Требования предъявляемые к сетям наружного освещения. Управление учетом использования ресурсов. Требования к внутренним сетям

Лекция 8.Требования, предъявляемые к сетям

При организации и эксплуатации сети важными требованиями при работе являются следующие:

    производительность;

    надежность и безопасность;

    расширяемость и масштабируемость;

    прозрачность;

    поддержка разных видов трафика;

    управляемость;

    совместимость.

Тема 1.Производительность

Производительность – это характеристика сети, позволяющая оценить, насколько быстро информация передающей рабочей станции достигнет до приемной рабочей станции.

На производительность сети влияют следующие характеристики сети:

    конфигурация;

    скорость передачи данных;

    метод доступа к каналу;

    топология сети;

    технология.

Если производительность сети перестает отвечать предъявляемым к ней требованиям, то администратор сети может прибегнуть к различным приемам:

Но самым радикальным решением в такой ситуации является переход на более скоростную технологию. Если в сети используются традиционные технологии Ethernet или Token Ring, то переход на Fast Ethernet, FDDI или 100VG-AnyLAN позволит сразу в 10 раз увеличить пропускную способность каналов.

С ростом масштаба сетей возникла необходимость в повышении их производительности. Одним из способов достижения этого стала их микросегментация. Она позволяет уменьшить число пользователей на один сегмент и снизить объем широковещательного трафика, а значит, повысить производительность сети.

Первоначально для микросегментации использовались маршрутизаторы, которые, вообще говоря, не очень приспособлены для этой цели. Решения на их основе были достаточно дорогостоящими и отличались большой временной задержкой и невысокой пропускной способностью. Более подходящими устройствами для микросегментации сетей стали коммутаторы. Благодаря относительно низкой стоимости, высокой производительности и простоте в использовании они быстро завоевали популярность.

Таким образом, сети стали строить на базе коммутаторов и маршрутизаторов. Первые обеспечивают высокоскоростную пересылку трафика между сегментами, входящими в одну подсеть, а вторые передают данные между подсетями, ограничивали распространение широковещательного трафика, решали задачи безопасности и т. д.

Виртуальные ЛВС (VLAN) обеспечивают возможность создания логических групп пользователей в масштабе корпоративной сети. Виртуальные сети позволяют организовать работу в сети более эффективно.

Тема 2.Надежность и безопасность

Надежность и отказоустойчивость. Важнейшей характеристикой вычислительных сетей является надежность. Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.

Отказоустойчивость – это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей как логической машине возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения. Направления, связанные с предотвращением неисправностей и отказоустойчивостью, основные в проблеме надежности. На параллельных вычислительных системах достигается как наиболее высокая производительность, так и, во многих случаях, очень высокая надежность. Имеющиеся ресурсы избыточности в параллельных системах могут гибко использоваться как для повышения производительности, так и для повышения надежности.

Следует помнить, что понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных.

Безопасность - одна из основных задач, решаемых любой нормальной компьютерной сетью. Проблему безопасности можно рассматривать с разных сторон – злонамеренная порча данных, конфиденциальность информации, несанкционированный доступ, хищения и т.п.

Рис. 8.32 Задачи обеспечения безопасности данных

Обеспечить защиту информации в условиях локальной сети всегда легче, чем при наличии на фирме десятка автономно работающих компьютеров. Практически в вашем распоряжении один инструмент – резервное копирование (backup). Для простоты давайте называть этот процесс резервированием. Суть его состоит в создании в безопасном месте полной копии данных, обновляемой регулярно и как можно чаще. Для персонального компьютера более или менее безопасным носителем служат дискеты. Возможно использование стримера, но это уже дополнительные затраты на аппаратуру.

Легче всего обеспечить защиту данных от самых разных неприятностей в случае сети с выделенным файловым сервером. На сервере сосредоточены все наиболее важные файлы, а уберечь одну машину куда проще, чем десять. Концентрированность данных облегчает и резервирование, так как не требуется их собирать по всей сети.

Экранированные линии позволяют повысить безопасность и надежность сети. Экранированные системы гораздо более устойчивы к внешним радиочастотным полям.

Тема 3.Прозрачность

Прозрачность – это такое состояние сети, когда пользователь, работая в сети, не видит ее.

Коммуникационная сеть является прозрачной относительно проходящей сквозь нее информации, если выходной поток битов, в точности повторяет входной поток. Но сеть может быть непрозрачной во времени, если из-за меняющихся размеров очередей блоков данных изменяется и время прохождения различных блоков через узлы коммутации. Прозрачность сети по скорости передачи данных указывает, что данные можно передавать с любой нужной скоростью.

Если в сети по одним и тем же маршрутам передаются информационные и управляющие (синхронизирующие) сигналы, то говорят, что сеть прозрачна по отношению к типам сигналов.

Если передаваемая информация может кодироваться любым способом, то это означает, что сеть прозрачна для любых методов кодировок.

Прозрачная сеть является простым решением, в котором для взаимодействия локальных сетей, расположенных на значительном расстоянии друг от друга, используется принцип Plug - and - play (подключись и работай).

