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.
- Локальные вычислительные сети (ЛВС) или LocalAreaNetwork (LAN), расположенные в одном или нескольких близко расположенных зданиях. ЛВС обычно размещаются в рамках какой-либо организации (корпорации, учреждения), поэтому их называют корпоративными.
- Распределенные компьютерные сети, глобальные или WideAreaNetwork (WAN), расположенные в разных зданиях, городах и странах, которые бывают территориальными, смешанными и глобальными. В зависимости от этого глобальные сети бывают четырех основных видов: городские, региональные, национальные и транснациональные. В качестве примеров распределенных сетей очень большого масштаба можно назвать: Internet, EUNET, Relcom, FIDO.
- Загрузчик
- Ядро
- Командный процессор (интерпретатор)[1]
- Драйверы устройств
- Интерфейс
- использующие файловые системы (с универсальным механизмом доступа к данным),
- многопользовательские (с разделением полномочий),
- многозадачные (с разделением времени).
Рис. 15-2. Техническое обеспечение компьютерных сетей
Рабочая станция
1.Архитектура сетей. Топология и типология сетей. Одноранговые сети, сети на основе сервера, локальные и глобальные сети.
Вычислительная сеть (ВС) – это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих аппаратных и программных компонентов. Аппаратными компонентами локальной сети являются компьютеры и различное коммуникационное оборудование (кабельные системы, концентраторы и т. д.). Программными компонентами ВС являются операционные системы (ОС) и сетевые приложения. Компоновкой сети называется процесс составления аппаратных компонентов с целью достижения нужного результата.
В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами сети, они могут выступать в трех разных ролях:
1. Компьютер, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, играет роль выделенного сервера сети
2. Компьютер, обращающийся с запросами к ресурсам другой машины, играет роль узла-клиента
3. Компьютер, совмещающий функции клиента и сервера, является одноранговым узлом
Очевидно, что сеть не может состоять только из клиентских или только из серверных узлов.
Сеть может быть построена по одной из трех схем:
· сеть на основе одноранговых узлов – одноранговая сеть;
· сеть на основе клиентов и серверов – сеть с выделенными серверами;
· сеть, включающая узлы всех типов – гибридная сеть.
Каждая из этих схем имеет свои достоинства и недостатки, определяющие их области применения.
В одноранговых сетях один и тот же ПК может быть и сервером, и клиентом, в том числе и клиентом своего клиента. В иерархических сетях разделяемые ресурсы хранятся только на сервере, сам сервер может быть клиентом только другого сервера более высокого уровня иерархии.
При этом каждый из серверов может быть реализован как на отдельном компьютере, так и в небольших по объему ЛВС, быть совмещенным на одном компьютере с каким-либо другим сервером.
архитектура сети определяет основные элементы сети, характеризует ее общую логическую организацию, техническое обеспечение, программное обеспечение, описывает методы кодирования. Архитектура также определяет принципы функционирования и интерфейс пользователя.
Далее будет рассмотрено три вида архитектур:
— архитектура терминал-главный компьютер;
Одноранговая архитектура– это концепция информационной сети, в которой ее ресурсы рассредоточены по всем системам. Данная архитектура характеризуется тем, что в ней все системы равноправны.
К одноранговым сетям относятся малые сети, где любая рабочая станция может выполнять одновременно функции файлового сервера и рабочей станции. В одноранговых ЛВС дисковое пространство и файлы на любом компьютере могут быть общими. Чтобы ресурс стал общим, его необходимо отдать в общее пользование, используя службы удаленного доступа сетевых одноранговых операционных систем. В зависимости от того, как будет установлена защита данных, другие пользователи смогут пользоваться файлами сразу же после их создания.
+ — они легки в установке и настройке;
— отдельные ПК не зависят от выделенного сервера;
— пользователи в состоянии контролировать свои ресурсы;
— малая стоимость и легкая эксплуатация;
— минимум оборудования и программного обеспечения;
— нет необходимости в администраторе;
— хорошо подходят для сетей с количеством пользователей, не превышающим десяти.
Проблемой одноранговой архитектуры является ситуация, когда компьютеры отключаются от сети. В этих случаях из сети исчезают виды сервиса, которые они предоставляли. Сетевую безопасность одновременно можно применить только к одному ресурсу, и пользователь должен помнить столько паролей, сколько сетевых ресурсов. При получении доступа к разделяемому ресурсу ощущается падение производительности компьютера. Существенным недостатком одноранговых сетей является отсутствие централизованного администрирования.
Использование одноранговой архитектуры не исключает применения в той же сети также архитектуры терминал-главный компьютер или архитектуры клиент-сервер.
Архитектура клиент-сервер– это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов Рассматриваемая архитектура определяет два типа компонентов: серверы и клиенты.
Сервер – это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис – это процесс обслуживания клиентов.
Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, пославшему это задание.
Сервисная функция в архитектуре клиент-сервер описывается комплексом прикладных программ, в соответствии с которым выполняются разнообразные прикладные процессы.
Процесс, который вызывает сервисную функцию с помощью определенных операций, называется клиентом. Им может быть программа или пользователь. Клиенты – это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя. Интерфейсы пользователя это процедуры взаимодействия пользователя с системой или сетью.
В сетях с выделенным файловым сервером на выделенном автономном ПК устанавливается серверная сетевая операционная система. Этот ПК становится сервером. ПО, установленное на рабочей станции, позволяет ей обмениваться данными с сервером. Windows NT фирмы Microsoft; UNIXфирмыAT&T; Linux.
Помимо сетевой операционной системы необходимы сетевые прикладные программы, реализующие преимущества, предоставляемые сетью.
Круг задач, которые выполняют серверы в иерархических сетях, многообразен и сложен. Чтобы приспособиться к возрастающим потребностям пользователей, серверы в ЛВС стали специализированными. Так, например, в операционной системе Windows NT Server существуют различные типы серверов:
1. Файл-серверы и принт-серверы.
2. Серверы приложений (в том числе сервер баз данных (БД), WEB-сервер).
3. Почтовые серверы управляют передачей электронных сообщений между пользователями сети.
4. Факс-серверы управляют потоком входящих и исходящих факсимильных сообщений через один или несколько факс-модемов.
6. Сервер служб каталогов предназначен для поиска, хранения и защиты информации в сети. Windows NT Server объединяет PC в логические группы-домены, система защиты которых наделяет пользователей различными правами доступа к любому сетевому ресурсу.
Сети клиент-серверной архитектуры имеют следующие преимущества:
— позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;
-обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;
— эффективный доступ к сетевым ресурсам;
— пользователю нужен один пароль для входа в сеть и для получения доступа ко всем ресурсам, на которые распространяются права пользователя.
Наряду с преимуществами сети клиент-серверной архитектуры имеют и ряд недостатков:
— неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной;
— требуют квалифицированного персонала для администрирования;
— имеют более высокую стоимость сетей и сетевого оборудования.
Архитектура терминал – главный компьютер (terminal – hostcomputerarchitecture) – это концепция информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется одним или группой главных компьютеров.
Рассматриваемая архитектура предполагает два типа оборудования:
Главный компьютер, где осуществляется управление сетью, хранение и обработка данных.
Терминалы, предназначенные для передачи главному компьютеру команд на организацию сеансов и выполнения заданий, ввода данных для выполнения заданий и получения результатов.
Главный компьютер через мультиплексоры передачи данных (МПД) взаимодействуют с терминалами, как представлено на рис.