CC BY
11Применение современных телекоммуникационных технологий к решению вопросов обмена данными в проектной организации
сч £
Б
а
2 ©
Крылов Егор Николаевич,
аспирант кафедры Информационных систем, технологий и автоматизации НИУ МГСУ, KrylovEN@mgsu.ru.
Волков Андрей Анатольевич,
д.т.н., проф., профессор кафедры Информационных систем, технологий и автоматизации НИУ МГСУ, volkov@mgsu.ru.
Куликова Екатерина Николаевна,
к.т.н., доцент кафедры Информационных систем, технологий и автоматизации НИУ МГСУ, kulikova@mgsu.ru.
В статье рассматриваются вопросы применения современных информационных и телекоммуникационных технологий к построению информационной инфраструктуры проектной организации. Анализируются свойства корпоративных вычислительных сетей, в том сетей с различными видами топологии и архитектуры сетевых приложений. Более подробно рассматриваются основные свойства одноранговых или peer-to-peer сетей обмена данными, а также возможность их применения в качестве основы корпоративной вычислительной сети проектной организации. Дается сравнение свойств сетей, построенных по классической клиент-серверной архитектуре и одноранговых, с точки зрения построения интегрированной системы управления проектной деятельностью. По совокупности свойств автором статьи предлагается использовать одноранговые сети в качестве основы информационной структуры проектной организации, как наиболее подходящей для создания децентрализованной информационной структуры.
Ключевые слова: корпоративные вычислительные сети, информационная инфраструктура, архитектура сетевых приложений, одноранговые вычислительные сети, децентрализованная структура управления.
Одной из наиболее важных подсистем информационной инфраструктуры любой организации является вычислительная сеть, с надежностью и качеством работы которой напрямую связано скорость, надежность и безопасность обмена информацией внутри организации. Применение современных сетевых технологий позволяет не только повысить скорость обмена данными или сделать передачу максимально безопасной, но и реализовывать информационные системы, предоставляющие доступ к информационным сервисам, таким как системы электронного документооборота, управленческим системам, системам мониторинга.
Термин вычислительные сети трактуется следующим образом: «Взаимосвязанная совокупность территориально рассредоточенных систем обработки данных, средств и (или) систем связи и передачи данных, обеспечивающая пользователям дистанционный доступ к ее ресурсам и коллективное использование этих ресурсов» [1].
Отдельным типом в классификации вычислительных сетей являются корпоративные вычислительные сети, представляющие собой замкнутую логическую структуру, объединяющую в себе информационные ресурсы одной организации и позволяющую взаимодействовать абонентским системам нескольких, географически распределенных подразделений. Корпоративная вычислительная сеть основывается на нескольких локальных вычислительных сетях подразделений, объединяющих компактно расположенные абонентские системы (здание, группа зданий, кампус), для связи между которыми используются ресурсы глобальной вычислительной сети. Достаточно логично предположить, что информационная инфраструктура проектной организации в области строительства основывается на вычислительной сети, относящейся именно к типу корпоративных вычислительных сетей. Это связано в первую очередь с тем, что современная проектная организация вынуждена осуществлять весьма интенсивный обмен данными с большим количеством контрагентов, расположенных на больших расстояниях. Поскольку современные корпоративные вычислительные сети используют для передачи данных между участками локальных вычислительных сетей глобальные сети, вопрос территориального охвата вычислительной сети отпадает сам собой, по масштабу охвата современную корпоративную сеть можно приравнять к глобальной вычислительной сети, эту общность поддерживает так же единый стек протоколов, в соответствии с которым осуществляется обмен. На сегодняшний день, в качестве основного протокола сетевого обмена данными используется стек протоколов TCP/IP: протокол управления передачей (Transmission Control Protocol, TCP) и протокол Интернета (Internet Protocol, IP) [2,3,4,5].
Последний тип сетей наиболее важен в контексте исследования вопросов повышения эффективности управления, потому что основой информационной системы, объединяющей информационные ресурсы всех предприятий, участвующих в процессе реализации проекта строительства, является вычислительная сеть. Современные адаптационные, по преимуществу горизонтальные схемы управления проектными работами предполагают совместную работу множества отдельных партнерских и субподрядных организаций, зачастую расположенных в различных регионах РФ и/или за рубежом. Учитывая этот факт, необходимо отметить, что наиболее подходящим определение многоуровневой сети с точки зрения области охвата (по географическому признаку) является корпоративная вычислительная сеть; здесь и далее под термином корпоративная сеть необходимо понимать то соображение, что вычислительная сеть, являющаяся основой исследуемой интегрированной системы управления проектными работами объединяет информационные ресурсы, размещенные физически в различных регионах, но тем не менее объединенные общими бизнес-процессами.
Эффективность работы сети, а также вопросы, связанные с обеспечением ее отказоустойчивости, зависит от такого параметра сети как выбранный тип сетевой топо-
Рис. 1. Вычислительная сеть ячеистой топологии.
логии, то есть особенности конфигурации элементов в сети, в соответствии с которой выстроена вычислительная сеть. Сетевая топология - это конфигурация графа, вершинам которого соответствует активное и пассивное сетевое оборудование: конечные станции пользователей, коммутационное оборудование, маршрутизаторы, передающая радиосигнал аппаратура, в случае беспроводных сетей и так далее; рёбрам графа соответствуют физические и логические информационные каналы между устройствами (вершинами) [3,5]. Сетевая топология наиболее удобным образом можно представить в виде графа.
По количеству одновременно существующих связей между узлами графа, топология сети может образовывать полносвязные и неполносвязные топологии вычислительных сетей.
Полносвязная топология объединяет конечные станции пользователей таким образом, что каждая станция связана со всеми остальными. На физическом уровне организации сети такой вариант реализации является нецелесообразным, так как, для подобного варианта соединения потребуется наличие у каждой станции в сети достаточного количества сетевых портов для связи с остальными. Полносвязная топология применяется в вычислительных комплексах типа вычислительных кластеров, предназначенных для параллельных вычислений. На логическом уровне полносвязная топология
может применяться в качестве образующей структуры оверлейных сетей, для которых проблемы аппаратной реализации уже не столь существенны, как для классической локальной вычислительной сети. Неполносвязная топология отличается тем, что передача данных производится не непосредственно между станциями в сети, а требует участия специальных передающих узлов. Как следует из вышеизложенного, полносвязная сетевая топология используется достаточно редко, так как требует соединения «всех - со - всеми», вследствие чего наиболее распространены неполносвязные виды.
В рамках исследования особое внимание уделялось наиболее близкой к полносвязной топологии схеме графа, которой является ячеистая топология сети, которую от полносвязной топологии отличает наличие оптимального числа связей между элементами - узлами; схема графа вычислительной сети ячеистой топологии приведена на (Рис. 1).
Преимуществом одноранговых или пиринговых (Р2Р) сетей является то, что количество центров обработки, то есть серверов, сведено к минимуму, или они отсутствуют полностью. Таким образом, основным элементом сети становится клиент - пир. Так как для организации взаимодействия между пирами, то есть клиентами - пользовательским станциям, не требуется обмен данными с сервером, то поэтому такая структура называ-
ется одноранговой (рееМо-реег, см. Рис. 1). Пиром называется полноправный клиент (так же еще встречается обозначение партнер или узел одноранговой сети), участвующий в обмене данными на одинаковых, равных со всеми остальными правах. Чаще всего в качестве пиров используются пользовательские (конечные) станции: настольные компьютеры и ноутбуки.
Таким образом, пиринговая сеть представляет собой децентрализованную структуру, что предоставляет такому способу организации обмена некоторые преимущества:
- одноранговая архитектура используется в тех сетевых приложения, для успешного и качественного функционирования которых требуется передача данных по нескольким параллельным каналам, например, файлообменные сервисы (ВИТоггеп^, ускорители загрузок, 1Р-телефония (Экуре), 1Р-телевидение (РРйгеат);
- масштабируемость и самоорганизация сети, что напрямую следует из того соображения, что для орагнизации обмена данными между пирами (клиентами) достаточно устойчивого соединения и наличия на пользовательской станции установленного сетевого приложения, то есть клиент не только нагружает сеть своими запросами, но и предоставляет остальным пирам свои собственные информационные и вычислительные ресурсы, что повышает производительность всей системы;
- одноранговая архитектура не требует затратных капиталовложений в инфраструктуру ЦОД, так как для организации обмена данными в сети не требуются большие вычислительные мощности, хранить большие объемы данных и т.д.
Вышеперечисленные преимущества одноранговой архитектуры перед клиент-серверной архитектурой делают такой способ организации обмена данными предпочтительным для организации распределённой информационной инфраструктуры проектной организации.
В случае одноранговой архитектуры не требуются большие затраты на содержание дата - центров, так как для организации процесса обмена данными в пиринговых сетях не требуются высокопроизводительные серверы и элементы инфраструктуры, обеспечивающие их работу:
- системы электропитания и охлаждения;
- системы организации бесперебойного электропитания;
О £
ю
5
2 е
8
сч £
- системы хранения данных;
- средства технической вычислительной сети, обслуживающей внутренний обмен данными и прочие технические системы.