Прозрачное соединение. Служба прозрачных локальных сетей обеспечивает сквозное (end-to-end) соединение, связывающее между собой удаленные локальные сети. Привлекательность данного решения состоит в том, что эта служба объединяет удаленные друг от друга на значительное расстояние узлы как части локальной сети. Поэтому не нужно вкладывать средства в изучение новых технологий и создание территориально распределенных сетей (Wide-Area Network – WAN). Пользователям требуется только поддерживать локальное соединение, а провайдер службы прозрачных сетей обеспечит беспрепятственное взаимодействие узлов через сеть масштаба города (Metropolitan-Area Network – MAN) или сеть WAN. Службы Прозрачной локальной сети имеют много преимуществ. Например, пользователь может быстро и безопасно передавать большие объемы данных на значительные расстояния, не обременяя себя сложностями, связанными с работой в сетях WAN.

Тема 4.Поддержка разных видов трафика

Трафик в сети складывается случайным образом, однако в нем отражены и некоторые закономерности. Как правило, некоторые пользователи, работающие над общей задачей, (например, сотрудники одного отдела), чаще всего обращаются с запросами либо друг к другу, либо к общему серверу, и только иногда они испытывают необходимость доступа к ресурсам компьютеров другого отдела. Желательно, чтобы структура сети соответствовала структуре информационных потоков. В зависимости от сетевого трафика компьютеры в сети могут быть разделены на группы (сегменты сети). Компьютеры объединяются в группу, если большая часть порождаемых ими сообщений, адресована компьютерам этой же группы.

Для разделения сети на сегменты используются мосты и коммутаторы. Они экранируют локальный трафик внутри сегмента, не передавая за его пределы никаких кадров, кроме тех, которые адресованы компьютерам, находящимся в других сегментах. Таким образом, сеть распадается на отдельные подсети. Это позволяет более рационально выбирать пропускную способность имеющихся линий связи, учитывая интенсивность трафика внутри каждой группы, а также активность обмена данными между группами.

Однако локализация трафика средствами мостов и коммутаторов имеет существенные ограничения. С другой стороны, использование механизма виртуальных сегментов, реализованного в коммутаторах локальных сетей, приводит к полной локализации трафика; такие сегменты полностью изолированы друг от друга, даже в отношении широковещательных кадров. Поэтому в сетях, построенных только на мостах и коммутаторах, компьютеры, принадлежащие разным виртуальным сегментам, не образуют единой сети.

Для того чтобы эффективно консолидировать различные виды трафика в сети АТМ, требуется специальная предварительная подготовка (адаптация) данных, имеющих различный характер: кадры – для цифровых данных, сигналы импульсно-кодовой модуляции – для голоса, потоки битов – для видео. Эффективная консолидация трафика требует также учета и использования статистических вариаций интенсивности различных типов трафика.

Тема 5.Управляемость

ISO внесла большой вклад в стандартизацию сетей. Модель управления сети является основным средством для понимания главных функций систем управления сети. Эта модель состоит из 5 концептуальных областей:

    управление эффективностью;

    управление конфигурацией;

    управление учетом использования ресурсов;

    управление неисправностями;

    управление защитой данных.

Управление эффективностью

Цель управления эффективностью – измерение и обеспечение различных аспектов эффективности сети для того, чтобы межсетевая эффективность могла поддерживаться на приемлемом уровне. Примерами переменных эффективности, которые могли бы быть обеспечены, являются пропускная способность сети, время реакции пользователей и коэффициент использования линии.

Управление эффективностью включает несколько этапов:

    сбор информации об эффективности по тем переменным, которые представляют интерес для администраторов сети;

    анализ информации для определения нормальных (базовая строка) уровней;

    определение соответствующих порогов эффективности для каждой важной переменной таким образом, что превышение этих порогов указывает на наличие проблемы в сети, достойной внимания.

Управление конфигурацией

Цель управления конфигурацией – контролирование информации о сетевой и системной конфигурации для того, чтобы можно было отслеживать и управлять воздействием на работу сети различных версий аппаратных и программных элементов. Т.к. все аппаратные и программные элементы имеют эксплуатационные отклонения, погрешности (или то и другое вместе), которые могут влиять на работу сети, такая информация важна для поддержания гладкой работы сети.

Каждое устройство сети располагает разнообразной информацией о версиях, ассоциируемых с ним. Чтобы обеспечить легкий доступ, подсистемы управления конфигурацией хранят эту информацию в базе данных. Когда возникает какая-нибудь проблема, в этой базе данных может быть проведен поиск ключей, которые могли бы помочь решить эту проблему.

Управление учетом использования ресурсов

Цель управления учетом использования ресурсов – измерение параметров использования сети, чтобы можно было соответствующим образом регулировать ее использование индивидуальными или групповыми пользователями. Такое регулирование минимизирует число проблем в сети (т.к. ресурсы сети могут быть поделены исходя из возможностей источника) и максимизирует равнодоступность к сети для всех пользователей.

Управление неисправностями

Цель управления неисправностями – выявить, зафиксировать, уведомить пользователей и (в пределах возможного) автоматически устранить проблемы в сети, с тем чтобы эффективно поддерживать работу сети. Так как неисправности могут привести к простоям или недопустимой деградации сети, управление неисправностями, по всей вероятности, является наиболее широко используемым элементом модели управления сети ISO.

Управление неисправностями включает в себя несколько шагов:

    определение симптомов проблемы;

    изолирование проблемы;

    устранение проблемы;

    проверка устранения неисправности на всех важных подсистемах;

    регистрация обнаружения проблемы и ее решения.

