МОДЕРНИЗАЦИЯ ЛОКАЛЬНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ СПбГИТМО

Д.Л.Губанов, В.Я.Михновец, А.О.Сергеев

Санкт-Петербургский государственный институт точной механики и оптики (технический университет)

Тел.: (812) 238-85-07, e-mail: goobanov@spb.runnet.ru, michnovets@rem.ifmo.ru, sergeev@cts.ifmo.ru

К началу 1997 г. локальная компьютерная сеть СПбГИТМО из-за заметно возросших потребностей подразделений института оказалась перед необходимостью проведения технической реорганизации. Для ее проведения и выполнения последующих работ по развитию и управлению общеинститутским сетевым хозяйством был создан Центр компьютерных коммуникаций института, сотрудники которого начали осуществление этой задачи. В докладе обсуждаются проблемы, возникшие при проведении модернизации сети, а также пути их решения.

Опишем кратко технические характеристики сети СПбГИТМО на момент начала реорганизации, а также причины, из-за которых возникла потребность модернизации:

1. Институтская сеть (сам backbone, сегменты от институтских магистральных роутеров до подразделений и, в большинстве случаев, сетевая разводка внутри подразделений - кафедр, лабораторий и т.п.) была построена на коаксиальных кабелях (10base2), не имеющих технических перспектив по дальнейшему увеличению пропускной способности и повышению надежности функционирования всего сегмента при любом сбое в одном из узлов, а также возможности использования других, кроме Ethernet, сетевых технологий (например, 100VG-AnyLAN, Fast Ethernet).

2. Backbone СПбГИТМО базировался на программных роутерах (multiprotocol router на базе NetWare 4.1 - роутинг IP и IPX), работавших на машинах класса AT486, периодически "зависавших" из-за большой нагрузки (на отдельных роутерах было установлено 7 сетевых карт), - так и из-за иногда возникавших проблем на коаксиальных кабелях на стороне подразделений-клиентов (отсутствие терминатора могло привести к "зависанию" всего роутера и, в результате, нарушению нормальной работы других клиентов вплоть до нарушения связности СПбГИТМО с Internet).

3. Начали сказываться физические и программные затруднения в возможностях подключения новых клиентов - отсутствие свободных слотов для сетевых карт в роутерах, отсутствие возможности подключения к некоторым из существующих сегментов (недостаток в них свободных IP-адресов при отсутствии в сегменте своих собственных роутеров и т.п.).

4. Некоторые подразделения института, физически сосуществующие на одном коаксиале (друг за другом), стали испытывать трудности в независимом развитии собственного сетевого хозяйства при обеспечении должного уровня надежности и достаточной полосы пропускания при доступе к backbone СПбГИТМО.

5. На эффективности работы сети постепенно начал сказываться все более заметный межкафедральный трафик, связанный с возникновением территориально распределенных рабочих групп, появлением внутриинститутских информационных ресурсов общего пользования.

6. Все более актуальным становится вопрос обеспечения должного уровня защиты информационных ресурсов, контроля прав доступа, пресечения попыток несанкционированного доступа и т.п., включая ограничения по работе с отдельными внутриинститутскими серверами для сетей учебных классов, защиту компьютеров локальной сети от некоторых типов атак через Internet, четкий контроль за распределением пространства IP-адресов и защиту от их подмены.

Для обеспечения и эффективного администрирования подобных процессов с соответствующим уровнем надежности и удобства требовались возможности полного управления многопротокольным трафиком, виртуальными сетями (VLAN) в масштабах всего института, фильтрования трафика, в дальнейшем также обеспечения Quality of Service (QoS) (гарантированное выделение требуемой полосы пропускания мультимедийным приложениям), мощные и централизованные средства администрирования и мониторинга.

При проведении модернизации локальной сети института необходимо было учитывать следующее:

1. Основное условие - необходимо было обеспечить постепенный переход на новые технические рельсы, не прерывая функционирования существующей сети, т.к. модернизация могла быть проведена только в течение нескольких месяцев, как минимум, из-за разного стартового потенциала клиентов и перспектив развития их потребностей.

2. Все изменения необходимо было производить совершенно прозрачно для конечных пользователей (сохранение логических сегментов и адресации уже существовавших и работавших сетевых сегментов), т.к. в большой организации практически невозможно производить какие-либо глобальные изменения синхронно во всех подразделениях - у всех разные графики и время работы, сеть используется для учебного процесса и работы ответственных приложений (бухгалтерия) в течение всего рабочего времени дня, функционируют круглосуточные сервисы типа e-mail, http-серверов и т.п.

