автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Методы анализа корпоративной вычислительной сети, построенной по технологии VLAN

ВВЕДЕНИЕ.

1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОСТРОЕНИЯ КОРПОРАТИВНЫХ СЕТЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕХНО ЛОЕИИ VLAN.

1.1. Особенности работы корпоративных кампусных сетей.

1.2. Общие принципы применения технологии VLAN при создании корпоративных сетей.ю

1.3. Классификация VLAN.

1.4. Стандарты для построения VLAN.

1.5. Основные задачи построения корпоративных сетей по технологии VLAN.

1. 6. Банковские корпоративные сети.

Выводы.

2. МЕТОДЫ АНАЛИЗА СТРУКТУРЫ КОРПОРАТИВНОЙ СЕТИ, ПОСТРОЕННОЙ ПО ТЕХНОЛОГИИ VLAN.

2.1. Задачи анализа структуры сети.

2.2. Общие результаты для описания и анализа структуры сети

2.3. Анализ структуры сети с корпоративными серверами.

Выводы.

3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ АНАЛИЗА РАБОТЫ КЛИЕНТОВ И СЕРВЕРОВ КОРПОРАТИВНОЙ СЕТИ.

3.1. Описание моделей системы.

3.2. Система с общей очередью.

3.2.1. Система с ограниченным числом запросов.

3.2.2. Неограниченное число запросов.

3.3. Система с раздельными очередями.

3.3.1. Анализ цепей Маркова для СМО с раздельными очередями.

3.3.2. Расчет характеристик СМО.

Выводы.

4. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДЛЯ АНАЛИЗА КОРПОРАТИВНЫХ СЕТЕЙ.

4.1. Анализ структуры корпоративной сети банка.

4.1.1. Описание сети.

4.1.2. Анализ структуры сети.

4.2. Анализ сети с корпоративными серверами.

4.2.1. Общее описание сети.

4.2.2. Оценка загрузки каналов связи корпоративной сети и интенсивностей потоков запросов на запуск приложений.

4.2.3. Математическая модель для расчета параметров системы с трехзвенной архитектурой и корпоративными серверами приложений

Выводы.

Актуальность исследования. Корпоративные вычислительные сети являются важной составной частью систем управления различными предприятиями и учреждениями, от эффективности их работы существенно зависит эффективность деятельности предприятия.

Отличительными особенностями крупных современных корпоративных сетей являются: интеграция в рамках одной сети отдельных групп пользователей, обменивающихся информацией только в пределах группы; применение локальных и корпоративных серверов баз данных, обработка разнородной информации и обслуживание большого количества разнородных пользователей. Поэтому, как правило, корпоративные сети строятся с учетом организационной структуры предприятия, возможностей прокладки линий связи и использования общих (корпоративных) ресурсов.

Все эти особенности обуславливают необходимость разработки сетей с использованием технологии VLAN, позволяющей сочетать требования различных групп пользователей к предоставляемым сервисам системы с требованиями к обработке данных. Однако, для ее эффективного применения требуется решение специальных задач, связанных с выбором структуры сети, организацией работы пользователей, обеспечением требуемого уровня защиты данных и требуемых временных характеристик передачи и обработки информации.

К настоящему времени имеется достаточно богатый практический опыт создания крупных корпоративных сетей для распределенных информационных систем на базе технологии виртуальных сетей (VLAN), однако для практической работы требуются теоретические обоснования предлагаемых решений, известные по литературе модели, как правило, достаточно специфичны, поскольку рассматривают конкретные системы и имеющиеся результаты часто невозможно непосредственно использовать при построении и анализе других сетей с отличающимися параметрами. Это объясняется сильной зависимостью параметров системы от предъявляемых требований к обработке, защите и представлению информации.

Следовательно, в каждом конкретном случае необходимы свои оригинальные решения, обусловленные спецификой сети, которые можно оценить с применением достаточно универсальных методов и моделей.

В связи с изложенным, тематика диссертационной работы, связанная с разработкой методов и средств анализа корпоративных вычислительных сетей распределенных информационных систем, является актуальной, а полученные в работе теоретические результаты и практические решения имеют важное прикладное значение.

Целью работы является разработка методов, математических моделей и алгоритмов для построения и анализа корпоративных вычислительных сетей построенных по технологии VLAN.

