Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Октября 2013 в 02:14, курс лекций
Информатизация предусматривает массовое использование информационных технологий во всех сферах деятельности человека, создание информационных систем, эффективно поддерживающих функционирование любой экономической, организационной и социальной структуры, в том числе и правовой.
По своей архитектуре сети можно разделить на три группы:
- одноранговые сети;
- сети с выделенным сервером – «клиент-сервер»;
- комбинированные.
Одноранговые сети обычно объединяют несколько компьютеров, называемых рабочими станциями. Все рабочие станции равноправны и равнозначны с точки зрения выполняемых ими функций (учитывая возможности передачи управления любому компьютеру, общее число ЭВМ в такой сети довольно ограниченно, например 2-3 десятка). Любой компьютер в такой сети работает под управлением обычной дисковой операционной системы, а для выполнения сетевых функций в его оперативную память дополнительно загружаются необходимые программы.
Каждый пользователь сети имеет свой идентификатор. В одноранговой сети пользователи сами выбирают и устанавливают свои идентификаторы. Пользователи одноранговой сети самостоятельно выделяют ресурсы своих рабочих станций в коллективное пользование.
Вторая группа - сети, с так называемым, выделенным сервером или централизованные сети. В них один или несколько компьютеров (серверов) выделяют свои ресурсы в коллективное пользование. При этом рабочие станции имеют доступ к сетевым принтерам и дискам, подключенным к серверу, но не к принтерам и дискам других рабочих станций. По своей идеологии эта группа сетей противоположна первой, объединяющей ресурсы рабочих станций.
Сети третьей группы на самом деле есть не что иное, как комбинация одноранговых сетей с сетями второй группы, использующими выделенные серверы. При использовании такого конгломерата получается, с одной стороны, удобное взаимодействие между отдельными рабочими станциями, с другой - при необходимости - обращение ко всем участникам сети на равных возможностях.
Как отмечали, наиболее распространенными являются локальные вычислительные сети и микро сети.
Локальная вычислительная сеть (ЛВС) - совокупность средств вычислительной техники, объединенных физической средой конкретного типа (коаксиальным или оптическим кабелем) и обеспечивающих на небольшой территории (до нескольких километров – 10-15) многочисленным пользователям доступ к распределенным по сети вычислительным и информационным ресурсам.
Развитие ЛВС является одним из перспективных сетевых направлений. Они изменяются сами, но в большинстве случаев становятся первичными звеньями глобальных иерархических сетей. Малые расстояния в ЛВС позволяют обеспечивать более дешевую и надежную обработку информации и создавать лучшие условия для интеграции обработки различной информации (административной, деловой, технологической и т.д.), а также эффективнее организовывать вычислительный процесс по сравнению с глобальными сетями. В ЛВС достаточно просто достигаются высокие скорости передачи данных, а включение в ее состав нескольких больших ЭВМ, представляет альтернативу традиционным информационно-вычислительным комплексам.
Важной характеристикой является способ доступа, который используется для передачи и приема информации по сети. Она во многом определяет пропускную способность ЛВС, ее надежность.
Способ доступа основывается на применении специализированного коммутационного программного обеспечения. Рассмотрим наиболее часто применяемые способы доступа в ЛВС.
В сетях с шинной топологией наибольшее распространение получили сети Ethernet, использующие метод CSMA/CD (разработан в середине 70-х годов фирмой Xerox) - множественного доступа с опросом состояния канала и разрешением конфликтов. В нем все узлы (ЭВМ или другие устройства) подключены к общему каналу передачи данных, и каждый узел может принимать каждое сообщение. Для передачи сообщения узел проверяет состояние канала, ждет его освобождения и затем начинает передачу. При попытке одновременной передачи оба узла прерывают её, ждут и возобновляют опрос состояния канала через случайный интервал времени.
В кольцевых сетях чаще всего используется маркерный доступ по эстафетному кольцу - Token Ring (создан в 1984 г. фирмой IBM). В такой сети все узлы вместе образуют кольцо. По сети постоянно движется маркер и доставляет сообщения от узла к узлу. Идентификатор сообщения позволяет конкретному узлу его принять или отправить дальше адресату вслед за маркером.
Метод ArcNet был разработан фирмой Datapoint Corp. в начале 70-х годов. Метод ArcNet является методом доступа с эстафетной передачей для сети со звездообразной топологией. Маркер переходит от компьютера к компьютеру в порядке возрастания их сетевых номеров, даже если смежные номера находятся на разных концах сети. Когда маркер достигает самого старшего номера в сети, он переходит к самому младшему, создавая, таким образом, логическое кольцо.
Различия между ЛВС с отмеченными методами доступа весьма значительны. Каждый метод доступа имеет свои преимущества.
Сети EtherNet имеют наибольшую скорость передачи данных (по проводам порядка 10 Мбит/с. При дуплексной схеме, использующей два канала для приема-передачи, достигается скорость 20 Мбит/с. По оптическому каналу скорости гораздо выше – порядка 1 Гбит/с.). Эти сети являются наиболее дорогими.
Сеть Token Ring обеспечивает передачу данных со скоростью порядка от 4 до 16 Мбит/с, а ArcNet – 2,5 Мбит/с. Но иногда две последние сети фактически могут быстрее перенести данные. Это вызвано конфликтными ситуациями и «непроизводительными затратами», свойственными в некоторых случаях сетям EtherNet. В таких ЛВС может передаваться большой объем данных, но меньшее количество реальной информации. Наиболее простыми и дешевыми являются ArcNet сети.
Основная задача при создании сетевой телеобработки и вычислительных сетей состоит в обеспечении глубокой функциональной совместимости всех входящих элементов или компонентов. Это требует принципиально нового подхода к принципам организации данного вида телеобработки по сравнению с системной телеобработкой.
Реализация указанных условий представлена в настоящее время развитием двух самостоятельных направлений в построении сетевых архитектур и средств: однородные и неоднородные вычислительные сети.
Однородность архитектуры состоит в том, что в сеть обычно связываются однотипные средства, разрабатываемые одной фирмой. Подключение к такой сети средств иных производителей возможно только при условии соблюдения в них стандартов, принятых в однородной архитектуре.
Другой подход состоит
в разработке единой универсальной
сетевой архитектуры независимо
от типов применяемых в ней
средств. Такие сетевые архитектуры
называются неоднородными и
Наибольшее признание среди них получила сетевая архитектура взаимосвязи открытых систем, разработанная ISO (ISO - Международная организация по стандартизации, одним из направлений работы которой является разработка и внедрение стандартов в области информатики и вычислительной техники).
По данному направлению были созданы крупные международные коллективы, состоящие из специалистов сотен фирм, в задачу которых входят реализация и проверка технических и программных средств в соответствии со стандартами архитектуры взаимодействия открытых систем. Среди них следует выделить так называемую группу пользователей MAP/TOP. Первая реализует данную архитектуру для автоматизации производства. Вторая группа применяет данную архитектуру для технической и конструкторской деятельности.
В целом группа координирует разработку локальных вычислительных сетей из разнородных средств, поставляемых различными производителями для организации гибких автоматизированных производств, систем автоматизации проектирования, контор, информационно-справочных систем и систем управления.
В архитектуре взаимодействия открытых систем используется понятие системы - логического объекта, представляющего собой автономную совокупность технических и программных средств. Реальным представлением системы могут быть ЭВМ, многомашинный комплекс, абонентский пункт, буферное коммутационное устройство и т.д. Системы связаны друг с другом физической средой. Иногда вместо термина система используют понятие узел.
В сетевой архитектуре все системы (узлы) логически разделяются на ряд одинаковых строго унифицированных функциональных уровней, каждый из которых выполняет определенные функции. В 1978 г. Международная организация по стандартизации (ISO) предложила семиуровневую эталонную модель взаимодействия открытых систем.
Данная модель содержит следующие уровни:
- физический;
- канальный;
- сетевой;
- транспортный;
- сеансовый;
- представительный;
- прикладной.
Например, физический
– это реальный канал передачи
данных, обеспечивающий физический путь
для электрических
Для описания взаимодействия компонентов в сети используются протоколы и интерфейсы.
Протокол (в самом общем виде) - совокупность логических и процедурных характеристик механизма связи между функциональными компонентами одного функционального уровня.
Интерфейс - устанавливает правила взаимодействия между функциональными компонентами, расположенными в смежных уровнях и входящими в одну и ту же систему.
В связи с многоуровневым характером сетевой архитектуры имеется комплекс протоколов и интерфейсов, набор которых соответствует функциональным уровням архитектуры.
Наиболее важными функциями протоколов на всех уровнях сетевой телеобработки являются защита от ошибок, управление потоками данных в сети, защита сети от перегрузки и выполнение операций по маршрутизации сообщений и оптимизации использования ресурсов в сети.
4. Структура локальной вычислительной сети
Любая ЛВС, построенная по архитектуре файл-сервер, например сети NetWare или Windows NT, состоят из следующих компонентов:
- файл-сервер;
- рабочие станции;
- операционная система;
- сетевые адаптеры и кабели;
- периферийное оборудование ЛВС.
Файл-сервер
Особенность современных сетей - постоянно возрастающий объем информации, передаваемый по ее каналами и жесткие требования к скорости передачи. Это предполагает обязательное выделение одного или нескольких компьютеров для работы в качестве файл-сервера для управления сетью с помощью специальной операционной системы.
Для сервера используются компьютеры с большим объемом оперативной памяти и жесткого диска (это, как правило, одни из самых мощных на мировом рынке персональных и иных типов компьютеров в текущем моменте). Сервер является основным определяющим звеном при обработке данных и функционировании программных средств. В частности, его временные характеристики по загрузке и сохранению данных - есть критерий скорости передачи информации в ЛВС.
Жесткий диск сервера хранит сетевую операционную систему для управления сетью, а также данные, которые централизованно запоминаются и/или предоставляются в распоряжение пользователей в зависимости от компетенции и приоритета последних.
Рабочая станция
Работа с вычислительной сетью предполагает подключение вашего персонального компьютера к другим компьютерам и периферийным устройствам для совместного использования файлов и ресурсов.
Рабочие (сетевые) станции - персональные компьютеры, подключенные к сети. Они могут быть различных типов и моделей.
Операционная система вычислительной сети
Как любая вычислительная
система нуждается в
Сетевые адаптеры и кабели
Большое значение для эффективной работы ЛВС имеет выбор конфигурации физических соединений файлового сервера и рабочих станций – т.е. топологии сети. Выбор, в конечном счете, зависит от мощности компьютера (компьютеров), выделяемого под сервер, удаленности рабочих мест от сервера и типа решаемых задач. Для подключения одного персонального компьютера к другому либо к серверу требуется специальное устройство сопряжения, называемое сетевым адаптером или сетевой картой. Оно устанавливается в специальное гнездо каждого персонального компьютера - рабочей станции.
Сетевые адаптеры соединяются специальным кабелем.
Периферийное оборудование ЛВС
Периферийное дорогостоящее оборудование (например, лазерные устройства печати, графопостроители, устройства факсимильной связи), подключенные к файловому серверу (или другому серверному устройству), можно использовать с любой рабочей станции.
5. Структура сетевой информации
Вся сетевая информация хранится на жестком диске файлового сервера. Управление этой информацией осуществляется файловым сервером с помощью утилиты fconsole и/или специальных команд, вводимых с терминала оператора на сервере.