость сегмента.

Тем не менее, недостатки, связанные с методом доступа CSMA/CD, не испугали сторонников "чистого" Ethernet'а и они в 1992 году образовали неформальное объединение FastEthernetAlliance, куда первоначально вошли такие лидеры технологии Ethernet как SynOptics, 3Com и ряд других.

Одновременно были начаты работы в институте IEEE по стандартизации новой технологии - там была сформирована исследовательская группа для изучения технического потенциала высокоскоростных технологий. За период с конца 1992 года и по конец 1993 года группа IEEE изучила 100-Мегабитные решения, предложенные различными производителями. Наряду с предложениями FastEthernetAlliance группа рассмотрела также и другой подход к созданию недорогого высокоскоростного стандарта, предложенный компаниямиHewlett-Packard и AT&T.

В 1995 году комитет IEEE принял спецификацию FastEthernet в качестве стандарта, и сетевой мир получил технологию, с одной стороны решающую самую болезненную проблему - нехватку пропускной способности на нижнем уровне сети, а с другой стороны очень легко внедряющуюся в существующие сети Ethernet, которые и сегодня дают миру около 80% всех сетевых соединений.



Легкость внедрения FastEthernet объясняется следующими факторами:

общий метод доступа позволяет использовать в сетевых адаптерах и портах FastEthernet до 80% микросхем адаптеров Ethernet; драйверы также содержат большую часть кода для адаптеров Ethernet, а отличия вызваны новым методом кодирования (4B/5B или 8B/6T) и наличием полнодуплексной версии протокола; формат кадра остался прежним, что дает возможность анализаторам протоколов применять к сегментам FastEthernet те же методы анализа, что и для сегментов Ethernet, лишь механически повысив скорость работы.

Отличия FastEthernet от Ethernet сосредоточены в основном на физическом уровне. Разработчики стандарта FastEthernet учли тенденции развития структурированных кабельных систем и реализовали физический уровень для всех популярных типов кабелей, входящих в стандарты на структурированные кабельные системы (такие как EIA/TIA 568A) и реально выпускаемые кабельные системы.

Существует три варианта физического уровня FastEthernet:

100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTPCategory 5 (или экранированной витой паре STPType 1); 100Base-T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTPCategory 3,4 или 5; 100Base-FXдля многомодового оптоволоконного кабеля.

При создании сегментов FastEthernet с разделяемой средой нужно использовать концентраторы, при этом максимальный диаметр сети колеблется от 136 до 205 метров, а количество концентраторов в сегменте ограничено одним или двумя, в зависимости от типа концентратора. При использовании двух концентраторов расстояние между ними не может превышать 5 - 10 метров, так что существование 2-х устройств мало что дает, кроме увеличения количества портов - расстояние между компьютерами сегмента от добавления второго концентратора практически не изменяется.

В разделяемом сегменте FastEthernet нет возможности обеспечить какие-либо преимущества при обслуживании трафика приложений реального времени, так как любой кадр получает равные шансы захватить среду передачи данных в соответствии с логикой алгоритма CSMA/CD.



2.1.1.2. В каких случаях рекомендуется использовать Fast Ethernet

У технологии FastEthernet есть несколько ключевых свойств, которые определяют области и ситуации ее эффективного применения. К этим свойствам относятся:

большая степень преемственности по отношению к классическому 10 мегабитному Ethernet'у; высокая скорость передачи данных - 100 Mб/c; возможность работать на всех основных типах современной кабельной проводки - UTPCategory 5, UTPCategory 3, STPType 1, многомодовом оптоволокне.

Наличие многих общих черт у технологий FastEthernet и Ethernet дает простую общую рекомендацию - FastEthernet следует применять в тех организациях и в тех частях сетей, где до этого широко применялся 10 Мегабитный Ethernet, но сегодняшние условия или же ближайшие перспективы требуют в этих частях сетей более высокой пропускной способности. При этом сохраняется весь опыт обслуживающего персонала, привыкшего к особенностям и типичным неисправностям сетей Ethernet. Кроме того, можно по-прежнему использовать средства анализа протоколов, работающие с агентами MIB-II, RMONMIB и привычными форматами кадров.

