Компьютерные информационные сети

Модуль 2.

Компьютерная сеть представляет собой совокупность компьютеров,

объединенных средствами передачи данных.

Средства передачи данных в общем случае могут состоять из следующих

элементов: связных компьютеров, каналов связи (спутниковых, телефонных,

цифровых, волоконно-оптических, радио- и других), коммутирующей

аппаратуры, ретрансляторов, различного рода преобразователей сигналов и

других элементов и устройств.

Архитектура сети ЭВМ определяет принципы построения и функционирования

аппаратного и программного обеспечения элементов сети.

Современные сети можно классифицировать по различным признакам: по

удаленности компьютеров, топологии, назначению, перечню предоставляемых

услуг, принципам управления (централизованные и децентрализованные),

методам коммутации (без коммутации, телефонная коммутация, коммутация

цепей, сообщений, пакетов и дейтаграмм и т. д.), видам среды передачи и т. д.

Вычислительные сети, состоящие из программно-совместимых ЭВМ, являются

или гомогенными.

Если ЭВМ, входящие в сеть, программно несовместимы, то такая сеть

называется неоднородной или гетерогенной.

По типу организации передачи данных различают сети: с коммутацией каналов,

с коммутацией сообщений, с коммутацией пакетов. Имеются сети,

использующие смешанные системы передачи данных.

По способу управления вычислительные сети классифицируются на следующие:

□ сети с децентрализованным управлением;

□ сети с централизованным управлением;

□ сети со смешанным управлением.

В первом случае каждая ЭВМ, входящая в состав сети, включает полный набор

программных средств для координации выполняемых сетевых операций. Сети

такого типа сложны и достаточно дороги, так как операционные системы

отдельных ЭВМ разрабатываются с ориентацией на коллективный доступ к

общему полю памяти сети. При этом в каждый конкретный момент времени

доступ к общему полю памяти предоставляется только для

одной ЭВМ. А координация работы ЭВМ осуществляется под управлением

единой операционной системы сети.

В условиях смешанных сетей под централизованным управлением ведется

решение задач, обладающих высшим приоритетом и, как правило, связанных с

обработкой больших объемов информации.

По структуре построения (топологии) сети подразделяются на классы:

□ одноузловые;

□ многоузловые;

□ одноканальные;

□ многоканальные.

Все известные компьютерные сети по организационному признаку и предоставляемому пользователю множеству возможностей для использования информационных ресурсов можно классифицировать следующим образом:

• локальные вычислительные сети;

· сеть Internet (Интернет);

· корпоративные сети Intranet (Интранет);

• сети электронных досок объявлений (сети BBS);

· компьютерные сети на основе FTN-технологий.
В рамках приведенной классификации существуют, создаются и развиваются

сети, ориентированные на научную, учебную и учебно-научную проблематику.

Сети делятся на общественные, частные и коммерческие.

По рекомендациям ISO для физического уровня определены следующие классы

до 1000 км – средней длины;

до 10 000 км – длинные;

до 25 000 км – самые длинные наземные;

до 80 000 км – магистральные через спутник;

до 160 000 км — магистральные международные через два спутника.

В зависимости от удаленности компьютеров сети условно разделяют на

глобальные, региональные и локальные.

Произвольная глобальная сеть (GAN – Global Area Network) объединяет

абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах.

Сеть может включать другие глобальные сети, локальные сети, а также отдельно

подключаемые к ней компьютеры (удаленные компьютеры) или отдельно

подключаемые устройства ввода-вывода.

Взаимодействие между абонентами в глобальной сети осуществляется на базе

телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальная

вычислительная сеть позволяет решить проблему объединения мировых

информационных ресурсов и организации доступа к этим. Глобальные сети

бывают четырех основных видов: городские, региональные, национальные и

транснациональные.

В качестве устройств ввода-вывода в сети могут использоваться, например,

печатающие и копирующие устройства, кассовые и банковские аппараты,

дисплеи (терминалы) и факсы, причем они могут быть удалены друг от друга на

значительное расстояние.

Региональная вычислительная сеть (MAN – Metropolitan Area Network)

связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга.

Она может включать абонентов внутри большого города, экономического

региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами составляет

десятки, сотни километров.

Локальные вычислительные сети (LAN – Local Area Network),

объединяют абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В

настоящее время не существует четких ограничений на территориальный

разброс абонентов ЛВС. Компьютеры в ЛВС могут быть расположены на

расстоянии до нескольких километров и обычно соединены при помощи

скоростных линий связи со скоростью обмена от 1 до 10 и более Мбит/с.

