Функции вычислительных сетей, масштаб, перспективы, использование, основные понятия и термины. Сетевые операционные системы.
Компьютерная сеть — это набор компьютеров, связанных коммуникационной системой и снабженных соответствующим программным обеспечением, позволяющим пользователям сети получать доступ к ресурсам этого набора компьютеров. Сеть могут образовывать компьютеры разных типов, в частности небольшие микропроцессоры, рабочие станции, миникомпьютеры, персональные компьютеры или суперкомпьютеры. Коммуникационная система может включать кабели, повторители, коммутаторы, маршрутизаторы и другие устройства, обеспечивающие передачу сообщений между любой парой компьютеров сети.
Сетевая операционная система позволяет пользователю работать со своим компьютером как с автономным и добавляет к этому возможность доступа к информационным и аппаратным ресурсам других компьютеров сети.
При организации сетевой работы операционная система играет роль интерфейса, экранирующего от пользователя все детали низкоуровневых программно-аппаратных средств сети. Например, вместо числовых адресов компьютеров сети, таких как МАС-адрес и IP-адрес, операционная система компьютерной сети позволяет оперировать удобными для запоминания символьными именами. В результате в представлении пользователя сеть с ее множеством сложных и запутанных реальных деталей превращается в достаточно понятный набор разделяемых ресурсов. Сетевая ОС предоставляет пользователю некую виртуальную вычислительную систему, работать с которой гораздо проще, чем с реальной сетевой аппаратурой. В то же время эта виртуальная система не полностью скрывает распределенную природу своего реального прототипа. При обращении к ресурсам компьютеров сети пользователи сетевой ОС всегда помнят, что они имеют дело с сетевыми ресурсами, и для доступа к ним нужно выполнить некоторые особые операции, например отобразить удаленный разделяемый каталог на вымышленную локальную букву дисковода или поставить перед именем каталога еще и имя компьютера, на котором тот расположен. Пользователи сетевой ОС обычно должны быть в курсе того, где хранятся их файлы, и использовать явные команды передачи файлов для перемещения фалов с одной машины на другую. Работая в среде сетевой ОС, пользователь, хотя и может запустить задание на любой машине компьютерной сети, всегда знает, на какой машине выполняется его задание. По умолчанию пользовательское задание выполняется на той машине, на которой пользователь сделал логический вход. Если же он хочет выполнить задание на другой машине, то ему нужно либо выполнить удаленный логический вход на эту машину, используя команду типа remote login, либо ввести специальную команду удаленного выполнения, в которой он должен указать информацию, идентифицирующую удаленный компьютер. Магистральным направлением развития сетевых операционных систем является достижение как можно более высокой степени прозрачности сетевых ресурсов. В идеальном случае сетевая ОС должна представить пользователю сетевые ресурсы не в виде сети, а в виде ресурсов единой централизованной виртуальной машины. Для такой операционной системы используют специальное название — распределенная операционная система, распределенная ОС, или истинно распределенная ОС. Распределенная ОС существует как единая операционная система в масштабах вычислительной системы. Каждый компьютер сети, работающей под управлением распределенной ОС, выполняет часть функций этой глобальной ОС. Распределенная ОС, динамически и автоматически распределяя работы по различным машинам системы для обработки, заставляет набор сетевых машин действовать как виртуальный унипроцессор. Пользователь распределенной ОС, вообще говоря, не имеет сведений о том, на какой машине выполняется его работа. В настоящее время практически все операционные системы относятся к классу сетевых, однако они еще очень далеки от идеала истинной распределенности. Современная компьютерная сеть работает под управлением совокупности сетевых ОС, установленных на каждом из компьютеров. Эти ОС могут быть одинаковыми или разными. Например, на всех компьютерах сети может работать одна и та же ОС Unix. Более реалистичным вариантом является сеть, в которой работают разные ОС, например, часть компьютеров работает под управлением Unix FreeBSD, часть — под управлением NetWare 6.5, а остальные — под управлением Windows Vista. Все эти операционные системы функционируют независимо друг от друга в том смысле, что каждая из них принимает независимые решения о создании и завершении собственных процессов и управлении локальными ресурсами. Но в любом случае операционные системы компьютеров, работающих в сети, должны включать взаимно согласованный набор коммуникационных протоколов для организации взаимодействия процессов, выполняющихся на разных компьютерах сети, и разделения ресурсов этих компьютеров между пользователями сети.
Инфофиз
Лекция 01. Функции компьютерных сетей, масштаб, перспективы, использование, основные понятия и термины
Первые компьютеры были очень большими, неудобными и не использовались для интерактивной работы с пользователем. В первую очередь необходимо было сохранить ресурсы самого дорого устройства – центрального процессора. Но постепенно процессоры стали дешеветь. Поэтому начали образовываться многотерминальные системы – терминалы не имели своих вычислительных мощностей, но уже можно было организовать «параллельную» работу. Терминалы ставили не только в головном офисе, но и по всему предприятию. Особенностью данного этапа развития компьютерных сетей было то, что все вычислительные мощности были централизованы (центральный процессор). Но постепенно предприятия понимали, что им нужно что-то большее, чем многотерминальные системы.