FastEthernet в сетях рабочих групп

Область применения разделяемых сегментов FastEthernet достаточно ясна - это объединение близко расположенных друг от друга компьютеров, трафик которых имеет ярко выраженный пульсирующий характер с большими, но редкими всплесками. Большие всплески хорошо передаются незагруженным каналом 100 Мб/c, а редкое их возникновение приводит к возможности совместного использования канала без частого возникновения коллизий. Типичным примером такого трафика является трафик файлового сервиса, электронной почты, сервиса печати.

Поэтому основная область использования FastEthernet с общей средой - это настольные компьютеры, сети рабочих групп и отделов, где компьютерам требуется пиковая пропускная способность выше 100 Мб/c. Такими компьютерами чаще всего являются файловые серверы, но и клиентским компьютерам может понадобиться скорость выше 10 Мб/c.

При этом целесообразно совершать переход к FastEthernet постепенно, оставляя Ethernet там, где он хорошо справляется со своей работой.


Одним из очевидных случаев, когда Ethernet не следует заменять FastEthernet'ом, является подключение к сети старых персональных компьютеров с шиной ISA - их пропускная способность канала "сеть - диск" не позволит пользователю ощутить выгоды от повышения в 10 раз скорости сетевой технологии. Для устранения узких мест для сетей, состоящих из таких компьютеров, больше подходит использование коммутаторов с портами 10 Мб/с, так как в этом случае узлам гарантированно предоставляется по 10 Мб/с - как раз столько, сколько им нужно при их архитектуре и параметрах производительности.

Новые клиентские компьютеры с процессором PentiumPro и шиной PCI - очевидные претенденты на использование скорости 100 Мб/c. Поэтому даже при весьма неопределенных требованиях их пользователей к пропускной способности сети имеет смысл покупать для них сетевые адаптеры FastEthernet, которые могут работать на скорости 10 Мб/c, пока у организации не появятся концентраторы или коммутаторы с портами FastEthernet. Переход к скорости 100 Мб/c будет для пользователей практически безболезненным, так как большинство сетевых адаптеров не нужно конфигурировать для перехода на FastEthernet.

FastEthernet в магистралях зданий и кампусов

Создание достаточно крупных сетей, к которым относятся сети зданий и кампусов с количеством узлов в несколько сотен, также возможно с использованием технологии FastEthernet. Эта технология может использоваться в таких сетях как в "чистом" виде, так и в сочетании с другими технологиями, например, FDDI или ATM.

Сети зданий и даже крупных этажей сейчас практически не строятся без использования коммутаторов, поэтому ограничения на максимальный диаметр сети в 250 - 272 метра легко преодолеваются, так как соединение коммутатор-коммутатор позволяет удлинить сеть до 412 м при полудуплексной связи на оптоволокне, и до 2 км при аналогичной полнодуплексной связи.

Отсутствие стандартного резервирования на уровне повторителей также мало ограничивает построения отказоустойчивых магистралей - поддержка коммутаторами алгоритма SpanningTree позволяет автоматически переходить с основной отказавшей связи на резервную.



Основными двумя факторами, сдерживающими применение технологии FastEthernet на магистралях, являются:

широкое использование в настоящее время для этой цели технологии FDDI; отсутствие у технологии FastEthernet средств поддержки трафика реального времени.

Поэтому, если эти факторы не относятся к вашей сети, то ее магистраль можно успешно строить и на коммутируемой технологии FastEthernet, особенно на ее полнодуплексной версии. Правда при этом все равно остаются нерешенными некоторые проблемы, присущие сети, построенной на коммутаторах.

Большая часть производителей коммуникационного оборудования для локальных сетей поддерживают технологию FastEthernet во всем спектре своих изделий - сетевых адаптерах, повторителях, коммутаторах и маршрутизаторах.

