Приемопередатчики (трансиверы) и повторители (репитеры)

С помощью этих устройств можно объединить несколько сегментов сети с шинной топологией, увеличивая таким образом общую протяженность сети.

Приемопередатчик - это устройство, предназначенное для приема паке­тов от контроллера рабочих станций сети и передачи их в шину. Он также разрешает коллизии в шине. Конструктивно приемопередатчик и контроллер могут объединяться на одной плате или находиться в различных узлах.

Повторитель - устройство с автономным питанием, обеспечивающее передачу данных между сегментами определенной длины.

Мосты и шлюзы. Мосты используются для соединения в основном идентичных сетей, имеющих некоторые физические различия на физическом и канальном уровнях. Например, с помощью моста могут соединяться на 3-м (сетевом) уровне две сети с различными более низкими уровнями, но одинаковыми более высокими уровнями. Промышленностью выпускается довольно широкая номенклатура мостов. Среди них - «самообучающиеся» мосты, которые позволяют регулировать доступ к каждой из объединяемых сетей и трафик обмена между ними, а также используются для расширения сети, достигшей своего топологического предела. Некоторые из «самообу­чающихся мостов» применяются для объединения с помощью арендуемой линии связи локальной сети и удаленной сети в единую сеть, элементы кото­рой могут быть рассредоточены на территории в сотни и тысячи километ­ров. Есть более сложные мосты, которые одновременно выполняют функции многоканального маршрутизатора. К ним относится мост HP 272 A ROUTER ER (он же - многоканальный маршрутизатор), который объединяет две ло­кальные сети и две удаленные сети.

Шлюзы применяются для соединения различных сетей. Они выполняют протокольное преобразование для всех семи уровней модели ВОС, в частно­сти - маршрутизацию пакетов, преобразование сообщения из одного форма­та в другой или из одной системы кодирования в другую. Следует иметь в виду, что по мере того, как взаимная связь устанавливается на все более высоких уровнях модели ВОС, задача поддержания этой связи усложняется, и для ее реализации требуется более мощный процессор.

Маршрутизаторы (роутеры). Эти устройства устанавливают соеди­нение на 4-м (транспортном) уровне, при этом верхние уровни сети (5,6 и 7) должны быть одинаковы. Они обеспечивают достаточно сложный уровень сервиса, так как могут выполнять «интеллектуальные» функции:

· выбор наи­лучшего маршрута для передачи сообщения, адресованного другой сети;

· управление балансированной нагрузкой в сети путем равномерного распре­деления потоков данных; защиту данных;

· буферизацию передаваемых дан­ных;

· различные протокольные преобразования.

Такие возможности марш­рутизаторов особенно важны при построении базовых сетей крупных орга­низаций.

Использование маршрутизаторов при объединении ряда небольших ло­кальных сетей в единую сеть дает следующие преимущества (по сравнению с большой ЛВС, имеющей такое же количество абонентских систем):

• обеспечивается большая безопасность информации, циркулирующей в сети. В большой ЛВС, работающей в широковещательном режиме, информация распространяется по всей кабельной системе, поэтому лица, заинтересованные в расстройстве схемы адресации и приеме не адресованных им передач, имеют для этого все возможности. В сети, образованной из нескольких небольших ЛВС, защищенность информа­ции выше: с помощью маршрутизаторов осуществляется межсетевая коммутация, а обычные сетевые потоки данных остаются локальны­ми, т. е. работа в широковещательном режиме возможна только в пре­делах небольшой ЛВС;

• повышается надежность работы сети: выход из строя одной ЛВС не отражается на работе других взаимосвязанных сетей, так как марш­рутизаторы, осуществляющие множественное взаимодействие, изоли­руют отказавшие сети;

• увеличивается производительность в пределах каждой индивидуаль­ной сети, входящей в состав единой сети. В каждой небольшой ЛВС имеются свои средства управления сетью, повышающие степень ее самостоятельности. Кроме того, уменьшаются нагрузки, связанные с потоком данных, генерируемых рабочими станциями (в полном объе­ме по кабельной системе индивидуальной сети распространяются толь­ко те данные, которые поступают от «своих» рабочих станций);

• увеличивается диапазон действия сети: выполняя функции усилителей сигнала, маршрутизаторы устраняют ограничение по допустимой про­тяженности длины кабеля.

Коммутаторы. Появление коммутаторов в сетях диктовалось теми же потребностями, что и в случае мостов и маршрутизаторов, но, кроме того, и необходимостью улучшения некоторых характеристик сетевого оборудова­ния. Например, коммутаторы обладают большей пропускной способностью, что важно для интерактивного трафика между взаимодействующими рабо­чими станциями. В сети Ethernet коммутаторы обрабатывают полученный пакет в реальном масштабе времени, обеспечивая низкую латентность и высокую скорость коммутации.

В отличие от первых образцов современные коммутаторы обладают гиб­кой архитектурой и широкими функциональными возможностями. Они обес­печивают оперативную коммутацию пакетов с проверкой корректности дан­ных, упрощают создание логических сетей с полным набором встроенных средств сетевого управления, в составе концентраторов с высокоскоростны­ми переключаемыми магистралями позволяют достичь приемлемого вари­анта в организации сетевых соединений (например, формирования на магис­трали выделенного сегмента, включающего двух конечных пользователей).

По своему назначению и функциональным возможностям современ­ные мосты, маршрутизаторы и коммутаторы довольно близки друг к дру­гу. Однако каждый из типов этих устройств разрабатывался не с целью вытеснения других устройств, он имеет свои области применения. Мосты обеспечивают сегментацию сети на физическом уровне, поэтому их «ин­теллектуальные» возможности ограничены. Маршрутизаторы, интегрируя физические и логические сегменты сети в единое целое, решают при этом ряд «интеллектуальных» функций, но отличаются невысокой латентностью, что негативно отражается на оперативности управления графиком. Ком­мутаторы идеально приспособлены для поддержки высокопроизводитель­ной коллективной работы. В очень крупных сетях, насчитывающих тысячи узлов, мосты и маршрутизаторы обеспечивают более эффективное управ­ление графиком, чем коммутаторы. В сетях с небольшим числом пользо­вателей целесообразно применять высокоскоростную коммутацию с ма­лым временем задержки.

При формировании больших сетей масштаба предприятия наиболее удач­ным является комбинированный вариант использования мостов, маршрути­заторов и коммутаторов, умелое их сочетание, позволяющее создать дей­ствительно гибкую сетевую архитектуру.

Модемы и факс-модемы. Модем, обеспечивая согласование цифро­вых сигналов компьютера с аналоговыми сигналами телефонной линии, при передаче данных осуществляет модулирование аналоговых сигналов цифро­вой информацией, а при приеме - демодулирование. Главное отличие между ними - способ модуляции. Различают модемы с частотной, амплитудной и фазовой модуляцией.

При создании модемов придерживаются определенных стандартов пе­редачи сигналов. Существуют стандарты по ряду признаков.

По скорости передачи данных - разработаны модемы стандартов V.22 bis для скорости 2400 бит/с, V.32 - для 9600 бит/с и V.32 bis - для 14400 бит/с. В более скоростных модемах обычно реализованы и предшествующие стан­дарты передачи сигналов и, кроме того, предусмотрены запасные режимы с меньшими скоростями. Например, для стандарта V.32 bis это скорости 12000, 9600,7200 и 4800 бит/с.

Второй стандарт связан с используемыми протоколами коррекции оши­бок. Многие годы стандартом считались протоколы группы MNP (Microcom Networking Protocol) - MNP 1-MNP 10. Это аппаратные протоколы фирмы Microcom, обеспечивающие автоматическую коррекцию ошибок и компрес­сию (сжатие) передаваемых данных. В настоящее время используется стан­дарт МККТТ V.42. В целях совместимости модем стандарта V.42 включает в себя и функции MNP.

Третий стандарт определяет реализуемый метод сжатия данных. Здесь также стандарт MNP5, предусматривающий сжатие информации всего лишь вдвое, уступает место стандарту Международного комитета по телеграфии и телефонии (МККТТ) V.42 bis, обеспечивающему сжатие информации в че­тыре раза. Стандарт V.42 bis в качестве резервного метода сжатия данных включает стандарт MNP5, а в качестве метода коррекции ошибок - стан­дарт V.42.

В состав типичного модема входят: специализированный микропро­цессор для управления работой модема, оперативная память для хране­ния содержимого регистров модема и буферизации передаваемой (полу­чаемой) информации, электрически перепрограммируемая постоянная память для хранения коммуникационных программ, динамик для звуко­вого контроля связи, вспомогательные элементы (трансформатор, резис­торы, разъемы и пр.).

