Úvod › Reference › KOSMOS - síť

KOSMOS - síť

(následující článek popisuje počítačovou síť v období od června 2003 do června 2007, kdy jsem byl její správce)

KOSMOS – síť je počítačová síť budovaná v objektu vysokoškolské koleje KOSMOS patřící pod Obchodně podnikatelskou fakultu v Karviné (OPF), která je součástí Slezské univerzity v Opavě (SU). Na budování a správě sítě jsem se podílel již od jejího samotného vzniku v roce 2003, od června 2004 jsem potom působil jako její hlavní správce. Cesta od června 2003, kdy nebylo nic, do června 2007, kdy síť nabízela širokou paletu různých síťových služeb a měla více jak 300 spokojených uživatelů a kdy jsem síť z důvodu dokončení studia na OPF opouštěl, však zdaleka nebyla přímá a jednoduchá. Více se dočtete v tomto článku.

Kolejní sítě - jak to všechno začalo

Kolej KosmosV souvislosti s neustále se zvyšující potřebou získávání a zpracovávání informací při studiu a také díky tomu, že se počítače v průběhu času staly dostupnější a běžnou součástí každodenního života, vyvstala potřeba mít přístup k síti nejen při samotném studiu na univerzitě, ale i v době přípravy ke studiu na vysokoškolských kolejích. Proto některé univerzity začaly ve svých ubytovacích zařízeních budovat pro studenty počítačové sítě nebo alespoň počítačové studovny s přístupem na internet. Většina vysokých škol však byla v tomto směru značně omezena dostupnými finančními prostředky. Na některých kolejích v devadesátých letech minulého století začali studenti svépomocí propojovat vlastní počítače mezi sebou a napojovat je na server, který zpravidla patřil jednomu z nich. Postupem času se připojovalo stále více studentů a síť se rozrůstala. Nezávisle na tomto vývoji byla obvykle univerzitou v areálu příslušné koleje vybudována síť pro její zaměstnance připojená k síti mateřské univerzity a prostřednictvím ní do sítě internet. Studentům se často podařilo toto připojení využít i pro jejich studentskou síť a získat tak přístup k internetu. Tyto sítě, které původně vznikly díky několika fandům, se v průběhu dalších období dále rozrůstaly, rozšiřovaly spektrum poskytovaných služeb, posilovaly konektivitu do univerzitní sítě. Některé z nich v současné době pokrývají celé areály vysokoškolských kolejí a čítají několik stovek, či dokonce tisíců připojených zařízení a uživatelů využívajících jejich služby.

Studentské počítačové sítě v Karviné

Dá se říci, že podobným vývojem, i když o několik let později, prošly také studentské počítačové sítě na vysokoškolských kolejích SU OPF, kde vznikaly od roku 2001 postupně dvě studentské počítačové sítě, které si budovali sami studenti. Od samého počátku byly podsítěmi fakultní počítačové sítě OPFNET, která je připojena k Síti národního výzkumu a vzdělání CESNET2 a prostřednictvím ní také do sítě internet. Studenti mohou tedy jejich prostřednictvím využívat nejen všechny služby fakultní sítě, ale také internetu. Na vysokoškolské koleji Vyhlídka byla od roku 2001 budována síť pod názvem Z@vináč, na koleji Kosmos od roku 2003 síť pod názvem KOSMOS – síť.

Budování KOSMOS - sítě

Původní anténa na pokoji A906 (foto: Jaroslav Bohuš)Ve srovnání s jinými kolejními sítěmi je KOSMOS – síť poměrně specifická. Obdobné sítě, které jsou budovány, provozovány a financovány svépomocí studenty, se v rámci České republiky hledají jen velmi těžko. Většinou se buď na jejich budování, financování a provozu podílí také přímo vysoké školy, nebo se jedná o sítě, které svou velikostí a počtem osob, které se o chod sítě starají, jsou naprosto nesrovnatelné se sítí na koleji Kosmos. Počet uživatelů těchto sítí je tedy několikanásobně vyšší, navíc studenti ve větších městech jsou ochotni platit vyšší poplatky, což umožňuje těmto sítím provádět lepší a nákladnější projekty, které zlepšují kvalitu sítě i rozsah poskytovaných služeb. Lze však konstatovat, že i přes všechny tyto skutečnosti se nám podařilo vybudovat spolehlivou počítačovou síť a umožnit studentům připojení na všech pokojích vysokoškolské koleje.