На защиту выносятся:

- результаты анализа корпоративных вычислительных сетей, построенных по технологии YLAN, учитывающие методы построения виртуальных сетей, возможности структурообразующей аппаратуры;

- результаты анализа методов организации доступа к данным в сетях, с учетом наличия локальных и корпоративных серверов;

- математические модели для описания структуры сети, оценки загрузки сетевого оборудования, времени передачи сообщений и времени исполнения запросов к локальным и корпоративным серверам;

- результаты применения разработанных методов для анализа и построения реальных информационных систем.

Научная новизна предлагаемых решений заключается в выборе объекта исследования - корпоративной вычислительной сети, построенной по технологии VLAN, разработке оригинальных математических моделей для оценки характеристик системы, учитывающих особенности известных методов создания виртуальных сетей и протоколов, обеспечивающих их работу, специфику доступа к данным с использованием локальных и корпоративных серверов баз данных.

Практическая ценность результатов диссертации состоит в разработке математических моделей для анализа структуры корпоративной вычислительной сети, построенной с применением технологии виртуальных сетей, и их реализации в виде соответствующего программного обеспечения.

Достоверность полученных в диссертации результатов и выводов подтверждается их согласованностью с известным имеющимся практическим опытом создания подобных систем, результатами их практического применения для анализа и построения реальных корпоративных вычислительных сетей на базе технологии VLAN.

Методы исследования. При решении поставленных в диссертации задач использован аппарат теории множеств, теории графов, теории массового обслуживания.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы представлялись и обсуждались на конференциях молодых ученых и аспирантов МИЭМ (1998-2001), научно-технических семинарах РУДН и МИЭМ (2001, 2002).

Публикации. По теме диссертации имеется 10 публикаций. Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы.

Выводы

1. С применением разработанных в диссертации методов и моделей построены и исследован корпоративные вычислительные сети различных информационных систем. Результаты проведенного анализа показали возможность применения разработанных методов и моделей для анализа реальных корпоративных сетей.

2. Полученные в работе результаты могут быть использованы на этапах создания (проектирования) и модернизации корпоративных сетей при переходе на использование технологии VLAN.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведен анализ особенностей построения и функционирования корпоративных сетей, построенных по технологии VLAN, показано, что особенности этой технологии дают возможность локализовать широковещательные сообщения и передаваемые данные в пределах одной виртуальной сети, формировать рабочие группы пользователей независимо от физического размещения станций, что обеспечивает повышенную защищенность передаваемых по сети данных. В связи с этим, технология VLAN является в настоящее время наиболее удобной для построения корпоративных сетей, объединяющих разнородные группы пользователей.

2. Определены и сформулированы основные задачи анализа сети и ее характеристики, что позволило выработать методику проведения анализа, включающую последовательное решение сформулированных задач. Это обеспечивает возможность поэтапного формирования структуры сети с возможностью коррекции принимаемых решений на каждом этапе.

3. Разработаны методы анализа структуры сети, включающие методы формального описания структуры с применением специальных матриц, задающих распределение станций по VLAN, подключение станций к коммутаторам, соединение коммутаторов. Получены аналитические зависимости для расчета характеристик сети по результатам задания ее структуры.

4. Разработаны математические модели для анализа структуры сети предприятия с корпоративными серверами, позволяющие проводить расчет характеристик сети и загрузки оборудования с учетом организационной структуры предприятия и информационных связей между подразделениями.

5. Разработаны математические модели для расчета эксплуатационных характеристик серверов, учитывающие специфику работы клиентов и организацию обслуживания очередей на сервере (общая очередь запросов от всех клиентов и раздельные очереди для клиентов при циклическом и стохастическом обслуживании очередей).

6. Проведен анализ реальных корпоративных VLAN сетей информационных систем различных организаций с применением разработанных в диссертации методов и моделей. Анализ показал обоснованность сделанных при разработке моделей допущений и ограничений, возможность применения моделей для оценки характеристик корпоративных сетей, построенных по технологии VLAN.

1. ATM и альтернативы на магистрали глобальной сети, LAN/Журнал сетевых решений №7, 1999.

2. Trusted Enterprice Manager 2.0. Управление корпоративной сетью Windows NT, LAN/Журнал сетевых решений №5, 1998.

3. Арсеньев Б.П., Яковлев С.А. Интеграция распределенных баз данных. -СПб.: Изд-во "Лань", 2001.-464с.

