«Оптимизация распределения ресурсов в вычислительных сетях» (на примере предприятия Cи3Вижн)

ВВЕДЕНИЕ

Системы коммуникации и вычислительные сети в современной инфраструктуре информатизации рассматриваются в качестве ключевого элемента, в котором сосредоточены наиболее прогрессивные информационные технологии и средства вычислительной техники и связи.
Современные вычислительные сети, являясь сложной распределенной системой, требуют регулярной поддержки в режиме штатного функционирования, что может быть достигнуто путем изменения структуры сети, а также применением для управления сетью систем, функционирующих наиболее корректно. Воздействие на проблемные участки сети производится в процессе реализации комплекса организационно - технических мероприятий, которые формируются на основе модели сети.
Вычислительная сеть может иметь сложную структуру и располагаться за пределами одного здания, что усложняет организацию взаимодействия между устройствами и предполагает использование универсального приема – декомпозиции для локализации сбоев в работе сети и эффективного решения проблем ее работоспособности и быстродействия. В этом случае актуальность приобретает вопрос разработки механизмов прогнозирования и мониторинга для оптимизации работы сети, а также устранения проблем, связанных с перегрузкой сети запросами. Для решения данных вопросов специалисты, обслуживающие вычислительные сети, используют комплекс программных и аппаратных средств, состав которого зависит от требований, которые предъявляются к сети, ее функциональных возможностей, а также многих других показателей, характеризующих ее вычислительные ресурсы.
Объект исследования: вычислительная сеть организации.
Предмет исследования: методы и средства балансировки нагрузки в вычислительной сети.
Цель исследования: на основе анализа проблем перегрузки вычислительной сети организации, разработать проектные решения для оптимизации распределения ресурсов в процессе обработке и передачи данных.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:
1. На основе анализа теоретической и научной литературы сформулировать основные классификационные признаки и характеристики вычислительных сетей.
2. Изучить вычислительные ресурсы сетей и их характеристики.
3. На основе характеристики вычислительной сети организации и особенностей ее функционирования оценить оптимальность использования ресурсов в ней.
4. Изучить основные методы балансировки нагрузки в вычислительной сети.
5. Разработать проектные решения для оптимизация распределения ресурсов в вычислительной сети организации и обосновать их эффективность.

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ ОРГАНИЗАЦИИ КАК ИНСТРУМЕНТ УПРАВЛЕНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ 5
1.1. Классификация и общая характеристика вычислительных сетей 5
1.2. Вычислительные ресурсы вычислительных сетей и их общая характеристика 10
1.3. Проблемы перегрузки запросами и их решение в вычислительных сетях 15
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ И СРЕДСТВАОПТИМИЗАЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ ОРГАНИЗАЦИИ 25
2.1. Характеристика вычислительной сети организации и оценка оптимальности использования вычислительных ресурсов в ней 25
2.2. Методы балансировки нагрузки в вычислительной сети организации для оптимизации использования и распределения ресурсов 31
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПО ОПТИМИЗАЦИИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ В ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ ОРГАНИЗАЦИИ 39
3.1. Обзор программно-технических средств оптимизации использования вычислительных ресурсов в вычислительной сети организации 39
3.2. Разработка проектных решений по оптимизации загрузки серверов 45
3.3. Обоснование эффективности проектных решений для оптимизации распределения вычислительных ресурсов в вычислительной сети организации 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 66

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На современном этапе развития сетевых технологий и уровня информатизации бизнес-процессов одним из ключевых моментов, эффективности деятельности компаний является стабильная сетевая инфраструктура, которая способна обеспечить самые высокие требования процессов обработки и передачи информации. При этом предпочтение отдается вычислительным сетям, функционирующим в проводном и беспроводном формате.
Вычислительные сети предприятий и организаций включают в себя множество различных элементов, в том числе сетевое оборудование (коммутаторы уровней доступа и распределения, маршрутизаторы, аппаратные сетевые экраны) и серверы (веб, почтовые, баз данных, документооборота, биллинговых систем). Для уменьшения влияния отказов на работоспособность вычислительной сети и контроля за ее состоянием создаются системы мониторинга. Их можно разделить на активные и пассивные. Системы первой группы самостоятельно инициируют запросы к объектам мониторинга и получают ответы, а работа систем второй группы основана на анализе существующих в сети потоков трафика.
Активные системы мониторинга корпоративных сетей условно можно разделить на централизованные и распределенные. В первых существует единственный узел, который занимается сбором и накоплением данных о сети. Системы второго типа отличаются наличием множества уз-лов, предназначенных для мониторинга сети, причем организация их мо-жет быть различной. Узлы системы могут только опрашивать объекты мо-ниторинга или выступать также в роли распределенного хранилища данных. Распределенные системы строятся для уменьшения нагрузки на узлы, на которых расположена система мониторинга. Как правило, нагрузка в таких системах балансируется статически.

