Общие принципы построения вычислительных сетей
Концепция вычислительных сетей является логическим результатом эволюции компьютерной технологии. Первые компьютеры 50-х годов — большие, громоздкие и дорогие — предназначались для очень небольшого числа избранных пользователей. Часто эти монстры занимали целые здания. Такие компьютеры не были предназначены для интерактивной работы пользователя, а использовались в режиме пакетной обработки.
Разработка сетевых технологий началась с решения более простой задачи — доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на многие сотни, а то и тысячи километров. Терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса суперЭВМ. Затем появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа терминал-компьютер были реализованы и удаленные связи типа компьютер-компьютер. Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что, собственно, и является базовым механизмом любой вычислительной сети. Используя этот механизм, в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и другие, ставшие теперь традиционными сетевые службы.
Таким образом, хронологически первыми появились глобальные вычислительные сети. Именно при построении глобальных сетей были впервые предложены и отработаны многие основные идеи и концепции современных вычислительных сетей. Такие, например, как многоуровневое построение коммуникационных протоколов, технология коммутации пакетов, маршрутизация пакетов в составных сетях.
Первые локальные сети
В начале 70-х годов произошел технологический прорыв в области производства компьютерных компонентов — появились большие интегральные схемы. Их сравнительно невысокая стоимость и высокие функциональные возможности привели к созданию мини-компьютеров, которые стали реальными конкурентами мэйнфреймов. Закон Гроша перестал соответствовать действительности, так как десяток мини-компьютеров выполнял некоторые задачи (как правило, хорошо распараллеливаемые) быстрее одного мэйнфрейма, а стоимость такой мини-компьютерной системы была меньше.
Даже небольшие подразделения предприятий получили возможность покупать для себя компьютеры. Мини-компьютеры выполняли задачи управления технологическим оборудованием, складом и другие задачи уровня подразделения предприятия. Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом все компьютеры одной организации по-прежнему продолжали работать автономно.
Но шло время, потребности пользователей вычислительной техники росли, им стало недостаточно собственных компьютеров, им уже хотелось получить возможность обмена данными с другими близко расположенными компьютерами. В ответ на эту потребность предприятия и организации стали соединять свои мини-компьютеры вместе и разрабатывать программное обеспечение, необходимое для их взаимодействия. В результате появились первые локальные вычислительные сети. Они еще во многом отличались от современных локальных сетей, в первую очередь — своими устройствами сопряжения. На первых порах для соединения компьютеров друг с другом использовались самые разнообразные нестандартные устройства со своим способом представления данных на линиях связи, своими типами кабелей и т. п. Эти устройства могли соединять только те типы компьютеров, для которых были разработаныАвтономное использование нескольких мини-компьютеров на одном предприятии
Компьютерные сети относятся к распределенным (или децентрализованным) вычислительным системам. Поскольку основным признаком распределенной вычислительной системы является наличие нескольких центров обработки данных, то наряду с компьютерными сетями к распределенным системам относят также мультипроцессорные компьютеры и многомашинные вычислительные комплексы.
Вычислительная сеть — это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Изучение сети в целом предполагает знание принципов работы ее отдельных элементов:
- компьютеров;
- коммуникационного оборудования;
- операционных систем;
- сетевых приложений.
Основные программные и аппаратные компоненты сети
- Вычислительные сети явились результатом эволюции компьютерных технологий.
- Вычислительная сеть — это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Линии связи образованы кабелями, сетевыми адаптерами и другими коммуникационными устройствами. Все сетевое оборудование работает под управлением системного и прикладного программного обеспечения.
- Основная цель сети — обеспечить пользователям сети потенциальную возможность совместного использования ресурсов всех компьютеров.
- Вычислительная сеть — это одна из разновидностей распределенных систем, достоинством которых является возможность распараллеливания вычислений, за счет чего может быть достигнуто повышение производительности и отказоустойчивости системы.
- Важнейший этап в развитии сетей — появление стандартных сетевых технологий типа Ethernet, позволяющих быстро и эффективно объединять компьютеры различных типов.
- Использование вычислительных сетей дает предприятию следующие возможности:
- разделение дорогостоящих ресурсов;
- совершенствование коммуникаций;
- улучшение доступа к информации;
- быстрое и качественное принятие решений;
- свобода в территориальном размещении компьютеров.
Основные компоненты вычислительной сети
В компьютерной сети можно выделить три основных аппаратных компонента и два программных. Для корректной и согласованной работы устройств в сети они должны быть правильно инсталлированы и настроены. Основными аппаратными компонентами сети являются:
. абонентские системы: компьютеры (рабочие станции или клиенты и серверы); принтеры; сканеры и др.
