CC BY
57
УДК 681.324
В.Ф. Гузик, М.Ю. Поленов, O.A. Мунтян ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СРЕДА СТРУКТУРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
В настоящее время, когда компьютерные технологии вошли практически во все сферы человеческой деятельности, использование отдельных вычислительных единиц для решения задач, требующих больших вычислительных мощностей и ресурсов для обработки и хранения информации, уже не представляется возможным из-за малых вычислительных возможностей. Часть таких проблем может быть решена при помощи компьютерных сетей, которые дают возможность без больших финансовых затрат решать весьма сложные задачи распределенной обработки данных.
Объединение компьютеров в сеть оказалось весьма сложной задачей, требующей от разработчиков сети больших умственных и временных затрат. Разработка компьютерных сетей представляет собой весьма сложный и разносторонний процесс, который в зависимости от размера проектируемой сети, требует учета большого числа параметров (пропускная способность каналов, максимальная и минимальная задержка в сети, типы каналов и др.). Однако теоретически разработанная сеть еще не является гарантированно удовлетворяющей всем запросам. Большая часть работы по наладке и выявлению слабых сторон обычно производится на рабочем макете сети, что в свою очередь может привести к немалым финансовым затратам. Большие организации, разрабатывающие сеть масштаба корпорации, могут позволить себе понести некоторые потери при создании своей компьютерной сети, справедливо предполагая, что данные затраты достаточно быстро окупятся при ее эксплуатации. Однако, для небольших организаций такие потери нежелательны.
Для того, чтобы сократить временные и финансовые затраты на разработку компьютерных сетей локального масштаба предлагается методика проектирования локальных сетей и программная инструментальная среда моделирования локальных компьютерных сетей, созданная па основе предлагаемой методики.
Предлагаемая среда позволит в короткие сроки разработать компьютерную сеть небольшой организации и выдать по окончании проектирования ее описание, которое включает в себя:
-условную стоимость ЛКС;
— перечень технического оборудования;
— расчетные параметры сети;
-описание зоны проектирования (план организации с местами подключения вычислительных средств).
Созданная программная среда реализует процесс разработки ЛКС в виде последовательности этапов, но с предоставлением возможности возврата на более ранние этапы с целью внесения уточнений и изменений для достижения оптимума.
Условно процесс проектирования можно разбить наследующие этапы:
-анализ и описание зоны проектирования;
-определение общей структуры локальной сети;
-топологический синтез оптимальной структуры для горизонтальной сети и вертикальных сетей;
-формирование описания технического оснащения разрабатываемой ЛКС;
Рассмотрим эти этапы более подробно.
Материалы Международной конференции
“Интеллектуальные САПР”
Анализ и описание зоны проектирования.
Будем называть зоной проектирования (ЗП) некоторую территорию, на которой располагаются вычислительные средства создаваемой сети.
Формирование ЗП для разработки ЛКС представляет собой описание естественных и искусственных препятствий (стен, дверей, коридоров, переходов и т.д.). Описание зоны выполняется в редакторе, входящем в состав среды моделирования. Редактор предоставляет набор примитивов, представляющих собой графические изображения составных элементов зданий (стены, углы, двери, окна, предметы мебели, розетки электросети), элементов структурированной кабельной системы (СКС), при помощи которых разработчик может описать зону проектирования, имеющую достаточно большую сложность. Результатом операции описания является графическое представление зоны проектирования (комнаты, этажи, здания или части здания).
В описание зоны проектирования при необходимости включаются ЛКС, расположенные на описываемой территории. Если включаемая в проект существующая локальная сеть не нуждаются в реорганизации, то ее представляют в виде абстрактной модели, описываемой рядом параметров. К ним можно отнести следующие параметры: пропускная способность каналов связи (включая беспроводные), задержки сети (средняя, минимальная, максимальная), общий трафик сети, загрузка каналов и другие характеристики. Значения представленных параметров учитывается при оценке степени влияния, включаемой ЛКС на разрабатываемую сеть. Например, включаемую локальную сеть можно описать, как модель, обладающую рядом параметров:
-максимальная задержка;
— минимальная задержка;
— средняя задержка;
— генерируемый трафик (исходящий);
— пропускная способность каналов;
— трафики всех узлов ЛКС.
