Аппаратное обеспечение компьютерных сетей включает

7. Аппаратное обеспечение сетей

Протяженность сети, расстояние между станциями, в первую очередь определяются физическими характеристиками передающей среды (коакси­ального кабеля, витой пары и т.д.). При передаче данных в любой среде про­исходит затухание сигнала, что и приводит к ограничению расстояния. Уста­новив специальный усилитель или повторитель сигналов, можно значительно расширить сеть. Такими устройствами являются повторители, мосты и ком­мутаторы. Часть сети, в которую не входит устройство расширения, принято называть сегментом сети.

Для физического соединения компьютеров используется набор технических устройств, который может включать: а) соединительные разъемы для механического подключения различных устройств через соответствующие порты, б) модемы (МОДулятор / Демодулятор — устройство для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть, по конструктивному исполнению модемы бывают встроенными — вставляе­мыми в системный блок компьютера — или внешними — подключаемыми че­рез коммуникационный порт. Модемы отличаются друг от друга максималь­ной скоростью передачи данных, а также тем, поддерживают ли они средства

исправления ошибок) и другие преобразующие устройства, обеспечивающие аналогово-цифровые преобразования, в) оборудование, предназначенное для передачи электрических сигналов (коммутаторы, хабы и др.)

Для соединения устройств сети используется следующее аппаратное обеспечение:

1) соединительные компоненты:

— Сетевые кабели (коаксиальные — состоящие из двух изолированных меж­ду собой концентрических проводников, внешний из которых имеет вид трубки; оптоволоконные; витая пара — кабели, образованные двумя пере­плетёнными друг с другом проводами, и др.).

-Коннекторы (соединители) для подключения кабелей к компьютеру и разъёмы для соединения отрезков кабеля.

-Сетевые интерфейсные адаптеры (сетевой интерфейс, модуль, карта) -устройство сопряжения для подключения одного компьютера к другому, обеспечивающее приём и передачу данных. В соответствии с определён­ным протоколом управляют доступом к среде передачи данных. Разме­щаются в системных блоках компьютеров, подключенных к сети, и вставляются в свободное гнездо материнской платы. К разъёмам адапте­ров подключается сетевой кабель.

2) коммуникационное оборудование, обеспечивающее объединение компью­теров и организацию локальных сетей:

— Трансиверы повышают уровень качества передачи данных по кабелю, от­вечают за приём сигналов из сети и обнаружение конфликтов.

— Повторитель (repeater) — устройство, позволяющее расширить сеть за счет подключения дополнительных сегментов кабеля, а также ретранслирует (усиливает) сигналы, передаваемые по кабелю при его большой длине. Выполняет свои функции на физическом уровне.

— Хаб (hub, концентратор проводов) расширяет топологические, функцио­нальные и скоростные возможности компьютерных сетей. Хаб с набором разнотипных портов позволяет объединять сегменты сетей с различными кабельными системами. К порту хаба можно подключать как отдельный узел сети, так и другой хаб или сегмент кабеля.

-Коммутатор (switch) — устройство для соединения сетей или сегментов, поддерживающее множественную адресацию для своих портов. Коммутатор контролирует и управляет сетевым трафиком, анализируя

адреса назначения каждого пакета. Коммутатор знает, какие устройства соединены с его портами, и направляет пакеты только на необходимые порты. Это дает возможность одновременно работать с несколькими портами, расширяя тем самым полосу пропускания. Таким образом, коммутация уменьшает количество лишнего трафика, который возникает, когда одна и та же информация передается всем портам. Если концентраторы расширяют сеть, увеличивая число портов, то коммутаторы разбивают сеть на небольшие менее перегруженные сегменты.

-Мост (bridge) — аппаратно-программный блок, который обеспечивает со­единение нескольких однородных локальных сетей, либо нескольких сег­ментов ЛС, имеющих различные протоколы передачи данных. Передаёт данные между сетями в пакетном виде, не производя в них никаких изменений. Выполняет свои функции на канальном уровне.