2. сетевое оборудование: сетевые адаптеры; концентраторы (хабы); мосты; маршрутизаторы и др.
3. коммуникационные каналы: кабели; разъемы; устройства передачи и приема данных в беспроводных технологиях.
Основными программными компонентами сети являются:
1. сетевые ОС, например, Microsoft Windows NT; Novell NetWare; Unix; Linux и
2. сетевое ПО (Сетевые службы): клиент сети; протокол; служба удаленного доступа, драйвер сетевого адаптера и др.
Рабочая станция (workstation) — это абонентская система, специализированная для решения определенных задач пользователя и использующая сетевые ресурсы. К сетевому программному обеспечению рабочей станции относятся следующие службы: клиент для сетей; служба доступа к файлам и принтерам; сетевые протоколы для данного типа сетей; драйвер сетевого адаптера; контроллер удаленного доступа.
В отличие от автономного ПК рабочая станция: оснащается сетевым адаптером и каналом связи;
перед началом работы на рабочей станции необходимо выполнить процедуру входа в сеть;
— после подключения рабочей станции к ЛВС появляются дополнительные сетевые дисковые накопители и появляется возможность использования удаленного оборудования.
Сервер — это компьютер, предоставляющий свои ресурсы (диски, принтеры, каталоги, файлы и т.п.) другим пользователям сети. Кроме своей первичной функции (предоставление ресурсов), сервер может выполнять ряд дополнительных функций: функции маршрутизации, аутентификации и контроля доступа пользователей и т.д.
По мере усложнения возлагаемых на серверы функций и увеличения числа обслуживаемых ими клиентов происходит все большая специализация серверов. Существует множество типов серверов:
первичный контроллер домена, сервер, на котором хранится база бюджетов пользователей и поддерживается политика защиты;
вторичный контроллер домена, сервер, на котором хранится резервная копия базы бюджетов пользователей и политики защиты;
универсальный сервер, предназначенный для выполнения несложного набора различных задач обработки данных в локальной сети;
сервер базы данных, выполняющий обработку запросов, направляемых базе данных; proxy-сервер, необходимый для организации доступа пользователей ЛВС в Internet; web-сервер, предназначенный для предоставления гипертекстовой информации; почтовый сервер, предоставляющий сервис электронной почты и т.д.
Для подключения рабочей станции к информационной сети требуется устройство сопряжения, которое называют сетевым адаптером (модулем или картой). Сетевой адаптер устанавливается в РС1- или ISA-разъем материнской платы. Современный материнские могут оснащаться встроенным сетевым адаптером.
Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования
Различные типы сетевых адаптеров отличаются не только методами доступа к каналу связи и протоколами, но еще и следующими параметрами (на все эти параметры следует обращать внимание при выборе адаптеров):
скорость передачи, объем буфера для пакета;
совместимость с различными микропроцессорами;
использованием прямого доступа к памяти (DMA);
— адресация портов ввода/вывода и запросов прерывания;
Если для построения локальных связей между компьютерами используются различные виды кабельных систем, сетевые адаптеры, концентраторы и повторители, то для связей между сегментами ЛВС используются концентраторы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и шлюзы, а для подключения ЛВС к глобальным сетям могут используются:
специальные выходы (WAN-порты) мостов и маршрутизаторов,
— аппаратура передачи данных по длинным линиям — модемы,
— устройства подключения к цифровым каналам (ТА — терминальные адаптеры сетей ISDN, устройства обслуживания цифровых выделенных каналов типа CSU/DSU и т.п.).
Сетевая операционная система (Network Operating System — NOS) — это операционная система со встроенными или надстроенными сетевыми функциями, обеспечивающая доступ рабочей станции в информационную сеть.
Сетевая операционная система необходима для управления потоками сообщений между рабочими станциями и серверами. Она является прикладной платформой, предоставляет разнообразные виды сетевых служб и поддерживает работу прикладных процессов, реализуемых в сетях
Сетевая ОС определяет группу протоколов, обеспечивающих основные функции сети. К ним относятся:
адресация объектов сети; функционирование сетевых служб;
— обеспечение безопасности данных; управление сетью.
Сетевое программное обеспечение
Клиент для сетей обеспечивает связь с другими компьютерами выбранного вида сети, а также доступ к файлам и принтерам,
Драйвер сетевой карты является программной, организующей связь ОС с сетевым адаптером.
Протоколы используются для установления правил обмена информацией в сетях
Служба удаленного доступа позволяет делать файлы и принтеры доступными для компьютеров в сети.
Hub 2 Uscr4 User4
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