Počátky budování počítačové sítě na koleji Kosmos je možné nalézt už v akademickém roce 2002/2003, i když její služby mohli studenti využívat teprve od následujícího akademického roku, a lze ji tedy považovat za jednu z nejmladších kolejních sítí v České republice. Studenti sice o vybudování této sítě usilovali již několik let, už jen proto, že v této budově nebyla k dispozici ani žádná počítačová studovna, ale vše bylo komplikováno skutečností, že OPF neprovozovala tuto kolej, ale pouze pro studenty v tomto objektu pronajímala ubytovací kapacity od OKD.

Nová šance na vybudování kolejní sítě na koleji Kosmos svitla tedy teprve v roce 2003, kdy OPF začala uvažovat o dlouhodobém pronájmu této budovy a jejím provozu ve vlastní režii. V souvislosti s touto skutečností bylo nutno pro správu této koleje realizovat počítačové propojení s hlavní budovou. Po několika jednáních studentů s představiteli fakulty se podařilo prosadit, že nové propojení budou moci kromě zaměstnanců využívat také studenti. A když v červnu 2003 byla na lodžii pokoje A 906 instalována anténa, bylo již jasné, i když tomu v té chvíli věřil jen málokdo, že od nadcházejícího akademického roku budou mít studenti možnost připojit svůj počítač do nové studentské sítě. Ještě ve stejném měsíci byl mezi studenty proveden průzkum, na základě kterého bylo rozhodnuto, že dojde k postupnému zasíťování 42 pokojů na budově A, kde budou ubytování ti, kteří projevili o připojení zájem.

Připojení prvního počítače ke KOSMOS - síti (foto: Petr Běhal)Budování nové sítě bylo zahájeno 12. září 2003. Jak vznikaly první přípojky, začaly se objevovat také první problémy. Od počátku bylo rozhodnuto, že provoz a rozvoj celé sítě bude realizován pouze z prostředků vybraných od studentů. V začátku však nebylo jednoduché získat jednorázově takový objem prostředků, aby bylo možné rozjet tento poměrně finančně náročný projekt, a první poplatek za připojení je možné vybrat teprve po vybudování první přípojky. Navíc v této chvíli nebyla vůbec celé síti nějak nakloněna ani fakulta, nezbylo nám nic jiného než tyto prostředky poskytnout z našich zdrojů a doufat, že síť bude jednoho dne fungovat a tyto prostředky se nám vrátí. Prostě investice s nulovým výnosem, velkým rizikem a nejistou návratností, ale šli jsme do toho. Navíc se ukázalo, že nebude jednoduché (a svépomocí tudíž nemožné) budovat díry do stropů a stěn pro metalické rozvody v panelovém objektu, který rozměrem svých stěn nápadně připomíná opevnění z 2. světové války. Také naše zkušenosti a znalosti o počítačových sítích byly v této době jen o něco větší, než jak síť definují některé slovníky, tedy jako nějaký útvar spletený z vláken. Vedle informatických záležitostí se přidala také nutnost zajistit i další ekonomické a organizační záležitosti spojené s výběrem poplatků a správou sítě. Přesto se všechna tato úskalí podařilo vyřešit a již na konci září si mohli první studenti připojit své počítače k nové KOSMOS - síti a již asi za měsíc byly přípojky k dispozici na všech 42 pokojích budovy A.

S financováním sítě souvisel i výběr technologie. Finanční možnosti byly značně omezené a bylo potřeba neustále hledat kompromisy. V době, kdy se začala budovat KOSMOS – síť, byly nejpoužívanější v oblasti kabeláže dvě technologie. První byla založena na koaxiálním kabelu a sběrnicové topologii, druhá na kroucené dvoulince s hvězdicovou topologií – tzv. strukturovaná kabeláž. I přes mírně vyšší počáteční náklady jsme se nakonec rozhodli celou síť založit na strukturované kabeláži s propustností 100 Mb/s, což se nakonec v čase ukázalo v souvislosti s dalším rozvojem jako velmi prozíravé. Do sítě OPFNET byla bezdrátově připojena rychlostí 6 Mb/s, která byla později zvýšena na 10 Mb/s. Zpočátku byla správa celé sítě prováděna prostřednictvím fakultního serveru, teprve po několika měsících získala KOSMOS - síť vlastní linuxový server. K významnému přelomu v rozvoji sítě došlo v červnu 2004, kdy byla síť s hlavní budovou fakulty na Univerzitním náměstí spojena pomocí technologie LaserBit, která pro přenos signálu využívá směrový laserový paprsek s přenosovou šířkou pásma 100 Mb/s, což nejen že významně zlepšilo kvalitu připojení stávajících uživatelů, ale umožnilo také další expanzi sítě.

