Построение локальной вычислительной сети организации под управлением операционной системы Windows 2003 Server

3.5. Сетевая архитектура

 

Сетевая архитектура  - это  сочетание топологии, метода доступа, стандартов, необходимых для создания работоспособной сети.

Выбор топологии определяется, в частности, планировкой помещения, в котором разворачивается ЛВС. Кроме того, большое значение имеют затраты на приобретение и установку сетевого оборудования, что является важным вопросом для фирмы, разброс цен здесь также достаточно велик.

Топология типа «звезда» представляет собой более производительную структуру, каждый компьютер, в том числе и сервер, соединяется отдельным сегментом кабеля с центральным концентратором (HAB).

Основным преимуществом такой  сети является её устойчивость к сбоям, возникающим вследствие неполадок на отдельных ПК или из-за повреждения сетевого кабеля.

На рисунке 3.3 изображена топология сети предприятия.

 

Рис. 3.3  Топология сети предприятия.

 

Важнейшей характеристикой обмена информацией в локальных сетях  являются так называемые методы доступа (access methods), регламентирующие порядок, в котором рабочая станция получает доступ к сетевым ресурсам и может обмениваться данными.

За аббревиатурой CSMA/CD  скрывается английское выражение «Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection » (коллективный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий). С помощью данного метода все компьютеры получают равноправный доступ в сеть. Каждая рабочая станция перед началом передачи данных проверяет, свободен ли канал. По окончании передачи каждая рабочая станция проверяет, достиг ли адресата отправленный пакет данных.  Если ответ отрицательный, узел производит повторный цикл передачи/контроля приема данных и так до тех пор, пока не получит сообщение об успешном приеме информации адресатом.

Так как этот метод  хорошо зарекомендовал себя именно в  малых и средних сетях,  для предприятия данный метод подойдет. К тому же сетевая

архитектура   Ethernet,   которую и    будет    использовать    сеть предприятия, использует именно этот метод доступа. 

Спецификацию Ethernet в конце  семидесятых годов предложила компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту  присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet институтом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3.

В настоящее время  технология, применяющая кабель на основе витой пары (10Base – T), является наиболее популярной. Такой кабель не вызывает трудностей при прокладке.

Сеть на основе витой пары, в отличие от тонкого и толстого коаксиала, строится по топологии звезда. Чтобы построить сеть по звездообразной топологии, требуется большее количество кабеля (но цена витой пары не велика). Подобная схема имеет и неоценимое преимущество – высокую отказоустойчивость. Выход из строя одной или нескольких рабочих станций не приводит к отказу всей системы.  Правда если из строя выйдет хаб, его отказ затронет все подключенные через него устройства.

Еще одним преимуществом  данного варианта является простота расширения сети, поскольку при использовании дополнительных хабов (до четырех последовательно) появляется возможность подключения большого количества рабочих станций (до 1024). При применении неэкранированной витой пары (UTP) длина сегмента между концентратором и рабочей  станцией не должна превышать 100 метров, чего не наблюдается в предприятии.

3.6. Сетевые ресурсы

Следующим важным аспектом планирования сети является совместное использование сетевых  ресурсов (принтеров, факсов, модемов).

Перечисленные ресурсы могут использоваться как в одноранговых сетях, так и в сетях с выделенным сервером. Однако в случае одноранговой сети сразу выявляются её недостатки. Чтобы работать с перечисленными компонентами, их нужно установить на  рабочую станцию или подключить к ней периферийные устройства.  При отключении этой станции все компоненты и соответствующие службы становятся недоступными для коллективного пользования.

В сетях с сервером такой компьютер существует по определению.  Сетевой сервер никогда не выключается, если не считать коротких остановок для технического обслуживания. Таким образом, обеспечивается круглосуточный доступ рабочих станций к сетевой периферии.

На предприятии имеется десять принтеров: в каждом обособленном помещении. Администрация пошла на расходы для создания максимально комфортных условий работы коллектива.

Теперь вопрос подключения  принтера к ЛВС.  Для этого существует несколько способов.

1. Подключение к рабочей станции.

Принтер подключается к  той рабочей станции, которая  находиться к нему ближе всего, в результате чего данная рабочая станция становится сервером печати.  Недостаток такого подключения в том, что при выполнении заданий на печать  производительность рабочей станции на некоторое время снижается, что отрицательно скажется на работе прикладных программ при интенсивном использовании принтера. Кроме того, если машина будет выключена, сервер печати станет недоступным для других узлов. 