В конструктивном исполнении модемы могут быть внутренними (встро­енными) и внешними. Внутренний модем выполняется в виде отдельной пла­ты, вставляемой в слот на материнской плате компьютера. Внешний модем представлен в виде отдельного устройства с блоком питания, подключаемо­го к последовательному асинхронному порту компьютера. К телефонной ли­нии связи модем подключается либо непосредственно, либо при помощи мик­рофона и динамика к обычной телефонной трубке (акустические модемы). Модемы, подключаемые к разным концам одной и той же линии связи, долж­ны быть одинакового стандарта.

Факс-модемы обеспечивают скоростную передачу данных только в од­ном направлении и используют свои собственные стандарты. Они лучше справляются с передачей информации, чем с приемом. В настоящее время выпускаются и комбинированные модемы (модем данных/факс-модем).

Анализаторы ЛВС. Это мощный диагностический инструмент, пред­назначенный для контроля качества функционирования сети. Контроль позво­ляет наблюдать за работой сети в режиме реального времени и регистриро­вать события, которые могут означать возникновение проблемы. Контроль сопровождается графическим или цифровым отображением информации. Ана­лизаторы могут накапливать и хранить информацию о состоянии сети с це­лью последующего его воспроизведения и анализа.

Сетевые тестеры. Это приборы, входящие в состав контрольно-изме­рительной аппаратуры, которая облегчает установку и техническое обслу­живание локальных сетей. Тестеры линий передачи являются хорошим сред­ством проверки нового кабеля и отыскания неисправностей в системе уста­новленных кабелей. Они способны не только обнаруживать неисправность, но и сообщать сведения о ее характере и месте расположения.

18.4. Программное обеспечение ЛВС

Программное обеспечение (ПО) ЛВС имеет иерархическую структуру, соответствующую семиуровневой модели ВОС. Это существенно облегча­ет задачу стандартизации ПО в соответствии с общепринятыми протокола­ми. Известно, что основная задача ЛВС - обеспечение функционирования прикладных процессов, реализуемых АС сети. Выполнение прикладных про­цессов обеспечивается средствами прикладных программ сети (ППС), ко­торые реализуют протоколы верхнего (прикладного) уровня модели ВОС и соответственно образуют верхний уровень программной структуры ЛВС. Выполнение процессов взаимодействия, с помощью которых осуществляет­ся передача данных между прикладными процессами различных АС, произ­водится средствами сетевых операционных систем (СОС), а также аппарат­ными средствами сети. Обычно программы СОС локальных сетей реализу­ют протоколы трех верхних уровней модели ВОС: прикладного уровня (вместе с ППС), представительного и сеансового. Протоколы нижних четырех уров­ней (транспортного, сетевого, канального и физического), как правило, реали­зуются аппаратурными средствами (сетевым адаптером), но в принципе про­цедуры этих уровней (кроме физического) могут быть реализованы програм­мно средствами СОС.

Сетевые операционные системы. СОС - это система программ­ных средств, управляющих процессами в сети и объединенных общей ар­хитектурой, определенными коммуникационными протоколами и механиз­мами взаимодействия вычислительных процессов. Она обеспечивает пользователям стандартный и удобный доступ к разнообразным сетевым ресурсам и обладает высоким уровнем прозрачности, т.е. изолирует от пользователя все различия, особенности и физические параметры привяз­ки процессов к обрабатываемым ресурсам. Операционная система, управ­ляющая работой ЛВС, является распределенной. Она распределяет все ресурсы сети между АС и организует обмен между ЭВМ AC. COC ло­кальных сетей либо создаются на базе готовой одномашинной ОС (напри­мер, в сетях Ethernet, Arcnet и Token Ring), либо разрабатываются заново как единое целое.

Возможны следующие варианты структур COC ЛВС:

а) каждая ЭВМ сети реализует все функции COC, т.е. хранит в своей ОП резидентную часть COC и имеет доступ к любой нерезидентной части, хра­нящейся на внешних носителях;

б) каждая ЭВМ сети имеет копии программ только часто реализуемых функций COC, копии программ редко реализуемых функций имеются в памя­ти только одной (или нескольких) ЭВМ;

в) каждая ЭВМ сети выполняет только определенный набор функций COC, причем этот набор является либо индивидуальным, либо некоторые функции будут общими для нескольких ЭВМ.

Различия в структурах COC обусловлены принятыми способами, управ­ления ЛВС (децентрализованное или централизованное управление). Отли­чительной особенностью COC ЛВС является наличие слоя операционных систем, обеспечивающего обмен информацией между ЭВМ сети.

В сетях с централизованным управлением сетевая операционная система, называемая также ОС сервера, обеспечивает выполнение базо­вых функций, таких, как поддержка файловой системы, планирование за­дач, управление памятью. Сетевая операционная система и ОС рабочей станции абонентской системы несовместимы, поэтому для обеспечения взаимодействия сервера и PC в рабочую станцию вводится специальная программа, называемая сетевой оболочкой. Оболочка загружается в опе­ративную память PC как резидентная программа. Она воспринимает при­кладные запросы пользователей сети и определяет место их обработки - в локальной ОС станции или в COC на сервере. Если запрос должен обра­батываться в сети, оболочка преобразует его в соответствии с принятым протоколом, обеспечивая тем самым передачу запроса по нужному адресу.

В персональных компьютерах (ПК), используемых в качестве PC, при­меняются ОС с разной архитектурой и возможностями. Ядро ОС обычно дополняется набором сервесных программ, с помощью которых осуществ­ляются начальная разметка дисков, установка параметров внешних устройств, тестирование оперативной памяти, выдача информации на печать, стыковка с большими ЭВМ и ЛВС и т.д. Получило широкое распространение и факти­чески стандартизировано несколько «семейств» операционных систем -СР/М, MSX, MS DOS, Windows, Unix, OS/2, ориентированных на определен­ные классы машин.

В качестве сетевой оболочки ОС рабочей станции ЛВС используются более широко следующие:

• сетевая оболочка NetWare для взаимодействия с COC NetWare фирмы Novell. Она тесно связана с другими сервисными программами ОС PC, в совокупности с которыми образуется более крупная оболочка, обеспечивающая взаимодействие с сетью;

• MS Windows фирмы Microsoft. За годы разработки и совершенствования среда Windows превратилась в удобный интерфейс для пользователей. Выпущено много версий Windows с различным назначением: для работы в качестве сетевой оболочки, в качестве программного обеспечения сетевого сервера, для конечных пользователей;

• Х Window - обеспечивает среду, которая представляет собой набор инструментальных средств, управляющих обменом информацией с графическим дисплеем. Она ориентирована на работу в сетях и имеет в своей основе модель клиент - сервер, характерную для ЛВС с централизованным управлением;

• Х Tree Net - для совместной работы с многопользовательской COC с разделением времени NetWare LAN фирмы Novell. В этой оболочке имеется встроенный текстовый редактор, полностью совместимый с редактором Word Star;

• программа Norton Commander - отличается простотой в эксплуатации и надежностью, в нее включены все основные функции управления файлами и каталогами (копирование, перемещение, удаление, сравнение содержимого двух каталогов и др.). Из оболочки Norton Commander можно автоматически запускать прикладные программы, а ее функции по поддержке коммуникаций достаточно просты.

Наиболее распространенными для ЛВС типа клиент - сервер являются четыре зарубежные COC [23]: NetWare фирмы Novell (65% рынка COC на 1992 год), LAN Server фирмы IBM (14%), LAN Manager фирмы Microsoft (3%), Vines фирмы Banyan (2%), выполненная на базе Unix. В последние годы широко используется COC Windows NT. Эти COC отличаются между co6oй по таким параметрам, как надежность, удобство и разнообразие административных средств для управления сетью и работой пользователей, использование разделяемых ресурсов, наличие защиты информации от несанкционированного доступа, объем резидентной части, занимаемой сетевой оболочкой на PC, зависимость производительности от количества PC в сети, возможность использования нескольких серверов в сети.

Одной из наиболее популярных является COC Novell NetWare 386 версии 3.11, которая представляет собой 32-разрядную многозадачную COC реального времени, работающую в защищенном режиме процессора 80386 или 80486. Эта система работает на одном или нескольких компьютерах, используемых в качестве файл-серверов. Остальные компьютеры сети функционируют в качестве PC, и на них загружается сетевая оболочка - специальный компонент NetWare для PC. К одному серверу подключаются до 250 PC. Все пользователи сети системным администратором могут быть разделены на группы, управление которыми осуществляют администраторы групп.