V dubnu 2006 byla pro uživatele zprovozněna síťová tiskárna SAMSUNG ML-2151NV červenci 2004 bylo přípojkami nově vybaveno 9 pokojů na budově B a na více jak polovině všech původních pokojů došlo ke zdvojení přípojek. Od září 2004 byl do provozu uveden nový informační systém vlastní produkce, který byl od té doby nadále vyvíjen a v současné době zajišťuje veškerou agendu spojenou s evidencí uživatelů, výběrem poplatků, účtováním tisku na síťové tiskárně a správu samotného serveru. Systém nevyužívá jenom KOSMOS - síť, ale také síť na koleji Vyhlídka. V srpnu 2005 byla síť rozšířena na zbývající pokoje budovy B, čímž se dosáhlo celkového počtu 72 pokojů. Od tohoto data je také možné již na všech pokojích připojit více počítačů. Od konce dubna 2006 je uživatelům k dispozici laserová síťová tiskárna, která je umístěna v prostoru recepce. Ve stejném období byla také pro zkušební účely zprovozněna WiFi síť, která měla otestovat možnosti nasazení této technologie. Bohužel díky velkému útlumu signálu v železobetonovém skeletu budovy bylo šíření signálu tak špatné, že tato technologie se nadále využívala pouze jako doplňková na pokojích zahraničních studentů.

Zatím poslední (zřejmě ale asi nejnáročnější) rozvoj zaznamenala KOSMOS - síť v září 2006, kdy bylo provedeno kompletní zasíťování budovy C, včetně hotelové části, ve které se v budoucnosti počítá s ubytováním studentů, vyměněn hlavní server a zprovozněna kompletně přepracovaná nová verze informačního systému. V říjnu 2006 byly vybudovány přípojky na 6 apartmánech, které jsou využívány pro ubytování zahraničních studentů, včetně WiFi přístupového bodu. Celkový počet pokojů s internetovými přípojkami tak dosáhl čísla 114 a od začátku akademického roku 2006/2007 je tedy internetové připojení k dispozici na všech pokojích vysokoškolské koleje Kosmos a délka síťové kabeláže se přiblížila třem kilometrům. Internetové připojení tak během akademického roku 2006/2007 vyúžívalo téměř 250 studentů a celkový počet uživatelů služeb sítě dosáhl čísla 350. Během roku byl ještě ve spolupráci s Ústavem informačních technologií realizován projekt šíření digitálního televizního vysílání prostřednictvím počítačové sítě.

Týmy správců sítě

Všechny tyto věci by však nebylo možné realizovat, kdyby neexistoval tým lidí, kteří byli ochotni obětovat svůj volný čas myšlence vybudovat studentskou síť. Během mého působení v letech 2003 – 2007 spravovaly síť následující týmy správců sítě:

  • Akademický rok 2003/2004: Petr Běhal (hlavní správce sítě), Tomáš Petránek
  • Akademický rok 2004/2005: Tomáš Petránek (hlavní správce sítě), Vít Radkovič, Jiří Klimek, Jaroslav Bohuš (od února 2005)
  • Akademický rok 2005/2006: Tomáš Petránek (hlavní správce sítě), Vít Radkovič, Jiří Klimek, Jaroslav Bohuš
  • Akademický rok 2006/2007: Tomáš Petránek (hlavní správce sítě), Vít Radkovič (zástupce hlavního správce sítě), Jiří Klimek, Adam Wojnar (do prosince 2006)

Je zde nutno poděkovat také všem zaměstnancům SU OPF, kteří jakýmkoliv způsobem při budování sítě byli nápomocní, zejména správcům sítě Ing. Lukášovi Kubínovi a Ing. Lukášovi Macurovi a v neposlední řadě také vedoucímu Ústavu informačních technologií RNDr. Zdeňkovi Fraňkovi, ale i dalším studentům a zaměstnancům OPF, bez jejichž pomoci by síť nikdy nebyla v té podobě, jaké je.

Moje působení v KOSMOS - síti

Už v září 2003 jsem byl u toho, když se na koleji Kosmos začaly odmotávat první metry síťového kabelu a vznikaly první přípojky. V prvním nelehkém roce provozu, který byl ve znamení postupného budování síťové infrastruktury v celé budově A, implementace a konfigurace serveru pro správu sítě, odbourávání „dětských nemocí“ nově budované sítě, odstraňování různých nejen technických, ale i administrativních překážek a nekonečných jednání s vedením fakulty a koleje, jsem ve funkci správce sítě tímto vším prošel.