3. Модернизацию необходимо было производить в расчете на перспективу - с учетом возможностей роста по использованию новых существующих и будущих сетевых технологий, а также и более эффективного использования уже имеющегося оборудования (например, сетевых карт и концентраторов 100VG-AnyLAN).

Общая схема модернизации с технической и программной точек зрения выглядит следующим образом:

1. Кабельная система: основная магистраль - оптический многомодовый кабель, имеющий хорошие перспективы на будущее (Fast Ethernet, ATM), вся остальная (новая и заменяемая) проводка - витая пара категории 5 (UTP Category 5). Использование коаксиального кабеля ограничивается рамками внутренних сегментов подразделений-клиентов сети СПбГИТМО.

2. С учетом тесной взаимосвязи СПбГИТМО и Вузтелекомцентра/RUNNet, общей ориентации клиентов сети СПбГИТМО на активное использование ресурсов Internet и постепенного внедрения технологий intranet, имело смысл продолжать ориентироваться в основном на использование сетевого оборудования фирмы Cisco - одного из мировых лидеров в сетевой области, - широко используемого в сети RUNNet, где оно, фактически, является корпоративным стандартом. Базирование сети на оборудовании фирмы Cisco гарантирует поддержку всех современных сетевых технологий и протоколов, хорошую совместимость с аппаратным и программным обеспечением других фирм с одновременным использованием и фирменных, широко используемых в реальной сетевой практике, технологий (в частности, ISL-технология мультиплексирования VLAN).

Модернизация сети СПбГИТМО была произведена следующим образом:

1. Backbone (три Novell'овских сервера-роутера) постепенно был заменен на территориально распределенный, но логически сколлапсировавший backbone, состоящий из трех поддерживающих ISL-based VLANs коммутаторов Catalyst 3016A и роутера CISCO 4500-M. Выход из СПбГИТМО в сеть RUNNet осуществляется через serial модуль роутера. Коммутаторы соединены между собой ISL-транковыми линками в логически избыточный треугольник (для повышения надежности и возможности сбалансированного распределения трафика разных VLAN'ов по избыточным линкам) через двухпортовые модули 100Base-F/ISL и один из них - с роутером через модуль 100Base-T/ISL. Все 100 Mb/s транковые линки - full-duplex'ные. Подключение сетевых сегментов конечных пользователей осуществляется через порты10Base-T коммутаторов (отдельные порты в зависимости от потребностей и возможностей клиентов также можно конфигурировать как full-duplex).

2. Поскольку у коммутаторов Catalyst 3000 отсутствует возможность прямого подключения коаксиальных 10base2 сегментов, то существующие сегменты коаксиала были подключены к новому backbone через концентраторы с перспективой на постепенную замену кабелей на UTP Category 5. Некоторые сегменты коаксиала, видимо, все же останутся надолго, т.к. проложены в труднодоступных местах и их замена вряд ли даст значительные преимущества, т.к. такие кабели просто соединяют коммутатор с удаленным концентратором. Кроме того существуют сегменты коаксиала, имеющие длину более 100 м (максимальная длина сегмента для UTP Category 5).

3. За счет использования технологии VLAN получена возможность создавать логические виртуальные сети из физически удаленных друг от друга сегментов, более свободно и гибко распределять IP-адреса между сегментами из имеющегося у института пула нескольких IP-сетей класса C (ранее это было несколько затруднено в связи с наличием на backbone нескольких роутеров, теперь же всем роутингом между клиентами сети института занимается единственный роутер CISCO 4500-M, имеющий колоссальные возможности мультипротокольного роутинга и фильтрования трафика), свободно подсоединять новых клиентов к сети, создавая новые VLAN'ы.

4. Получена возможность фильтровать и получать статистику трафика не только каждого сегмента, но и, в принципе, каждого компьютера как на втором (data-link layer) уровне модели OSI (с помощью как коммутаторов, так и роутера), так и на третьем (network layer) уровне.

На данный момент сеть института полностью функционирует на новом оборудовании, большая часть старой коаксиальной проводки заменена на UTP Category 5, а новые клиенты подключаются только с использованием витой пары. Пропускная способность LAN существенно повысилась, заметно облегчилась локализация различных сетевых проблем и ошибок конфигурации, мониторинг и протоколирование работы сети. В целом в результате проведенной модернизации сетевой инфраструктуры существенно улучшились обозримость, управляемость и расширяемость локальной компьютерной сети СПбГИТМО.