С учетом особенностей деятельности компании «Си3вижн» в процессе анализа были выявлены существенные недостатки в работе вычислительной сети, к основным из которых относится ее перегрузка запросами, что проявляется, в первую очередь, в задержке передачи запросов и отражается на производительности труда персонала. С учетом того, что компания занимается предоставлением услуг, связанных с областью установления и развития эффективных отношений с клиентами и потребителями на основе систематического использования информации для привлечения и удержания клиентов путем постоянного диалога, данная проблема приобретает серьезные масштабы и оказывает влияние на репутацию компании.
Указанные факты определили необходимость модернизации вычислительной сети компании с применением эффективных технических и программных решений, эффективность которых и соответствие предъявляемым требованиям и нуждам компании были доказаны в процессе внедрения.
Для достижения основной цели работы: на основе анализа проблем перегрузки вычислительной сети организации, разработать проектные решения для оптимизации распределения ресурсов в процессе обработке и передачи данных, в ходе выполнения проекта были изучены основные классификационные признаки и характеристики вычислительных сетей, их вычислительные ресурсы. На основе характеристики вычислительной сети компании «Си3вижн» и особенностей ее функционирования выполнена оценка оптимальности использования ресурсов в ней.
В процессе анализа, определившего необходимость модернизации вычислительной сети, изучены основные методы балансировки нагрузки в ней, определены логические схемы структурных блоков сетевой инфраструктуры и наиболее рациональные способы подключения каждого из блоков к ядру сети. Выбрана конфигурация и расположение точек доступа беспроводной сети. Разработан механизм авторизации пользователей проводной и беспроводной сети.
Во избежание потери, искажения и несанкционированного доступа к информации она должна быть защищена. Основными методами защиты компьютерной информации являются:
ограничение доступа к защищаемой информации;
разграничение доступа к защищаемой информации;
разделение доступа (привилегий) к защищаемой информации; идентификация и аутентификация субъекта доступа (пользователей, программ, технических средств, носителей и документов);
криптографическое преобразование информации: протоколирование и аудит (контроль и учет доступа);
защита информации в аварийных ситуациях;
контроль доступа к внутреннему монтажу аппаратуры, линиям связи и коммуникации;
защита от побочных электромагнитных излучений и наводок (ПЭМИН).
Таким образом, согласно указанным требованиям при разработке направлений оптимизации распределения ресурсов в вычислительной сети организации были предложены комплексные меры, направленные на реализацию требований безопасности. На основе анализа основных возможностей и требований к системе выбор был сделан в пользу сертифицированных средств защиты:
1. Для организации защищенной сети выбран продукт компании Infotecs VipNet Office.
2. Для защиты информации от НСД Secret Net.
Таким образом, в результате исследования сформированы проектные решения, которые позволят реализовать основные требования к организации вычислительной сети с целью оптимизации распределения ресурсов. Разработанная система готова к внедрению и полностью удовлетворяет поставленным требованиям. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Федеральный закон РФ от 27.07.2006 № 152 – ФЗ «О персональных данных» (ред. от 1.09.2015 г) // СПС «КонсультанПлюс».
2. Федеральный закон РФ от 29 июля 2004 г. №98-ФЗ «О коммерческой тайне» (ред. 12.03.2014 г.) // СПС «КонсультанПлюс».
3. Богатырев В.А., Богатрыв А.В., Голубев И.Ю., Богатырев С.В. Оптимизация распределения запросов между кластерами отказоустойчивой вычислительной системы // Научно-технический вестник ИТМО. – 2013. – № 3. – С. 77–82
4. Бройдо В., Ильина О. Архитектура ЭВМ и систем: Учебник для ВУЗов. - СПб.: Питер, 2011.- 520с.
5. Гвоздева В. А., Лаврентьева И. Ю. Основы построения автоматизированных информационных систем: учебник. — M.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2012. — 320 с.: ил. — (Профессиональное образование).
6. Зиангирова Л.Ф. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации [Электронный ресурс]: учебно-методическое пособие/ Зиангирова Л.Ф.— Электрон. текстовые данные.— Саратов: Вузовское образование, 2015.
7. Келим Ю.М. Вычислительная техника: Учеб. Пособие для студ. сред. проф. Образования. -М.: Издательский центр «Академия», 2012.-384с.
8. Лабскер Л.Г., Бабешко Л.О. Особенности работы с Microsoft Access – М.: ЮНИТИ, - 2012. – 480с.
9. Максимов Н. В., И. И. Попов Компьютерные сети Издательства: Форум, Инфра-М, 2012 г. Твердый переплет, 448 с.
10. Оливер Ибе Компьютерные сети и службы удаленного доступа [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Оливер Ибе— Электрон. текстовые данные.— М.: ДМК Пресс, 2010.
11. Олифер, В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, про- токолы: учебник для вузов / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. – 4-е изд. – СПб.: Питер, 2010..
12. Основы построения беспроводных локальных сетей стандарта 802.11. Практическое руководство по изучению, разработке и использованию беспроводных ЛВС стандарта 802.11» / Педжман Рошан, Джонатан Лиэри. – М.: Cisco Press Перевод с английского Издательский дом «Вильямс»,2011
13. Пятибратов А.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник.- М.: Финансы и статистика, 2006.-512 с.:ил «Современные технологии беспроводной связи» / Шахнович И. – М.: Техносфера, 2013
14. Таненбаум Э. Архитектура компьютера. – СПб.: Питер, 2010.
15. Технологии разработки и создания компьютерных сетей на базе аппаратуры D-LINK [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов/ В.В. Баринов [и др.].— Электрон. текстовые данные.— М.: Горячая линия - Телеком, 2013.— 216 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/37207.
16. Щербо В.К. Стандарты вычислительных сетей. – М.: Кудиц – Образ, 2011
17. Bogatyrеv V.A., Golubev I.Y., Bogatyrеv S.V. Optimization and the Process of Task Distribution between Computer System Clusters // Automatic Control and Computer Sciences. – 2012. – V. 46. – № 3. – P. 103– 111
18. WLAN: практическое руководство для администраторов и профессиональных пользователей / Томас Мауфер. – М.: КУДИЦ-Образ, 2012.