-Маршрутизатор (router) объединяет более эффективно, чем мост сети одного или разного типа, использующие общий протокол или одну сетевую ОС. Он позволяет, например, расщеплять большие сообщения на более мелкие фрагменты, обеспечивая тем самым взаимодействие локальных сетей с разным размером пакета. Маршрутизатор может пересылать пакеты на конкретный адрес (мосты только отфильтровывают ненужные пакеты), выбирать лучший путь для прохождения пакета и многое другое. Чем сложней и больше сеть, тем больше выгода от использования маршрутизаторов. Выполняет свои функции на сетевом

-Мостовой маршрутизатор (brouter) — гибрид моста и маршрутизатора, который сначала пытается выполнить маршрутизацию, где это только возможно, а затем, в случае неудачи, переходит в режим моста.

— Шлюз (gateway) — совокупность аппаратно-программных средств, которая обеспечивает передачу данных между несовместимыми сетями или при­ложениями в рамках одной сети. Межсетевые шлюзы согласуют различ­ные протоколы передачи данных, несогласованные скорости передачи. Поступившее в шлюз сообщение от одной сети преобразуется в другое сообщение, соответствующее требованиям следующей сети. Таким образом, шлюзы не просто соединяют сети, а позволяют им работать как единая сеть. С помощью шлюзов также локальные сети подсоединяются к

мэйнфреймам — универсальным мощным компьютерам. Выполняет свои функции на уровнях выше сетевого.

Для ЛВС используются различные типы кабелей, а также радиоволно­вые, инфракрасные и оптические каналы.

1. Т.к. линии передачи данных в ЛВС невелики, информацию можно пере­давать в цифровом виде.

2. В ЛВС практически нет помех, а потому передаваемая информация не имеет ошибок.

3. В ЛВС могут входить разнообразные и независимые устройства: боль­шие и малые компьютеры, терминалы и терминальные станции, различ­ное периферийное оборудование, накопители на магнитных лентах и дисках, а также специализированные средства (регистрирующие и копи­рующие устройства, графопостроители, устройства связи с объектами и т.п.).

4. Простота изменения конфигурации сети и среды передачи,

5. Низкая стоимость сети передачи данных по сравнению со стоимостью подключаемых устройств.

Главная отличительная особенность ЛВС — наличие единого для всех абонентов высокоскоростного канала связи, способного передавать как циф­ровые данные, так и речевую, текстовую и даже видеоинформацию, что по­зволяет, например, объединить многие формы учрежденческой связи в рам­ках одной сети.

Источник

§ 5. Аппаратное, программное и информационное обеспечение компьютерных сетей

Возможности той или иной КС определяются ее информационным, аппаратным и программным обеспечением.

Информационное обеспечение сети представляет собой единый информационный фонд, ориентированный на решаемые в сети задачи и содержащий базы данных общего применения, доступные для всех пользователей сети, базы данных индивидуального пользования, предназначенные дня отдельных абонентов, базы знаний общего и индивидуального применения, автоматизированные базы данных — локаль­ные и распределенные, общего и индивидуального назначения.

Аппаратное обеспечение составляют компьютеры различных ти­пов, оборудование абонентских систем, средства территориальных систем связи (в том числе узлов связи), аппаратура связи и согласова­ния работы сетей одного и того же уровня или различных уровней. Используемые в сетях компьютеры обычно универсального типа, об­ладающие возможностью выполнения практически неограниченного круга задач пользователей. Для повышения вычислительной мощнос­ти сети к ней могут подключаться вычислительные центры или цент­ры обработки информации, к которым пользователи могут обращать­ся с запросами со своих абонентских систем или других рабочих мест. Такие центры снабжаются компьютерами в широком диапазоне по своим характеристикам: от персональных компьютеров до суперЭВМ.

Программное обеспечение ПО сетей отличается большим мно­гообразием как по своему составу, так и по перечню решаемых за­дач. В общем виде функции ПО сети заключаются в следующем:

— пла­нирование, организация и осуществление коллективного доступа пользователей к общесетевым ресурсам — телекоммуникационным, вычислительным, информационным, программным;

— автоматизация процессов программирования задач обработки информации;

— динами­ческое распределение и перераспределение общесетевых ресурсов с целью Повышения оперативности и надежности удовлетворения зап­росов пользователей и т.д.