Управление защитой данных

Цель управления защитой данных – контроль доступа к сетевым ресурсам в соответствии с местными руководящими принципами, чтобы сделать невозможными саботаж сети и доступ к чувствительной информации лицам, не имеющим соответствующего разрешения. Например, одна из подсистем управления защитой данных может контролировать регистрацию пользователей ресурса сети, отказывая в доступе тем, кто вводит коды доступа, не соответствующие установленным.

Подсистемы управления защитой данных работают путем разделения источников на санкционированные и несанкционированные области. Для некоторых пользователей доступ к любому источнику сети является несоответствующим.

Подсистемы управления защитой данных выполняют следующие функции:

    идентифицируют чувствительные ресурсы сети (включая системы, файлы и другие объекты);

    определяют отображения в виде карт между чувствительными источниками сети и набором пользователей;

    контролируют точки доступа к чувствительным ресурсам сети;

    регистрируют несоответствующий доступ к чувствительным ресурсам сети.

Тема 6.Совместимость

Совместимость и мобильность программного обеспечения. Концепция программной совместимости впервые в широких масштабах была применена разработчиками системы IBM/360. Основная задача при проектировании всего ряда моделей этой системы заключалась в создании такой архитектуры, которая была бы одинаковой с точки зрения пользователя для всех моделей системы независимо от цены и производительности каждой из них. Огромные преимущества такого подхода, позволяющего сохранять существующий задел программного обеспечения при переходе на новые (как правило, более производительные) модели, были быстро оценены как производителями компьютеров, так и пользователями, и начиная с этого времени практически все фирмы-поставщики компьютерного оборудования взяли на вооружение эти принципы, поставляя серии совместимых компьютеров. Следует заметить однако, что со временем даже самая передовая архитектура неизбежно устаревает и возникает потребность внесения радикальных изменений в архитектуру и способы организации вычислительных систем.

В настоящее время одним из наиболее важных факторов, определяющих современные тенденции в развитии информационных технологий, является ориентация компаний-поставщиков компьютерного оборудования на рынок прикладных программных средств.

Этот переход выдвинул ряд новых требований. Прежде всего, такая вычислительная среда должна позволять гибко менять количество и состав аппаратных средств и программного обеспечения в соответствии с меняющимися требованиями решаемых задач. Во-вторых, она должна обеспечивать возможность запуска одних и тех же программных систем на различных аппаратных платформах, т.е. обеспечивать мобильность программного обеспечения. В–третьих, эта среда должна гарантировать возможность применения одних и тех же человеко-машинных интерфейсов на всех компьютерах, входящих в неоднородную сеть. В условиях жесткой конкуренции производителей аппаратных платформ и программного обеспечения сформировалась концепция открытых систем, представляющая собой совокупность стандартов на различные компоненты вычислительной среды, предназначенных для обеспечения мобильности программных средств в рамках неоднородной, распределенной вычислительной системы.

Вопросы

    Какие основные требования предъявляются к сетям?

    Что такое производительность сети?

    Какие характеристики влияют на производительность сети?

    Какие есть способы повышения производительности сетей?

    Как обеспечить высокоскоростную пересылку трафика?

    Чем обеспечивается надежность сети?

    Что такое отказоустойчивость?

    Перечислить задачи безопасности данных в сети.

    Для какой цели используется резервное копирование?

    Чем обеспечивается безопасность сетей в клиент–серверной архитектуре?

    Для какой цели устанавливаются экранированные линии в сети?

    Что такое прозрачность сетей?

    В каком случае линия прозрачна по отношению к типам сигналов?

    Что такое прозрачное соединение?

    Что используется для разделения сети на сегменты?

    Каким образом можно уменьшить трафик в сети?

    Дать определение управляемости сетей и перечислить основные функции управления сетями.

    Что включается в управление эффективностью?

    Для какой цели используется управление неисправностями?

    Для чего необходимо управление конфигурацией?

    Какова цель управления защитой данных?

    Какие функции подсистемы управления защитой данных?

    Дать определение понятия совместимости сетей.

Лекция 9.Сетевое оборудование

Тема 1.Сетевые адаптеры, или NIC (Network Interface Card).

Назначение.

Сетевые адаптеры – это сетевое оборудование, обеспечивающее функционирование сети на физическом и канальном уровнях.

Сетевой адаптер относится к периферийному устройству компьютера, непосредственно взаимодействующему со средой передачи данных, которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами. Это устройство решает задачи надежного обмена двоичными данными, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, по внешним линиям связи. Как и любой контроллер компьютера, сетевой адаптер работает под управлением драйвера операционной системы, и распределение функций между сетевым адаптером и драйвером может изменяться от реализации к реализации.

Компьютер, будь то сервер или рабочая станция, подключается к сети с помощью внутренней платы – сетевого адаптера (хотя бывают и внешние сетевые адаптеры, подключаемые к компьютеру через параллельный порт). Сетевой адаптер вставляется в гнездо материнской платы. Карты сетевых адаптеров устанавливаются на каждой рабочей станции и на файловом сервере. Рабочая станция отправляет запрос к файловому серверу и получает ответ через сетевой адаптер, когда файловый сервер готов. Сетевые адаптеры преобразуют параллельные коды, используемые внутри компьютера и представленные маломощными сигналами, в последовательный поток мощных сигналов для передачи данных по внешней сети. Сетевые адаптеры должны быть совместимы с кабельной системой сети, внутренней информационной шиной ПК и сетевой операционной системой.

