Для чего компьютеры объединяют в сети
Для чего вообще потребовалось объединять компьютеры в сети? Что привело к появлению сетей?
- Одной из главных причин стала необходимость совместного использования ресурсов (как физических, так и информационных). Если в организации имеется несколько компьютеров и эпизодически возникает потребность в печати какого-нибудь текста, то не имеет смысла покупать принтер для каждого компьютера. Гораздо выгоднее иметь один сетевой принтер для всех вычислительных машин. Аналогичная ситуация может возникать и с файлами данных. Зачем держать одинаковые файлы данных на всех компьютерах, поддерживая их когерентность, если можно хранить файл на одной машине, обеспечив к нему сетевой доступ со всех остальных?
- Второй причиной следует считать возможность ускорения вычислений. Здесь сетевые объединения машин успешно конкурируют с многопроцессорными вычислительными комплексами. Многопроцессорные системы, не затрагивая по существу строение операционных систем, требуют достаточно серьезных изменений на уровне hardware, что очень сильно повышает их стоимость. Во многих случаях можно добиться требуемой скорости вычислений параллельного алгоритма, используя не несколько процессоров внутри одного вычислительного комплекса, а несколько отдельных компьютеров, объединенных в сеть. Такие сетевые вычислительные кластеры часто имеют преимущество перед многопроцессорными комплексами в соотношении эффективность/стоимость.
- Следующая причина связана с повышением надежности работы вычислительной техники. В системах, где отказ может вызвать катастрофические последствия (атомная энергетика, космонавтика, авиация и т. д.), несколько вычислительных комплексов устанавливаются в связи, дублируя друг друга. При выходе из строя основного комплекса его работу немедленно продолжает дублирующий.
- Наконец, последней по времени появления причиной (но для многих основной по важности) стала возможность применения вычислительных сетей для общения пользователей. Электронные письма практически заменили письма обычные, а использование вычислительной техники для организации электронных или телефонных разговоров уверенно вытесняет обычную телефонную связь.
Сетевые и распределенные операционные системы
В первой лекции мы говорили, что существует два основных подхода к организации операционных систем для вычислительных комплексов, связанных в сеть, – это сетевыеираспределенные операционные системы. Необходимо отметить, что терминология в этой области еще не устоялась. В одних работах все операционные системы, обеспечивающие функционирование компьютеров в сети, называются распределенными, а в других, наоборот, сетевыми. Мы придерживаемся той точки зрения, чтосетевыеи распределенные системы являются принципиально различными. В сетевых операционных системахдля того, чтобы задействовать ресурсы другого сетевого компьютера, пользователи должны знать о его наличии и уметь это сделать. Каждая машина в сети работает под управлением своей локальной операционной системы, отличающейся от операционной системы автономного компьютера наличием дополнительных сетевых средств (программной поддержкой для сетевых интерфейсных устройств и доступа к удаленным ресурсам), но эти дополнения существенно не меняют структуру операционной системы. Распределенная система, напротив, внешне выглядит как обычная автономная система. Пользователь не знает и не должен знать, где его файлы хранятся, на локальной или удаленной машине, и где его программы выполняются. Он может вообще не знать, подключен ли его компьютер к сети. Внутреннее строение распределенной операционной системыимеет существенные отличия от автономных систем. Изучение строения распределенных операционных системне входит в задачи нашего курса. Этому вопросу посвящены другие учебные курсы – Advanced operating systems, как называют их в англоязычных странах, или «Современные операционные системы», как принято называть их в России. В этой лекции мы затронем вопросы, связанные с сетевыми операционными системами, а именно – какие изменения необходимо внести в классическую операционную систему для объединения компьютеров в сеть.
Объединение компьютеров в локальную сеть
Объединение компьютеров в локальную сеть — это объединение компьютеров в единую систему средствами связи с применением коммуникационного оборудования, программного обеспечения и протоколов для решения информационных, управленческих, вычислительных и иных задач.
Введение
Локальной вычислительной сетью является специальная структура сети, при которой все входящие в ее состав компьютеры должны быть расположены в границах зоны примерно десяти километров в диаметре. Организации, обладающие большими размерами, используют в своей деятельности значительные объемы информационных данных разного предназначения, а именно:
- Файлы, несущие текстовую информацию.
- Файлы, обладающие графической информацией.
- Файлы, с сохраненными в них различными изображениями.
- Файлы в табличном формате.
- Файлы с различными схемными материалами.