Наиболее распространенный тип физического интерфейса - 100Base-TX, а интерфейсы 100Base-T4 распространены в меньшей степени (по прогнозам компании SMC, внесшей большой вклад в разработку этой версии физического уровня, доля оборудования T4, которое может работать на обычной витой паре категории 3, составит в недалеком будущем 25% от всего рынка оборудования FastEthernet). Интерфейсы 100Base-FX часто поддерживаются не непосредственно, а через интерфейс MII и соответствующий оптоволоконный трансивер.

Стоимость технологии FastEthernet при использовании разделяемой среды передачи данных составляет около $100 - $160 на узел (стоимость сетевого адаптера и порта концентратора), что приближает эту технологию к классическому 10 Мегабитному Ethernet'у по стоимости.

2.1.1.3. Переход Ethernet на гигабитные скорости

Достаточно быстро после появления на рынке продуктов FastEthernet сетевые интеграторы и администраторы почувствовали определенные ограничения при построении корпоративных сетей на базе этих двух технологий. Во многих случаях серверы, подключенные по 100-Мегабитному каналу, перегружали магистрали сетей, работающие также на скорости 100 Мб/c - магистрали FDDI и FastEthernet. Ощущалась потребность в следующем уровне иерархии скоростей.


В 1995 году более высокий уровень скорости могли предоставить только коммутаторы АТМ, а при отсутствии в то время удобных средств миграции этой технологии в локальные сети (хотя спецификация LANEmulation - LANE, была принята в начале 1995 года, практическая ее реализация была впереди) внедрять их в локальную сеть почти никто не решался.

Поэтому логичным выглядел следующий шаг, сделанный IEEE - через 5 месяцев после окончательного принятия стандарта FastEthernet в июне 1995 исследовательской группе по изучению высокоскоростных технологий IEEE было предписано заняться изучением возможности выработки стандарта Ethernet с еще более высокой битовой скоростью.

Летом 1996 было объявлено о создании группы 802.3z для разработки протокола, максимально подобного Ethernet, но с битовой скоростью 1000 Мб/c. Как и в случае FastEthernet, сообщение было воспринято сторонниками Ethernet с большим энтузиазмом, а лагерь приверженцев технологии АТМ это сообщение насторожило.

Основной причиной энтузиазма была перспектива такого же плавного перевода магистралей сетей на GigabitEthernet, подобно тому, как были переведены на FastEthernet перегруженные сегменты Ethernet, расположенные на нижних уровнях иерархии сети.

Образованный для согласования усилий в этой области GigabitEthernetAlliance сразу же включал таких флагманов отрасли как BayNtworks, CiscoSystems и 3Com. За год своего существования GigabitEthernetAlliance существенно вырос и насчитывает сейчас более 100 членов.

Основная идея разработчиков стандарта GigabitEthernet состоит в максимальном сохранении идей классической технологии Ethernet при достижении битовой скорости в 1000 Мб/с. GigabitEthernet также как и его менее скоростные собратья не будет на уровне протокола поддерживать:

качество обслуживания; избыточные связи; тестирование работоспособности узлов и оборудования (в последнем случае - за исключением тестирования связи порти - порт, как это делается для Ethernet и FastEthernet).

По-прежнему будут существовать полудуплексная версия протокола, поддерживающая метод доступа CSMA/CD, и полнодуплексная версия, работающая с коммутаторами.



Основные проблемы, которые решают разработчики стандарта GigabitEthernet, сосредоточены в следующих областях:

В связи с ограничениями, накладываемыми методом CSMA/CD на длину кабеля, версия GigabitEthernet для разделяемой среды допускала бы длину сегмента всего в 25 метров. Так как существует большое количество применений, когда нужно повысить диаметр сегмента хотя бы до 100 метров, то сейчас предпринимаются усилия по использованию всего потенциала современных технологий для преодоления "врожденного" ограничения метода CSMA/CD.

Одно из предложений состоит в расширении минимального размера кадра с 64 до 512 байт. Если поле данных состоит из меньшего количества байт, то кадр дополняется до 512 байт служебными символами. Такой подход позволяет увеличить диаметр сети до 100 м, но снижает полезную пропускную способность сети.