Основные причины стремительного развития компьютерных сетей:
- Огромные возможности ЭВМ в обмене информацией (причем информацией любого типа — от простейших посланий в виде текстовых файлов до сложных форматов медиаинформации); в большинстве случаев сетевой обмен существенно дешевле традиционных почтовых посланий и телефонных разговоров.
- Возможность распределенных вычислений (например, использование значительных вычислительных ресурсов мощных удаленных компьютеров — к примеру, снабженных ориентированными на векторные операции процессорами).
История развития компьютерных сетей
В истории развития компьютерных сетей можно выделить пять основных этапов:
1. Начало 1960-х годов. Внедрение многотерминальных систем разделения времени. Многотерминальные системы считаются прообразом локальных сетей.
2. Конец 1960-х годов. Соединение суперкомпьютеров через телефонные линии с помощью модемов — зарождение глобальных сетей.
3. Начало 1970-х годов. Появление локальных сетей связывающих миникомпьютеры.
4. 1980-е годы. Широкое распространение локальных сетей персональных компьютеров . Разработка стандартов локальных сетей (Ethernet, Token Ring, Arcnet). Зарождение сети Интернет.
5. 1990-годы – настоящее время. Повсеместное внедрение сети Интернет. Значительное повышение скоростей передачи данных. Сближение различных типов сетей (локальных и глобальных компьютерных сетей, телефонных и теле-радио сетей). Широкое распространение беспроводных технологий передачи данных
История компьютерных сетей указывает нам, что компьютерные сети – это результат эволюции двух технологий – компьютерной и телекоммуникационной.
Если посмотреть с точки зрения компьютерных технологий – то компьютерная сеть это система взаимосвязанных компьютеров, между которыми распределены задачи, которые необходимо решить, и данные.
А если посмотреть на компьютерные сети глазами телекоммуникационных технологий – то компьютерная сеть это средство передачи информации на различные расстояния (поэтому необходимо использовать методы кодирования и мультиплексирования).
Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.
Сети предоставляют пользователям возможность не только быстрого обмена информацией, но и совместной работы на принтерах и других периферийных устройствах, и даже одновременной обработки документов.
Основная цель объединения компьютеров в сеть: обеспечение пользователям потенциальной возможности доступа к локальным ресурсам всех компьютеров сети.
Основные функции, реализуемые компьютерными сетями:
1. Создание единого информационного пространства которое способно охватить и применять для всех пользователей информацию созданную в разное время и под разными типами хранения и обработки данных, распараллеливание и контроль выполнения работ и обработки данных по ним.
2. Повышение достоверности информации и надежности ее хранения путем создания устойчивой к сбоям и потери информации вычислительной системы, а так же создание архивов данных которые можно использовать, но на текущий момент необходимости в них нет.
3. Обеспечения эффективной системы накопления, хранения и поиска технологической, технико-экономической и финансово-экономической информации по текущей работе и проделанной некоторое время назад (информация архива) с помощью создания глобальной базы данных.
4. Обработка документов и построения на базе этого действующей системы анализа, прогнозирования и оценки обстановки с целью принятия оптимального решения и выработки глобальных отчетов.
5. Обеспечивать прозрачный доступ к информации авторизованному пользователю в соответствии с его правами и привилегиями.
Характеристики сети
Скорость — показывает как быстро данные передаются по сети. Более точной характеристикой могла бы быть пропускная способность.
Стоимость — показывает полную стоимость компонентов, установки и поддержки сети.
Защищённость — показывает насколько защищена сама сеть и данные, передаваемые в ней. Понятие защиты очень важно в компьютерной сети. Защита должна быть продумана перед любым внесением изменений, влияющих на сеть.
Доступность — показывает насколько сеть будет доступна для использования при необходимости. Для сети, которая должна работать 24 часа сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году доступность рассчитывается делением времени, которое она действительно была доступна для работы на полное количество времени и умножением на 100 для получения процентного показателя.
Например, если сеть недоступна 15 минут за год из-за неисправностей, процент доступности сети может быть вычислен следующим образом:
([Количество минут в году – не недоступности]/[Количество минут в году]*100) = =[525600 — 15] / [5256000]) * 100 = 99.9971
Масштабируемость (расширяемость) — показывает насколько легко сеть может быть расширена, т.е. сможет обслуживать большее количество пользователей или передавать большее количество данных. Если сеть была спроектирована и оптимизирована только для текущих требований, когда в сети потребуются изменения или расширение, можно прийти к мнению, что это будет слишком сложно и дорого для сети встретить новые требования.
Надёжность — показывает надёжность компонентов (маршрутизаторов, коммутаторов, персональных компьютеров и т.д.), комплектующих сеть и измеряет возможность аварий, называемую среднее время между авариями (MTBF — mean time between failure)
Топология. В описании сетей используются 2 типа топологий: физическая топология — расположение кабелей, сетевых устройств и оконечных систем, и логическая топология – пути, по которым сигналы передаются по сети.