Методика и этапы проектирования сетей ЭВМ

При определении характеристик серверного оборудования и оборудования рабочих компьютеров сети следует ориентироваться на требования, выдвинутые в процессе анализа исходных данных. Кроме того, следует принять решение относительно выбора организации управления в ЛВС. В настоящее время по данному основанию разделяют следующие виды компьютерных сетей:

Одноранговые сети (сети с децентрализованным управлением);

Серверные сети с «толстым» клиентом (сети с централизованным управлением, прикладное программное обеспечение размещено и на клиенте, и на сервере);

Серверные сети с «тонким» клиентом (сети с централизованным управлением, прикладное программное обеспечение размещено только на сервере);

В таблице 4 рассмотрены некоторые характеристики указанных видов ЛВС.

Таблица 4. Сравнительная характеристика ЛВС с разной организацией управления

Характеристика

Одноранговая сеть

Серверная сеть с «толстым» клиентом

Серверная сеть с «тонким» клиентом

Стоимость серверного оборудования

Отсутствует

Высокая

Очень высокая

Стоимость рабочих станций

Высокая

Средняя

Низкая

Макс. размер сети

Низкий

Высокий

Высокий

Защита информации

Низкая

Выше средней

Высокая

Удобство управления

Низкое

Высокое

Высокое

Планирование мер по обеспечению информационной безопасности и защиты от сбоев электропитания заключается в выборе дополнительных аппаратных или программных средств, в том числе таких, как:

Организация межсетевых брандмауеров;

Применение механизмов шифрования данных;

Использование электронной цифровой подписи;

Применение средств контроля и подстановки трафика;

Использование сверхнадежных RAID-систем для хранения информации на сервере;

Использование источников бесперебойного питания для обеспечения надежной работы серверных и иных сетевых устройств.

Каждая из приведенных выше мер позволяет повысить соответствующий «показатель качества» проектируемой компьютерной сети, однако стоимость ЛВС при этом также возрастает.

  При выборе программного обеспечения для проектируемой сети особое значение имеет выбор сетевой операционной системы (СОС). В настоящее время широкое распространение получили СОС Novel Netware и СОС Microsoft Windows (Server) (разумеется, это не единственные возможные варианты). Многие специалисты указывают, что при примерно равных затратах на покупку ПО, сетевая операционная система обеспечивает более высокий уровень защиты данных от несанкционированного доступа и быстродействия при данном типе сетевого оборудования. Кроме того, эксплуатационные расходы при использовании СОС Novell заметно ниже аналогичных расходов при использовании СОС Microsoft Windows (особенно для больших ЛВС). С другой стороны, СОС Microsoft Windows обеспечивают более высокий уровень совместимости с программным обеспечением рабочих компьютеров сети, что положительно сказывается на эффективности работы ЛВС. Поэтому для небольших и средних компьютерных сетей использование СОС Microsoft Windows является вполне оправданным.

Выбор оптимального варианта ЛВС

Обычно для заданной предметной области можно составить несколько вариантов конфигурации локальной компьютерной сети, каждый из которых удовлетворяет требованиям, выдвинутым на этапе определения исходных данных. Между собой эти варианты могут сильно различаться по стоимости реализации, уровню быстродействия и надежности передачи данных и т. д. Для выбора оптимального проекта проводится системная оценка всех вариантов ЛВС по восьми основным критериям:

Быстродействие (скорость передачи данных);

Надежность (защищенность передачи данных от искажений и помеховню быстродействия и надежности передачи данных и т. иямласти и условиям программной и аппаратной совместимос);

Информационная безопасность (защищенность от несанкционированного доступа к информации, защищенность информации от возможных потерь);

Мобильность (как один из показателей эффективности использования ЛВС);

Стоимость организации и эксплуатации сети;

Масштабируемость (возможность увеличения размера сети в будущем);

Удобство организации и обслуживания ЛВС.

Очевидно, что нахождение оптимального варианта зависит от того, какие критерии из перечисленных являются приоритетными. Из множества методов решения поставленной задачи в данной работе предлагается рассмотреть и использовать метод анализа иерархий Саати.

Метод анализа иерархий

Метод анализа иерархий (МАИ) был разработан известным американским специалистом Т. Саати (T. Saaty) специально для задач принятия решений. В настоящее время указанный метод широко используется в самых разных предметных областях от оценки недвижимости до выбора кандидата на замещение вакантной должности. Суть метода заключается в иерархической декомпозиции исходной проблемы на все более простые составляющие части и последующего экспертного сравнения этих частей для определения приоритетности имеющихся альтернатив. Рассмотрим общий алгоритм метода более подробно.

Первым этапом применения МАИ является структурирование проблемы выбора в виде иерархии или сети. В вершине иерархии, используемой в МАИ, располагается основная цель, далее, со второго по предпоследний уровень ─ подцели, и, наконец, на самом нижнем уровне ─ альтернативы, среди которых производится выбор. Цель, подцели и альтернативы обычно называют объектами или элементами иерархии. В нашем случае целью, очевидно, является выбор оптимального варианта ЛВС. Поскольку решение о выборе наилучшего проекта зачастую принимается группой лиц (экспертов), каждый из которых имеет собственное суждение относительно имеющихся вариантов, то за объекты иерархии второго уровня целесообразно принять мнения каждого из этих лиц. Например, в принятии решения о выборе варианта ЛВС организации могут участвовать технический финансовый и генеральный директоры. Эксперты не зависимо друг от друга выбирают оптимальный вариант исходя из указанного выше набора критериев (быстродействие, надежность, информационная безопасность и т.д.) – которые образуют множество объектов иерархии третьего уровня. Наконец, на последнем, четвертом уровне должны находится имеющиеся альтернативы – варианты построения локальной компьютерной сети. Построенная иерархия довольно точно отражает реальную ситуацию, в которой принимается решение – во всяком случае, с точки зрения влияющих на него факторов.