Настройка сетевого адаптера и трансивера

Для работы ПК в сети надо правильно установить и настроить сетевой адаптер. Для адаптеров, отвечающих стандарту PnP, настройка производится автоматически. В ином случае необходимо настроить линию запроса на прерывание IRQ (Interrupt Request Line) и адрес ввода/вывода (Input/Output address). Адрес ввода/вывода – это трехзначное шестнадцатеричное число, которое идентифицирует коммуникационный канал между аппаратными устройствами и центральным процессором. Чтобы сетевой адаптер функционировал правильно, должны быть настроены линия IRQ и адрес ввода/вывода. Запросы на прерывание IRQ и адреса ввода/вывода для основных устройств приведены в таблице 9.1.

Обычно сетевая карта работает с конфликтами, если двум устройствам назначен один и тот же ресурс (запроса на прерывание или адрес ввода/вывода). Сетевые карты поддерживают различные типы сетевых соединений. Физический интерфейс между самой сетевой картой и сетью называют трансивером (transceiver) – это устройство, которое как получает, так и посылает данные. Трансиверы на сетевых картах могут получать и посылать цифровые и аналоговые сигналы. Тип интерфейса, который использует сетевая карта, часто может быть физически определен на сетевой карте. Перемычки, или джамперы (маленькие перемычки, соединяющие два контакта), могут быть настроены для указания типа трансивера, который должна использовать сетевая карта в соответствии со схемой сети. Например, перемычка в одном положении может включить разъем RJ-45 для поддержки сети типа витая пара, в другом – поддержку внешнего трансивера.

Таблица 9.5

Стандартное применение

Запрос на прерывание

Диапазон
ввода/вывода

Системный таймер

Клавиатура

Вторичный контроллер IRQ или видеокарта

Прерывание от асинхронного последовательного порта СОМ2 и СОМ4

От 2F0 до 2FF

Прерывание от асинхронного последовательного порта СОМ1 и СОМ3

От 3F0 до 3FF

Обычно свободен (может быть занят параллельным портом LPT2)

Контроллер флоппи-диска

Прерывание от параллельного принтерного порта LPT1

Аппаратный таймер

При организации и эксплуатации сети важными требованиями при работе являются следующие:

Производительность;

Надежность и безопасность;

Расширяемость и масштабируемость;

Прозрачность;

Поддержка разных видов трафика;

Управляемость;

Совместимость.

Производительность

Производительность – это характеристика сети, позволяющая оценить, насколько быстро информация передающей рабочей станции достигнет до приемной рабочей станции.

На производительность сети влияют следующие характеристики сети:

Конфигурация;

Скорость передачи данных;

Метод доступа к каналу;

Топология сети;

Технология.

Если производительность сети перестает отвечать предъявляемым к ней требованиям, то администратор сети может прибегнуть к различным приемам:

Изменить конфигурацию сети таким образом, чтобы структура сети более соответствовала структуре информационных потоков;

Перейти к другой модели построения распределенных приложений, которая позволила бы уменьшить сетевой трафик;

Заменить мосты более скоростными коммутаторами.

Но самым радикальным решением в такой ситуации является переход на более скоростную технологию. Если в сети используются традиционные технологии Ethernet или Token Ring, то переход на Fast Ethernet, FDDI или 100VG-AnyLAN позволит сразу в 10 раз увеличить пропускную способность каналов.

С ростом масштаба сетей возникла необходимость в повышении их производительности. Одним из способов достижения этого стала их микросегментация. Она позволяет уменьшить число пользователей на один сегмент и снизить объем широковещательного трафика, а значит, повысить производительность сети.

Первоначально для микросегментации использовались маршрутизаторы, которые, вообще говоря, не очень приспособлены для этой цели. Решения на их основе были достаточно дорогостоящими и отличались большой временной задержкой и невысокой пропускной способностью. Более подходящими устройствами для микросегментации сетей стали коммутаторы. Благодаря относительно низкой стоимости, высокой производительности и простоте в использовании они быстро завоевали популярность.

Таким образом, сети стали строить на базе коммутаторов и маршрутизаторов. Первые обеспечивают высокоскоростную пересылку трафика между сегментами, входящими в одну подсеть, а вторые передают данные между подсетями, ограничивали распространение широковещательного трафика, решали задачи безопасности и т. д.

Виртуальные ЛВС (VLAN) обеспечивают возможность создания логических групп пользователей в масштабе корпоративной сети. Виртуальные сети позволяют организовать работу в сети более эффективно.

Надежность и безопасность

Надежность и отказоустойчивость. Важнейшей характеристикой вычислительных сетей является надежность. Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.

Отказоустойчивость – это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей как логической машине возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения. Направления, связанные с предотвращением неисправностей и отказоустойчивостью, основные в проблеме надежности. На параллельных вычислительных системах достигается как наиболее высокая производительность, так и, во многих случаях, очень высокая надежность. Имеющиеся ресурсы избыточности в параллельных системах могут гибко использоваться как для повышения производительности, так и для повышения надежности.

Следует помнить, что понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных.