Выпущенная фирмой новейшая COC Novell NetWare версии 4.0 предназ­начена для создания крупных многосегментных сетей, содержащих множе­ство серверов и обслуживающих до 1000 пользователей. В новой версии пре­дусмотрено централизованное управление серверами, т.е. системный администратор может управлять всеми серверами и вести единый список пользователей на всех серверах. Следовательно, пользователь, подключив­шись к сети, получает доступ одновременно ко всем ее ресурсам.

Кроме указанных СОС, в ЛВС типа клиент-сервер применяются и дру­гие операционные системы, например СОС Windows NT, Windows NT Advanced Server (фирма Microsoft, 1993 г.)

В сетях с децентрализованным управлением, или одноранговых се­тях, объединяются компьютеры, каждый из которых может быть и серве­ром, и клиентом. В такой сети любой компьютер работает под управлением обычной дисковой ОС, а для выполнения сетевых функций в его оператив­ную память загружаются программы одноранговой СОС.

Для одноранговых ЛВС наиболее популярными СОС являются NetWare Lite фирмы Novell и LANtastic фирмы Artisoft. Большинство этих систем, как и СОС для ЛВС с централизованным управлением, базируется на ОС ПЭВМ типа MS DOS, OS/2, Unix и Windows.

Система NetWare Lite довольно удобна для управления работой неболь­ших одноранговых сетей любой топологии: Ethernet, Arcnet, Token Ring. Кро­ме того, ее работа согласуется с Novell NetWare 3.11, что позволяет комби­нировать возможности сетей с централизованным управлением на базе NetWare 3.11 с удобным разделением ресурсов отдельных PC.

В сети с системой NetWare Lite управление сетью сравнительно про­стое, оно включает распределение ресурсов между пользователями, управ­ление доступом к сети и другие задачи. Здесь также может быть введен администратор, однако, как правило, каждый пользователь сам решает, ка­кие ресурсы своей АС он выделяет в общее распоряжение. Система NetWare Lite работает в среде MS DOS, поэтому ее возможности, предоставляемые прикладным программам, не отличаются от возможностей DOS (например, режим «клиент-сервер» здесь невозможен).

Система LANtastic (выпущена фирмой Artisoft в 1987 г.) является од­ной из первых одноранговых СОС. Она очень удобна для пользователей одноранговых сетей, работающих в упрощенном режиме, когда основные операции в сети сводятся к передаче небольших сообщений между компь­ютерами и использованию в режиме разделения времени общих файлов или устройств. Фирма Artisoft готовит усовершенствованные версии этой СОС, обеспечивающие, в частности, повышенную производительность операций

ввода-вывода для эффективной многопользовательской работы с базами данных.

В одноранговых ЛВС применяются также СОС Windows for Workgrups, Personal NetWare, POWERLan.

Сетевые операционные системы обеспечивают выполнение лишь общих функций ЛВС (поддержка файл-сервера, обеспечение многопользовательс­кой работы, безопасности и секретности данных и т.д.), но они не могут са­мостоятельно реализовывать многочисленные прикладные процессы. Напри­мер, не все СОС имеют собственные средства программирования электрон­ной почты (ЭП) - одного из основных приложений ЛВС. Поэтому важным требованием к большинству современных пакетов прикладных программ (ППП) является их способность работать в условиях локальных сетей, т.е. выполнять функции прикладных программ сети (ППС).

В состав наиболее известных ППС входят:

• текстовые процессоры нового поколения (Word 5.0, Word 6.0, Word 7.0);

• пакеты электронных таблиц, или табличных процессоров (SuperCalc-5, Lotus 1-2-3 версии 2.01 и 3.0, Quatro Pro версия 3.0, Exel 7.0);

СУБД (Access, dBASE-4;5, CLIPPER-5.0, Paradox 5.0 и др.);

пакеты группового обеспечения (Notes, Offis Vision);

пакеты электронной почты (Microsoft Mail);

интегрированные пакеты (Sumphony, FrameWork);

пакеты телесвязи для обеспечения передачи файлов между ПК (CROSSTALK, SMARTTERM, SMARTCOM II, KERMIT). Эти ППС должны обеспечивать возможность функционирования в сети определенного типа. В настоящее время 90 % рынка объединились вокруг сетей Ethernet, ARCnet и Token Ring. Именно к этим типам сетей приспосаб­ливается большинство разработчиков сетевых программных средств.

18.5. Функционирование ЛВС

На эффективность функционирования ЛВС оказывают влияние следую­щие основные факторы:

• уровень квалификации пользователей сети. ЛВС - человеко-машин­ная система (СЧМ), поэтому выходной эффект ее функционирования определяется характеристиками всех трех групп элементов - эргатических, неэргатических и производственной среды;

• качество и возможности СОС, особенно такие, как разнообразие и удоб­ство административных средств для управления сетью и работы пользователей, использование общесетевых ресурсов, зависимость про­изводительности от количества PC в сети;

• топология сети и используемые в ней протоколы передачи данных;

• количество и возможности аппаратного обеспечения сети (в том чис­ле возможности передающей среды по пропускной способности) и ППС;

• количество АС в сети, степень их активности, технология работы пользователей, время на удовлетворение запросов пользователей;

• объем и технология использования информационного обеспечения (баз данных и баз знаний);

• перечень предоставляемых услуг и их интеллектуальный уровень;

• средства и методы защиты информации в сети;

• средства и методы обеспечения отказоустойчивости ЛВС;

• используемые методы планирования распределенного вычислитель­ного процесса;

• используемые режимы функционирования сети.

Сетевое программное обеспечение, осуществляющее управление одно­временной обработкой информации в различных узлах сети, с точки зрения пользователей является распределенной операционной средой (системой), принципиальное отличие которой от традиционных централизованных ОС зак­лючается в необходимости применения средств передачи сообщений между одновременно реализуемыми процессами и средств синхронизации этих про­цессов. Параллельные вычислительные процессы могут возникать между процессами: внутри одной задачи, принадлежащими разным задачам, задача­ми пользователя и распределенной операционной системы (РОС), самой РОС.

Взаимодействие асинхронных параллельных процессов в сети, обеспе­чиваемое РОС, включает три элемента: инициацию, завершение и синхрони­зацию. Процесс инициируется (завершается) путем посылки сообщения локальной операционной системе, находящейся в другом узле сети. Процессы и сообщения дополняют друг друга: сообщения инициируют выполнение про­цессов, а процессы вызывают посылку сообщений. Для синхронизации про­цессов используется механизм событий. Синхронизация считается выпол­ненной корректно, если результат параллельных вычислений совпадает с ре­зультатом последовательных вычислений.

Организация вычислительных процессов в ЛВС сопровождается пла­нированием использования выделяемых ресурсов. Методы планирования отличаются большим многообразием, что объясняется многообразием струк­туры, режимов работы и методов управления ЛВС. В частности, выбор ме­тода планирования тесно связан с режимом функционирования ЛВС. Выде­ляются следующие режимы:

• однопрограммная (однозадачная) пакетная обработка;

• многопрограммная (многозадачная) пакетная обработка;

• однопрограммная мультипроцессорная обработка (т.е. параллельная обработка одной программы на нескольких компьютерах сети);

• однопрограммная обработка в режиме разделения времени (много­пользовательские системы);

• многопрограммная обработка в режиме разделения времени;

• многопрограммная мультипроцессорная обработка (универсальный режим работы сети).

Основными критериями оптимальности использования вычисли­тельных ресурсов ЛВС для ее параллельных программ могут быть: минимизация времени выполнения программ (требуется мини­мизировать максимальное время выполнения программ при заданном коли­честве доступных процессов); минимизация количества требуемых PC (ми­нимизируется количество процессов, обеспечивающих выполнение программ за время, не превышающее заданное); минимизация среднего времени окон­чания выполнения заданий (ориентирован на наиболее быстрое в среднем освобождение занимаемых ресурсов сети); максимизация загрузки PC сети; минимизация времени простоев PC. Последние два критерия направлены на более полное использование процессорного времени.

Эффективность функционирования ЛВС в значительной степени опреде­ляется способами создания и ведения баз данных. В локальных сетях для создания БД реализованы две архитектуры: файл-сервер и клиент-сервер.

В случае использования архитектуры файл-сервер файлы базы данных располагаются на дисках файл-сервера (в качестве файл-сервера применя­ется мощный ПК на процессоре Pentium или 80486), и все рабочие станции получают к нему доступ, т.е. на PC устанавливаются сетевые версии широ­ко распространенных СУБД персональных компьютеров. Основной недоста­ток такой архитектуры заключается в необходимости пересылки по линиям связи сети фрагментов файлов базы данных значительных объемов, что при­водит к быстрому насыщению сетевого трафика и возрастанию времени ре­акции информационной системы, следовательно, не обеспечивается доста­точная производительность сети (особенно при большом количестве PC).