Если включаемая сеть нуждается в реорганизации, желательно произвести ее моделирование и оптимизацию заново.
Определение общей структуры ЛКС
Общая структура локальной компьютерной сети должна планироваться таким образом чтобы с течением времени при необходимости модернизации сети не приходилось бы менять имеющуюся на текущий момент кабельную систему. В то же время, структура ЛКС должна обеспечить требуемую пропускную способность для всех подразделений и предоставить высокий уровень информационного сервиса. Поскольку разрабатываемая сеть может иметь достаточно сложную структуру, то целесообразно разбить ее на фрагменты - горизонтальные и вертикальные сети. Далее необходимо спроектировать структуру дл„ каждого фрагмента ЛКС таким образом, чтобы данный фрагмент являлся функционально законченным узлом и мог быть легко интегрирован в общую локальную сеть.
Поскольку моделируемая сеть строится на основе ппит.ип,
- ве принципа вложенности, то
необходимо определить понятия горизонтальных и вертикальных сетей Каждый сЬгагмент
представляет собой вертикальную сеть. Для каждой вертикальной сети’синтезируется своя
структура, затем центры вертикальных сетей (шлюзы) объединяются в горизонтальную
компьютерную сеть общего пользования. Каждой сети при этом определяется свой статтс
779Г.“сГвнГниГпТе сети‘Вертикальный
фрагменту. Если трафик „а 70-90% внутренний, а на 10-30% внешний тГетГГпреде“^
как горизонтально-вертикальная. Наконец, если трафик на 90-100% внутренний то такГ^ть является горизонтальной. } н ' “»кои инь
Разработка ЛКС является достаточно сложной задачей, предполагающей предоставление различного рода сервиса. Следовательно, при моделировании необходимо определить архитектуру сети с целью наилучшего исполнения заданных функций,
Топологический синтез оптимальной структуры
Немаловажным фактором оптимального функционирования ЛКС является её топологическая структура. Понятие топологической структуры определяется следующим образом: это геометрическая форма или физическая связность компьютерной сети. На начальном этапе синтеза ЛКС трудно определить оптимальную топологию будущей сети, поскольку возможные варианты появляются в процессе решения данной задачи.
Определение оптимальной структуры для каждого фрагмента производится во встроенном редакторе программной среды. Созданная среда позволяет визуально отображать сеть редактируемого фрагмента и позволяет в интерактивном режиме производить моделирование топологической структуры фрагмента. Формирование топологической структуры для горизонтальной сети общего пользования производится в той же среде, что и для вертикальных фрагментов сети.
Выбор структуры в процессе моделирования осуществляется при помощи построения интегрального критерия, когда один из критериев принимается в качестве обобщенного, а все остальные учитываются в виде ограничений, определяющих область допустимых значений. Для упрощения задачи синтеза топологической структуры вводятся ограничения на определенные классы топологий. При работе среды моделирования предполагается, что наиболее предпочтительными топологиями для ЛКС, на стадии топологического синтеза, окажутся шинная, звездообразная и кольцевая топологии.
При разработке ЛКС залогом успеха является правильный выбор сетевой технологии, которая будет являться основой для построения локальной сети. Выбор технологии довольно ответственный процесс, при котором необходимо уделять большое внимание абсолютно всем параметрам сети.
Формирование описания технического оснащения разрабатываемой ЛКС
Описание технического оснащения проектируемой ЛКС представляет собой список оборудования и комплектующих материалов, используемых при создании ЛКС. Перечень может генерироваться как общий для вссй сети, так и для каждого фрагмента. Данный подход позволяет осуществить разработку сети в несколько этапов, что очень удобно в случае, когда заранее неизвестна сложность ЛКС. Во время моделирования ЖС оборудование, применяемое в сети, используется как абстрактная единица, однако, после окончания работы каждой абстрактной единице ставится в соответствие реальное оборудование. Программная среда содержит пополняемую иерархическую базу данных оборудования, в которую заносятся марка оборудования, его технические характеристики, стоимость, фирма - производитель и другие параметры. На основе этих данных рассчитывается примерная стоимость проектируемой сети.
Созданная среда моделирования является инструментальным средством разработчика и позволяет сократить сроки проектирования локальных компьютерных сетей, а также повысить качество разработки за счет детального анализа возможных топологических структур и выбора критериев оптимизации.