V červnu 2004 jsem převzal funkci hlavního správce sítě a kromě provozních problémů jsem začal organizovat celý provoz sítě a plánovat projekty jejího dalšího rozvoje. Během mého působení se mi podařilo zrealizovat rozšíření sítě na další budovy koleje Kosmos a umožnit tak přístup k síti ze všech studentských pokojů, stabilizovat celou síť a zvýšit její spolehlivost a bezpečnost, uvést do provozu síťovou tiskárnu s automatickým monitorováním počtu vytištěných stran a jejich účtováním, zvýšit standard služeb poskytovaných uživatelům a celou síť přetransformovat na samostatnou vedlejší hospodářskou činnost fakulty a zajistit tak její průhledné samofinancování v souladu se všemi právními předpisy. V červnu 2007 jsem působení v KOSMOS – síti oficiálně ukončil v souvislosti s ukončením studia na OPF. Přesto i nadále s KOSMOS – sítí externě spolupracuji.

Poohlédnu-li se zpět, ne každé rozšiřování bylo zrovna jednoduché. Ne vždy mu byla nakloněna správa koleje, přesto se nám to vždy nakonec podařilo prosadit. Ačkoliv jsme se většinu prací snažili provádět během prázdnin, aby na koleji bylo ubytováno co nejméně lidí, tak se nám občas stalo, že po dvouměsíčním vyjednávání s vedením kolejí o vhodném termínu jsme přijeli do Karviné a připadalo nám to, že jsou snad všechny pokoje prázdné až na ty, na kterých jsme měli budovat internetové přípojky. Jen těžko jsme pak někdy vysvětlovali, že při natahování kabelu z devátého do třetího patra se jen velmi těžko můžeme vyhnout třeba pátému patru. Stejně by mě zajímalo, co si tak říkal tehdy jeden pán ubytovaný na jednom hotelovém pokoji, který měl být údajně prázdný, když mu začal z ničeho nic do jeho postele ze stropu lézt kabel a do pokoje bez varování vtrhli skoro jako jednotka rychlého nasazení dva správci sítě.

Struktura a topologie sítě

KOSMOS - síť je s hlavní budovou OPF spojena pomocí technologie LaserBit, která pro přenos signálu využívá směrový laserový paprsekNásledující text popisuje strukturu a topologii sítě k 30. červnu 2007. Propojovací jednotka zařízení LaserBit LB-PRONTO-1000E100TP je UTP kabelem připojena k páteřnímu switchi Cisco Catalyst 2950, což je managementovatelný switch s 24 porty 10/100 Mb/s. Z něho jsou vyvedeny dvě linky, které jsou nakonfigurovány jako dvě samostatné sítě (podsítě). Jedna z nich vede do switche s pěti porty 10/100 Mb/s Edimax ES-3105P, ke kterému je připojen uplink ze switche 3Com. Tento switch disponuje 12 porty 10Mb/s, které jsou použity pro vyvedení přípojek do všech kanceláří správy koleje Kosmos.

Druhá linka z páteřního switche vede přes bridge do centrálního prvku studentské sítě, kterým je 24-portový switch 10/100 Mb/s Micronet SP624EA. K tomuto switchi je připojen centrální prvek budovy A, kterým je 16-portový switch 10/100 Mb/s Edimax ES-3116P umístěný na pokoji A906, centrální prvek budovy B, kterým je 16-portový switch 10/100 Mb/s Micronet SP616B umístěný na pokoji B904, centrální prvek budovy C, kterým je 16-portový switch 10/100 Mb/s TP-Link TL-SF1016D umístěný na pokoji C901, tři 8-portové stupačkové switche 10/100 Mb/s Edimax ES-3108P, umístěné na pokojích A901, A902 a A903, síťová laserová tiskárna Samsung ML-2151N, umístěná v prostoru recepce, WiFi přístupový bod standardu 802.11g Z-Com XG-1100 a síťové servery.

K centrálnímu switchi budovy A jsou připojeny zbývající dva 8-portové stupačkové switche 10/100 Mb/s Edimax ES-3108P, umístěné na pokojích A904 a A905. Pro stupačku A6 slouží přímo centrální switch budovy A. Z každého stupačkového switche jsou vyvedeny přípojky na 9. - 7. patro a uplink 8-portových switchů 10/100 Mb/s Micronet SP608K umístěných na pokojích A601 – A606. Z těchto switchů jsou vyvedeny přípojky na 6. – 4. patro. K switchi na pokoji A606 je navíc připojen uplink z 8-portového switche 10/100 Mb/s Edimax ES-3108P, umístěného na pokoji A306, ze kterého jsou rozvedeny přípojky po 3. patře.