В архитектуре клиент-сервер этот недостаток устранен, в связи с чем обеспечивается совместная работа многих пользователей с большими БД в реальном масштабе времени. Помимо файл-сервера к сети подключается еще один мощный компьютер (СУБД-сервер, или сервер БД) исключительно для работы с БД. Сама база данных может располагаться на дисках СУБД-сервера или файл-сервера. Принимая запросы от PC на поиск данных в БД, СУБД-сервер сам осуществляет поиск и его результаты отсылает через сеть в запросившуюих PC. Следовательно, по сети передаются только запрос и найденные данные. СУБД-сервер обычно работает в среде многозадачной ОС (Unix, OS/2, Novell NetWare 386 и др.), которая сама занимается распре­делением ресурсов при поступлении одновременно нескольких запросов от PC.

В качестве СУБД рабочих станций ЛВС в настоящее время чаще дру­гих применяются:

• СУБД dBase V фирмы Ashton-Tate Corporation, работающая в локаль­ном режиме в среде MS DOS версии 2.1 и выше и в сетевом режиме в среде MS DOS версии не ниже 3.1, и IBM PC NetWork или Novell Advanced NetWare/86 LAN;

• СУБД dBase IV, созданная в 1988 г. на основе предыдущей системы dBase III, в которую внесены значительные усовершенствования;

• система Clipper 5.0 фирмы Nantucket Corporation, являющаяся разви­тием системы Clipper '87;

• система FoxPro фирмы Fox SoftWare Inc (1990 г.), включающая все лучшие функциональные возможности своей предшественницы - сис­темы FoxBASE+;

• СУБД Data Ease компании Data Ease, в которой используются про­стые вопросы и ответы при создании приложений или формировании запросов;

• СУБД Alfa Four, позволяющая быстро создать простые приложения;

• система Paradox 3.0 фирмы Borland Int., предоставляющая пользова­телю ряд новых возможностей по сравнению с версией 2.0;

• система Open Access III, являющаяся интегрированной системой; вклю­чает в свой состав СУБД, текстовый процессор, средства работы с электронными таблицами, графические средства и может работать как в автономном, так и в сетевом режиме.

В качестве серверов БД нашли применение пакеты: IBM Extended Services, Ingress Server for OS/2, Microsoft SQL Server, NetWare SQL, Oracle Server for NetWare и др.

Фирма Novell для создания баз данных и работы с ними поставляет ряд программных продуктов: СУБД Btrieve (входит в состав СОС Novell NetWare) и дополнительные пакеты программ (Novell NetWare Xtrieve, Novell NetWare SQL, Novell NetWare XQL), облегчающие работу пользователя с СУБД Btrieve.

Важным фактором в обеспечении высокой эффективности функциониро­вания ЛВС является организация распределенной базы данных (РБД), пред­ставляющей собой логически единую базу данных, отдельные физические части которой размещены на нескольких ЭВМ сети. Основная особенность РБД - ее «прозрачность», означающая независимость пользователей и при­кладных программ от способа размещения информации на ЭВМ сети. Лока­лизация данных, декомпозиция запросов и композиция результатов должны выполняться системой без участия пользователей. В процессе работы пользо­ватели не должны учитывать, что их запросы будут обрабатываться в сети;

возможно, на нескольких ЭВМ. Администрирование и доступ пользователей к РБД осуществляются с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД). Основные функции СУРБД: планирование обработки зап­росов пользователей к РБД; определение ЭВМ, в которой хранятся запраши­ваемые данные; декомпозиция распределенных запросов на частные подзапросы к БД отдельных ЭВМ; передача частных подзапросов и их выполнение на удаленных ЭВМ; прием результатов выполнения частных подзапросов и композиция общего результата; управление параллельным доступом к РБД многих пользователей; обеспечение целостности РБД.

В настоящее время нашли применение СУРБД Informix OnLine, Ingress Intelligent DataBase, Oracle 7, Sybase System 10.

До сих пор рассматривались процессы функционирования локальной сети с фиксированной кабельной системой, направленные на удовлетворение зап­росов «местных» пользователей, работающих в составе АС сети. Однако пользователями ЛВС могут быть лица, удаленные от сети на значительные расстояния и связанные с ней обычным телефонным кабелем. Таким уда­ленным абонентам, в распоряжении которых имеется свой компьютер, долж­на быть предоставлена возможность использования ресурсов сети наравне с «местными» абонентами.

Существуют два способа установления и обеспечения взаимосвязи ЛВС - удаленный абонент, отличающиеся используемыми для их реализации программно-аппаратными средствами и степенью удобства для абонента.

Первый способ, называемый «удаленный клиент» или «удален­ный вход в систему» (remote login), реализуется путем подключения удален­ного персонального компьютера (УПК) к сети через мост, построенный на базе персонального компьютера. Связь между УПК и мостом осуществля­ется обычно по телефонному кабелю, а для преобразования сигналов исполь­зуются модемы. Вход в ЛВС происходит так, как будто УПК физически при­соединен к сети. Он воспринимает модем как медленный сетевой интерфей­сный адаптер и направляет весь информационный поток, связанный с выполнением сетевых функций, через последовательный порт.

Кроме сравнительной простоты в реализации, преимуществом этого спо­соба является предоставление УПК полного комплекта переадресуемых дисководов. Следовательно, прикладные программы могут использовать стан­дартные пути доступа к файлам программ и данных. Основной и существен­ный недостаток способа - его инерционность, большое время реакции на запрос удаленного абонента из-за малой скорости передачи данных по телефонной линии. Это особенно заметно, когда при реализации этого способа приходит­ся перемещать большие файлы и прикладные программы. Такой способ це­лесообразно использовать, если основная масса прикладных программ вы­полняется локально на УПК, а к сети обращение происходит только с целью передачи небольших файлов.

Второй способ, называемый «передача экрана» (screen transfer), реализуется путем подключения УПК к так называемому серверу доступа, который непосредственно подсоединен к сети. Связь между УПК и серве­ром доступа осуществляется также по телефонному кабелю с применением модемов. УПК осуществляет контроль над сервером доступа: по командам, набранным на своей клавиатуре, он посылает запросы к серверу доступа и принимает на экране дисплея ответные сообщения.

Серверы доступа обеспечивают удаленным абонентам дистанционный доступ к общесетевым ресурсам. Они выполняют эту шлюзовую функцию с помощью программных средств дистанционного управления модемом. Буду­чи подключенным к ЛВС, сервер доступа по запросу УПК может извлекать нужную прикладную программу с жесткого диска сетевого сервера и выпол­нять ее с помощью своих собственных процессорных плат. Дисплеи взаимо­связанных УПК и сервера доступа работают параллельно, позволяя нажати­ем клавиш на клавиатуре УПК управлять сервером доступа и обеспечивать вызов на экран УПК той информации, которая отображается на экране серве­ра доступа. Посылая вызов серверу доступа, удаленные абоненты могут пользоваться услугами электронной почты, передавать файлы, выводить дан­ные на печатающее устройство сети, получать доступ к серверу телефаксов для отправки факсимильной информации. Серверы доступа являются хоро­шим средством для использования баз данных в режиме «клиент-сервер».

Такой способ присоединения УПК к ЛВС отличается малой инерционно­стью, так как прикладные программы выполняются на подключенном к сети компьютере, где они получают доступ к быстродействующим сете­вым связям и ресурсам. Его целесообразно использовать, когда приклад­ные программы удаленных абонентов хранятся в сети. Удаленное выпол­нение этих программ уменьшает количество потоков данных, которые дол­жны передаваться по медленно действующим телефонным линиям. Передаются только команды и изображения экранов с помощью програм­мы передачи экрана.

В современных сетях серверы доступа могут, как правило, обрабаты­вать запросы от нескольких одновременно работающих УПК.

18.6. Режим асинхронной передачи данных в ЛВС

Режим асинхронной передачи (ATM-Asynchronous Transfer Mode) - это высокоскоростная сетевая технология передачи данных, которая обеспечи­вает транспортировку небольших пакетов-ячеек фиксированного размера (53 байта) со скоростью от 155 Мбит/с до 2,2 Гбит/с. Наименование режи­ма, или технологии ATM, не вполне удачно, так как есть опасность спутать его с методом асинхронной передачи (лучше было бы пользоваться терми­ном "режим асинхронной доставки"). Технология ATM может быть реализо­вана как в составе локальной сети, так и в составе глобальной (региональной, корпоративной) сети. Локальные сети, в которых используется эта техноло­гия, называются локальными АТМ-сетями.

Основные особенности АТМ-технологии.

1. ATM - асинхронная технология, так как пакеты небольшого размера, называемые ячейками (cells), передаются по сети, не занимая конкретных временных интервалов, как это имеет место в линиях связи Т-1 (см. лекцию 19).