4. Бабешко В.Н., Демин И.В., Нежурина М.И. Некоторые особенности контроля знаний при дистанционном обучении на базе Lotus Notes. Тезисы докладов Научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МГИЭМ, Москва, 1999. с. 122.

5. Блэк Ю. Сети ЭВМ: протоколы. Стандарты, интерфейсы. / Пер. с англ. -М.: Мир. 1990.-510с.

6. Бойко В.В., Савинков В.М. Проектирование баз данных информационных систем. М.: Финансы и статистика. 1989.

7. Брагилевский И.Л., Демин И.В. Система анализа финансового состояния банка на основе его баланса. Тезисы докладов 7-ой Международной студенческой школы-семинара «Новые информационные технологии», Крым, май 1999 г., Москва, 1999. с. 236.

8. Брагилевский И.Л., Демин И.В., Жданов B.C. Модуль видеоконференцсвязи среды дистанционного обучения ЦДО МИЭМ. Тезисы докладов Научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МГИЭМ, Москва, 1998. с. 145147.

9. Брагилевский И.Л., Демин И.В., Попов В.В. Телекоммуникационная система передачи голосовых сообщений. Тезисы докладов 4-ой Международной студенческой школы-семинара «Новые информационные технологии», Крым, май 1996, Москва, 1996. с. 117118.

10. Владимиров Н.А. Технология ATM: основные положения. // Сети. 1996. №2 (45). С. 62-71.

11. Волоконная оптика наступает. // LAN/Журнал сетевых решений №7-№8, 1998.

12. Вопросы защиты сетей Windows NT. // LAN/Журнал сетевых решений №3, 1999.

13. Высокопроизводительные технологии ЛВС, www.fintech.ru/library/LAN/fastLan.

14. Высокоскоростные магистрали передачи данных. // Сети. №7, 1996.

15. Геков В.В., Шибанов В. С. Новые телекоммуникационные технологии. // Телекоммуникационные технологии. — СПб.: Политехника. С. 16-23.

16. Грушко А., Котелевец Г., Орехов А. Анализ и прогноз финансовых процессов -информационно-технологическое обеспечение. // Банки и технологии №3, 1997.

17. Грушко А.Н., ,Грушко Е.С. Совершенствование структуры плана счетов и автоматизация бухгалтерского учета. // Бухгалтерия и банки №3, 2000.

18. Гусева А.И. Технология межсетевых взаимодействий.- М.: Диалог МИФИ,- 1997.

19. Дейт К. Введение в системы баз данных. 6-е изд. Киев, М.: Диалектика, 1998. 784 с.

20. Дейт К. Введение в СУБД: Пер. с англ. М.: Наука. 1980.

21. Демин И.В. Расчет загрузки оборудования корпоративной сети на базе VLAN. Информационные, сетевые и телекоммуникационные технологии. Сб. научных трудов. МИЭМ, М.: 2001. С.193-196.

22. Демин И.В. Анализ алгоритмов работы коммутаторов сетей с гарантированным качеством обслуживания. Тез. докл. Междунар. Конф. РУДН. М, 2002. с. 34.

23. Демин И.В. Мирошниченко А.А., Нежурина М.И. Программная реализация модуля структуризации учебных курсов на базе Lotus Notes. Тезисы докладов Научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МГИЭМ, Москва, 1999. с. 129.

24. Демин И.В. Принципы создания информационных серверов с использованием технологии WAP в корпоративных сетях. Тезисы докладов Научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов МГИЭМ, Москва, 2001. с. 195-197.

25. Джейсон Причад. Просто и доступно. СОМ и CORBA. Архитектуры, стратегии и реализации. Из-во "Лора", 2001. 372с.

26. Дирк Слема, Джейсон Гарбис, Перри Рассел. Корпоративные системы на основе CORBA. Пер. с англ. М.: Изд. Дом "Вильяме", 2000. 386с.

27. Дунаев С.Б. INTRANET технологии. М.: Диалог-МИФИ,- 1997.272 с.

28. Дэвис Д., Барбер Д., Прайс У., Соломонидес С. Вычислительные сети и сетевые протоколы. М.: Мир, 1982. 562 с.

29. Заратуйченко О. Современные подходы и методы построения аналитических информационных систем. Семинар НТЦ АРБ "Практические вопросы информационно-аналитической работы в коммерческом банке", март 1998.

