Учебный процесс сегодня — это работа с большими объёмами информации, получение навыков обработки информации, работы с вычислительной техникой.

Без эффективной работы с компьютером, сетями, навыков работы с базами данных, CAD и CAM системами, умения писать хотя бы элементарные программы-скрипты для автоматизации рутинных операций, невозможно представить себе современного специалиста, не говоря уже о специалистах завтрашнего дня.

Типичная архитектура сети для учебных классов представлена на схеме.

В классах установлены компьютеры типа Desktop PC, подключенные к коммутатору кабелями Fast Ethernet (IEEE 802.3u cat.5e). Аналогичные компьютеры установлены для преподавателей и научных сотрудников.

В серверной установлены коммутатор, сервер.

Программное обеспечение.

На компьютеры пользователей установлена ОС Windows (2000-Vista), на сервере — серверная операционная система того же семейства.

Сервер работает с ролями «Контроллер Active Directory», «Файловый сервер» (samba), «Интернет-шлюз» (управляемый групповыми политиками «общий доступ к интернет», ISA или дополнительное ПО).

Фрагмент схемы работы пользователя в системе показан на рисунке:

На все компьютеры установлены: офисное ПО, антивирус, дополнительное необходимое ПО.

Пользователи авторизуются в Active Directory, получая права с соответствии с групповыми политиками.

Сервер решает все задачи по предоставлению единого информационного пространства и доступа к интернет, хранению профилей пользователей,

Стоимость такого решения в основном определяется задачами, выполняемыми рабочими станциями и количеством мест, большая часть ее — стоимость «железа» и лицензий на ОС и ПО для рабочих станций.

Описанное решение достаточно несложно, но имеет ряд принципиальных недостатков.

В первую очередь это малый уровень централизации информационной системы, что ведет к трудностям в администрировании (необходимо решать индивидуальные проблемы пользователей, не всегда это возможно удаленно, в ОС Windows пользователь обычно работает с правами локального администратора и даже политики безопасности и жесткое ограничение прав доступа к локальным ресурсам обычно создают неудобства больше, чем приносят пользы), повышенной стоимости обновления, которое необходимо достаточно часто, не говоря уже о неизбежных поломках.

Для построения учебных классов мы выбрали другую архитектуру.

В центре ее — группа серверов, решающих следующие задачи:

• Управление пользователями;

• Предоставление доступа к учебной информации, поддержка учебного процесса;

• Безопасный доступ к пользовательскому программному обеспечению;

• Доступ к Интернет;

• Контроль пользователей;

• Формирование единого информационного пространства.

На рабочих местах установлены «тонкие клиенты» - бездисковые компьютеры, представляющие собой либо готовые решения низкой стоимости, либо отжившие свой век в качестве самостоятельных единиц устаревшие компьютеры. Их задача — загрузить с сервера по протоколу tftp образ операционной системы (облегченный Linux), запустить клиента служб терминалов и подключиться к терминал-серверу.

Терминал сервер создает сеанс работы пользователя, при этом сам «тонкий клиент» обеспечивает только интерфейс — изображение на экране, ввод информации, подключение сменных носителей.

Небольшой фрагмент схемы показан на рисунке:

Огромное преимущество такой схемы — низкая стоимость рабочих мест, гибкая архитектура, полностью централизованное управление, возможность модернизации и ремонта рабочих мест путем замены в рамках бюджета, очень высокая защищенность (например, при отключении электропитания, для сохранения пользовательских данных необходимо снабжение каждого рабочего места источником бесперебойного питания или постоянная сложная синхронизация с сервером, что, кстати, не гарантирует полной сохранности. Источники питания должны быть достаточно мощными для работы с полноценными рабочими станциями. В случае с «тонким клиентом», источник бесперебойного питания должен обеспечить энергией слабую бездисковую станцию и монитор, а если и произойдет их отключение — сеанс сохранится и при возобновлении электроснабжения можно будет просто продолжить работу с того же места). Основные требования предъявляются здесь к сетевой инфраструктуре и серверам.

Сеть представляет собой управляемые коммутаторы с портами 100Мбит для подключения рабочих мест и 1000Мбит или оптоволоконными портами для подключения к серверам.

Серверы подключены к 1000Мбит коммутатору.

Физически серверы могут быть установлены различным способом.

Одним из наиболее гибких, но требующих квалифицированного построения вариантов, является объединение нескольких однотипных серверов средней производительности в кластер на базе ОС Linux или BSD. При этом обеспечивается равномерное распределение нагрузки на серверы.

Для решения отдельных задач в кластере создаются виртуальные машины.

Для работы с большими объемами информации отдельно устанавливаются сетевые массивы (NAS).

Для работы с терминальными клиентами используется ОС Windows 2003 Server, работающая с Active Directory или LDAP (в общем случае).

Для информационного обеспечения учебного процесса на web-сервере установлена система Moodle (свободно распространяемая), предоставляющая учащимся лекционный материал, методические указания, обеспечивающая тестирование и обмен информацией между учащимися и преподавателями. Эта система используется в том числе и для дистанционного обучения.

Для контроля классов и помещений установлено программное обеспечение ZoneMinder, получающее изображения с камер видеонаблюдения, осуществляющее запись при наличии движения в указанных зонах и по расписанию, выводящая информацию с камер через web-интерфейс.

Если пользователям необходима установка узкоспециализированного ПО, возможно создание отдельных виртуальных машин для групп пользователей и индивидуальной работы.

Здесь не приводятся конкретные модели оборудования и их стоимость, но в целом, решение, построенное на «тонких клиентах» и группе серверов при том же, что и у традиционного решения бюджете, обеспечивает существенно большие возможности. Это связано с тем, что основные затраты здесь идут не на рабочие места и лицензии для них, а на аппаратную часть серверов и сетевую инфраструктуру, которые позволяют гибко использовать ресурсы системы, устанавливать дополнительные сервисы (для построения системы видеонаблюдения и системы дистанционного обучения в классической схеме потребовалась бы серьезная работа над сетевой инфраструктурой и установка дополнительных серверов).