2. В отличие от большинства протоколов ЛВС, которые не требуют пред­варительного (перед передачей данных) установления соединения между двумя взаимодействующими оконечными пунктами, технология ATM ориен­тирована на установление соединения. После установления соединения АТМ-ячейки маршрутизируют себя сами, поскольку каждая ячейка имеет поля, идентифицирующие соединение, к которому она относится.

3. По технологии ATM допускается совместная передача различных ви­дов сигналов, включая речь, данные, видеосигналы. Достигаемая при этом скорость передачи (от 155 Мбит/с до 2,2 Гбит/с) может быть обеспечена одному пользователю, рабочей группе или всей сети. В АТМ-ячейке не предусматриваются позиции для определенных видов передаваемых данных, поэтому пропускная способность канала регулируется путем выделения по­лосы пропускания по требованию.

4. Поскольку передаваемые данные разбиваются на ячейки фиксирован­ного размера, алгоритмы их коммутации реализованы аппаратно. Это позволи­ло устранить задержки, неизбежные при программной реализации коммута­ции ячеек.

5. АТМ-технология обладает способностью к наращиваемости, т.е. к увеличению размера сети путем каскадного соединения нескольких АТМ-коммутаторов.

6. Технология ATM допускает использование как постоянных (PVC), так и коммутируемых виртуальных каналов (SVC).

PVC представляет собой соединение (после предварительной настрой­ки) между взаимодействующими пользователями сети, которое существует постоянно. Устройства, связываемые постоянным виртуальным каналом, должны вести довольно громоздкие таблицы маршрутизации, отслеживаю­щие все соединения в сети. Следовательно, рабочие станции, соединенные PVC, должны иметь таблицы маршрутизации всех остальных станций сети, что нерационально и может вызывать задержки в передаче.

Коммутируемые виртуальные каналы (SVC) позволяют устранить необ­ходимость ведения сложных таблиц маршрутизации и таким образом повы­сить эффективность функционирования сети. Здесь соединение устанавлива­ется динамически, при этом используются АТМ-маршрутизаторы. В отли­чие от традиционных маршрутизаторов, которые требуют физического подключения сетевого сегмента к каждому из своих портов, в АТМ-маршрутизаторах используется не физическая архитектура с ориентацией на соеди­нения, а виртуальная сетевая архитектура, ориентированная на протоколы. Такие маршрутизаторы необходимы и удобны для создания виртуальной сети, для которой характерной является возможность переключения пользовате­лей, находящихся в любой точке сети, с одного сегмента на другой с сохра­нением виртуального адреса рабочей группы, что упрощает администратору сети задачу учета изменений списка пользователей.

7. При использовании АТМ-технологии в сетях масштаба предприятия она способна обрабатывать графики различных классов.

В существующих спецификациях предусмотрены четыре класса трафи­ка, которые могут быть в режиме ATM:

Класс А - синхронный трафик с постоянной скоростью передачи и с пред­варительным установлением соединения. Протокол, обслуживающий трафик этого класса, предназначен для обеспечения потребностей в сетевых услу­гах при передаче информации с постоянной скоростью (передача и прием АТМ-ячеек по АТМ-пути осуществляются с одной и той же скоростью). Примеры такого графика - несжатая речь, видеоинформация.

Класс В - синхронный трафик с переменной скоростью передачи и с пред­варительным установлением соединения (например, сжатая речь, видеоин­формация). Здесь, как и в случае трафика класса А, необходимы синхрониза­ция аппаратуры отправителя и получателя и предварительное установление связи между ними, но допускается переменная скорость передачи. Данные передаются через фиксированные промежутки времени, но их объем в тече­ние сеанса передачи может изменяться. Если объем передаваемых данных превышает фиксированный размер одной ячейки, эти данные разбиваются на несколько ячеек, сборка которых осуществляется в пункте назначения.

Класс С - асинхронный трафик с переменной скоростью передачи и с предварительным установлением соединения. Здесь синхронизация аппара­туры отправителя и получателя не требуется. Такой способ передачи необхо­дим в сетях с коммутацией пакетов (сети Х.25, Internet, сети с ретрансляци­ей кадров). Трафик класса С, видимо, станет основным для передачи данных в глобальных сетях.

Класс D - асинхронный график с переменной скоростью передачи и без установления соединения. Протокол, управляющий доставкой графика клас­са D, разработан для обеспечения многобитовой коммутации данных (SMDS) без установления соединения. В этом протоколе предусматривается исполь­зование кадров переменной длины: с помощью передатчика каждый кадр SMDS делится на сегменты фиксированного размера, которые помещаются в АТМ-ячейки; приемник собирает сегменты в исходный кадр, завершая та­ким образом процесс, который называется сегментацией и сборкой.

Режим асинхронной передачи основан на концепции двух оконечных пун­ктов сети (абонентских систем, терминалов), осуществляющих связь друг с другом через совокупность промежуточных коммутаторов. При этом исполь­зуются интерфейсы двух типов: интерфейс пользователя с сетью (UNI - User-to-Network Interface) и интерфейс между сетями (NNI - Network-to-Network Interface). UNI соединяет устройство оконечного пользователя с общедос­тупным или частным АТМ-коммутатором, а NNI представляет собой канал связи между двумя АТМ-коммутаторами сети.

Соединение между двумя оконечными пунктами сети возникает с того момента, когда один из них передает через UNI запрос в сеть (напомним, что АТМ-технология ориентирована на предварительное установление со­единения). Этот запрос через цепочку АТМ-коммутаторов отправляется в пункт назначения для интерпретации. Если узел-адресат принимает запрос на соединение, то в АТМ-сети между двумя пунктами организуется вирту­альный канал. UNI-устройства этих пунктов и промежуточные узлы сети (т. е. АТМ-коммутаторы) обеспечивают правильную маршрутизацию ячеек за счет того, что каждая АТМ-ячейка содержит два поля - идентификатор виртуального пути (VPI - Virtual Path Identifier) и идентификатор виртуально­го канала (VCI - Virtual Circuit Identifier). Информация, содержащаяся в по­лях VPI и VCI АТМ-ячейки, используется для однозначного решения задачи маршрутизации даже в случае, если у оконечной системы организовано не­сколько виртуальных связей.

В настоящее время АТМ-технология находится в стадии разработки. Головной организацией в разработке международных стандартов на ATM является организация ATM Forum, включающая свыше 350 поставщиков обо­рудования для частных и общедоступных компьютерных сетей.

Для широкого внедрения АТМ-технологии в сетях предприятий необхо­дим комплект спецификаций на эмуляцию ATM - ЛВС. Это позволит, исполь­зуя недорогие мосты, эффективно и с низкими затратами доставлять данные в пакетах существующих ЛВС к высокоскоростным АТМ-портам путем ото­бражения адреса реальной ЛВС в АТМ-адрес.

Другая крупная проблема, связанная с внедрением ATM в локальных сетях, состоит в том, что протоколы ЛВС не рассчитаны на эффективную работу в среде АТМ-коммутаторов. Поэтому планируется модернизация протокола межсетевого обмена пакетами (IPX), новая версия которого будет предоставлять транспортные услуги ATM.

18.7. Управление локальными сетями

Основные цепи управления ЛВС заключаются в следующем:

• уменьшить число сетевых неполадок за счет правильной организации процесса функционирования сети;

• изолировать возникающие неполадки в работе сети и уменьшить со­путствующие им потери.

Современные ЛВС являются динамическими распределенными струк­турами, объединяющими разнообразные компьютеры, межсетевые шлюзы, мосты, коммутаторы и другое сетевое оборудование, нередко являющееся продукцией различных производителей. Администраторам сети и сетевым интеграторам неизбежно приходится сталкиваться с проблемой объедине­ния несовместимых нестандартных сетей в сеть масштаба предприятия. Уп­равление такими сетями, решение вопросов контроля и отслеживания трафи­ка - непростая задача.

Вероятно, в недалеком будущем, когда аппаратные и программные средства ЛВС различных производителей будут соответствовать новым стандартам, а про­токолы управления сетями вместе с новыми версиями СОС позволят детально контролировать всю сеть, управление сетью станет систематической и рутинной работой. А до тех пор управление ЛВС является скорее искусством, чем наукой. Поддержание работоспособности локальной сети, включающей сотни и даже тысячи рабочих станций, требует большого опыта и глубоких знаний. Наиболее трудными являются вопросы диагностики сети и идентификации неполадок.

Международная организация по стандартизации (ISO) определила сле­дующие пять категорий управления, которые должна включать система уп­равления ЛВС.

1. Управление конфигурацией. В рамках этой категории производится установление и управление параметрами, определяющими состояние ЛВС.

