CC BY
47
7. Образовательный портал Республики Марий Эл [Электронный ресурс] // Официальный интернет-портал Республики Марий Эл. - Режим доступа: http://mari-el.gov.ru/minobr/Pages/main.aspx.
8. Портал «Сайты образовательных учреждений Москвы» [Электронный ресурс] // Электронная Москва. Информационная система поддержки образовательного процесса. - Режим доступа: http://mskobr.ru.
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ КОМПЬЮТЕРНОГО ПАРКА КАФЕДР ФАКУЛЬТЕТА ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ВУЗА ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕРМИНАЛЬНОЙ АРХИТЕКТУРЫ И ТЕХНОЛОГИИ «ТОНКИЙ КЛИЕНТ»
© Колесников А.В.*, Маслова М.А.*
Севастопольский государственный университет, г. Севастополь
В статье представлены результаты исследования состояния компьютерных сетей кафедр факультета информационных технологий ВУЗа. Большинство компьютерных сетей кафедр университетов построены на базе архитектуры одноранговой, децентрализованной или пиринговой сети. Основными недостатками в работе которых являются сложность администрирования, быстрое моральное устаревание аппаратной и программной части компьютерного парка рабочих станций. Предложено использование технологии «тонкого клиента» на базе терминальной архитектуры для организации компьютерной сети кафедр факультета информационных технологий. Преимуществами данного решения являются простота администрирования, повышение безопасности, экономия электроэнергии, снижение затрат на аппаратное и программное обеспечение.
Ключевые слова: компьютерная сеть, сервер, рабочая станция, программное обеспечение, архитектура построения компьютерной сети, архитектура одноранговой, децентрализованной или пиринговой сети, архитектура клиент-серверной или терминальной сети, технология тонкий клиент, терминальный сервер.
Актуальность темы
Современная структура учебного плана подготовки в области информационных технологий предполагает обучение студентов работе с широким спектром программного обеспечения.
* Доцент кафедры Информационных систем, кандидат технических наук, доцент.
* Старший преподаватель кафедры Информационных систем.
Виды программного обеспечения, можно условно разделить на три вида: прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ; системные программы, предназначены для управления работой вычислительной системы, выполняют различные вспомогательные функции, инструментальные программные системы, облегчающие процесс создания новых программ для компьютера [1].
Перечисленные виды программного обеспечения включают в себя большое количество разнообразных программ. Например, для прикладного программного обеспечения - это редакторы документов (Microsoft Word, Word-pad, Microsoft Publisher, Corel Ventua и Adobe ageMaker); табличные процессоры (Microsoft Excel, Quatro Pro, Lotus 1-2-3); графические редакторы (Adobe Photoshop, Corel Draw); системы автоматизированного проектирования (САПР) (AutoCad, Компас); программы математического моделирования (Matlab, Matcad); системы управления базами данных (СУБД) (Microsoft Access, Clipper, Paradox, FoxPro) и многие другие [8, 9].
Важнейшей тенденцией развития программного обеспечения является неуклонное увеличение их мощности - программы могут обрабатывать большие количества данных, делать это быстрее, предоставляют пользователю больше выполняемых функций и т.д. Таким образом, разработчики программного обеспечения используют возможности, появляющиеся из-за увеличения мощности компьютеров.
Таким образом, регулярно на рынке программного обеспечения появляются новые версии программ, требующие большей мощности локальных рабочих станций. В результате возникает острая необходимость регулярного обновления компьютерного парка кафедр факультета информационных технологий. Периодичность такого обновления при современной динамике роста требований к вычислительной мощности рабочих станций должна составлять не менее 1-го раза в год [5, 7].
Данный факт требует значительных регулярных финансовых затрат, утилизации морально устаревших комплектующих компьютерной техники, а также значительного времени на обновление компьютерной техники, особенно с учетом небольшого, а порой единичного штата лаборантов кафедр.
Обслуживанием всего парка компьютеров занимается всего один лаборант - системный администратор. Перед ним постоянно возникает проблемы обновления программного обеспечения на всех компьютерах. Данная проблема носит регулярный характер, т.к. аудиториями кафедры пользуются различные преподаватели других кафедр, требуется обновление программного обеспечения, меняется характер проведения учебных занятий (лекции, лабораторные работы, практические занятия). Поэтому возникает потребность автоматизации установки программного обеспечения на компьютерах кафедры.
Подытожив перечисленные факты можно выделить следующие проблемы, возникающие при обслуживании и эксплуатации компьютерного парка кафедр факультета информационных технологий:
1) значительная трудоемкость администрирования при установке программного обеспечения индивидуально на каждую рабочую станцию;
2) большие финансовые затраты при обновлении каждой рабочей станции для наращивания их вычислительной мощности до необходимой при функционировании современного программного обеспечения;
3) крупные финансовые затраты на приобретение лицензионного программного обеспечения для каждой рабочей станции.
