8.1. Аппаратные средства лвс
1. Рабочие станции (PC)– это, как правило, персональные ЭВМ, которые являются рабочими местами пользователей сети.
Требования, предъявляемые к составу PC, определяются характеристиками решаемых в сети задач, принципами организации вычислительного процесса, используемой ОС и некоторыми другими факторами. Иногда в PC, непосредственно подключенной к сетевому кабелю, могут отсутствовать накопители на магнитных дисках. Такие PC называют бездисковыми рабочими станциями.Однако в этом случае для загрузки в PC операционной системы с файл-сервера нужно иметь в сетевом адаптере этой станции микросхему дистанционной загрузки. Последняя поставляется отдельно, намного дешевле накопителей и используется как расширение базовой системы ввода-вывода BIOS. В микросхеме записана программа загрузки ОС в оперативную память PC. Основнымпреимуществомбездисковых PC является низкая стоимость, а также высокая защищенность от несанкционированного проникновения в систему пользователей и компьютерных вирусов.Недостатокбездисковой PC заключается в невозможности работать в автономном режиме (без подключения к серверу), а также иметь свои собственные архивы данных и программ.
2. Серверыв ЛВС выполняют функции распределения сетевых ресурсов. Обычно его функции возлагают на достаточно мощный ПК, мини-ЭВМ, большую ЭВМ или специальную ЭВМ-сервер. В одной сети может быть один или несколько серверов. Каждый из серверов может быть отдельным или совмещенным с PC. В последнем случае не все, а только часть ресурсов сервера оказывается общедоступной.
При наличии в ЛВС нескольких серверов каждый из них управляет работой подключенных к нему PC. Совокупность компьютеров сервера и относящихся к нему PC часто называют доменом.Иногда в одном домене находится несколько серверов. Обычно один из них является главным, а другие – выполняют роль резерва (на случай отказа главного сервера) или логического расширения основного сервера.
Важнейшими параметрами, которые должны учитываться при выборе компьютера-сервера, являются тип процессора, объем оперативной памяти, тип и объем жесткого диска и тип дискового контроллера. Значения указанных характеристик, так же как и в случае PC, существенно зависят от решаемых задач, организации вычислений в сети, загрузки сети, используемой ОС и других факторов.
Оперативная память в сервере используется не только для собственно выполнения программ, а и для размещения в ней буферов, дискового ввода вывода. Определив оптимально количество и размер буферов, можно существенно ускорить выполнение операций ввода-вывода.
Объем выбираемого накопителя должен быть достаточным для размещения на нем необходимого программного обеспечения (особенно при бездисковых PC), а также совместно .используемых файлов и баз данных.
3. Линии передачи данных соединяют PC и серверы в районе размещения сети друг с другом. В качестве линий передачи данных чаще всего выступаюткабели. Наибольшее распространение получили кабели на витой паре (рис. 8.1,а) и коаксиальный кабель (рис. 8.1,б). Более перспективным и прогрессивным является оптоволоконный кабель. В последнее время стали появляться беспроводные сети, средой передачи данных в которых является радиоканал. В подобных сетях компьютеры устанавливаются на небольших расстояниях друг от друга: в пределах одного или нескольких соседних помещений.
а) б) Рис. 8.1. Сетевые кабели: а – кабель на основе скрученных пар (витая пара);б – коаксиальный кабель
4. Сетевые адаптеры (интерфейсные платы) используются для подключения компьютеров к кабелю (рис. 8.2).Функцией сетевого адаптера является передача и прием сетевых сигналов из кабеля. Адаптер воспринимает команды и данные от сетевой операционной системы (ОС), преобразует эту информацию в один из стандартных форматов и передает ее в сеть через подключенный к адаптеру кабель.
Рис. 8.2. Сетевой адаптер
Используемые сетевые адаптеры имеют три основные характеристики: тип шины компьютера, к которому они подключаются (ISA, EISA, Micro Channel и пр.), разрядность (8, 16, 32, 64) и топологияобразуемой сети (Ethernet, Arcnet, Token-Ring).
К дополнительному оборудованиюЛВС относят источники бесперебойного питания, модемы, трансиверы, репитеры, а также различные разъемы (коннекторы, терминаторы).
Источники бесперебойного питания(ИБП) служат для повышения устойчивости работы сети и обеспечения сохранности данных на сервере. При сбоях по питанию ИБП, подключаемый к серверу через специальный адаптер, выдает сигнал серверу, обеспечивая в течение некоторого времени стабильное напряжение. По этому сигналу сервер выполняет процедуру завершения своей работы, которая исключает потерю данных. Основным критерием выбора ИБП является мощность, которая должна быть не меньше мощности, потребляемой подключаемым к ИБП сервером.
Трансивер –это устройство подключения PC к толстому коаксиальному кабелю. Репитерпредназначен для соединения сегментов сетей. Коннекторы(соединители) необходимы для соединения сетевых адаптеров компьютеров с тонким кабелем, а также для соединения кабелей друг с другом. Терминаторыслужат для подключения к открытым кабелям сети, а также для заземления (так называемые терминаторы с заземлением).
Модемиспользуется в качестве устройства подключения ЛВС или отдельного компьютера к глобальной сети через телефонную связь.
Основные программные и аппаратные компоненты лвс.
Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной моделью, состоящей из слоев:
компьютеры или компьютерные платформы;
сетевые приложения. Компьютеры
В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизированных компьютерных платформ. В настоящее время широко используются компьютерные платформы различных классов — от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ. Компьютеры подключаются к сети с помощью сетевой карты. Коммуникационное оборудование Ко второму слою относится коммуникационное оборудование, которое играет не менее важную роль, чем компьютеры. Коммуникационное оборудование сетей можно разделить на три группы: 1) сетевые адаптеры (карты); 2) сетевые кабели; 3) промежуточное коммуникационное оборудование (трансиверы, повторители, концентраторы, коммутаторы, мосты, маршрутизаторы и шлюзы). Операционные системы Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы. В зависимости от того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работу всей сети. Сетевые приложения Четвертый слой — это сетевые приложения. К сетевым приложениям относятся такие приложения как сетевые базы данных, почтовые приложения, системы автоматизации коллективной работы и т.д. Техническое обеспечение вычислительных систем Рассмотрим более подробно аппаратные средства сетей — компьютеры. Архитектура компьютера включает в себя как структуру, отражающую аппаратный состав ПК, так и программно – математическое обеспечение. Все компьютеры сетей можно разделить на два класса: серверы и рабочие станции. Сервер (server)— это многопользовательский компьютер, выделенный для обработки запросов от всех рабочих станций. Это мощный компьютер или мэйнфрейм, предоставляющий рабочим станциям доступ к системным ресурсам и распределяющий эти ресурсы. Сервер имеет сетевую операционную систему, под управлением, которой происходит совместная работа всей сети. Основными требованиями, которые предъявляются к серверам, являются высокая производительность и надежность их работы. Серверы в больших сетях стали специализированными и, как правило, используются для управления сетевыми базами данных, организации электронной почты, управления многопользовательскими терминалами (принтерами, сканерами, плоттерами) и т.д.
Существует несколько типов серверов:
Файл-серверы. Управляют доступом пользователей к файлам и программам.
Принт-серверы. Управляют работой системных принтеров.
Серверы приложений. Серверы приложений — это работающий в сети мощный компьютер, имеющий прикладную программу, с которой могут работать клиенты. Приложения по запросам пользователей выполняются непосредственно на сервере, а на рабочую станцию передаются лишь результаты запроса.
Почтовые серверы. Данный сервер используется для организации электронной корреспонденции с электронными почтовыми ящиками.
Прокси-сервер. Это эффективное средство подключения локальных сетей к сети Интернет. Прокси-сервер — компьютер, постоянно подключенный к сети Интернет, через который происходит общение пользователей локальной сети с сетью Интернетом.
1.2. Аппаратные компоненты локальных компьютерных сетей
Любая компьютерная сеть представляет собой довольно сложный комплекс программных и аппаратных средств, осуществляющих связь компьютеров и других устройств между собой.
В основе аппаратной части локальной сети лежат стандартизованные компьютерные платформы различных классов — от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ. Использование тех или иных компьютерных платформ, а также прочих аппаратных средств обосновывается набором задач, на решение которых ориентирована создаваемая сеть.
Кроме того, к аппаратной составляющей компьютерной сети относятся кабельные системы линий связи и коммуникационное оборудование, позволяющее объединять отдельные сегменты сети и организовывать информационные потоки.
1.2.1. Структурированная кабельная система
Кабельная система является базой для любой сети. Если кабель низкого качества, неграмотно проложен и подключен, то никакое оборудование не заставит работать сеть надежно и устойчиво. Очень часто будут возникать проблемы при расширении
кабельной системы, подключении новых сегментов кабеля или других кабельных подсистем.
Существует ряд стандартов и методик по построению кабельной системы, позволяющий обеспечить надлежащую работу сети и более легкое ее обслуживание, ремонт и масштабирование. Построенная таким образом кабельная система называется структурированной.
Структурированная кабельная система (СКС) — это набор коммутационных элементов (кабелей, разъемов, соединителей, специальных шкафов, кронштейнов, кабель-каналов и т. д.), совместное использование которых закреплено определенной методикой.
Структурированная кабельная система строится из стандартных элементов, модулей, позволяющих достаточно просто менять конфигурацию связей и подключений кабеля. За счет этого систему легко наращивать и масштабировать при увеличении зоны охвата сети или переходе на новое более совершенное оборудование.
Кроме того, за счет модульности структурированная кабельная система позволяет снизить затраты на ее обслуживание и ремонт.
Очень часто, говоря о СКС, имеют в виду не только линии связи, обеспечивающие работу сети. Структурированная кабельная система подразумевает единую среду, единую структуру для передачи практически любых видов данных — от компьютерных до телевизионных и видеосигналов, от телефонных разговоров до сигналов с датчиков систем безопасности здания.
Но за все преимущества СКС приходится расплачиваться. Соотношение стоимости построения структурированной кабельной системы по сравнению с более простым бюджетным вариантом решения составляет примерно 4:1.
1.2.2. Сетевые адаптеры
Сетевой адаптер (Network interface Card — NIC) — это периферийное устройство компьютера. Именно сетевой адаптер непосредственно взаимодействует со средой передачи данных, которая прямо или через коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами.
В зависимости от технологии построения сети, с которой работает адаптер, они делятся на Ethernet-адаптеры, Token Ring-адаптеры, FDDI-адаптеры и т. д.
Как правило, сетевые адаптеры выполняются в виде отдельной платы, вставляемой в слоты расширения системной шины компьютера. Плата сетевого адаптера обычно имеет также один или несколько внешних разъемов для подключения к ней кабеля сети.
К основным функциям сетевых адаптеров относятся:
- гальваническая развязка компьютера и кабеля локальной сети;
- кодирование и декодирование данных;
- опознавание принимаемых кадров (передача на компьютер только тех пакетов, которые адресованы данной рабочей станции);
- буферизация передаваемой и принимаемой информации в буферной памяти адаптера;
- организация доступа к сети в соответствии с принятым методом доступа к среде передачи данных.