Безопасность - одна из основных задач, решаемых любой нормальной компьютерной сетью. Проблему безопасности можно рассматривать с разных сторон – злонамеренная порча данных, конфиденциальность информации, несанкционированный доступ, хищения и т.п.

Рис. 0.10 Задачи обеспечения безопасности данных

Обеспечить защиту информации в условиях локальной сети всегда легче, чем при наличии на фирме десятка автономно работающих компьютеров. Практически в вашем распоряжении один инструмент – резервное копирование (backup). Для простоты давайте называть этот процесс резервированием. Суть его состоит в создании в безопасном месте полной копии данных, обновляемой регулярно и как можно чаще. Для персонального компьютера более или менее безопасным носителем служат дискеты. Возможно использование стримера, но это уже дополнительные затраты на аппаратуру.

Легче всего обеспечить защиту данных от самых разных неприятностей в случае сети с выделенным файловым сервером. На сервере сосредоточены все наиболее важные файлы, а уберечь одну машину куда проще, чем десять. Концентрированность данных облегчает и резервирование, так как не требуется их собирать по всей сети.

Экранированные линии позволяют повысить безопасность и надежность сети. Экранированные системы гораздо более устойчивы к внешним радиочастотным полям.

Прозрачность

Прозрачность – это такое состояние сети, когда пользователь, работая в сети, не видит ее.

Коммуникационная сеть является прозрачной относительно проходящей сквозь нее информации, если выходной поток битов, в точности повторяет входной поток. Но сеть может быть непрозрачной во времени, если из-за меняющихся размеров очередей блоков данных изменяется и время прохождения различных блоков через узлы коммутации. Прозрачность сети по скорости передачи данных указывает, что данные можно передавать с любой нужной скоростью.

Если в сети по одним и тем же маршрутам передаются информационные и управляющие (синхронизирующие) сигналы, то говорят, что сеть прозрачна по отношению к типам сигналов.

Если передаваемая информация может кодироваться любым способом, то это означает, что сеть прозрачна для любых методов кодировок.

Прозрачная сеть является простым решением, в котором для взаимодействия локальных сетей, расположенных на значительном расстоянии друг от друга, используется принцип Plug-and-play (подключись и работай).

Прозрачное соединение. Служба прозрачных локальных сетей обеспечивает сквозное (end-to-end) соединение, связывающее между собой удаленные локальные сети. Привлекательность данного решения состоит в том, что эта служба объединяет удаленные друг от друга на значительное расстояние узлы как части локальной сети. Поэтому не нужно вкладывать средства в изучение новых технологий и создание территориально распределенных сетей (Wide-Area Network – WAN). Пользователям требуется только поддерживать локальное соединение, а провайдер службы прозрачных сетей обеспечит беспрепятственное взаимодействие узлов через сеть масштаба города (Metropolitan-Area Network – MAN) или сеть WAN. Службы Прозрачной локальной сети имеют много преимуществ. Например, пользователь может быстро и безопасно передавать большие объемы данных на значительные расстояния, не обременяя себя сложностями, связанными с работой в сетях WAN.

Многие владельцы частных домов сталкиваются с тем, что коммуникации практически сразу после ввода в эксплуатацию начинают барахлить, не справляются со своими функциями. Основной причиной их неэффективной работы обычно является несоблюдение требований СНиП при проектировании и монтаже. Реконструкция объектов водоснабжения и канализации обходится очень недешево, поэтому лучше сразу делать все правильно.

Из этой статьи вы узнаете об основных правилах устройства инженерных сетей, применяемых в частном домостроении. Информация будет изложена доступным языком, понятным даже далеким от строительства людям.

Требования к наружным сетям

Инженерные сети делятся на внешние и внутренние. К ним предъявляются разные требования.

Наружная канализация

Строительство канализации и водоснабжения должно вестись одновременно с учетом местоположения основных элементов обеих систем (см. ).

К элементам наружной канализации относятся:


Трубы для транспортировки стоков от дома к септику

Для справки. Как правило, индивидуальная канализация устраивается самотечной, фекальные насосы бывают необходимы только в исключительных случаях.

При проектировании этих систем в первую очередь учитываются санитарные нормы. Они, в частности, гласят, что:

  • Уровень загрязнения стоков, сбрасываемых в грунт, не должен превышать 70%.
  • Очистное сооружение должно находиться вне охранной зоны жилого дома, на расстоянии не менее 4 метров от него.

Обратите внимание! Если это расстояние превышает 12 метров, на прямом участке магистрали устанавливается смотровой колодец.

  • Расстояние до источника водоснабжения должно быть не менее 50 м. Если источником является , допускается уменьшение расстояния до 15 метров.

  • Поля фильтрации или дно фильтрационного колодца должно располагаться на 1 метр выше уровня грунтовых вод.

В каждом случае необходимо получить разрешение на водоснабжение и канализование, в котором будут указаны требования к системам и рекомендации по устройству тех или иных очистных сооружений.

  • Если объем водоотведения составляет меньше 1 кубометра в сутки, после септика или отстойника можно установить фильтрационный колодец с естественным фильтром из гравия или щебня на дне.
  • При большем объеме стоков и слабофильтующих грунтах целесообразнее устройство полей фильтрации из рядов перфорированных труб, уложенных на песчаную подушку и засыпанных гравийным фильтром.

