ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к техническому заданию
на разработку территориальной компьютерной сети
образовательный учреждений Алтайского края
(Региональной Образовательной Сети Алтая)
г. Барнаул
1994
1. ВВЕДЕНИЕ
Основные проблемы, подлежащие решению в процессе создания телекоммуникационной инфраструктуры Региональной образовательной сети Алтая.
1. Формирование и развитие среды передачи данных;
2. Формирование комплекса сетевых услуг;
3. Разработка типовых вариантов локальных сетей организаций РОСА, сопрягаемых с территориальной сетью.
Без надлежащего решения этих задач создание необходимой инфраструктуры невозможно. Следует также отметить, что речь может идти только о комплексном решении перечисленных задач, т.е. только создав среду передачи данных и в значительной степени канонизировав ее, наполнив сетевыми услугами и предоставив эти услуги непосредственно на рабочих местах ученым, специалистам, учителям и учащимся, мы достигнем необходимого эффекта.
Эффекты, связанные с ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ СЕТИ РОСА:
- повышение уровня доступности информации,
- увеличение скорости распространения информации,
- безбумажная технология,
- эффективный личный контакт со специалистами и учеными региона, России и зарубежья,
- возможность коллективного обсуждения проблем (телеконференции),
- доступ к региональным, российским и зарубежным базам данных и знаний,
- доступ к фондам библиотек,
- предоставление телекоммуникационных средств обучения и повышения квалификации,
- эффективные консультации специалистов в процессе обучения, повышения квалификации и профессиональной деятельности,
- удаленный доступ к вычислительным ресурсам мощных ЭВМ,
- удаленный доступ к уникальным программным продуктам, в том числе и к дорогостоящим лицензионным программным комплексам.
Эффекты, связанные с ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ОРГАНИЗАЦИЙ РОСА:
----- Управленческие и "производственные" -----
- выработка согласованных планов и эффективная координация деятельности в области науки и образования,
- организация совещаний руководителей в режиме телеконференций,
- оперативный доступ к вышестоящим руководителям и организациям,
- оперативный доступ к коллегам-управленцам в России и за рубежом,
- доступ к российским и мировым центрам информации (политической, экономической и специальной), что позволяет оперативно отслеживать тенденции событий в интересующих областях жизни, науки, образования и технологии,
- усовершенствование технологии управления образовательным комплексом,
- автоматизация и организация доступа к библиотекам, фондам алгоритмов и программ, к патентным фондам,
- оперативная публикация результатов научных исследований (электронные журналы, сборники и рефераты),
- автоматизация ведения и доступ к фондам отчетов,
- доступ к статистическим фондам территории,
- доступ к издательским системам,
- реклама новых разработок, технологий и услуг.
----- Хозяйственная деятельность -----
- оперативное получение информации о новом оборудовании, материалах и услугах сторонних организаций,
- совершенствование снабжения (доступ к биржам, торговым домам),
- ведение мало используемого (уникального) или обменного фонда оборудования,
- ведение интегрированного "склада",
- работа с "электронной доской об'явлений",
- установление сотрудничества с деловыми партнерами.
2. СРЕДА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
Понятие среды передачи данных включает в себя ряд составляющих, важнейшие из которых:
- физическая среда передачи данных,
- программно-математическая среда,
- администрирование территориальной системы передачи данных.
Физическая среда передачи данных в пределах територии обычно формировалась чисто эволюционным путем в расчете на традиционные способы коммуникации (звук, изображение, документ), однако многие компоненты этой среды могут быть использованы для коммуникации между вычислительными машинами и их пользователями.
В настоящее время для межмашинной коммуникации у нас в крае наиболее активно применяются коммутируемые телефонные линии (в том числе, сеть "Искра-2"), обеспечивающие скорость 1200-2400 bps (может достигать 9600 bps) и выделенные (некоммутируемые) линии, позволяющие работать со скоростями 9600-19200 bps. Большинство пользователей компъютерных сетей использует коммутируемые линии и лишь в редких случаях применяются выделенные линии (например, они применены в сети Relcom для связи с Москвой, Новосибирском и Бийском).
Развитие телефонных сетей предусматривает использование цифровых средств связи, которые позволяют повысить скорость (до 64000 bps) и качество передачи информации. Однако, реальное применение этих средств только планируется.