30. Заратуйченко О. Филиалы, данные, анализ. // Банковские технологии, январь 1998.

31. Зязин Н.Г. Фармацевтическая информационно-поисковая система в Internet-пространстве. // "RM-magazin" 1999, №1, http ://www .rosbi .ru: 8101 /publications/rm.html.

32. Интеграция платформ Unix и NT. // Открытые системы. №3, 1997.

33. Интегрированная автоматизированная информационная система (ИАИС), предназначенная для управления отраслью образования, http://www.readme.ru/policom/www.nsf/articles/200009190penDocument.

34. Информационная безопасность в Интранет. // LAN/Журнал сетевых решений #07/96.

35. Информационная система Федеральной Службы Налоговой Полиции РФ (ИСИНПОЛ)., http://www.bull.ru/Isinpol2.htm.

36. Как рассчитать пропускную способность глобальной сети // LAN/Журнал сетевых решений. №6, 1996.

37. Камер Дуглас Э. Компьютерные сети и Internet. Разработка приложений для Internet : Пер. с англ. -М.: Изд. дом "Вильяме", 2002. -640 с.

38. Ковалевский С.С., Кульба В.В. Модели, методы и средства создания распределенных интегрированных информационных систем для управления городским хозяйством., http://www.compulog.ru/windows/compulog/public/4-97/al -1 .html.

39. Когаловский М.Р. Технология баз данных на персональных ЭВМ.- М.: Финансы и статистика. 1992. 204 с.

40. Козицкая Е.М. Функциональная структура и основные технические решения по многоуровневой ИАС "Статистика", First Russian http://mtes.odessa.ua/ferry/fifth-r.htm

41. Корпоративные сети и базы данных, В. Олифер, Центр Информационных Технологий, 1998. 272 с.

42. Костяков С. Есть универсальные банки, нет универсальных систем Intelligent nterprise. Корпоративные системы №9(50), 22 мая 2002 г.

43. Кристофидес Н. Теория графов. Алгоритмический подход. Мир, М.: 1978. 432с.

44. Кузнецов С.Д. Доступ к БД с использованием технологии WWW. // СУБД.- 1996,- №5-6.- С.4-9.

45. Ланкастер П. Теория матриц. Пер. с англ., Наука, М.: 1978,- 280с.

46. Локальные сети на основе коммутаторов,www.fintech.ru/library/LAN/lanComm

47. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах. М.: Мир, 1980. 664 с.

48. Минниханов Р.Н. Защита от несанкционированного доступа в специализированных информационных системах. Казань, 1999, 199с.

49. Многоуровневая топология. // Bay Networks, 1997.

50. Моносов А. Сотый "БИСквит" в действии. // Банки и технологии №4, 2001.

51. Москаленко О.М. Опыт проектирования и разработки банковской системы для трехуровневой архитектуры клиент-сервер. // СУБД. -1996.- №3. С.29-43.

52. На пути к коммутируемым сетям. // Bay Networks, 1996.

53. Наумов А, Орехов А. Аппаратная платформа для ИБС БИСквит. // Банковские технологии №10, 2001.

54. Нейман В. И. Структуры систем распределения информации. М.: Связь, 1975. 264 с.

55. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Новые технологии и оборудование IP-сетей. СПб.: БХВ-Санкт-Петербург, 200. 512с.

56. ОлиферВ.Г., Н. Олифер Н.А. Стратегическое планированиекорпоративных сетей,, Центр Информационных Технологий.

57. Оптоволоконные кабели, Компьютерное обозрение. №19, 1997.

58. Орехов А. Значение масштабируемости АБС для современного банка. // Банковские технологии №5, 2000.

59. Орехов А. От промышленной платформы к промышленной технологии производства, внедрения и сопровождения программных продуктов.// Банковские технологии №11, 2001.

60. Орехов А. Профессиональные СУБД в банках. // Банковские технологии №2, 1999

61. Орехов А. Что такое интегрированная банковская система? // Банковские технологии. №2, 1998.

62. Основы проектирования сети. // LAN/Журнал сетевых решений. №2, 1997.

63. Особенности применения новых маршрутизаторов Cisco. //Сети. №5, 1997.

64. Практическое руководство по волоконно-оптическим технологиям. // LAN/Журнал сетевых решений. №3, 1997.