  • Если грунт непроницаемый, смысла в сооружении подобных объектов нет. В таких случаях в землю вкапывают герметичную накопительную емкость, которую периодически откачивают с помощью ассенизаторской машины

Устройство инженерных сетей водоснабжения и канализации должно согласовываться и с другими требованиями. В частности запрещается прокладывать трубопроводы с поворотами под острым углом. А для канализационных труб и прямой угол рекомендуется скруглять, используя два коротких участка по 45 градусов.

Для стоков, удаляемых самотеком, предусмотрен определенный уклон отводящей трубы. В случае с многоквартирными домами он определяется по специальной формуле.

Но для индивидуальных частных домов инструкция предусматривает конкретные коэффициенты:

  • 0,03 – для труб диаметром 50 мм;
  • 0,02 – для труб диаметром 110 мм.

Проще говоря, на каждый погонный метр трубы её уклон в сторону очистного сооружения должен составлять соответственно 3 или 2 см.

Обратите внимание. Эти показатели определены экспериментальным путем. При меньших значениях крупные фракции застревают в трубе, а при больших вода стекает быстрее, чем взвешенные частицы, что также приводит к их стопору.

Наружное водоснабжение

Основное требование к водоснабжению и канализации частного дома – это обеспечение бесперебойной подачи воды в нужном количестве. А также обеспечение её качества и пригодности для питья. Все это зависит в первую очередь от .

Их три:

  • Артезианские источники , добраться до которых можно только бурением глубоких скважин. Вода в них очень чистая, так как микроорганизмы в ней не живут. Но она может содержать большое количество растворенных солей, что потребует её обезжелезивания или умягчения.

  • Межпластовые безнапорные воды находятся на сравнительно небольшой глубине. Для их добычи бурятся скважины «на песок» или выкапываются колодцы. Колодезная вода часто содержит много механических примесей и бактериальных загрязнений, что также приводит к необходимости производить очистку перед подачей жидкости в распределительную систему.

  • Вода из трубопровода централизованной подачи . Тут в большинстве случаев за качество можно не переживать и никаких очистных станций в доме не устанавливать. Особенно если трубопровод относительно новый и смонтирован из современных материалов, не подверженных коррозии. Но для подключения к трубе не обойтись без разрешения местного водоканала.

Обратите внимание. Прежде чем выбирать метод очистки, необходимо сдать пробы воды на анализ, сверить результаты с нормами ГОСТ и изучить перечень реагентов разрешенных в водоснабжении.

Выбор источника делается с учетом многих факторов, в числе которых особенности грунта, уровень залегания водоносных пластов, их мощность. Нередко даже при наличии централизованных коммуникаций бывает целесообразно выкопать колодец для получения технической воды для полива и хозяйственных нужд.

Это важно! Питьевой и технический водопроводы нельзя объединять в единую сеть.

Также перед выбором источника инструкция по водоснабжению и канализации рекомендует выполнить расчет объема потребляемой воды и стоков. Это необходимо для сравнения возможностей выбранного источника с вашими потребностями. И для подбора насосного оборудования.

Расчет выполняется одним из следующих способов:

  • По средним показателям расхода воды в сутки. На одного человека он принимается равным 150 л, а на полив 1 кв.м. огорода – 4 л.
  • По расходу воды сантехническими приборами. Для этого составляется перечень всех планируемых в доме приборов с указанием их количества и установленного расхода воды. Данные приведены в таблице.
Наименование прибора Расход воды, м3/ч

0,7

0,4
1,1

0,7

0,4

0,4

0,7

0,7

0,7

Трубу подачи воды от источника в дом следует прокладывать в траншее, дно которой находится ниже промерзания грунта. Либо оборачивать её греющим кабелем. Но при отключении электроэнергии работать он не будет.

Лучше всего справятся с проектированием, расчетом и грамотным монтажом таких систем, как водоснабжение-канализация строительные компании, специализирующиеся в этой сфере. Но если подойти к делу ответственно, то возможно и самостоятельное исполнение.

Требования к внутренним сетям

Несмотря на то, что водопровод и канализация – закрытые изолированные системы, при устройстве внутренних сетей тоже действуют определенные правила их взаимного расположения, регламентируемые СНиП.

Внутридомовые сети водоснабжения и водоотведения обычно идут рядом, по одной схеме. В этом случае напорные водопроводные трубы всегда должны располагаться над канализационными. Это даже теоретически исключит заражение питьевой воды стоками при разгерметизации обеих систем.

Теперь о каждой системе конкретно.

Внутренняя канализация

Основные требования таковы:

  • Внутренние стояки и подключение слива унитаза выполняются из труб диаметром не менее 110 мм;
  • Горизонтальные участки, соединяющие стояк с сантехприборами, выполняются из труб диаметром не менее 50 мм;
  • Все приборы должны оснащаться сифонами с гидрозатвором, если они уже не предусмотрены конструкцией.

  • Стояк канализации должен продолжаться вверх и переходить в выходящую на крышу фановую трубу для вентиляции наружной системы.

Обратите внимание! Фановую трубу и домашнюю вентиляцию объединять нельзя.

  • На стояке должен быть предусмотрен ревизионный люк для обслуживания и ремонта системы, устранения заторов.
  • Если стоки необходимо отвести из помещений, уровень которых ниже уровня наружной трубы, используют насосы принудительной канализации.