К другим, специфическим или более эффективным способам передачи данных относится радио-связь и космическая связь, но использование их в крае только начинается.
В последнее время получают развитие специализированные среды передачи данных, основанные на протоколе X.25.
Существующая в регионе программно-математическая среда передачи данных представляет собой в настоящий момент конгломерат, сформированный функционирующими в регионе сетями (Relcom, Sprint, Ремарт, ROSNET ...), которые выстраиваются по принципу почти полного игнорирования друг-друга. Со временем ситуация все больше осложняется, если раньше мы имели дело с сетями коммерческого или любительского происхождения, то теперь в эту сферу все активнее вовлекаются государственные и банковские структуры, что грозит уже серьезными потерями при отсутствии даже минимальной координации. Стандартизация сетевого обмена невозможна без согласования технической политики с региональной сетью Алтайского научно-образовательного комплекса. Таким образом было бы крайне полезным навести порядок с созданием сетей в организациях РОСА.
Анализ существующих в регионе компьютерных территориальных сетей и имеющийся у нас в регионе длительный опыт создания таких сетей, позволяет указать основные компоненты программно-математической среды.
Основой должен служить "ствольный" протокол сетевого и межсетевого обмена, ориентированный на пакетную передачу данных. К числу таких протоколов относится TCP/IP, который широко используется в России, положен в основу территориальных сетей Томской и Новосибирской области и длительное время успешно эксплуатируеся на Алтае в рамках сети Relcom. Этот протокол достаточно хорошо поддержан "снизу" (на канальном уровне он может использовать протоколы SLIP, PPP, X.25), "сверху" (на прикладном уровне он поддержан протоколами TELNET-виртуальный_терминал, FTP-передача файлов, SMTP-электронная_почта, NNTP-телеконференция, NFS-сетевая файловая система и другими) и "с боков" (т.е. в других типах сетей часто предусмотрено сопряжение с этим протоколом, хотя он и не является для них основным). К рекомендациям, касающимся "ствольной" части территориальной сети, относится также выбор основной операционной среды. Наиболее естественно TCP/IP реализуется в операционных системах семейства UNIX, что и фиксирует наш выбор. (Хотя, строго говоря, неплохие реализации TCP/IP имеются и в других системах, а в практических применениях используется комбинация операционных систем, но, как правило, с существенным предпочтением UNIX).
Ниже, при обсуждении способа сопряжения локальных сетей учреждений РОСА с территориальной сетью, мы вернемся к обсуждению основного протокола сети и операционной системы, и покажем, что имеются варианты эффективного вживления локальных сетей в "ствольную" часть системы, если в ней использованы TCP/IP и UNIX.
Администрирование территориальной сети в чисто техническом плане, после фиксации программно-математической и технической сред, осуществляется на основе существующих рекомендаций и мы не будем здесь углубляться в них.
Отметим более специфические для территориальных сетей вопросы:
- координация технического развития сети и концентрация усилий и средств различных организаций для этой цели,
- стандартизация сетевых средств,
- координация и финансирование внешних сопряжений сети,
- координация и единая политика в сфере программного обеспечения сети,
- координация ценовой политики в сети,
- разработка и сертификация сервисных средств сети (ниже мы более подробно остановимся на необходимом составе сервисных средств).
Уже этот, неполный перечень говорит об особой важности затронутых проблем, без решения которых сеть не будет нормально функционировать и развиваться.
В этой области в первую очередь следует затратить усилия на создание соответствующих нормативных актов, планов и последовательно проводить их в жизнь.
3. СЕРВИС ТЕРРИТОРИАЛЬНОЙ СЕТИ РОСА
Сервис, предоставляемый сетью РОСА, подразделяется на общий и локальный. Здесь мы коротко обсудим общесетевой сервис, а к локальному сервису обратимся при обсуждении типового варианта локальной сети учреждения РОСА.
Сервис в сети образуется некоторыми программно-техническими комплексами - СЕРВЕРАМИ и услугами сети.
Важнейшими с точки зрения нормального функционирования сети являются следующие сервисные средства.
П о ч т о в а я у с л у г а обеспечивает обмен электронной почтой между пользователями сети как внутри региона, так и вне его. В рамках рассматриваемого нами варианта эта услуга осуществляется с использованием средств UUCP и SMTP. Адресация почтовых сообщений соответствует принятой в Relcom и Internet. За счет имеющихся шлюзовых соединений между сетями почта может доставляться практически в (из) любые мировые сети. Отправка сообщений может осуществляться в текстой и нетекстовой форме, в открытом и шифрованом виде. В данный момент такой механизм почтовой связи фактически признан основным в регионах Западной Сибири и России.
С е р в е р н о в о с т е й - также необходимый атрибут любой сети. Он позволяет клиентам вести оперативный обмен информацией с широким кругом заинтересованных лиц. Может использоваться в режиме телеконференции для обсуждения профессиональных, политических, экономических и любых других вопросов. Часто применяется в режиме "электронной доски объявлений", которая обеспечивает, например, процедуры купли-продажи и рекламы товаров и услуг. Очень широко используется профессионалами в области программирования и вычислительной техники, а также коммерческими, производственными и другими учреждениями. Информация на сервере новостей не подлежит длительному хранению, поскольку очень динамично пополняется. Срок хранения обычно ограничивается одной-двумя неделями. Общение сервера и пользователя осуществляется обычно на основе почтовых сообщений.
Ф а й л о в ы й с е р в е р - это очень емкое хранилище файлов, которые обычно представляют собой программы, программные комплексы, технические описания, библиотеки и исходные тексты программ. Пользователь, на основе почтовой связи, может заказать себе любой файл с сервера. Срок хранения файлов на таком сервере может исчисляться годами.
FTP - с е р в е р по своему функциональному назначению совпадает с файловым сервером. Отличие состоит в способе доступа пользователя к информационной базе сервера. В этом случае пользователь "входит" в машину, на которой расположен сервер, может выяснить, какие файлы имеются и осуществить передачу нужного ему файла на свою машину в рамках текущего сеанса связи. Этот способ является психологически более комфортным и результат достигается за более короткое время. Обязательным в этом случае наличие на машине пользователя средств поддержки протокола FTP (или в естественной форме, если пользователь работает в UNIX, или на уровне эмуляции, если он работает, например в MS DOS. Таких эмуляторов существует великое множество, начиная с очень универсальных, например, NOS K9Q, до самых простейших).
BBS - с е р в е р очень широко используется в любительской сети FIDOnet для реализации функций, аналогичных файловому и FTP серверам. Очень популярен среди пользователей MS DOS и имеет определенные преимущества. Данный сервер реализован в среде UNIX в многопользовательском варианте и обеспечивает приятное дополнение стандартного сервого сервиса.
С е р в е р д о с т у п а, это средство, обеспечивающее возможность использования вычислительных мощностей и программного обеспечения удаленных высокопроизводительных машин. Оно поддерживается протоколом TELNET (виртуальный терминал), как в "ствольной" части системы, так и на рабочих станциях пользователей (есть большое количество реализаций TELNET для MS DOS). Данный сервис исключительно важен в сети РОСА, т.к. ечень естественно используется при обучении, в процессе выполнения расчетов и при использовании удаленных баз данных.
FAX - с е р в е р, это средство, позволяющее принять и передать другим FAX-серверам или службе электронной почты информацию от (к) факсов пользователей или сетевых рабочих станций, оснащенных факс-модемами и сканерами. Этот сервер обеспечивает, таким образом, доставку факсимильной информации, что необходимо при деловом общении.
Предыдущее перечисление серверов, разумеется, является неполным, существуют и необходимы для реализации в сети РОСА многочисленные с п е ц и -а л и з и р о в а н н ы е серверы, например, сервер нормативных актов по деятельности учреждений системы образования, сервер краевой статистики, сервер-регистр организаций и учреждений, библиотечный сервер, сервер обучающих программ, сервер методических пособий и учебных программ и т.п. Неполным является и перечень сетевых у с л у г, например, очень важным является выпуск электронных журналов. Многие из сетевых услуг должны быть реализованы в форме баз данных или баз знаний с возможностью прямого доступа к ним непосредственно с рабочих мест пользователей сети.
3. ТИПОВЫЕ ВАРИАНТЫ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ РОСА
Анализ существующего опыта создания локальных сетей на Алтае и в других регионах показывает, что в основном конструируются сети на базе программного обеспечения фирмы Novell.
Физической средой таких локальных сетей является коаксиальный кабель. Сеть обеспечивает скорость передачи информации до 10 Мб/сек. Протяженность сети: от десятков метров до километра. Каждая рабочая станция и серверы обеспечиваются сетевыми адаптерами Ethernet (протокол физического уровня 802.3). Число рабочих станций может достигать нескольких сотен.
Программно-математическая среда - это обычно NetWare 2.15-3.11 с сетевым протоколом IPX. В современных реализациях NetWare предусматривается возможность использования протокола TCP/IP. Основной сервис, предоставляемый пользователю NetWare, это сервер памяти, т.е. NetWare позволяет открыть на рабочей станции одно или несколько сетевых устройств и за счет этого существенно наростить мощность рабочих станции сети.
Поскольку протоколы IPX и TCP/IP могут сосуществовать в одной физической среде (коаксиальном кабеле), то в состав локальной сети можно включить и серверы на Unix'овской платформе, а именно:
- транспортный сервер, обеспечивающий связь локальной сети со "ствольной" частью территориальной сети на уровне TCP/IP с канальным протоколом SLIP (для выделенных линий) или даже на уровне Ethernet, если расстояние до "ствола" системы это позволяет (связь "репитор-репитор" позволяет проходить участки свыше полутора километров);
- сервер доступа, который позволяет любой рабочей станции локальной сети становиться виртуальным терминалом UNIX-машины;
- почтовый сервер, который обеспечивает услугу электронной почты для любой локальной станции, эта услуга может быть реализована на уровне сервера доступа или с помощью других многочисленных решений;
- файловый сервер, который мы подробно обсуждали раньше; представляется наиболее выгодной его реализация в форме FTP-сервера; на этом сервере хранится программное обеспечение и документация, специфичные для организации, в которой функционирует локальная сеть; программное обеспечение и документация общего характера хранится на файловом сервере "ствольной" части системы, доступ к этому серверу также возможен с любой рабочей станции по FTP;
- сервер новостей, в плане информационной базы, представляет собой часть "ствольного" сервера новостей; необходимость такого сервера непосредственно в локальной сети об'ясняется очень просто: доступ к "ствольному" серверу новостей обеспечивается почтовой службой (т.е. в режиме off-line), а доступ к локальному серверу новостей возможен в интерактивном режиме (on-line), что резко повышает комфортность и оперативность использования сервера новостей.
Разумеется, в состав серверов конкретной организации РОСА могут и должны входить специализированные серверы, ориентированные на конкретные потребности организации. Важным моментом при этом является возможность доступа к некоторым из этих специализированных серверов со стороны других локальных сетей РОСА.
При необходимости, в организации создаются не одна, а несколько локальных сетей, сопрягаемых друг с другом.
Рассмотрим еще ряд деталей, связанных с локальными сетями. Очень часто, в процессе создания и эксплуатации сетей выявляется необходимость выделения "сверхлокальной" сети, которая вызвана или функциональной общностью ряда рабочих станций в сети (например, они работают в некотором подразделении) или необходимостью временного объединения станций (например, в учебном процессе, где рабочая станция преподавателя становится сервером на период занятий, а рабочие станции учащихся используют этот сервер). Любые попытки физической реорганизации сети для этих случаев будут стоить очень дорого, поэтому они исключены. Имеется весьма простое программное решение этой задачи, при котором любая рабочая станция может быть объявлена или сервером или(и) клиентом "сверхлокальной" сети, наложенной на сеть, уже совмещающую в себе две сети: Novell (IPX) и Unix (TCP/IP).
И, наконец, развитие операционных систем привело к появлению новой операционной системы - UnixWare, которая совмещает в себе возможность одновременной работы с обсуждавшимися выше протоколами IPX и TCP/IP и сохраняет в себе все свойства Unix-системы. Использование такой ОС в локальной сети существенно упрощает ее конструирование и стирает многие грани между MS DOS, NetWare и Unix. Судя по всему, в состав локальной сети организаций РОСА и следует включать UnixWare для обеспечения свойств Unix-сервера, хотя, как мы видели, есть и другие варианты, которые могут быть удобны для реализации в конкретных организациях.