K centrálnímu switchi budovy B je připojeno pět 8-portových stupačkových switchů 10/100 Mb/s Micronet SP608K, umístěných na pokojích B901 – B903 a B905 – B906. Pro stupačku B4 slouží přímo centrální switch budovy B. Z každého stupačkového switche jsou vyvedeny přípojky na 9. – 7. patro a uplink switchů umístěných na 6. patře. Na pokojích B601, B602, B605 a B606 jsou to 5-portové switche 10/100 Mb/s TP-Link TL-SF1005D, ze kterých jsou vyvedeny přípojky na 6. a 5. patro. Na pokojích B603 a B604 jsou umístěny 8-portové switche 10/100 Mb/s TP-Link TL-SF1008D, ze kterých jsou vyvedeny přípojky pro 6. a 5. patro a dále uplink 5-portového switche 10/100 Mb/s TP-Link TL-SF1005D, umístěného na pokoji B203 a B204. Z těchto switchů jsou rozvedeny přípojky na apartmány ve 2. patře budovy B. V tomto patře je také umístěn WiFi přístupový bod standardu 802.11g Z-Com XG-1100.

Switch (foto: Jaroslav Bohuš)K centrálnímu switchi budovy C je připojeno pět 8-portových stupačkových switchů 10/100 Mb/s TP-Link TL-SF1008D umístěných na pokojích C902 – C906. Pro stupačku C1 slouží přímo centrální switch budovy C. Z každého stupačkového switche jsou vyvedeny přípojky na 9. – 7. patro a uplink 8-portového switche 10/100 Mb/s TP-Link TL-SF1008D, umístěné na pokojích C601 – C606, ze kterých jsou vyvedeny přípojky na 6., 5. a 3. patro.

Pro celou síť je použita kabeláž UTP kategorie 5 nebo 5e, vedená v lištách a při průchodu stěnami v PVC trubkách. Na pokojích, kde jsou umístěny switche, se jednotlivá zařízení připojují prostřednictvím UTP kabelu přímo do volných portů switche. Na ostatních pokojích jsou na parapetu umístěny zásuvky 2 × RJ-45, pouze na pokojích A301 – A305 a B201, B202, B205 a B206 jsou zásuvky 1 × RJ-45. V případě, že počet zásuvek na příslušném pokoji je nedostatečný, jsou používány dle potřeby 5-portové switche 10/100 Mb/s TP-Link TL-SF1005D, Mercury S105M a Genius GS4050.

Jednou z nevýhod této topologie je použití levných nemanagementovatelných switchů. Tato skutečnost má za následek mírně vyšší náchylnost na pády sítě vlivem různých virových nákaz a také horší odhalování a odstraňování závad. Další nevýhodou je decentralizované rozmístění switchů po celé budově, které komplikuje správu celé sítě. Jednotlivé síťové prvky jsou navíc umístěny na pokojích uživatelů, což omezuje správcům přístup k nim, a například vytažení elektrického přívodu switche na jednom pokoji může způsobit výpadek i velkého počtu přípojek. Bylo to však vyžádáno finančním omezením při budování sítě. I přes tyto nevýhody lze na základě zkušeností z provozu označit spolehlivost a stabilitu sítě jako velmi uspokojivou.

Většina rozvodů je v budově vedena vertikálně (stupačkovitě). Pouze na 9. patře, 3. patře budovy A a 2. patře budovy B jsou také vertikální rozvody.

 Topologie KOSMOS - sítě

Výhled do budoucna

Snahou bylo vždy držet velmi vysoký standard všech poskytovaných služeb; díky tomu se uživatelům KOSMOS – sítě dostávalo od správců zpravidla komfortnějšího servisu, než je obvyklé u jiných kolejních sítí, o čemž svědčí dlouhodobá spokojenost většiny uživatelů síťových služeb. Síť samozřejmě disponuje i určitými technickými nedostatky, které byly zpravidla zapříčiněny nedostatkem finančních prostředků a byly již uvedeny výše. Toto je výzva pro budoucí rozvoj sítě, který by měl směřovat zejména cestou zkvalitňování připojení a rozšiřování nabídky síťových služeb pro uživatele.

Pokud se chcete dovědět o KOSMOS - síti ještě více, podívejte se na mou diplomovou práci nebo mě kontaktujte.

Soubory ke stažení: