Общая характеристика информационных технологий

 

6.6. Техническое обеспечение  компьютерных сетей

Техническое обеспечение компьютерных сетей включает следующие компоненты:

♦ серверы, рабочие станции;

♦ каналы передачи данных;

♦ интерфейсные платы и устройства преобразования сигналов;

♦ маршрутизаторы и коммутационное оборудование.

Рабочая станция — компьютер, через  который пользователь получает доступ к ресурсам сети. Часто рабочую станцию, так же как и пользователя сети, называют клиентом сети.

Сервер — это предназначенный  для обработки запросов от всех рабочих станций сети многопользовательский компьютер, предоставляющий этим станциям доступ к общим системным ресурсам. Сервер работает под управлением сетевой операционной системы. Наиболее важным требованием, которое предъявляется к серверу, является высокая производительность и надежность работы.

Сервер приложений — это работающий в сети компьютер большой мощности, имеющий программное обеспечение (приложения), с которым могут работать клиенты сети.

Специализированные серверы применяют  для создания и управления базами данных и архивами данных, поддержки многоадресной факсимильной связи и электронной почты, управления многопользовательскими терминалами (принтеры, плоттеры) и т. д. Можно привести следующие примеры специализированных серверов: файл-сервер, факс-сервер, почтовый сервер, сервер печати, серверы-шлюзы.

Файл-сервер. Основное назначение —  работа с базами данных, сервер имеет объемные дисковые запоминающие устройства.

Факс-сервер. Это выделенная рабочая  станция для организации многоадресной  факсимильной связи, с несколькими факс-модемными платами. Поддерживает защиту информации от несанкционированного доступа в процессе передачи, обладает системой хранения электронных факсов.

Почтовый сервер. Это выделенная рабочая станция для организации электронной почты, с электронными почтовыми ящиками.

Сервер печати предназначен для  эффективного использования системных принтеров.

Серверы-шлюзы в Интернете играют роль маршрутизаторов, обеспечивают безопасную работу в сети.

Хост-компьютерами называют такие  компьютеры, которые имеют непосредственный доступ в глобальную сеть.

Узлы коммутации предназначены  для приема, анализа и отправки данных по выбранному направлению. В сетях с маршрутизацией узлы коммутации осуществляют выбор маршрута.

Устройства коммутации являются наиболее важным оборудованием систем передачи информации в вычислительных сетях. Применение таких устройств значительно сокращает протяженность каналов связи в сетях с несколькими взаимодействующими абонентами.

Узлы коммутации могут осуществлять один из трех возможных видов коммутации при передаче данных: коммутацию каналов, коммутацию сообщений, коммутацию пакетов.

При коммутации каналов используются сообщения или пакеты, которые  часто называют дейтаграммами.

Дейтаграмма — это пакет данных (сообщение), который содержит в своем  заголовке информацию, необходимую  для передачи его от источника к получателю независимо от всех предыдущих и последующих сообщений.

Между пунктами отправления и приема сообщения устанавливается непосредственное физическое соединение на основе формирования составного канала из последовательно соединенных отдельных участков каналов связи. Такой канал организуется в начале сеанса связи, поддерживается в течение всего сеанса и разрывается только после окончания передачи. Основные достоинства метода заключаются в следующем:

• возможность работы в диалоговом режиме и в режиме реального времени;

♦ обеспечение полной прозрачности канала.

Метод коммутации применяется чаще всего при телефонной связи.

При коммутации сообщений данные передаются в виде дискретных порций разной длины (сообщений). Между источником и адресатом сквозной физический канал не устанавливается и ресурсы коммуникационной системы предварительно не распределяются. Отправитель только указывает адрес получателя. Узлы коммутации анализируют адрес, текущую занятость каналов и передают сообщение по доступному в данный момент времени каналу на ближайший узел сети в сторону получателя. В узлах коммутации имеются коммутаторы, управляемые связным процессором, которые также обеспечивают временное хранение данных в буферной памяти, контроль достоверности информации и исправление ошибок, преобразование форматов данных, формирование сигналов подтверждения получения сообщения. Применяется этот вид коммутации в электронной почте, телеконференциях.

Метод коммутации пакетов был разработан в современных системах для повышения оперативности, надежности передачи и уменьшения емкости запоминающих устройств узлов коммутации. Длинные сообщения разделяются на несколько более коротких, которые называют пакетами. Данный вид коммутации обеспечивает наибольшую пропускную способность сети и наименьшую задержку при передаче данных. Недостатком коммутации пакетов является сложность его применения для систем, работающих в интерактивном режиме и в режиме реального времени.

В узлах коммутации применяются  также концентраторы. Их назначение заключается в объединении и уплотнении входных потоков данных, поступающих от абонентов по низкоскоростным каналам связи, в один или несколько более скоростных каналов связи, и наоборот.

Концентраторы (хабы) используются для  коммутации каналов в компьютерных сетях. Основные функции концентратора заключаются в повторении сигналов и концентрировании в себе функций объединения компьютеров в единую сеть.

Модем — устройство прямого (модулятор) и обратного (демодулятор) преобразования сигналов в вид, принятый для использования в определенном канале связи.

Модемы бывают разные, но в первую очередь их можно разделить на аналоговые и цифровые.

Аналоговые модемы самые распространенные и предназначены для выполнения следующих функций:

♦ при передаче для преобразования широкополосных импульсов (цифрового кода) в узкополосные аналоговые сигналы;

♦ при приеме для фильтрации принятого  сигнала от помех и детектирования, то есть обратного преобразования узкополосного аналогового сигнала в цифровой код.

Преобразование, выполняемое при  передаче данных, обычно связано с их модуляцией.

Модуляция — это изменение какого-либо параметра сигнала в канале связи (модулируемого сигнала) в соответствии с текущими значениями передаваемых данных (модулирующего сигнала).

Демодуляция — это обратное преобразование модулированного сигнала в модулирующий сигнал.

Протокол передачи данных представляет собой совокупность правил, определяющих формат данных и процедуры их передачи в канале связи. В протоколе подробно указывается, как представить данные, какой способ модуляции данных избрать с целью ускорения и защиты их передачи, как выполнить соединение с каналом и обеспечить достоверность передачи данных.

Модемы для цифровых каналов  связи более правильно называть сетевыми адаптерами, так как классическая модуляция-демодуляция сигналов в них не осуществляется — входной и выходной сигналы такого модема являются импульсными.

Вместо модема в локальных сетях  также используются сетевые адаптеры (сетевые карты), выполненные в виде плат, устанавливаемых в разъем материнской платы.

Сетевые адаптеры можно подразделить на две группы: адаптеры для клиентских компьютеров, адаптеры для серверов.

В адаптерах для клиентских компьютеров  основная часть работы по приему и  передаче сообщений перекладывается  на программное обеспечение. Такой адаптер дешевле и проще, но он достаточно сильно загружает центральный процессор компьютера. Адаптеры для серверов используют в своей работе собственные процессоры. Этот тип адаптеров значительно дороже адаптеров для клиентских компьютеров.

 

6.7. Локальные вычислительные сети

Локальные сети обычно объединяют ряд  компьютеров, работающих под управлением  одной операционной системы.

Классификация ЛВС:

Локальные сети отделов используются для работы небольшой группы сотрудников предприятия (отдел кадров, бухгалтерия, отдел маркетинга).

Сети кампусов (college campus — университетский городок) могут занимать значительные территории и объединять много разнородных сетей.

Корпоративные сети — сети масштаба всего предприятия, корпорации могут  охватывать большие территории, объединять филиалы, расположенные в разных странах.

В однородных сетях применяется  однотипный состав программного и аппаратного обеспечения.

Различают одноранговые ЛВС и ЛВС  на основе сервера.

В одноранговых сетях нет единого  центра управления взаимодействием рабочих станций и единого устройства для хранения данных. Функции управления сетью распределены между станциями. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. На каждом компьютере должны быть установлены программные средства администрирования сетью. Каждая станция сети может быть как клиентом, так и сервером. Каждый компьютер, работающий в одноранговой сети, имеет свои собственные сетевые программные средства. Достоинства одноранговых сетей: низкая стоимость, высокая надежность Недостатки одноранговых сетей: возможность подключения небольшого числа рабочих станций (не более 10), сложность управления сетью, трудности обновления и изменения программного обеспечения станций, сложность обеспечения защиты информации.

В серверных сетях один из компьютеров, который называют сервером, реализует процедуры, предназначенные для использования всеми рабочими станциями, управляет взаимодействием рабочих станций и выполняет ряд сервисных функций. В процессе обработки данных клиент формирует запрос на сервер для выполнения тех или иных процедур: чтение файла, поиск информации в базе данных, печать файла и т. п.

В качестве межсетевого интерфейса для соединения сетей между собой  используются повторители, мосты, маршрутизаторы, шлюзы.

Повторители — устройства, которые  усиливают электрические сигналы и обеспечивают сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большие расстояния.

Мосты — устройства, которые регулируют трафик между сетями, используют одинаковые протоколы передачи данных на сетевом и высших уровнях и выполняют фильтрацию информационных сообщений в соответствии с адресами получателей.

Маршрутизаторы — обеспечивают соединение логически не связанных сетей. Они анализируют сообщение, определяют его дальнейший наилучший путь, выполняют его некоторое протокольное преобразование для согласования и передачи в другую сеть, создают нужный логический канал и передают сообщение по назначению.

Шлюзы — устройства, позволяющие  объединить вычислительные сети, использующие различные протоколы OSI на всех ее уровнях. Мосты, маршрутизаторы и шлюзы в локальной вычислительной сети — это, как правило, выделенные компьютеры со специальным программным обеспечением и дополнительной связной аппаратурой.

 

6.8. Коммуникационные сети

Для оперативной передачи информации применяются системы автоматизированной передачи информации. Совокупность технических и программных средств, служащих для передачи информации, называется системой передачи информации (СП).

Источник и потребитель информации в СП не входят — они являются абонентами системы передачи. Абонентами могут быть люди, компьютеры, системы хранения информации, телефонные аппараты, модемы, различного рода датчики и исполнительные устройства. В структуре СП можно выделить: канал передачи (канал связи — КС), передатчик информации, приемник информации.

Основными показателями СП информации являются: пропускная способность, достоверность, надежность работы.

Пропускная способность системы (канала) передачи информации - наибольшее теоретически достижимое количество информации, которое может быть передано по системе за единицу времени.

Линия связи (ЛС) — это среда, по которой передаются информационные сигналы. В одной линии связи может быть организовано несколько каналов связи путем временного, частотного кодового и других видов разделения — тогда говорят о логических (виртуальных) каналах. Таким образом, линия связи и канал связи — это не одно и тоже.

Классификация каналов связи:

По физической природе КС подразделяются на механические, акустические, оптические, электрические.

По форме представления передаваемой информации КС делятся на аналоговые и цифровые.

В зависимости от возможных направлений  передачи информации различают симплексные  КС, полудуплексные КС, дуплексные КС.

Каналы связи по способу соединения могут быть коммутируемые и некоммутируемые.

По пропускной способности КС можно  разделить на низкоскоростные КС, среднескоростные КС, высокоскоростные (широкополосные) КС.

 

6.9. Корпоративные компьютерные  сети