ЛВС обычно развертываются в рамках некоторой организации (корпорации,

учреждения). Поэтому их иногда называют корпоративными системами или

По территориальной расположенности ЛВС делятся на компактно размещенные (все компьютеры расположены в одном помещении) и распределенные (компью­теры сети размещены в разных помещениях). По пропускной способности ЛВС делятся на три группы:

□ ЛВС с малой пропускной способностью (скорости передачи данных в пределах до десятка мегабит в секунду), использующие чаще всего в качестве каналов связи тонкий коаксиальный кабель или витую пару;

□ ЛВС со средней пропускной способностью (скорости передачи данных несколько десятков мегабит в секунду), использующие чаще всего в качестве каналов связи толстый коаксиальный кабель или экранированную витую пару;

□ ЛВС с большой пропускной способностью (скорости передачи данных сотни и даже тысячи мегабит в секунду), использующие чаще всего в качестве каналов связи волоконно-оптические кабели.

Объединение компьютеров в ЛВС обеспечивает решение задач коллективной работы с информацией, таких как:

1. Разделение файлов. ЛВС позволяет многим пользователям одновременно работать с одним файлом, хранящимся на центральном файл-сервере. Например, на предприятии или фирме несколько сотрудников могут одновременно использовать одни и те же руководящие документы.

2. Передача файлов. ЛВС позволяет быстро и надежно копировать файлы любого размера с одной машины на другую.

3. Доступ к информации и файлам. ЛВС позволяет запускать прикладные программы с любой из рабочих станций, где бы она ни была расположена.

4. Разделение прикладных программ и баз данных. ЛВС позволяет двум пользователям использовать одну и ту же копию программы. При этом, конечно, они не могут одновременно редактировать один и тот же документ или запись в базе данных.

5. Одновременный ввод данных в прикладные программы. Сетевые прикладные программы позволяют нескольким пользователям одновременно вводить данные, необходимые для работы этих программ. Например, вести записи в базе данных так, что они не будут мешать друг другу. Однако только специальные сетевые версии программ позволяют одновременный ввод информации. Обычные компьютерные программы позволяют работать с набором файлов только одному пользователю.

6. Разделение принтера или другого технического устройства. ЛВС позволяет не­скольким пользователям на различных рабочих станциях совместно использовать один или несколько дорогостоящих лазерных принтеров или других устройств.

7. Электронная почта. Пользовать может использовать ЛВС как почтовую службу и рассылать служебные записки, доклады, сообщения и т.п. другим пользователям. В отличие от телефона электронная почта передаст ваше сообщение даже в том случае, если в данный момент абонент (группа абонентов) отсутствует на своем рабочем месте

Топология вычислительной сети во многом определяется структурой сети связи, т.е. способом соединения абонентов друг с другом и ЭВМ. По топологическим признакам ЛВС делятся на сети следующих типов: с общей шиной, кольцевые, иерархические, радиальные и многосвязные (рис. 4)

рис. 4. Типы структур компьютерных сетей: а) - общая шина; б) - кольцо; в) - иерархическая структура; г) - радиальная (звезда); д) - многозвенная; - абонентская ЭВМ; - узел коммутации

Топология вычислительной сети в ЛВС с общей шиной (Рис.4а) характеризу­ется тем, что одна из машин служит в качестве системного обслуживающего устройства, обеспечивающего централизованный доступ к общим файлам и базам данных, печатающим устройствам и другим вычислительным ресурсам. Сети данного типа приобрели большую популярность благодаря низкой стоимости, высокой гибкости и скорости передачи данных, легкости расширения сети (подключение новых абонентов к сети не сказывается на ее основных характеристиках). К недостаткам шинной топологии следует отнести необходи­мость использования довольно сложных протоколов и уязвимость в отношении физических повреждений кабеля.

Кольцевая топология (Рис. 4б) в сети отличается тем, что информация по кольцу может передаваться только в одном направлении и все подключенные ПЭВМ могут участвовать в ее приеме и передаче. При этом абонент-получатель должен пометить полученную информацию специальным маркером, иначе могут появиться «заблудившиеся» данные, мешающие нормальной работе сети. Как последовательная конфигурация кольцо особенно уязвимо в отношении отказов: выход из строя какого-либо сегмента кабеля приводит к прекращению обслуживания всех пользователей. Разработчики ЛВС приложили немало усилий, чтобы справиться с этой проблемой. Защита от повреждений или отказов обеспечивается либо замыканием кольца на обратный (дублирующий) путь, либо переключением на запасное кольцо. И в том, и в другом случае сохраняется общая кольцевая топология.

Иерархическая ЛВС (конфигурация типа «дерево») представляет собой более развитой вариант структуры ЛВС, построенной на основе общей шины (рис. 4в). Дерево образуется путем соединения нескольких шин с корневой системой, где размещаются самые важные компоненты ЛВС. Оно обладает необходимой гибкостью для того, чтобы охватить средствами ЛВС несколько этажей в здании или несколько зданий на одной территории, и реализуется, как правило, в слож­ных системах, насчитывающих десятки и даже сотни абонентов. Радиальную (звездообразную) конфигурацию (Рис. 4г) можно рассматривать как дальнейшее развитие структуры «дерево с корнем» с ответвлением к каждому подключенному устройству. В центре сети обычно размещается коммутирующее устройство, обеспечивающее жизнеспособность системы. ЛВС подобной конфигурации находят наиболее частое применение в автоматизированных учрежденческих системах управления, использующих центральную базу данных. Звездообразные ЛВС, как правило, менее надежны, чем сети с общей шиной или иерархические, но эта проблема решается дублированием аппаратуры центрального узла. К недостаткам можно также отнести значительное потребле­ние кабеля (иногда в несколько раз превышающее расход в аналогичных по возможностям ЛВС с общей шиной или иерархических).

Наиболее сложной и дорогой является многосвязная топология (Рис. 4д), в которой каждый узел связан со всеми другими узлами сети. Эта топология в ЛВС применяется очень редко, в основном там, где требуются исключительно высокие надежность сети и скорость передачи данных.

На практике чаще встречаются гибридные ЛВС, приспособленные к требованиям конкретного заказчика и сочетающие фрагменты шинной, звездообразной и других топологий. Основными аппаратными компонентами ЛВС являются:

□ рабочие станции;

□ серверы;

□ интерфейсные платы;

□ кабели.

Рабочие станции (PC) - это, как правило, персональные ЭВМ, которые являются рабочими местами пользователей сети. Требования, предъявляемые к составу рабочих станций, определяются характеристиками решаемых в сети задач, принципами организации вычислительного процесса, используемой оперании-онной системой и некоторыми другими факторами. Иногда в рабочей станции, непосредственно подключенной к сетевому кабелю, могут отсутствовать накопители на магнитных дисках. Такие рабочие станции называют бездиско­выми рабочими станциями.

Основным преимуществом бездисковых PC является низкая стоимость, а также высокая защищенность от несанкционированного проникновения в систему пользователей и компьютерных вирусов. Недостаток бездисковой PC заключается в невозможности работать в автономном режиме (без подключения к серверу), а также иметь свои собственные архивы данных и программ. Серверы в ЛВС выполняют функции распределения сетевых ресурсов. Обычно его функции возлагают на достаточно мощный ПК, мини-ЭВМ, большую ЭВМ или специальную ЭВМ-сервер. Сервер - компьютер, выделенный для совместного использования участниками сети, поставляющий ресурсы и услуги. В одной сети может быть один или несколько серверов. Каждый из серверов может быть отдельным или совмещенным с PC. В последнем случае не все, а только часть ресурсов сервера оказывается общедоступной. При наличии в ЛВС нескольких серверов каждый из них управляет работой подключенных к нему рабочих станций. Совокупность компьютеров сервера и относящихся к нему рабочих станций часто называют доменом. Иногда в одном домене находится несколько серверов. Обычно один из них является главным, а другие - выполняют роль резерва (на случай отказа главного сервера) или логичес­кого расширения основного сервера.

Существует два основных принципа управления в локальных сетях: централиза­ция и децентрализация.

Согласно этим принципам локальные сети можно разделить на:

· одноранговые сети;

· сети с выделенным сервером (файл-сервером).

Одноранговые сети не предусматривают выделение специальных компьютеров, организующих работу сети. Каждый пользователь, подключаясь к сети, выделяет в сеть какие-либо ресурсы (дисковое пространство, принтеры) и подключается к ресурсам, предоставленным в сеть другими пользователями. Такие сети просты в установке, наладке, они существенно дешевле сетей с выделенным сервером. В свою очередь, сети с выделенным сервером, несмотря на сложность настройки и относительную дороговизну, позволяют осуществлять централизованное управление. В данном случае все компьютеры, кроме сервера, называются рабочими станциями, или клиентами

Клиент - компьютер, использующий ресурсы и услуги сервера. Каждый компьютер сети имеет уникальное сетевое имя, позволяющее однозначно его идентифицировать. Для каждого пользователя серверной сети необходимо иметь свое сетевое имя и сетевой пароль. Имена компьютеров, сетевые имена и пароли пользователей прописываются на сервере.

Следует заметить, что в серверной сети на компьютеры с разными ролями устанавливают различные операционные системы. Так, на сервер устанавливают одну из серверных операционных систем. В качестве примера можно указать Windows NT Server. На компьютеры-клиенты можно устанавливать любую операционную систему, содержащую средства для выполнения роли клиента серверной сети, например, Windows.

Для удобства управления локальной компьютерной сетью, несколько компьютеров, имеющих равные права доступа, объединяют в рабочие группы. Совокупность приемов разделения и ограничения прав доступа участников компьютерной сети к ресурсам называется политикой сети. Политика сети -совокупность приемов разделения и ограничения прав доступа участников компьютерной сети к ресурсам.

Дата добавления: 2013-12-12