На втором этапе применения МАИ выясняется интенсивность взаимодействия элементов иерархии. Определение интенсивности взаимодействия позволяет вычислить величину воздействия низших уровней иерархии на высшие уровни и, тем самым, решить задачу выбора наилучшей альтернативы. На каждом уровне интенсивность взаимодействия объектов может быть интерпретирована по-разному (рассмотрим интерпретацию для поставленной задачи):

Для второго уровня она показывает, насколько мнение одного эксперта относительно остальных для принятия окончательного решения.

Для второго уровня – насколько важен с точки зрения каждого из экспертов тот или иной критерий по отношению к остальным при выборе оптимального варианта.

Для третьего уровня – насколько предпочтительнее, по мнению каждого из экспертов и с точки зрения каждого из используемых критериев, один из имеющихся вариантов ЛВС по отношению к остальным.

Для определения интенсивности взаимодействия элементов иерархии в МАИ используются попарные сравнения элементов. Все элементы иерархии одного уровня сравниваются парами с точки зрения их важности и влияния на принятие решения. Сравнение происходит с использованием следующей шкалы:

1

Равная важность/предпочтительность

3

Умеренное превосходствл одного над другим

5

Существенное превосходство одного над другим

7

Значительное превосходство одного над другим

9

Очень сильное превосходство одного над другим

2, 4, 6, 8

Промежуточные значения шкалы

Результаты попарного сравнения элементов заносятся в матрицу сравнения размерности n×n, где n – число сравниваемых элементов. Элемент  указанной матрицы выражает результат сравнения элементов i и j. Если при сравнении элементов i и j получено a(i,j)=b, то результатом сравнения элементов j и i должно быть a(j,i)=1/b. Очевидно, что диагональные элементы матрицы равны 1. Сравнение элементов проводится на всех уровнях иерархии, начиная со второго. В случае выбора оптимального варианта ЛВС сначала проводится сравнение авторитетности мнений экспертов, участвующих в принятии решений. После этого каждый эксперт должен, во-первых, провести попарное сравнение важности используемых критериев оценки, а затем выполнить попарное сравнение имеющихся альтернатив с точки зрения каждого из критериев. Таким, образом, каждый эксперт должен получить в результате своей работы 1 матрицу сравнения размером 8×8 (для третьего уровня иерархии) и 8 матриц размером 3×3 (для трех возможных вариантов ЛВС). Общее количество матриц сравнения для рассматриваемой задачи: 1 + m×(1+8) = 1+9×m, где m – количество участвующих экспертов. Если , …,  – обозначения элементов иерархии j-того уровня, а n(j) – их количество (j = 2, 3, …, k), то матрицы сравнения j-того уровня можно обозначить как , где ,…,,  – каждая матрица соответствует фиксированному набору элементов иерархии вышерасположенных уровней.

На третьем этапе происходит обработка полученных данных и синтез вектора приоритетов, который ранжирует рассматриваемые альтернативы с точки зрения их предпочтительности. Для этого прежде всего находят векторы локальных приоритетов для каждой из полученных матриц сравнения. Искомый вектор локальных приоритетов w будет равен собственному вектору для максимального собственного значения соответствующей матрицы, нормализованному к единице. Т. Саати предложил упрощенную процедуру вычисления вектора w. Пусть v – вектор геометрических средних строк некоторой матрицы сравнения:

 (1)

 Тогда вектор w будет определяться следующим образом:

 (v1,…,vn – элементы вектора v) (2)

  Вектор локальных приоритетов составляется для каждой матрицы сравнения и характеризует относительную силу влияния каждого отдельного объекта на данном уровне иерархии без учета информации c других уровней. После определения локальных векторов приоритета для всех матриц сравнения производится синтез общих векторов приоритетов W, характеризующих степень влияния каждого объекта на данном уровне иерархии с учетом информации вышестоящих уровней. Процедура синтеза проводится по иерархии объектов снизу вверх и может быть записана в виде следующего алгоритма:

На нижнем (k-том) уровне иерархии вектор локальных приоритетов и общий векторы приоритетов совпадают: = .

На j-том уровне иерархии (2 ≤ j < k) для всех наборов элементов иерархии вышестоящих уровней можно составить матрицу , размера n(k)×n(j), столбцами которой являются общие векторы приоритетов следующего (j+1-ого) уровня:

 (3)

В этом случае общие векторы приоритетов j-того уровня будут вычисляться как произведение матрицы на соответствующий вектор локальных приоритетов:

 (4)

Размерность вектора  равна n(k).

В результате на 2-ом уровне иерархии получим глобальный вектор приоритетов W размерности n(k), элементы которого показывает относительную предпочтительность выбора той или иной альтернативы k-того уровня.

Конфигурация локальных сетей