2. Обработка сбоев. Здесь осуществляется обнаружение, изоляция и исправление неполадок в сети.

3. Управление учетом. Основные функции - запись и выдача информа­ции об использовании ресурсов ЛВС.

4. Управление производительностью. Здесь производятся анализ и уп­равление скоростью, с которой сеть обрабатывает данные.

5. Управление защитой. Основные функции - контроль доступа к ре­сурсам ЛВС и защита информации, циркулирующей в сети.

Основные принципы управления ЛВС определяют главные решения по реализации функций в рамках указанных выше категорий управления. К ним относятся следующие:

1. Управление сетью осуществляется с использованием ее плана, кото­рый изменяется вместе с изменениями, происходящими в сети. В плане сети должна содержаться информация о ее топологии, кабельных трассах и схе­мах соединения кабелей, протяженности сети, стандартах протоколов и обо­рудования, сетевых технологиях, росте числа рабочих станций, появле­нии новых средств и инструментов для управления сетью.

2. Для управления современной ЛВС (особенно большой ЛВС) необходи­ма автоматизированная система управления (АСУ ЛВС), которая должна учитывать многие технические аспекты по сбоям и неполадкам в сети.

Система управления ЛВС должна:

• обеспечивать возможность проведения перекрестного контроля для надежного обнаружения сбоев и отказов, особенно в тех случаях, ког­да отказы в одном из компонентов сети могут воздействовать на дру­гие компоненты;

• обнаруживать и сообщать о таких аппаратных или программных сбоях, которые могут привести ЛВС в состояние полной остановки или в ре­жим резкого увеличения графика сети, на который она не рассчитана (например, сетевые адаптеры, обнаружив ошибку, переходят в режим передачи сообщений об этом событии, что и увеличивает график сети);

• обладать устойчивостью в работе, адекватной реакции на ошибочные или лишние сообщения о работоспособности сети. Система управле­ния должна правильно реагировать на дублированные сообщения или сообщения от незарегистрированных или отключенных рабочих стан­ций. Она должна продолжать работу, игнорируя такие сообщения, или уведомлять оператора об ошибках и посылать сигнал сброса на де­фектный узел сети;

• иметь средства для периодического тестирования сети, включать встроенные средства для испытания сетевых интерфейсов, средства проведения учета и проверки систем ЛВС и средства для протоколи­рования активности компонентов сети;

• обладать способностью адаптироваться при развитии ЛВС, связан­ном с добавлением новых узлов, введением новых технологий, присо­единением к другим сетям.

3. Система управления ЛВС в дополнение к техническим аспектам дол­жна решать вопросы и административного характера, а именно:

• иметь возможность контроля и управления процессом распростране­ния программ в сети с целью предотвращения использования не лицензированного программного обеспечения и борьбы с компьютерными вирусами. Один из возможных и распространенных способов такого контроля - распространение всего программного обеспечения через некоторый центр (вначале программы копируются на файловый центр из единого центра распределения, а затем переносятся на локальные накопители рабочих станций);

• передавать отчеты о работе сети и контроле ее характеристик на ра­бочую станцию администратора ЛВС (в малых ЛВС, где работа ад­министратора выполняется одним из пользователей) или на централь­ную машину (в больших ЛВС, где имеется штатный администратор) для их дальнейшего анализа и обзора;

• предоставлять средства для контроля активности файлового сервера, серверов печати, межсетевых шлюзов и иметь возможность для опе­ративной индикации сбоев и неполадок в этих узлах на дисплее адми­нистратора;

• вести учет событий, таких, как время суток, когда в сети имеют мес­то пиковые нагрузки, появление новых адресов, ошибочных ситуаций. Результаты учета таких событий используются администратором для накопления статистики и последующего анализа;

• предоставлять администратору сети информацию о статусе устройств, присоединенных к ЛВС, таких, как рабочие станции, мосты, межсете­вые шлюзы, а также информацию о тестировании состояния трассы ЛВС между рабочими станциями;

• иметь возможность управлять конфигурацией ЛВС. Для этого требу­ются знания о том, какое программное обеспечение установлено на каждой рабочей станции сети и как эта станция сконфигурирована. При централизованном распределении программного обеспечения в сети не возникает проблем с получением необходимой информации. Трудности появляются, когда пользователи приобретают программные продукты со стороны и изменяют конфигурацию применяемых программ в соот­ветствии со своими привычками и вкусами. Значительные изменения конфигурации, такие, как нестандартные коды для принтера, необыч­ная структура директорий по умолчанию, могут создавать трудности в работе всей сети и мешать централизованной технической поддержке. Наилучшим решением (особенно в ЛВС с сотнями и тысячами рабо­чих станций) является такое, когда имеется стандартная заранее ого­воренная конфигурация для каждой из используемых программ. Тогда в случае возникновения затруднений или нестандартных ситуаций име­ется возможность вернуть рабочую станцию к стандартной конфигу­рации и затем выяснить причины появления проблемы.

4. Управление ЛВС должно включать функции контроля доступа к ресур­сам сети и защиты данных. В малых ЛВС эти функции выполняет СОС, в больших сетях они выполняются средствами управления ЛВС. Програм­мное обеспечение системы управления сетью поддерживает функции адми­нистратора как руководителя службы контроля и даже может регулировать доступ к прикладным программам.

Средства управления ЛВС предназначены для реализации функций в рамках пяти категорий управления, определенных международной организа­цией по стандартизации. Эти средства входят в состав системы управления ЛВС и включают четыре типа продуктов: контрольно-измерительные прибо­ры, сетевые мониторы, сетевые анализаторы и интегрированные системы управления сетями.

Из контрольно-измерительных приборов наиболее распространенными являются рефлектометры, осциллографы, детекторы разрывов, измерители мощности.

Рефлектометр входит в состав кабельного тестера, который позволяет определить длину кабеля, правильность распайки концов кабеля, наличие коротких замыканий, обрывов и взаимных помех между проводниками. Любая из этих неполадок может быть причиной остановки ЛВС. Принцип работы рефлектометра состоит в посылке в кабель короткого импульса и анализа отраженного от конца кабеля сигнала.

Сетевой монитор представляет собой компьютер, подключенный к ЛВС для контроля графика всей сети или выделенной ее части. Будучи автоном­ной функциональной частью сети или частью интегрированной системы уп­равления, сетевые мониторы работают обычно непрерывно, набирая инфор­мацию об использовании сети, типах пакетов сообщений каждым узлом ЛВС. В больших ЛВС сетевые мониторы могут использоваться по одному на каж­дый сегмент сети.

Сетевые анализаторы, как уже сообщалось в п. 13.3, являются слож­ными, дорогостоящими инструментами, обладающими более широкими воз­можностями, чем кабельные тестеры. Они применяются не только для об­наружения неполадок в сети, но и для выяснения их причин и устранения. Сетевые анализаторы осуществляют анализ трафика в реальном масштабе времени и имеют средства для перехватывания и декодирования пакетов.

Интегрированные системы управления (ИСУ). ЛВС реализуют фун­кции по всем пяти категориям управления вычислительной сетью, опреде­ленным ISO. При использовании ИСУ контроль всей сети осуществляется из единого центра с помощью терминала с графическим пользовательским ин­терфейсом, интегрированным со станцией управления сетью.

Протоколы управления ЛВС (протоколы SNMP и CMIP) специально разработаны и используются для диагностики работоспособности различ­ных локальных сетей.

SNMP (Simple Network Management Protocol) - простой протокол для управления вычислительной сетью предназначен для решения коммуникаци­онных проблем в сетях ТСР/Р (в настоящее время область его применения расширена: его возможности позволяют контролировать сетевой трафик и выявлять аппаратные неисправности и узкие места в широком диапазоне других сетевых устройств).

СМIР (Common Management Information Protocol) - протокол общего уп­равления информацией предназначен для решения коммуникационных про­блем в сетях модели ISO и является частью этой стандартной модели. Это стандарт управления для сетей, соответствующих модели ISO.

Каждый из этих протоколов имеет свои преимущества, поэтому произво­дители сетевых систем стремятся разработать средства управления ЛВС, объединяющие оба протокола. Сочетая возможности протоколов SNMP и CMIP, можно создавать системы управления ЛВС, которые способны принимать ин­формацию как от SNMP, так и от CMIP, а хранить ее в общем формате.

Основное сходство протоколов SNMP и CMIP (кроме общей цели, состо­ящей в облегчении задач управления и диагностики при работе в ЛВС) заклю­чается в использовании одной и той же концепции MIB и ее расширения (Management Information Base - база управления информацией). Концепция состоит из набора переменных, тестовых точек и контрольных параметров, которые поддерживаются всеми устройствами сети и могут контролироваться администратором ЛВС. Расширения MIB вводятся различными производите­лями с целью увеличения количества служебной информации, собираемой при запросах в ЛВС.