Обмен данными организуется напрямую между пирами, не требуя дополнительной обработки промежуточными станциями - серверами, кроме того, для успешного функционирования пиринговой сети не требуется, чтобы все пиры были одновременно подключены к сети (были включены вообще) [3,5], из чего следуют три вывода:
- пиринговая сеть как система обмена данными имеет потенциал частично или полностью принять на себя функции, которые в клиент-серверной архитектуре выполняют специализированные подсистемы: функции системы хранения данных, функции системы распределенных вычислений, функции системы управления базами данных;
- одноранговая сеть обладает достаточной избыточностью связей, то есть некоторым количеством дополнительных связей, превышающем минимально необходимое число, что определяет ее высокую отказоустойчивость;
- оба вышеуказанных положительных качества одноранговой сети проявляются тем сильнее, чем больше пиров (узлов) подключается к сети.
Как было сказано выше, корпоративная сеть, организованная на основе сетевых приложений одноранговой архитектуры, обладает рядом функций, в клиент-серверной архитектуре которые выполняют специализированные подсистемы инфраструктуры дата - центра, в частности одноранговая сеть может выполнять функции распределенной системы хранения данных. Частичный перенос функций системы хранения данных (так же, как и организация распределенного доступа к массивам данных) на корпоративную информационную сеть на основе одноранговой архитектуры позволит снизить затраты на организацию центров обработки данных.
Преимущества одноранговых сетей при организации интегрированной системы управления проектными работами перед классической архитектурой сетевых приложений проявляются в случае применения первых для обмена данными в ходе реализации интегрированного проектного процесса, в связи с тем, что современные схемы организации управления проектными работами предполагают активный обмен данными между несколькими организациями, являющимися различными юридическими лицами. В тех случаях, когда реализована зонтичная структура (объединение всех заинтересованных в реализации проекта организаций внутри холдинга) зачастую внутренняя конкуренция между предприятиями заставляет разграничивать информационные ресурсы из экономических соображений и соображений безопасности.
Классическая клиент-серверная архитектура является централизованной,что требует организации центров обработки информации, которые в свою очередь требуют дорогой и технически сложной инфраструктуры обеспечения.
Литература
1. ГОСТ 24402-88 Телеобработка данных и вычислительные сети. Термины и определения - доступ из справочно-пра-вовой системы «Техэксперт» (дата обращения: 16.10.2018г.)
2. Беделл. Сети. Беспроводные технологии / Беделл. - М.: НТ Пресс, 2009. -441с.
3. Олифер В. Г., Олифер Н. А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы // В. Г. Олифер, Н. А. Олифер
- СПб.: Питер, 2016. - 992 с.
4. Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. Вычислительные машины, сети и телекоммуникационные системы
- М.: Изд. центр ЕАОИ. 2009. - 292 с.
5. Куроуз, Джеймс. Компьютерные сети: Нисходящий подход / Д. Куроуз, К. Росс. - М.: Издательство «Э», 2016. -912 с.
Use of modern telecommunication technologies to the solution of questions of data exchange in the design organization
Krylov E.N., Volkov A.A., Kulikova E.N.
NIU MGSU
The article discusses the use of modern information and telecommunication technologies to build the information infrastructure of the project organization. The properties of corporate computer networks are analyzed, including networks with various types of topology and architecture of network applications. The basic properties of peer-to-peer or peer-to-peer data exchange networks are considered in more detail, as well as the possibility of their use as the basis of the corporate computing network of the project organization. A comparison is made of the properties of networks built on the classic client-server architecture and peer-to-peer, in terms of building an integrated project management system. From the totality of properties, the author of the article proposes to use peer-to-peer networks as the basis of the information structure of the project organization, as the most suitable for creating a decentralized information structure.
Keywords: corporate computer networks, information infrastructure, network application architecture, peer-to-peer computer networks, decentralized management structure.
References
1. GOST 24402-88 Teleprocessing of Data and
computer networks. Terms and definitions -access from the legal-reference Tekhekspert system (date of the address: 16.10.2018)
2. Bedell. Networks. Wireless technologies / Bedell.
- M.: NT Press, 2009. - 441 pages.
3. Lifer V. G., Lifer N.A. Computer networks. The
principles, technologies, protocols//V.G. Lifer, N.A. Lifer - SPb.: St. Petersburg, 2016. -992 pages.
4. Pyatibratov A.P., Gudyno L.P., Kirichenko A.A.
Computers, networks and telecommunication systems - M.: Prod. EAOI center. 2009. -292 pages.
5. Kurouz, James. Computer networks: The
descending approach / D. Kurouz, K. Ross. -M.: Publishing house «E», 2016. - 912 pages.
6 a
2 ©