Цель исследования: обосновать техническую эффективность использования технологии «тонкий клиент», как метода усовершенствование возможностей компьютерного парка кафедр факультета информационных технологий ВУЗа.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:
1) произвести анализ особенностей требований к компьютерному парку кафедр факультета информационных технологий ВУЗа;
2) выявить проблемы, возникающие при обслуживании и эксплуатации компьютерного парка кафедры;
3) предложить методику усовершенствования возможностей компьютерного парка кафедры за счет использования технологии построения компьютерной сети «тонкий клиент».
Объект исследования: компьютерные сети кафедр факультета информационных технологий ВУЗа.
Предмет исследования: технология построения компьютерной сети «тонкий клиент».
Большинство компьютерных сетей кафедр университетов построены на базе архитектуры одноранговой, децентрализованной или пиринговой сети (Р2Р - равный к равному) - это оверлейная компьютерная сеть, основанная на равноправии участников. Часто в такой сети отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел является как клиентом, так и выполняет функции сервера (рис. 1).
Материалы и результаты исследования
Рис. 1. Одноранговая сеть, в которой узлы «общаются» между собой без центрального элемента
В сети кафедры присутствует некоторое количество машин, при этом каждая может связаться с любой из других. Каждая из этих машин может посылать запросы другим машинам на предоставление каких-либо ресурсов в пределах этой сети и, таким образом, выступать в роли клиента. Будучи сервером, каждая машина должна быть способной обрабатывать запросы от других машин в сети, отсылать то, что было запрошено. Каждая машина также должна выполнять некоторые вспомогательные и административные функции (например, хранить список других известных машин-«соседей» и поддерживать его актуальность).
Любой член данной сети не гарантирует свое присутствие на постоянной основе. Он может появляться и исчезать в любой момент времени. Но при достижении определённого критического размера сети наступает такой момент, что в сети одновременно существует множество серверов с одинаковыми функциями.
Одна из областей применения технологии одноранговых сетей - это обмен файлами. Пользователи файлообменной сети выкладывают какие-либо файлы в создаваемые на каждом компьютере директорию, содержимое которой доступно для скачивания другим пользователям. Какой-нибудь другой пользователь сети посылает запрос на поиск какого-либо файла. Программа ищет у клиентов сети файлы, соответствующие запросу, и показывает результат. После этого пользователь может скачать файлы у найденных источников.
Причины широкого применения архитектуры одноранговой сети для построения сетей кафедр университетов вызвана простотой подключения и настройки рабочих станций. При этом подключение заключается лишь в прокладывании и подключении линии от концентратора к сетевой карте рабочей станции. Программная настройка включает лишь настройку параметров сетевой карты.
Однако, применения архитектуры одноранговой сети имеет ряд недостатков:
1) отсутствует единое файловое пространство, в котором можно разместить методические материалы к учебным курсам, специализированное программное обеспечение дисциплин, файлообменные папки, папки для передачи информации для проверки и рецензирования преподавателями, личные папки студентов и других информационных файловых данных;
2) нет возможности централизованного создания и управления учетными записями каждого студента, что делает невозможным производить адресное распределение ресурсов компьютерной сети, производить учет рабочего времени и контролировать корректность выполняемых работ;
3) большая трудоемкость работы администратора по установке и настройке программного обеспечения, так эти действия необходимо
производить на каждой рабочей станции компьютерной сети кафедры, а как было рассмотрено в разделе актуальности исследования программное обеспечение очень разнообразно;
4) невысокая производительность компьютерной сети, ввиду того, что каждая рабочая станция располагает только своими ограниченными ресурсами оперативной памяти и быстродействия процессоров;
5) очень значительные по обновлению компьютерного парка сети, после морального устаревания компьютеров, так как приходится обновлять каждую рабочую станцию, а их при такой специфики учебной деятельности кафедры, как сфера информационных технологий, может быть 50 и более единиц.
Вот лишь основные недостатки архитектуры одноранговой сети для построения сетей кафедр университетов. Безусловно, можно найти и отметить еще некоторые. При этом вывод, который необходимо сделать следующий -необходимо совершенствовать архитектуру построения сети кафедры таким образом, чтобы при ее использовании сеть была легко управляемой, удобной для эксплуатации и легко обновляемой под современные динамичные требования производительности [2].
