Лекция 14. Локальные компьютерные сети
Компьютерная сетьпредставляет собой совокупность компьютеров, объединенных средствами передачи данных.
Основное назначение компьютерных сетей – обеспечение эффективного представления различных компьютерных услуг пользователям сети путем организации их доступа к ресурсам, распределенным в этой сети.
Принципы построения и функционирования аппаратного и программного обеспечения элементов сети определяются архитектурой компьютерной сети.
Архитектура – концепция, определяющая модель, структуру, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов сложного объекта. Архитектура компьютерной сети определяет основные элементы сети; характер и топологию взаимодействия этих элементов; логическую, функциональную и физическую организацию технических, программных, организационных и информационных средств сети.
Рис. 15-1. Состав базовых компонентов компьютерной сети
Техническое обеспечение компьютерных сетей
Техническое обеспечение (hardware) — комплекс электронных, электрических и механических устройств, входящих в состав системы либо сети.
Техническое обеспечение включает компьютеры (ЭВМ) и логические устройства. К ним добавляются внешние устройства и диагностическая аппаратура. Вспомогательную, но при этом важную, роль играют энергетическое оборудование, батареи и аккумуляторы. Для обеспечения безопасности данных используют аппараты шифрования информации.
Техническое обеспечение предназначено для поддержки работы программного обеспечения. Оно представлено:
- персональный компьютер (ПК), называемый Рабочая станция (РС или WS(WorkStation));
- сервер (-ы);
- система передачи данных;
- периферийное оборудование сети.
- Элемент аппаратуры, предоставляющий совместно используемый сервис в сетевой среде.
- Программный компонент, предоставляющий общий функциональный сервис другим программным компонентам.
Рис. 15-2. Техническое обеспечение компьютерных сетей
Рабочая станция
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.
Программные и аппаратные компоненты компьютерных сетей
Наряду с автономной работой значительное повышение эффективности использования компьютеров может быть достигнуто объединением их в компьютерные сети (network).
Под компьютерной сетью в широком смысле слова понимают любое множество компьютеров, связанных между собой каналами связи для передачи данных.
Существует ряд веских причин для объединения компьютеров в сети. Во-первых, совместное использование ресурсов позволяет нескольким ЭВМ или другим устройствам осуществлять совместный доступ к отдельному диску (файл-серверу), дисководу CD-ROM, стримеру, принтерам, плоттерам, к сканерам и другому оборудованию, что снижает затраты на каждого отдельного пользователя.
Во-вторых, кроме совместного использования дорогостоящих периферийных устройств имеется возможность аналогично использовать сетевые версии прикладного программного обеспечения. В-третьих, компьютерные сети обеспечивают новые формы взаимодействия пользователей в одном коллективе, например при работе над общим проектом.
В-четвертых, появляется возможность использовать общие средства связи между различными прикладными системами (коммуникационные услуги, передача данных и видеоданных, речи и т.д.). Особое значение имеет организация распределенной обработки данных. В случае централизованного хранения информации значительно упрощаются процессы обеспечения ее целостности, а также резервного копирования.
2. Основные программные и аппаратные компоненты сети
Компьютерная сеть — это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов.
Изучение сети в целом предполагает знание принципов работы ее отдельных элементов:
Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной моделью. В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ, т.е. система конечного пользователя сети, в качестве которого может выступать компьютер или терминальное устройство (любое устройство ввода-вывода или отображения информации). Компьютеры в узлах сети иногда называют хост-машинами или просто хостами.
В настоящее время в сетях широко и успешно применяются компьютеры различных классов — от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров в сети должен соответствовать набору разнообразных задач, решаемых сетью.
Второй слой — это коммуникационное оборудование. Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства.
Кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы из вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным обеспечением как по влиянию на характеристики сети, так и по стоимости. Сегодня коммуникационное устройство может представлять собой сложный специализированный мультипроцессор, который нужно конфигурировать, оптимизировать и администрировать.
Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети.
При проектировании сети важно учитывать, насколько просто данная операционная система может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени она позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компьютер другого типа и многие другие соображения.
Самым верхним слоем сетевых средств являются различные сетевые приложения, такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др.
Очень важно представлять диапазон возможностей, предоставляемых приложениями для различных областей применения, а также знать, насколько они совместимы с другими сетевыми приложениями и операционными системами.