Наиболее существенные различия протоколов SNMP и CMIP состоят в следующем:

• протокол SNMP ориентирован на связь без соединения с целью сокра­щения накладных расходов и обеспечения управления на пользователь­ском уровне. Для передачи запросов или ответов при управлении ЛВС в SNMP используются простые дейтаграммы. В этом случае связы­вающиеся стороны должны предусматривать возможность неполуче­ния данных адресатом и, следовательно, необходимость для отправи­теля повторить передачу несколько раз, прежде чем констатировать факт неработоспособности адресата. Для маршрутизации сообщений в SNMP могут использоваться простые коммуникационные протоко­лы (IPX или IP и UDP). Протокол CMIP ориентирован на связь с со­единением, обеспечивающую прозрачную обработку параметров. Ис­пользование в этом протоколе сеансового обмена информацией дела­ет его более удобным при необходимости получения большого количества данных. Однако это может затруднить управление сетью при возникновении неполадок;

• протокол CMIP содержит гораздо более надежный набор средств се­тевого управления, чем SNMP. Он обеспечивает шесть типов услуг:

управление конфигурацией, управление защитой, контроль неисправ­ностей, учет, управление качеством функционирования и службу катало­гов. Серьезным недостатком SNMP является отсутствие средств за­щиты, поэтому разработана новая версия этого протокола - SNMP-2, в которой предусмотрены четыре уровня защиты. Однако с SNMP-2 связан ряд проблем практического характера: довольно громоздкая и ресурсоемкая система защиты, несовместимость с протоколом SNMP, большой объем работ, необходимых для реализации продуктов SNMP-2 (вследствие этого цена систем управления сетью на базе этого прото­кола достаточно высока);

• в протоколе SNMP не различаются объект и его атрибуты (объект может быть устройством, а атрибут - характеристикой или параметром этого устройства). Это означает, что в среде SNMP приходится формиро­вать новые определения для каждого из устройств, которые создаются для SNMP-сети, При работе в среде CMIP для новых устройств ис­пользуются уже созданные определения, включаются только дополни­тельные атрибуты, чтобы можно было отличить новые устройства;

• протоколы SNMP и CMIP различаются способами извлечения и вы­дачи данных о сети. Они требуют разных затрат вычислительной мощ­ности и используют разные объемы памяти. Протокол SNMP более предназначен для получения сведений о конкретных устройствах, тог­да как CMIP больше ориентирован на извлечение наборов данных. Протокол SNMP работает через периодические опросы устройств сети для определения их статуса. В протоколе СМIР используются отчеты устройств, в которых они информируют центральную управляющую станцию об изменениях в своем статусе. При большом числе уст­ройств протокол SNMP может вызвать большой трафик ЛВС и замед­лить ее работу, зато он может работать с любыми устройствами, в том числе и с самыми примитивными, которые сами не могут опреде­лить свою неисправность;

• система управления сетью на базе протокола SNMP может быть бо­лее компактной, более быстродействующей и менее дорогостоящей. Система CMIP требует большего объема памяти и более быстродей­ствующего компьютера.

На практике главным преимуществом SNMP перед CMIP является го­раздо большая распространенность изделий на базе SNMP. Протокол CMIP

еще не получил широкого применения, потому что пока мало сетей, работаю­щих по протоколам модели OSI.

Поскольку оба рассмотренных протокола имеют свои преимущества и недостатки, может оказаться, что в зависимости от размеров и сложностей

ЛВС лучшей системой ее управления будет та, которая использует как SNMP, так и CMIP.

18.8. Зарубежные и отечественные ЛВС

Зарубежные ЛВС. Наибольший интерес представляют те зарубежные локальные сети, которые получили широкое распространение, в том числе и в России. К их числу относятся: Ethernet, Arcnet, Token Ring, PC Network, Cluster/One, PLAN 4000 и др. Основные характеристики первых трех сетей указаны в табл. 18.1.

Таблица 18.1 Характеристика основных зарубежных ЛВС

№ п/п	Наименование ЛВС, фирма, год разработки	Топо­логия	Метод доступа	Среда передачи	Скорость передачи, Мбит/с	Количество абонентов (ПК)	Расстоя­ние, м
	Ethernet, 3 Com., 1972	Звезда, шина	CSMA/CD	ВП, КК, ВОЛС		Сегментов-15, количество ПК на сегмент-100, количество ПК в сети-1024	Длина сегмента-300 для КК, 4500 для ВОЛС и 150 для ВП
	Arcnet, Datapoint Соrр.,1977	Звезда, шина	Маркер­ная шина	КК	2,5	На один сегмент-256	Длина сег­мента-300
	Token Ring, IBM, 1984	Кольцо	Маркер­ное кольцо	ВП, ВОЛС	4,0-10,0 до 16,0	Для ВП-72, для ВОЛС-260	Между блоками доступа и ПК-300

Обозначения: ВП - витая пара,

КК - коаксиальный кабель,

ВОЛС - волоконно-оптическая лини» связи,

ПК - персональный компьютер.

ЛВС Ethernet фирмы 3 Com, которая считается мировым лидером по про­изводству оборудования ЛВС. Сети работают на кабеле разного типа: витые пары, коаксиальный кабель (тонкий и толстый), оптические волокна. Все эти типы кабеля можно смешивать в одной сети с помощью специальных уст­ройств. Адаптеры фирмы поддерживают широкий набор сетевых операцион­ных систем: Novell NetWare, IBM LAN SERVER, 3+Open, VINES Banyan и др. ЛВС Ethernet фирмы 3 Com совместимы с предшественницей, «первород­ным» вариантом сети Ethernet, созданным и поддерживаемым фирмами DEC, Intel и Xerox, принятым в 1982 г. в качестве международного стандарта.

В настоящее время используются более совершенные, высокоскоростные варианты сети Ethernet. Например, в конце 1993 г. фирма Kalpana внедрила дуплексную технологию Ethernet, где используются два канала со скоростью передачи 10 Мбит/с каждый. Каналы работают одновременно, причем один из них служит для приема, а другой - для передачи данных. Дуплексная Ethernet -это коммутированная специализированная версия стандартной Ethernet, в кото­рой каналы со скоростью передачи 10 Мбит/с можно формировать в двух на­правлениях, чтобы добиться суммарной пропускной способности 20Мбит/с.

Разработана и внедрена технология 100-VG Any LAN (VG - Voice Grade, т.е. «класс передачи речи») со скоростью передачи 100 Мбит/с. Эта техноло­гия стала стандартом IEEE 802.12. В качестве передающей среды могут ис­пользоваться неэкранированная и экранированная витые пары, волоконно-оп­тический кабель. Применяется не традиционный для Ethernet метод CSMA/ CD, а другой метод доступа - обработка запросов по приоритету. Все узлы сети разбиты по приоритету на две группы: первая группа с высоким приори­тетом и вторая - с низким. Всем узлам сети предоставляется право равного доступа. Концентратор, опрашивая узлы, выявляет наличие запроса на пере­дачу, а затем разрешает этот запрос в соответствии с приоритетом узла.

Сеть Arcnet фирмы Datapoint Corp. может иметь звездообразную топо­логию, если число станций исчисляется десятками, или шинную - для объе­динения в сеть небольшого числа близко расположенных компьютеров (при этом к сегменту длиной не более 300 м можно подключить 8 станций). В сети со звездообразной топологией имеется ряд активных концентраторов, соеди­ненных между собой коаксиальным кабелем. К каждому активному концент­ратору можно подключить 4, 8, 16 или 32 компьютера по звездообразной схе­ме. Маркер, созданный одним из компьютеров сети, переходит последова­тельно от компьютера к компьютеру в порядке возрастания их сетевых номеров, даже если смежные номера находятся на разных концах сети. По достижении самого старшего номера в сети маркер переходит к самому младшему, со­здавая таким образом логическое кольцо. Компьютер, получив маркер, мо­жет передать один пакет данных длиной до 512 байт, из них 508 байт соб­ственно данные, а остальные - для служебной информации. Если для данной станции одного пакета оказывается недостаточно, чтобы передать все сооб­щение, потребуется несколько проходов маркера по логическому кольцу.