Решение большинства перечисленных недостатков возможно перестройкой архитектуры одноранговой сети по клиент-серверной архитектуре, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг, называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Физически клиент и сервер - это программное обеспечение. Обычно они взаимодействуют через компьютерную сеть посредством сетевых протоколов и находятся на разных вычислительных машинах, но могут выполняться также и на одной машине. Программы - сервера, ожидают от клиентских программ запросы и предоставляют им свои ресурсы в виде данных (например, загрузка файлов посредством HTTP, FTP, BitTorrent, потоковое мультимедиа или работа с базами данных) или сервисных функций (например, работа с электронной почтой, общение посредством систем мгновенного обмена сообщениями, просмотр web-страниц) [10].
Перспективной технологией в рамках клиент-серверной архитектуры является технология тонкий клиент - это компьютер или программа-клиент в сетях с клиент-серверной или терминальной архитектурой, который переносит все или большую часть задач по обработке информации на сервер.
Под термином «тонкий клиент» подразумевается достаточно широкий с точки зрения системной архитектуры ряд устройств и программ, которые объединяются общим свойством: возможность работы в терминальном режиме. Таким образом, для работы тонкого клиента необходим терминальный сервер, предоставляющий клиентам вычислительные ресурсы (процессорное время, память, дисковое пространство) для решения задач.
Рис. 2. Клиент-серверная сеть, при которой клиенты обращаются к центральному узлу (серверу)
Технически терминальный сервер представляет собой очень мощный компьютер, соединенный по сети с терминальными клиентами, которые, как правило, представляют собой маломощные или устаревшие рабочие станции, либо специализированные решения для доступа к терминальному серверу Терминальный сервер служит для удалённого обслуживания пользователя или администратора с предоставлением рабочего стола или консоли [11].
Терминальный клиент после установления связи с терминальным сервером пересылает на последний вводимые данные (нажатия клавиш, перемещения мыши) и, возможно, предоставляет доступ к локальным ресурсам (например, принтер, дисковые ресурсы, устройство чтения смарт-карт, локальные порты). Терминальный сервер предоставляет среду для работы (терминальная сессия), в которой исполняются приложения пользователя. Результат работы сервера передается на клиента, как правило, это изображение для монитора и звук (при его наличии).
Кроме общего случая, следует выделить аппаратный тонкий клиент (например, Windows- и Linux-терминалы) - специализированное устройство, принципиально отличное от ПК. Аппаратный тонкий клиент не имеет жёсткого диска, использует специализированную локальную ОС (одна из задач которой организовать сессию с терминальным сервером для работы пользователя), не имеет в своём составе подвижных деталей, выполняется в специализированных корпусах с полностью пассивным охлаждением [3].
Выводы
При использовании технологии «тонкого клиента» на базе терминальной архитектуры для организации компьютерной сети кафедр факультета информационных технологий получаем следующие преимущества:
1) снижение временных расходов на администрирование за счет того, что практически все операции производятся на терминальном сервере;
2) повышение безопасности - снижение риска взломов, так как все запросы идут через сервер, в котором возможно сконцентрировать мощные и надежные защитные инструменты;
3) снижение затрат на аппаратное обеспечение сети за счет того, что нет необходимости в обновлении клиентский компьютеров, а необходимо лишь поддерживать в актуальности современным аппаратным требованиям терминальный сервер;
4) снижение затрат на программное обеспечение за счет того, что установка производится только на сервер, а не на каждую рабочую клиентскую станцию;
5) снижение расхода электроэнергии ввиду того, что нет необходимости использовать рабочие станции с мощными блоками питания, обеспечивающими работу современных микросхем, а данная задача решается однократно на терминальном сервере.
Список литературы:
1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: учебник для вузов. - СПб.: Питер, 2010. - 944 с.
2. Ручкин В.Н., Фулин В.А. Архитектура компьютерных сетей. - СПб.: Диалог-МИФИ, 2008. - 240 с.
3. Столлингс В. Современные компьютерные сети. - СПб.: Питер, 2003. -783 с.
4. Столлингс В. Компьютерные сети, протоколы и технологии Интернета. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 832 с.
5. Таненбаум Э. Компьютерные сети. - СПб.: Питер, 2007. - 992 с.
6. Куроуз Дж., Росс К. Компьютерные сети. - СПб.: Питер, 2004. -765 с.
7. Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. -СПб.: Питер, 2002. - 688 с.
8. Пятибратов А.П., Гудыно Л.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. - М.: Финансы и статистика, 2004. - 512 с.
9. Мартин М. Введение в сетевые технологии. - М.: Лори, 2002. -659 с.
10. Мельников Д.А. Информационные процессы в компьютерных сетях. -М. :Кудиц-Образ, 1999. - 256 с.
11. Телекоммуникационные системы и сети: учебное пособие: в 3-х томах. Том 1. Современные технологии / Б.И. Крук, В.Н. Попантонопуло, В.П. Шувалов. - М.: Горячая линия-Телеком, 2003. - 647 с.