По правилам необходимо разделять черные и серые стоки, содержащие бытовую химию. Но их следует выполнять только при использовании в качестве очистного сооружения аэробного септика с живыми бактериями.

Во всех прочих случаях устраивают общий сброс. К тому же на практике все сточные воды оказываются серыми, так как без чистящих средств не обходится никакая сантехника.

Итак, перечислим основные элементы системы внутренней канализации:



Что касается материала труб, то от чугуна желательно отказаться, используя вместо него пластик. Он обладает гладкой поверхностью и устойчивостью к коррозии, что не создает помех для удаления стоков самотеком.

Собрать систему из пластиковых труб своими руками проще всего. Для этого не потребуется сварка, только специальные фитинги с раструбами и резиновыми прокладками.

Внутренний водопровод

Так как трубопровод подачи воды напорный, он должен выдерживать высокое давление в сети и возможные гидроудары. Поэтому очень высокие требования предъявляются к соединительным фитингам и сварным стыкам.

Схема разводки труб выбирается исходя из планировки, размеров, этажности дома и количества потребляющих воду приборов:

  • Если дом большой, со множеством сантехприборов, удаленных друг от друга по вертикали и горизонтали, используют коллекторную схему, при которой подача воды к каждой точке осуществляется по своей ветке.
  • В небольших строениях с компактно расположенной сантехникой можно выбрать последовательную (тройниковую) схему, когда вода к каждому прибору подается по ответвлению от основной трубы.

Обязательным элементом системы является водомерный узел, в составе которого кроме самого счетчика воды должны быть отсекающая задвижка, сетчатый фильтр и обратный клапан.

При наличии горячего водоснабжения выполняются те же нормы и правила. Но давление в трубопроводе подачи горячей воды не должно быть выше 0,45 МПа. При параллельной прокладке трубопровод холодного водоснабжения должен находиться справа от горячего.

И несколько слов о материалах труб. Материалы разрешенные для питьевого водоснабжения – это нержавеющая сталь, медь, различные виды пластика.

Самыми популярными являются полипропиленовые и металлопластиковые трубы, инертные к химическим веществам и не удерживающие на внутренней поверхности твердые частицы.

  • Полипропилен – самый долговечный и самый доступный вариант по цене. Для монтажа потребуется специальный паяльник.

  • Металлопластик дороже, особенно за счет фитингов. Но он гибкий, что позволяет монтировать его на сложных участках без использования уголков. Кроме того, из этого материала можно собрать разборный трубопровод, так как все соединения осуществляются с помощью специальных резьбовых комплектующих.

  • Медные трубы самые дорогие – и сам материал, и монтаж, требующий специального оборудования. Их применение оправдано в случае открытой прокладки и создания определенного стиля в интерьере.

А вот стальные трубы сегодня стараются не использовать из-за их неустойчивости к коррозии. Они быстро забиваются ржавчиной и минеральными отложениями, снижая эффективность работы системы и приводя к выходу её из строя.

Заключение

Серьезное дело это строительство – канализация-водоснабжение для продуктивной и безотказной работы должны быть рассчитаны и смонтированы с обязательным выполнением всех строительных и санитарных норм. В противном случае вам грозит преждевременный ремонт и реконструкция систем, а то и проблемы со здоровьем из-за заражения грунтовых вод.

Поэтому тем, кто решил сэкономить на найме специалистов и сделать все самостоятельно придется внимательно изучить все требования и следовать им. Возможно, видео в этой статье несколько облегчит вам эту задачу.

При организации и эксплуатации сети важными требованиями при работе являются следующие:

    производительность;

    надежность и безопасность;

    расширяемость и масштабируемость;

    прозрачность;

    поддержка разных видов трафика;

    управляемость;

    совместимость.

    1. Производительность

Производительность – это характеристика сети, позволяющая оценить, насколько быстро информация передающей рабочей станции достигнет до приемной рабочей станции.

На производительность сети влияют следующие характеристики сети:

    конфигурация;

    скорость передачи данных;

    метод доступа к каналу;

    топология сети;

    технология.

Если производительность сети перестает отвечать предъявляемым к ней требованиям, то администратор сети может прибегнуть к различным приемам:

    изменить конфигурацию сети таким образом, чтобы структура сети более соответствовала структуре информационных потоков;

    перейти к другой модели построения распределенных приложений, которая позволила бы уменьшить сетевой трафик;

    заменить мосты более скоростными коммутаторами.

Но самым радикальным решением в такой ситуации является переход на более скоростную технологию. Если в сети используются традиционные технологии EthernetилиTokenRing, то переход наFastEthernet, FDDI или 100VG-AnyLAN позволит сразу в 10 раз увеличить пропускную способность каналов.

С ростом масштаба сетей возникла необходимость в повышении их производительности. Одним из способов достижения этого стала их микросегментация. Она позволяет уменьшить число пользователей на один сегмент и снизить объем широковещательного трафика, а значит, повысить производительность сети.

Первоначально для микросегментации использовались маршрутизаторы, которые, вообще говоря, не очень приспособлены для этой цели. Решения на их основе были достаточно дорогостоящими и отличались большой временной задержкой и невысокой пропускной способностью. Более подходящими устройствами для микросегментации сетей стали коммутаторы. Благодаря относительно низкой стоимости, высокой производительности и простоте в использовании они быстро завоевали популярность.