Сеть Token Ring оказала большое влияние на создание и развитие ЛВС с кольцевой топологией. Поставщиками сетевого программного обеспече­ния для этих сетей выступают фирмы 3 Com, Novel и Univation. В сети Token Ring используется звездообразная кольцевая топология: до 8 компьютеров подключаются непосредственно (по звездообразной схеме) к многостанци­онному блоку доступа или концентратору, а последние соединены по кольце­вой схеме. Неисправные компьютеры просто отключаются от сети путем их отсоединения от блока доступа, что устраняет недостаток простой эстафе­той передачи, когда один неисправный компьютер может вывести из строя всю сеть, так как все компьютеры регенерируют маркер и передают его по кольцу. Сеть Token Ring через мосты и шлюзы может выходить в другие локальные и глобальные сети.

Отечественные ЛВС. В большинстве отечественных ЛВС копируют­ся решения в разработках сетей Token Ring и Ethernet, использованные еще в 80-х годах. Это закрепляет отставание по техническим характеристикам ЛВС от образцов зарубежного производства. Оснащение отечественных ЛВС про­граммным обеспечением также ведется в основном путем копирования, адап­тации или русификации зарубежных программных продуктов. Вместе с тем отмечаются разнообразие и многочисленность разработок без решения про­блемы оперативного обеспечения потребителей качественными сетевыми программно-техническими средствами.

Необходимо отметить, что количество отечественных ЛВС, находящих­ся в эксплуатации на предприятиях и в организациях России, ничтожно мало по сравнению с количеством используемых ЛВС зарубежного производства.

В производстве и использовании отечественных ЛВС можно выделить три направления:

• низкоскоростные ЛВС со скоростью передачи не более 0,5 Мбит/с (на­пример, ЛВС «Орбита») - в основном для электронной почты и редак­тирования документов;

• среднескоростные со скоростью передачи до 4 Мбит/с (прототип -сеть «Руслан») - для организации электронной почты, распределен­ных баз данных (РБД);

• высокоскоростные со скоростью передачи более 4 Мбит/с (прототи­пы-ЛВС ЕС-8430, «Невод-1», ASINet) -для построения систем РБД, организации электронной почты, использования ресурсов ЭВМ высо­кой производительности. Особенно эффективна организация электрон­ной почты в локальной сети учреждения, офиса, так как она является основой построения безбумажной технологии, сочетающей в себе до­стоверность письменного документа с оперативностью телефонного звонка. На рынке программного обеспечения имеется большое число пакетов для организации систем ЭП в ЛВС. Лидирующее положение по объему продаж и распространенности занимает пакет СС: Mail.

Ниже приводится информация о некоторых отечественных ЛВС (табл. 18.2).

Таблица 18.2 Характеристика основных отечественных ЛВС

№ п/п	Наименование ЛВС, разработчик	Тополо­гия	Метод доступа	Среда передачи	Скорость передачи, Мбит/с	Типы ЭВМ	Количест­во абонен­тов (ПК)	Расстояние между узлами, м
	«Руслан» ИПМ РАН	К	М	КК	1,0-4,0	IBM PC EC-1841 CM-2M
	«Эстафета-2» НПО «Инфор­матика»	К	Вставка регистра	ВП, КК	0,125	EC-184X ДВК-4 CM-1810
	«КВАНТ-С» НПО «Гранат»	Ш	CSMA/ CD	КК	1,0	CM-1300 CM-1420 CM-4
	ЕС-8430 Кировский приборострои­тельный завод	К	М	КК, ВОЛС	4.0-10,0	EC ЭВМ CM ЭВМ ПЭВМ		1000-КК 3000-ВОЛС
	«ИВА-3» ИПИ РАН	К	М	КК	1,0-4,0	ЮМ PC EC ЭВМ CM-4
	«КУРЬЕР»	К	М	КК, ВОЛС	5,0-10,0	IBM PC EC ЭВМ CM ЭВМ
	«ASInet» фирмаASI (РФ)	К,Ш, дерево	м, ДВПУ	КК, ВП	2,0-10,0	IBM PC EC-1840

Обозначения: К - кольцо, Ш - шина, М - маркер, ДВПУ - децентрализованное пространственно-временное управление, ВП - витая пара, КК - коаксиальный кабель, ВОЛС - волоконно-оптическая линия связи.

ЛВС «Эстафета-2» - применялась для организации автоматизирован­ных систем управления предприятием и технологическим процессом, си­стем автоматизации учрежденческой деятельности, информационно-по­исковых систем, гибких автоматизированных производств, систем ав­томатизированного проектирования. В составе АС сети использовались ЭВМ (СМ ЭВМ, ДВК-4, ЕС-1841), периферийные устройства, станции сети (СЛС-02). Станция строилась на базе 8-разрядного микропроцес­сора и подсоединялась к ЭВМ через последовательный асинхронный интерфейс типа стык С2. Станция СЛС-02 могла принимать данные от нескольких передающих станций и устанавливать до 63 виртуальных каналов с другими станциями. Включение и выключение станции произ­водились без нарушения трафика остальной сети, при этом не происхо­дило потери данных.

ЛВС «Руслан» - обеспечивает организацию коллективного исполь­зования ресурсов сети (БД, ППП, файлов и т. д.), оперативный обмен данными между абонентами, повышение эффективности работы абонен­тов. В состав сети, кроме ЭВМ, входят адаптеры (для соединения ЭВМ с контроллерами) и контроллеры локальной сети (для соединения ЭВМ в «кольцо» через адаптеры). Сетевое программное обеспечение позво­ляет создать системы распределенной обработки данных и организо­вать совместное использование ресурсов сети.

ЛВС «ASInet» - по своим возможностям существенно превосходит описанные выше сети. Основу программного обеспечения сети состав­ляет система НЕСТОР, представляющая собой распределенную опера­ционную среду - РОС НЕСТОР. В сущности, она является базовым ком­муникационным уровнем интегрированной распределенной среды ASInet. Верхний (пользовательский) уровень представлен распределенной вы­числительной средой пользователя TeleCommander, т.е. интегрированной оболочкой, которая дает возможность пользователям сети сформиро­вать свою вычислительную среду. Компьютеры, работающие в сети под управлением РОС, могут быть рабочими станциями и серверами одно­временно.

Функции, поддерживаемые РОС НЕСТОР, весьма разнообразны: ре­жим сетевого терминала (выполнение каталоговых функций на удален­ном ПК, транспорт файлов с одного ПК на другой, эмуляция терминала удаленной ЭВМ на персональном компьютере, построение автоматизи­рованных систем распределенной обработки информации), межзадачный обмен сообщениями, управление вычислительным процессом, визуаль­ная и звуковая индикация выполняемых операций, удаленный доступ к ресурсам сети, блокировка несанкционированного доступа к ресурсам сети.

Коммуникационная подсистема TeleCommander предоставляет пользо­вателю сети: услуги электронной почты в пределах ЛВС и с выходом в сети более высокого уровня, возможность организации электронных до­сок объявлений и телеконференций, сервисные средства деловой деятель­ности (электронный секретарь), эффективный интерфейс для взаимодей­ствия с разнообразными средствами телекоммуникаций (телефонами, те­лефаксами, телексами, телетайпами).

Под управлением РОС НЕСТОР могут работать различные тополо­гические схемы сети: шина. кольцо, дерево, звезда. Это определяется типом используемого коммуникационного оборудования.

Контрольные вопросы

1. Какие компоненты ЛВС вы знаете, и каково их назначение?

2. Какое сетевое оборудование применяется в ЛВС и для чего оно предназначено?

3. Перечислите основные характеристики ЛВС.

4. Область применения ЛВС и основные задачи которые решаются с помощью ЛВС.

5. Какие классификационные признаки деления ЛВС вы знаете?

6. Какие признаки являются главными в классификации ЛВС?

7. Перечислите методы доступа РС к передающей среде в ЛВС, объясните каждый из них.

8. Какие характеристики ЛВС в наибольшей степени определяют ее воз­можности?

9. Какие топологии ЛВС получили наибольшее распространение?

10. Какое оборудование используется для связи локальных сетей?

11. Какие ППД нижнего уровня целесообразно использовать в ЛВС?

12. Чем обеспечивается взаимодействие сервера и рабочей станции в ЛВС с централизованным управлением?

13. Перечислите существующие структуры СОС ЛВС.

14. Чем отличаются между собой СОС ЛВС типа клиент-сервер и СОС одноранговых сетей?

15. Перечислите известные вам сетевые ОС и дайте их краткую характеристику.

16. Какие факторы оказывают влияние на эффективность фун­кционирования ЛВС?

17. Укажите критерии определяющие оптимальное использование вычисли­тельных ресурсов ЛВС.

18. В чем разница архитектур файл-сервер и клиент-сервер при работе с БД в локальных сетях?

19. Какова основная особенность РБД в ЛВС?

20. Что подразумевается под терминами (соединениями) «удаленный клиент» и «передача экрана»?

21. Опишите режим асинхронной доставки данных в ЛВС - ATM.

Дата добавления: 2014-01-04