2. Прямое подключение к серверу.

Принтер подключается к  параллельному порту сервера  с помощью специального кабеля. В этом случае он постоянно доступен для всех рабочих станций.  Недостаток подобного решения обусловлен ограничением в длине принтерного кабеля, обеспечивающего корректную передачу  данных. Хотя кабель можно протянуть на 10 и более метров, его следует прокладывать в коробах или в перекрытиях, что повысит расходы на организацию сети.

   3.   Подключение к сети через специальный сетевой интерфейс.

Принтер оборудуется  сетевым интерфейсом и подключается к сети как рабочая станция. Интерфейсная карта работает как сетевой адаптер, а принтер регистрируется на сервере как узел ЛВС. Программное обеспечение сервера осуществляет передачу заданий на печать по сети непосредственно на подключенный сетевой принтер.

В сетях с шинной топологией сетевой принтер, как и рабочие станции  соединяется с сетевым кабелем при помощи Т-коннектора, а при использовании «звезды» - через концентратор.

Интерфейсную карту  можно установить в большинство  принтеров, но её стоимость довольно высока.

4. Подключение к выделенному серверу печати.

Альтернативой третьему варианту является использование специализированных серверов печати. Такой сервер представляет собой сетевой интерфейс, скомпонованный в отдельном корпусе, с одним  или несколькими разъемами (портами) для подключения принтеров.  Однако в данном случае использование сервера печати является непрактичным.

В нашем случае в связи с нерентабельностью  установки специального сетевого принтера, покупкой отдельной интерфейсной карты  для принтера самым подходящим способом подключения сетевого принтера является подключение  к рабочей станции. На это решение повлиял ещё и тот факт, что  принтеры расположены около тех рабочих станций, потребность которых в принтере наибольшая. 

4. Организация сети на основе Windows 2003 Server

4.1. Особенности ОС Windows 2003 Server

Windows 2003 – один из самых крупных, когда-либо реализованных проектов создания программного обеспечения; программный код этой операционной системы содержит 40-65 миллионов символов. Над проектом работало свыше 2000 программистов, в Windows 2003 Server включены новые технологии, разработанные 24 компаниями.

Многие комбинации новых технологий обеспечили новые возможности операционной системы, в частности иерархическую структуру системы хранения данных, при которой часто используемые файлы переносятся на ленточные накопители, откуда их при необходимости извлекают. Эта технология реализована благодаря разработкам компании High Ground. Некоторые возможности – улучшенные варианты технологий, представленных в предыдущих версиях операционной системы или в сервисных пакетах, например, организация многосессионных вычислений в сетевых серверах с использованием архитектуры «тонкого» клиента, основаны на совместных разработках компании Microsoft и Citrix.

Если спросить у группы системных администраторов, что их больше всего беспокоит и что они хотели бы видеть в следующем поколении серверных операционных систем под названием Windows, ответ на оба вопроса будет одинаковым – стабильность и надежность. Дальше следует простота управления, дополнительные инструменты, которыми новая операционная система от Microsoft обзавелась во время разработки. Но они занимают последние места в списке.

Компания Microsoft действительно уделила повышенное внимание тому, чтобы сделать Windows 2003 более стабильной, менее склонной к зависаниям, легче настраиваемой и требующей перезагрузки в меньшем количестве случаев.

Несмотря на то, что Windows 2003 Server еще отстает от Windows XP по возможностям автоматической настройки работы различных устройств, она все же намного более совместима со стандартом Plug and Play, чем ее предшественницы. Не следует удивляться тому, что после замены видеоадаптера или звуковой карты система найдет новое аппаратное обеспечение. Поскольку сервер, работающий под управлением Windows 2003 Server, выключается не часто, возможности этой операционной системы по управлению питанием достаточно слабы, несмотря на заявления компании Microsoft о поддержке стандарта ACPI (Advanced Configuration and Power Interface – усовершенствованный интерфейс управления питанием).

Дополнительные улучшения  в операционной системе Windows 2003 связаны с поддержкой аппаратного обеспечения. Windows 2003 поддерживает модель драйверов Windows (WDM – Windows Driver Model), позволяющую разработчикам писать драйверы, которые будут нормально взаимодействовать и с Windows 2000 Server и Windows 2003 Server. Драйвер должен быть откомпилирован для каждой операционной системы отдельно, но его исходный код – один и тот же. Таким образом, производители различного периферийного оборудования очень быстро выпустили драйверы для операционной системы Windows 2003 Server. Кроме того, теперь Windows 2003 Server может воздействовать с большим количеством устройств, чем предыдущие версии серверных операционных систем.