Таким образом, сети стали строить на базе коммутаторов и маршрутизаторов. Первые обеспечивают высокоскоростную пересылку трафика между сегментами, входящими в одну подсеть, а вторые передают данные между подсетями, ограничивали распространение широковещательного трафика, решали задачи безопасности и т. д.

Виртуальные ЛВС (VLAN) обеспечивают возможность создания логических групп пользователей в масштабе корпоративной сети. Виртуальные сети позволяют организовать работу в сети более эффективно.

    1. Надежность и безопасность

Надежность и отказоустойчивость. Важнейшей характеристикой вычислительных сетей является надежность. Повышение надежности основано на принципе предотвращения неисправностей путем снижения интенсивности отказов и сбоев за счет применения электронных схем и компонентов с высокой и сверхвысокой степенью интеграции, снижения уровня помех, облегченных режимов работы схем, обеспечение тепловых режимов их работы, а также за счет совершенствования методов сборки аппаратуры.

Отказоустойчивость – это такое свойство вычислительной системы, которое обеспечивает ей как логической машине возможность продолжения действий, заданных программой, после возникновения неисправностей. Введение отказоустойчивости требует избыточного аппаратного и программного обеспечения. Направления, связанные с предотвращением неисправностей и отказоустойчивостью, основные в проблеме надежности. На параллельных вычислительных системах достигается как наиболее высокая производительность, так и, во многих случаях, очень высокая надежность. Имеющиеся ресурсы избыточности в параллельных системах могут гибко использоваться как для повышения производительности, так и для повышения надежности.

Следует помнить, что понятие надежности включает не только аппаратные средства, но и программное обеспечение. Главной целью повышения надежности систем является целостность хранимых в них данных.

Безопасность - одна из основных задач, решаемых любой нормальной компьютерной сетью. Проблему безопасности можно рассматривать с разных сторон – злонамеренная порча данных, конфиденциальность информации, несанкционированный доступ, хищения и т.п.

Рис. 8.32 Задачи обеспечения безопасности данных

Обеспечить защиту информации в условиях локальной сети всегда легче, чем при наличии на фирме десятка автономно работающих компьютеров. Практически в вашем распоряжении один инструмент – резервное копирование (backup). Для простоты давайте называть этот процесс резервированием. Суть его состоит в создании в безопасном месте полной копии данных, обновляемой регулярно и как можно чаще. Для персонального компьютера более или менее безопасным носителем служат дискеты. Возможно использование стримера, но это уже дополнительные затраты на аппаратуру.

Легче всего обеспечить защиту данных от самых разных неприятностей в случае сети с выделенным файловым сервером. На сервере сосредоточены все наиболее важные файлы, а уберечь одну машину куда проще, чем десять. Концентрированность данных облегчает и резервирование, так как не требуется их собирать по всей сети.

Экранированные линии позволяют повысить безопасность и надежность сети. Экранированные системы гораздо более устойчивы к внешним радиочастотным полям.

При организации и эксплуатации сети важными требованиями при работе являются следующие :

Производительность;

Надежность и безопасность;

Расширяемость и масштабируемость;

Прозрачность;

Поддержка разных видов трафика;

Управляемость;

Совместимость.

5.1. Производительность

Производительность – это характеристика сети, позволяющая оценить, насколько быстро информация передающей рабочей станции достигнет до приемной рабочей станции.

На производительность сети влияют следующие характеристики сети:

Конфигурация;

Скорость передачи данных;

Метод доступа к каналу;

Топология сети;

Технология.

Если производительность сети перестает отвечать предъявляемым к ней требованиям, то администратор сети может прибегнуть к различным приемам:

Изменить конфигурацию сети таким образом, чтобы структура сети более соответствовала структуре информационных потоков;

Перейти к другой модели построения распределенных приложений, которая позволила бы уменьшить сетевой трафик;

Заменить мосты более скоростными коммутаторами.

Но самым радикальным решением в такой ситуации является переход на более скоростную технологию. Если в сети используются традиционные технологии Ethernet или Token Ring, то переход на Fast Ethernet, FDDI или 100VG-AnyLAN позволит сразу в 10 раз увеличить пропускную способность каналов.

С ростом масштаба сетей возникла необходимость в повышении их производительности. Одним из способов достижения этого стала их микросегментация. Она позволяет уменьшить число пользователей на один сегмент и снизить объем широковещательного трафика, а значит, повысить производительность сети.

Первоначально для микросегментации использовались маршрутизаторы, которые, вообще говоря, не очень приспособлены для этой цели. Решения на их основе были достаточно дорогостоящими и отличались большой временной задержкой и невысокой пропускной способностью. Более подходящими устройствами для микросегментации сетей стали коммутаторы. Благодаря относительно низкой стоимости, высокой производительности и простоте в использовании они быстро завоевали популярность.

Таким образом, сети стали строить на базе коммутаторов и маршрутизаторов. Первые обеспечивают высокоскоростную пересылку трафика между сегментами, входящими в одну подсеть, а вторые передают данные между подсетями, ограничивали распространение широковещательного трафика, решали задачи безопасности и т. д.

Виртуальные ЛВС (VLAN) обеспечивают возможность создания логических групп пользователей в масштабе корпоративной сети. Виртуальные сети позволяют организовать работу в сети более эффективно.