Компьютерные сети как средство разделения ресурсов
Развитие отрасли информационных технологий создало ряд предпосылок для создания и использования вычислительных сетей:
— повсеместное распространение персональных компьютеров – относительно не- дорогой и высокопроизводительной техники, с помощью которой решаются зада- чи различной сложности;
— потребность пользователей обмениваться информацией, совместно используя общие информационные, аппаратные и программные ресурсы;
—
появление широкого спектра аппаратных и программных коммуникационных средств, позволяющих легко объединять отдельные персональные компьютеры в сети.
Объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети, называются або- нентами сети. Информация в сети передается в виде электрических сигналов или элек- тромагнитных волн. Линии связи или пространство, в котором распространяются сигналы и волны, а также аппаратура передачи данных называется физической передающей средой. Устройство, непосредственно подключенное к передающей среде, называется узлом. На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечи- вает передачу информации между абонентами сети.
Наличие компьютерной сети предоставляет пользователям ряд преимуществ:
— разделение данных – дает пользователям, нуждающимся в информации, возмож- ность доступа к базам данных и управления ими со своих рабочих мест;
— разделение технических ресурсов — позволяет более экономно использовать отно- сительно дорогие ресурсы, например, печатать на цветном лазерном или крупно- форматном принтере;
— разделение программных ресурсов – позволяет одновременно использовать цен- трализованно установленные программные средства;
—
разделение вычислительных ресурсов – позволяет использовать существующие вычислительные мощности для обработки больших объемов данных другими си- стемами, входящими в сеть.
Перечислим основные требования, которые предъявляются к современным компьютер- ным сетям:
§ производительность – определяется такими показателями, как время реакции си- стемы (время, которое затрачивается с момента формирования запроса до момен- та получения ответа на него) и пропускная скорость сети (количество информа- ции, переданной через сеть в единицу времени, определяется в битах в секунду);
§ надежность – определяется надежностью работы всех компонентов сети, а также обеспечением сохранности информации;
§ Управляемость. При работе компьютерной сети, которая объединяет отдельные компьютеры в единое целое, необходимы средства не только для наблюдения за работой сети, сбора разнообразной информации о функционировании сети, но и средства управления сетью. В общем случае система управления сетью должна предоставлять возможность воздействовать на работу любого элемента сети. Должна быть обеспечена возможность осуществлять мероприятия по управлению с любого элемента сети. Управлением сетью занимается администратор сети или пользователь, которому поручены эти функции. Обычный пользователь, как правило, не имеет административных прав. Другими характеристиками управляе- мости являются возможность определения проблем в работе компьютерной сети или отдельных ее сегментов, выработка управленческих действий для решения выявленных проблем и возможность автоматизации этих процессов при решении похожих проблем в будущем;
§ Расширяемость и масштабируемость – означает возможность подключения дополнительных ЭВМ, линий связи и т.д. без изменения технических и про- граммных средств существующей сети;
§ интегрируемость – означает возможность подключения к сети разнообразного и разнотипного оборудования, программного обеспечения от разных производите- лей;
§ гибкость – означает сохранение работоспособности сети при изменении ее струк- туры либо при выходе из строя ЭВМ или линии связи;
§ прозрачность – предполагает скрытие особенностей сети от конечных пользова- телей, возможность распараллеливания работы между разными элементами сети;
§ эффективность – означает обеспечение требуемого качества обслуживания пользователей при минимальных затратах.
Совместное использование ресурсов в лвс
Основной функцией ЛВС является предоставление ресурсов в совместное использование. Даже если пользователи нуждаются в компьютерах разных конфигураций, доступ к информации и ресурсам одинаково необходим всем. ЛВС может обеспечить совместный доступ к следующим аппаратным средствам компьютера:
- Жесткие диски.Общее использование жестких дисков означает доступ с одного компьютера к данным другого компьютера и наоборот. Каждый пользователь сети определяет, какие папки, файлы, принтеры и другие ресурсы его компьютера могут быть доступны для других. Это означает, что никто не обязан полностью открывать свой диск для общего использования. Кроме того, совместное использование дисков позволяет производить централизованную архивацию и восстановление хранимых данных, что экономит время затраты на носители информации.
- CD-ROM-дисководы.Несмотря на то, что CD-ROM дисководы все чаще и чаще входят в поставку новых компьютеров, в сети их может оказаться немного. Можно организовать совместный доступ к этим устройствам для членов рабочей группы и использовать их для установки программ, копирования файлов, просмотра видеороликов и многого другого. Установка программ и чтение файлов с CD-ROM диска происходит быстрее, нежели с дискет или магнитной ленты. Отсутствие необходимости ставить CD-ROM дисководы на каждую рабочую станцию сети экономит средства, а у пользователей, никогда не имевших CD-ROM дисководы, появится возможность доступа к информации, поставляемой дисках.
- Файлы. Совместно использовать можно не только приложения, но и файлы. Файлы хранятся в папках на жестких дисках рабочих станций. ОС локальной вычислительной сети позволяет выбирать определенные папки для общего доступа, при этом доступ к любой папке может быть ограниченным. Следует помнить, что только к некоторым типам файлов, например к базам данных, возможен доступ одновременно и на чтение и на запись.