Второе предложение основано на применении для соединения узлов в сегмент буферизующего полнодуплексного повторителя. Такой повторитель разрешает станциям работать со своими портами по полнодуплексной схеме, снимая реализацию метода доступа CSMA/CD с сетевых адаптеров компьютеров. Однако, повторитель по прежнему реализует разделяемую среду в 2 Гб/c за счет применения алгоритма CSMA/CD к кадрам, поступившим в буфер порта. Такой подход позволяет строить связи между узлом и повторителем той же длины, что и в случае использования коммутатора. Сам же полнодуплексный повторитель оказывается дешевле коммутатора, так как его внутренняя производительность должна составлять всего 2 Гб/c вместо N/2x2 Гб/c при построении коммутатора с N портами GigabitEthernet. Полнодуплексный повторитель позволяет соединять сегменты GigabitEthernet с сегментами Ethernet и FastEthernet.

Достижение битовой скорости 1000 Мб/c на основных типах кабелей. Даже для оптоволокна достижение такой скорости представляет некоторые проблемы, так как технология FibreChannel, физический уровень которой был взят за основу для оптоволоконной версии GigabitEthernet, обеспечивает скорость передачи данных всего в 800 Мб/c (битовая скорость на линии равна в этом случае примерно 1000 Мб/c, но при методе кодирования 8B/10B полезная битовая скорость на 20% меньше скорости на линии).


Разработчики стандарта считают, что на многомодовом оптоволокне им удастся обеспечить расстояние между узлами для полнодуплексного режима работы в 550 м, а для одномодового волокна - до 3000 м. Поддержку кабеля на витой паре. Отдельный комитет 802.3ab был создан для разработки стандарта GigabitEthernet на витой паре 5 категории. У председателя группы 802.3z Говарда Фрэйзера, специалиста из компании Cisco, есть оптимизм относительно возможностей техники кодирования при использовании всех четырех пар кабеля категории 5. При использовании всех четырех пар (это возможно при отказе от применения алгоритма CSMA/CD на отрезке сети между конечным узлом и повторителем или же при работе с коммутатором) задача все равно остается непростой, так как по каждой паре нужно передать данные со скоростью 250 Мб/c - максимальная скорость работы на витой паре категории 5 в 155 Мб/c достигается в настоящее время технологией АТМ. Так что задача чрезвычайно непростая. Использование же двух пар витой пары категории 6 вызывает сомнения - экранирование при скорости передачи по одной 1000 Мб/c необходимо как средство защиты людей от вредного излучения, а экранирование связано с решением проблем заземления, часто весьма сложных, кроме того, стоимость кабельной системы на экранированной витой паре категории 6 будет сравнима со стоимостью оптоволоконной кабельной системы.

Первый проект стандарта GigabitEthernet был представлен на рассмотрение группы 802.3z в январе 1997 года, а окончательное принятие ожидается в начале 1998 года.

GigabitEthernetAlliance предполагает, что стоимость одного порта концентратора GigabitEthernet в 1998 году составит от $920 до $1400, а стоимость одного порта коммутатора GigabitEthernet составит от $1850 до $2800.

Как и в случае с FastEthernet, оборудование GigabitEthernet появилось на рынке задолго до окончательного принятия стандарта. 13 компаний производили летом 1997 года коммутаторы GigabitEthernet, 3 компании - концентраторы GigabitEthernet, 6 - сетевые адаптеры GigabitEthernet.Небольшое количество моделей концентраторов GigabitEthernet связано с трудностями реализации этой технологии на разделяемой среде. Коммутаторы на оптоволокне реализовать проще - для этого нужно взять микросхемы FibreChannel, разогнать их до тактовой скорости 1.2 Ггц и снабдить устройство коммутирующим ядром достаточной производительности.

Для технологии GigabitVG предлагается реализовать скорость 500 Мб/с для витой пары и 1 Гб/с для оптоволокна. Предельные расстояния между узлами ожидаются следующие: для витой пары - 100 м, для многомодового оптоволокна - 500 м и для одномодового оптоволокна - 2 км.

---

---