Основным элементом  централизованного администрирования в Windows 2003 Server является домен. Домен - это группа серверов, работающих под управлением Windows 2003 Server, которая функционирует, как одна система. Все серверы Windows 2003 в домене используют один и тот же набор учетных карточек пользователя, поэтому достаточно заполнить учетную карточку пользователя только на одном сервере домена, чтобы она распознавалась всеми серверами этого домена.

4.2. Службы ОС Windows 2003 Server

4.2.1. Служба DHCP. Некоторые понятия

DHCP — развитие протокола ВООТР (RFC 951 и 1084), позволявшего динамически назначать IP-адреса (в дополнение к удаленной загрузке бездисковых станций). При этом DHCP предоставляет все данные для настройки стека протоколов TCP/IP и дополнительные данные для функционирования определенных серверов (Приложение 2).

Область DHCP. Область (scope) DHCP — административная группа, идентифицирующая полные последовательные диапазоны возможных IP-адресов для всех клиентов DHCP в физической подсети. Области определяют логическую подсеть, для которой должны предоставляться услуги DHCP, и позволяют серверу задавать параметры конфигурации, выдаваемые всем клиентам DHCP в подсети. Область должна быть определена прежде, чем клиенты DHCP смогут использовать сервер DHCP для динамической конфигурации TCP/IP.

Пул адресов. Если определена область DHCP и заданы диапазоны исключения, то оставшаяся часть адресов называется пулом доступных адресов (address pool) (в пределах области). Эти адреса могут быть динамически назначены клиентам DHCP в сети.

Диапазоны исключения. Диапазон исключения (exclusion range) — ограниченная последовательность IP-адресов в пределах области, которые должны быть исключены из предоставления службой DHCP.

Резервирование. Резервирование (reservation) позволяет назначить клиенту постоянный адрес и гарантировать, что указанное устройство в подсети может всегда использовать один и тот же IP-адрес.

Суперобласти. Это понятие, используемое в Диспетчере DHCP, которое задает множество областей, сгруппированных в отдельный административный объект — суперобласть (superscope). Суперобласти полезны для решения различных задач службы DHCP.

Арендные  договоры. Арендный договор (lease) — отрезок времени, определяющий период, во время которого клиентский компьютер может использовать назначенный IP-адрес. При выдаче арендного договора он становится активным. В момент половины срока действия арендного договора клиент должен возобновить назначение адреса, обратившись к серверу повторно. Продолжительность арендного договора влияет на частоту обновления арендных договоров (интенсивность обращений к серверу).

 

4.2.2. Опции DHCP

Опции DHCP — дополнительные параметры настройки клиентов, которые сервер DHCP может назначать при обслуживании арендных договоров клиентов DHCP. Например, IP-адреса маршрутизатора или шлюза по умолчанию, серверов WINS или серверов DNS обычно предоставляются для каждой области или глобально для всех областей, управляемых сервером DHCP. Кроме стандартных опций, сервер DHCP Microsoft позволяет определять и добавлять пользовательские опции.

 

4.2.3. Как работает DHCP

Протокол упрощает работу сетевого администратора, который должен вручную конфигурировать только один сервер DHCP. Когда новый компьютер подключается к сети, обслуживаемой сервером DHCP, oн запрашивает уникальный IP-адрес, а сервер DHCP назначает его из пула доступных адресов, Этот процесс состоит из четырех шагов:

1.  Клиент DHCP запрашивает IP-адрес (DHCP Discover, обнаружение),

2.   DHCP-сервер предлагает адрес (DHCP Offer, предложение),

3. Клиент принимает предложение и запрашивает адрес (DHCP Request, запрос) и адрес официально назначается сервером (DHCP Acknowledgement, подтверждение).

Чтобы адрес не "простаивал", сервер DHCP предоставляет его на определенный администратором срок, это называется арендным договором (lease). По истечении половины срока арендного договора клиент DHCP запрашивает его возобновление, и сервер DHCP продлевает арендный договор. Это означает, что когда машина прекращает использовать назначенный IP-адрес (например, в результате перемещения в другой сетевой сегмент), арендный договор истекает, и адрес возвращается в пул для повторного использования.