- Принтеры.Несмотря на то, что принтеры стали существенно дешевле, чем они к были, вряд ли имеет смысл оснащать каждую рабочую станцию собственным устройством печати. Установка одного или двух общих принтеров на рабочую группу, например, лазерного для обычной печати и цветного для подготовки презентаций, сэкономит деньги и позволит всем печатать, когда это необходимо. С помощью ОС локальной вычислительной сети можно легко организовать доступ к своему принтеру для нескольких коллег, а в случае необходимости также легко прекратить этот доступ.
Основные топологии лвс
Вычислительные машины, входящие в состав ЛВС, могут быть расположены самым случайным образом на территории, где создается вычислительная сеть. Следует заметить, что для способа обращения к передающей среде и методов управления сетью небезразлично, как расположены абонентские ЭВМ. Поэтому имеет смысл говорить о топологии ЛВС. Топология ЛВС — это усредненная геометрическая схема соединений узлов сети. Топологии вычислительных сетеймогут быть самыми различными, но для локальных вычислительных сетей типичными являются всего три:кольцевая, шинная, звездообразная. Иногда для упрощения используют термины — кольцо, шинаизвезда.Не следует думать, что рассматриваемые типы топологий представляют собой идеальное кольцо, идеальную прямую или звезду. Любую компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность узлов. Узел — любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети. Топология усредняет схему соединений узлов сети. Так, и эллипс, и замкнутая кривая, и замкнутая ломаная линия относятся к кольцевой топологии, а незамкнутая ломаная пиния — к шинной. Кольцевая топологияпредусматривает соединение узлов сети замкнутой кривой — кабелем передающей среды (рис. 2). Выход одного узла сети соединяется со входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения. Кольцевая топологияявляется идеальной для сетей, занимающих сравнительно небольшое пространство. В ней отсутствует центральный узел, что повышает надежность сети. Ретрансляция информации позволяет использовать в качестве передающей среды любые типы кабелей. 
Рис. 2. Сеть кольцевой топологии Последовательная дисциплина обслуживания узлов такой сети снижает ее быстродействие, а выход из строя одного из узлов нарушает целостность кольца и требует принятия специальных мер для сохранения тракта передачи информации. Из-за сложностей с прокладкой кабельной системы большинство производителей ЛВС разрабатывают сети с чистой кольцевой топологией. Вместо этого используется специальный центральный хаб реализующий кольцевую топологию в сети со звездообразной схемой прокладки кабеля. Шинная топология— одна из наиболее простых (рис. 3). Она связана с использованием в качестве передающей среды коаксиального кабеля. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не транслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано. Дисциплина обслуживания параллельная. 
Рис. 3. Сеть шинной топологии. Это обеспечивает высокое быстродействие ЛВС с шинной топологией. Сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам. Сеть шинной топологии устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов. Компьютеры в сетях с шинной топологией в любой момент времени имеют равноправный доступ к магистральному кабелю. Прежде чем пересылать данные другому компьютеру, необходимо проверять, свободен ли кабель. Эта проверка производится на логическом уровне. С целью предотвращения коллизий на этом же уровне осуществляются функции слияния (как и на въездах на автомагистраль). Недостаток этой топологии заключается в том, что весь сетевой трафик зависит от магистрального кабеля. При разрыве кабеля в любой точке или при подключении очередного узла вся сеть перестанет функционировать. Тем не менее, это, как правило, наиболее дешевый вариант, поскольку необходим только общий кабель для соединения узлов. Сети шинной топологии наиболее распространены в настоящее время. Следует отметить, что они имеют малую протяженность и не позволяют использовать различные типы кабеля в пределах одной сети. Звездообразная топологиябазируется на концепции центрального узла, называемого хабом (hub) (рис. 4), к которому подключаются периферийные узлы. Каждый периферийный узел имеет свою отдельную линию связи с хабом. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети. 
Рис. 4. Сеть звездообразной топологии Звездообразная топология значительно упрощает взаимодействие узлов ЛВС друг с другом, позволяет использовать более простые сетевые адаптеры. В то же время работоспособность ЛВС со звездообразной топологией целиком зависит от центрального узла. Преимуществом таких сетей является то, что кабель каждого компьютера защищен от повреждений в любом другом кабеле. Если нарушится соединение какого-либо компьютера или оборвется его кабель, то только этот компьютер потеряет связь с сетью, остальные компьютеры сохранят соединение друг с другом через хаб. С точки зрения надежности сети такой тип топологии является наилучшим. Недостатки звездообразной топологии сказываются при использовании очень маленьких сетей. Стоимость центрального хаба может быть довольно большой. В зависимости от марки хаба и количества обеспечиваемых соединений она может достигать нескольких тысяч долларов. В реальных вычислительных сетях могут использоваться более сложные топологии, представляющие в некоторых случаях сочетания рассмотренных. Выбор той или иной топологии определяется областью применения ЛВС, географическим расположением ее узлов и размерностью сети в целом.