65. Проектирование высокопроизводительных корпоративных сетей с многоуровневой коммутацией. // Cisco Systems, Inc., Plus Communications, 1998.

66. Проектирование кампусных сетей. // Cisco Systems, Inc., Plus Communications, 1998.

67. Путаница стандартов. // LAN/Журнал сетевых решений. №7, 1996.

68. Риордан Дж. Вероятностные системы обслуживания.-М.:Связь.-1966.

69. Саати Т.А. Элементы теории массового обслуживания и ее приложения. М.: Сов. Радио, 1971. - 520с.

70. Саксонов Е.А. Анализ и проектирование функциональноориентированных распределенных микропроцессорных управляющих систем. Дисс. на соиск. уч. степ. д.т.н. М., МЙЭМ. 1986.

71. Саксонов Е.А. Исследование многоканальной замкнутой циклической системы массового обслуживания. Автоматика и телемеханика. 12, 1979. с.80-86.

72. Семенов К).А. Протоколы и ресурсы Internet.- М,: Радио и связь, 1996. 320 с.

73. Семенов Ю.А. "Сети Интернет. Архитектура и протоколы" (Москва, изд. "Сирин". 1998. 424 с.

74. Сетевые ОС в гетерогенной среде. // LAN/Журнал сетевых решений №7, 1996.

75. Сетевые средства Windows NT Server 4.0, BHV Санкт-Петербург, 1998.

76. Сети Windows NT 4.0 BHV, Киев, 1997.

77. Советов Б.Я. Моделирование систем. .-М.: Высшая школа.-1995.372 с.

78. Создание кабельной системы для современных ЛВС, Микродата. 1998.

79. Создание сетевой инфраструктуры Интранет, Bay Networks, 1997.

80. Таратынкин С. Централизация технологических и информационных ресурсов стратегическое направление развития ИТ ГУТА-Банка. Банковские технологии №1, 2002 .

81. Удаленное управление сетевыми ОС. // LAN/Журнал сетевых решений №5. 1999.

82. Ульман Дж. Основы систем баз данных: Пер. с англ. М.: Финансы и статистика. 1983. 572 с.

83. Управление информационными системами: базовые концепции и тенденции развития. // Открытые системы. №4, 1999.

84. Уэлдон Д.-JI. Администрирование баз данных: Пер. с англ. М.: Финансы и статистика. - 1984. 360 с.

85. Файнберг В. Базы данных типа "клиент-сервер".// Компьютер Пресс. -№7. 1990. С.49-54.

86. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее применения. В 2-х томах Пер с англ. М.: Мир, 1987. Т1-528с. Т2-738с.

87. Фролов А.В., Фролов Г.В. Глобальные сети компьютеров. М.: Диалог МИФИ.- 1995.

88. Чернобровый В. "БИСквит" современное решение, проверенное временем. Бухгалтерия и банки. №9, 2000.

89. Шаймарданов Р.Б. Моделирование и автоматизация проектирования структур баз данных, 1984.

90. Шахов В.Н. Автоматизированная банковская система. Проблемы, поиски, решения. Бухгалтерия и банки №8, 2000.

91. Шварц М. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ: В 2 ч. М.: Наука, 1992. 336 с.

92. Шенк Д.Д. Руководство Novell. Технология клиент/сервер и ее приложения.- М.: Лори. 1995. 272 с.

93. Forman I.R. On the design of large distributed systems.// Proc. IEEE CS 1986 Int. Conf. on Computer Languages, Miami, FL.-1986.-P.84-95.

94. Lawor E.L., Levitt K.N., Turres I. Module Clustering to Minimize Delay in Digital Network / IEEE Trans. v.EC - 18. - N1 - p.445-451.

95. Oracle. Database Administrator's Guide. Oracle Corp.- 1984.

96. Pejhan S., Schwartz M., Anastassion D. Error Control Using Retransmission Schemes in Multicast Transport Protocols for Real-Time-Media.// IEEE/ACM Transactions on Networking.-1996.-V.4, No.3.

97. Philips P. Safe CGI Programming on the Word Wide Web. Seattle,

98. Washington: go2net, Inc., Sept. 1995.

99. Tannenbaum A. Computer Networks. Prentice Hall, N.-Y. 1988. 568p.104. www.alink.altai.ni/-swp Auto Tracker наиболее мощное решение для VLAN.