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.
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.
Аппаратные компоненты локальной сети
Основными компонентами, составляющими любую локальную сеть, являются: кабели, сетевые интерфейсные платы, модемы, серверы.
Все соединения с сети осуществляются посредством специальных сетевых кабелей. Основными характеристиками сетевого кабеля являются скорость передачи данных и максимально допустимая длина. Обе характеристики определяются физическими свойствами кабеля.
Для соединения в локальных сетях используются: кабели типа «витая пара» и «экранированная витая пара», коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель.
| Тип кабеля | Скорость передачи данных, Мбит/с | Допустимая длина, м |
| Витая пара | ||
| Экранированная витая пара | ||
| Коаксиальный | ||
| Оптоволоконный |
Сетевые интерфейсные платы [network interface card] представляют собой дополнительные платы, устанавливаемые на материнскую плату ПЭВМ. К сетевой плате подключаются сетевые кабели. Сетевая плата определяет тип локальной сети.
На практике используют два типа локальных сетей — Ethernet и Token Ring. Оба типа имеют модификации.
Таблица 4.2 Типы сетей Ethernet
| Название | Физическая топология и кабель | Скорость передачи Мбит/с |
| 10Base2 | Шинная, тонкий коаксиальный | |
| 10BaseS | Шинная, толстый коаксиальный | |
| Fast Ethernet | Звездообразная, витая пара | |
| Gigabit Ethernet | Звездообразная, оптоволоконный |
Модем [modem] – это устройство, предназначенное для связи между ЭВМ по телефонным линиям. По телефонной сети любые данные могут передаваться лишь в аналоговой форме. Данные от ЭВМ поступают в цифровом виде. Задача модема заключается в преобразовании цифровых данных в аналоговую форму и наоборот.
Сервер [server] – это любая сетевая ЭВМ, обслуживающая другие сетевые ЭВМ. Существуют серверы различных типов, которые определяются типом предоставляемых услуг.
Файловый сервер [file server] предоставляет другим ЭВМ (клиентам) доступ к данным, которые хранятся во внешней памяти сервера. Таким образом, на файловый сервер возложены все задачи по безопасности хранения данных, поиску данных, архивированию и др. Внешняя память сервера становится распределяемым ресурсом, так как её могут использовать несколько клиентов.
Сервер печати [printer server] организует совместное использование принтера.
Коммуникационные серверы служат для связи локальной сети с внешним миром, например, с глобальной сетью Internet. Для этого используются модемные пулы, прокси-серверы и маршрутизаторы.
Модемный пул [modem pool] представляет собой ЭВМ, снабжённую особой сетевой платой, к которой можно подключить несколько модемов. Таким образом достигается определённая экономия, когда, например, десять ЭВМ работают, используя три модема.
Прокси-сервер [proxy server] не только использует единственное соединение с Internet, но и предоставляет свою память для хранения временных файлов, что убыстряет работу с Internet.
Главной задачей маршрутизатора [router] является поиск кратчайшего пути, по которому будет отправлено сообщение, адресованное некоторой ЭВМ в глобальной сети. Маршрутизатор представляет собой либо специализированную ЭВМ, либо обычную ЭВМ со специальным программным обеспечением.
Сервер приложений [application server] используется для выполнения программ, которые по каким-то причинам нецелесообразно или невозможно выполнить на других сетевых ЭВМ. Очевидной причиной может быть недостаточная производительность клиентских ЭВМ. Другая причина – использование каких-нибудь стандартных библиотек, копирование которых на каждую клиентскую ЭВМ трудоёмко и, кроме того, создаёт возможность несогласованности версии библиотеки. Многопользовательские операционные системы (Linux, Windows NT) позволяют построить так называемую тонкую клиентную сеть, в которой все ресурсы клиентов предоставлены сервером. Сами клиентские ЭВМ не тратят ничего на обработку данных. Тогда ЭВМ пользователей в такой сети называются терминалами, а сам сервер – терминальным сервером. Такой сервер должен иметь большой объём основной и внешней памяти и высокую производительность.