Руководящим работникам компаний нужно, чтобы вся информация была представлена в удобной форме, и чтобы она могла легко преобразовываться и транслироваться при посредстве разных носителей работникам, которым она потребуется. Бумажная форма документов уже давно заменена цифровыми формами, хранящихся в компьютерах информационных данных, с которыми легче осуществлять взаимодействие, особенно, если использовать автоматизированные процессы обработки документов. Помимо этого, можно просто пересылать данные, разные отчеты и договора коллегам по работе, а также и контролирующим органам без использования курьерских услуг. Но, для того чтобы все это реализовать, следует объединить соответствующие компьютерные устройства в единое целое для обеспечения удобного информационного обмена и информационной защиты.
Объединение компьютеров в локальную сеть
Локальная вычислительная сеть представляет собой объединение совокупности компьютерных устройств в единую пространственную систему. Данный метод используется в больших компаниях, однако допустимо и объединение в локальную сеть даже двух или трех компьютеров. Но, естественно, чем большее количество компьютеров входит в такую структуру, тем более сложной она будет.
По типам организации локальных сетей, известны следующие основные типы соединений, которые могут отличаться по сложности и наличию управляющего, главного элемента:
- Локальные сети, имеющие равноправную структуру.
- Локальные сети, обладающие несколькими уровнями.
Сети, обладающие равноправной структурой, по-другому именуемые одноранговыми сетями, имеют одинаковые технические характеристики. В них предусматривается равноправное функциональное распределение, то есть, каждый пользователь обладает доступом ко всей имеющейся информации и может исполнять один и тот же набор заранее определенных действий. Эта структура может достаточно просто управляться и ее создание не потребует больших затрат.
К недостаткам подобных сетей следует отнести их ограниченную совокупность возможностей. В такую локальную сеть можно объединить не более десяти компьютеров, а при большем их количестве может сильно понизиться быстродействие системы.
Многоуровневые или иначе серверные проекты локальных сетей считаются более трудоемкими, но они имеют высокий уровень защиты информации, а также в них предусмотрено ясное и понятнее распределение ролей в сетевой организации. Самый мощный и имеющий наилучшие технические параметры компьютер должен быть выбран на роль сервера. Он будет представлять собой центральную часть всей локальной вычислительной сети, в которой сохраняется вся совокупность информации, и с него же должно осуществляться управление доступом к данной информации отдельных пользователей.
Основными параметрами, которые следует принимать во внимание при формировании локальных сетей, являются следующие моменты:
- Возможность подключения дополнительных устройств. Первоначально в сети может быть немного компьютеров, но с течением времени практически всегда появляется необходимость увеличить их количество. При выполнении расчетов параметров мощности данное обстоятельство следует обязательно учесть, чтобы не делать в будущем сложные перепланировки и доработки.
- Наличие возможности осуществлять адаптацию под разные технологические нововведения. То есть, сетевая система должна обладать гибкостью с возможностью ее подсоединения к разным кабельным сетевым соединениям и обновлению программного обеспечения.
- Следует в обязательном порядке предусматривать прокладку резервных линий. В случае возникновения сбоя, необходимо иметь зарезервированные кабели для подключений. Следует также обеспечить бесперебойную работу сервера при наличии многоуровневой структуры. Это может быть реализовано при помощи автоматического перехода на другой концентратор.
- Реализация требуемого уровня надежности. Следует оснастить основное сетевое оборудование источниками бесперебойного питания или иными резервами автономной энергии, чтобы гарантировать минимальную вероятность отказов в связи.
- Необходимо сформировать защиту от несанкционированного доступа к информационным данным. База данных может стать безопасной не только установкой паролей, но и при помощи других модулей, таких как, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы и сервера с удаленным доступом.
- Должна быть предусмотрена возможность управления как в автоматизированном, так и в ручном режиме. Необходимо обязательно установить программу, выполняющую анализ текущего состояния сети и выдающую оповещение при сбоях для оперативного их устранения. Примером подобной программы может служить RMON. Это не исключает использование собственного мониторинга при помощи серверов.
Процесс создания локальных вычислительных сетей необходимо начинать с выработки технического задания, которое может состоять из следующих пунктов:
- Совокупность нормативов по информационной защите.
- Все подключаемые компьютеры должны обладать доступом к информационным данным.
- Необходимо задать характеристики быстродействия системы, то есть. временной интервал от момента получения запроса от пользователя до выдачи на дисплей необходимой страницы. Также необходимо задать уровень пропускной способности и паузы при передаче данных.