В составе ПО сетей выделяются такие группы:

— общесетевое ПО в качестве основных элементов включает распределенную операционную систему (РОС) сети и комплект программ технического обслуживания (КПТО) всей сети и ее отдельных звеньев и подсистем, включая ТКС;

— специальное ПО, куда входят прикладные программные сред­ства: интегрированные и функциональные пакеты прикладных про­грамм (ППП) общего назначения, прикладные программы сети (ППС), библиотеки стандартных программ, а также прикладные программы специального назначения, отражающие специфику предметной обла­сти пользователей при реализации своих задач;

— базовое программное обеспечение компьютеров абонентских систем, включающее операционные системы ПК, системы автоматизации программирования, контролирующие и, диагностические тест-программы.

Важнейшие функции в сети выполняет распределенная операцион­ная система (РОС): она управляет работой сети во всех ее режимах, обеспе­чивает оперативное и надежное удовлетворение запросов пользова­телей, динамическое распределение общесетевых ресурсов, коорди­нацию функционирования звеньев сети.

РОС имеет иерархическую структуру, соответствующую стандартной семиуровневой эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМВОС). Она представляет собой си­стему программных средств, реализующих процессы взаимодействия АС и объединенных общей архитектурой и коммуникационными про­токолами. РОС обеспечивает взаимодействие асинхронных параллельных процессов в сети, сопровождаемое применением средств переда­чи сообщений между одновременно реализуемыми процессами и средств синхронизации этих процессов.

В составе РОС сети имеется набор расположенных по функциональным уровням модели ВОС управляющих и обслуживающих программ, главные функции которых состоят в следующем:

— распределение общесетевых ресурсов с целью удовлетворения запросов пользователей, т.е. обеспечение доступа отдельных прикладных программ к этим ресурсам;

— обеспечение межпрограммных методов доступа, т.е. организация связи между отдельными прикладными программами комплекса пользовательских программ, реализуемыми в различных АС сети;

— синхронизация работы пользовательских программ при их одновременном обращении к одному и тому же пользователю или ресурсу;

— удаленный ввод заданий с любой АС сети и их выполнение в любой другой АС сети в оперативном или пакетном режиме;

— передача текстовых сообщений пользователям в порядке реализации функций службы электронной почты, телеконференций, элект­ронных досок объявлений, дистанционного обучения;

— обмен файлами между АС сети, доступ к файлам, хранимым в удаленных компьютерах, и их обработка;

— защита информации и ресурсов сети от несанкционированного доступа, т.е. реализация функций служб безопасности сети;

— выдача справок, характеризующих состояние сети и использование ее ресурсов;

— планирование использования общесетевых ресурсов.

В рамках планирования использования общесетевых ресурсов осуществляется: планирование сроков и очередности получения и выдачи информации пользователям, распределение решаемых задач по компьютерам сети, распределение информационных ресурсов для этих задач, присвоение приоритетов задачам и выходным сообщениям, формирование и рассасывание очередей запросов пользователей с учетом или без учета приоритетов этих запросов, изменение конфигу­рации сети и т.д. При этом используются современные методы плани­рования.

Кроме того, различают статическое планирование, которое осуществляется заранее, до начала решения поступившей в сеть к дан­ному времени группы задач, и динамическое планирование, выполня­емое в процессе функционирования сети непосредственно перед на­чалом решения группы задач, причем с поступлением каждой новой задачи составленный план корректируется с учетом складывающей­ся ситуации по свободным и занятым ресурсам сети, наличию очере­дей задач и т.д. Основным показателем эффективности организации вычислительного процесса в сети, планирования общесетевых ресур­сов является время решения комплекса задач.

Оперативное управление процессами удовлетворения запросов пользователей и обработки информации с помощью РОС сети позво­ляет организовать учет выполнения запросов и заданий, выдачу спра­вок об их прохождении в сети, сбор данных о выполняемых в сети работах.

Источник