Локальные вычислительные сети и ее компоненты
Локальная вычислительная сеть (ЛВС), как правило, состоит из следующих компонентов: 1) персональный компьютер (ПК), называемый рабочей станцией; 2) сетевая операционная система; 3) файл-сервер; 4) периферийное оборудование ЛВС; 5) прикладное программное обеспечение; 6) кабели; 7) разъемы и соединители; 8) сетевые адаптеры; 9) репитеры; 10) трансиверы; 11) концентраторы; 12) мосты; 13) маршрутизаторы; 14) шлюзы.
Рабочая станция – персональный компьютер, допускающий любую конфигурацию и имеющий специальное устройство подключения к сети – сетевой адаптер.
Сетевая операционная система – система обслуживания и управления ЛВС. Сетевая операционная система является аналогом операционной системы локального компьютера для сети.
Файл-сервер (сервер) – компьютер, работающий с сетевой операционной системой. Операционная система позволяет файл-серверу управлять обменом информацией в сети и контролировать использование общих ресурсов (таких как принтеры). Различают два типа серверов – выделенный и невыделенный серверы. Выделенный сервер используется только как файл-сервер и не может выступать в качестве рабочей станции. В отличие от выделенного сервера невыделенный файл-сервер может совмещать в себе функции как файл-сервера, так и рабочей станции.
В качестве серверов используются либо мощные персональные компьютеры повышенной надежности, обладающие большим объемом оперативной памяти и большим жестким диском, либо профессиональные серверы.
Периферийное оборудование ЛВС включает в себя такие устройства, как принтеры, графопостроители, устройства факсимильной связи и др. Все периферийное оборудование, подключенное к файл-серверу, можно использовать с любой рабочей станции.
Обработку данных производят специально предназначенные для этого программы – так называемое прикладное программное обеспечение (ППО).
Кабели – соединительные провода (линии передачи данных), по которым в разных направлениях передаются электрические сигналы в компьютерной сети. Различают сетевые кабели: коаксиальный, витая пара и оптоволоконный.
Разъемы (порты) – устройство сопряжения персонального компьютера или периферийного устройства для подключения в сеть посредством кабеля.
Соединители (коннекторы) – часть сетевого кабеля, вставляемая в порт (разъем) персонального компьютера или периферийного устройства для подключения в сеть.
Сетевые адаптеры (контроллеры, карты, платы) – основная часть аппаратуры ЛВС, предназначенная для сопряжение компьютера (или другого абонента) с сетью, то есть обеспечение обмена информацией между компьютером и каналом связи в соответствии с принятыми правилами обмена.
Трансиверы (TRANsmitter + reCEIVER) – устройства передачи информации между адаптером и кабелем сети или между двумя сегментами (частями) сети. Трансиверы усиливают сигналы, преобразуют их уровни или преобразуют сигналы в другую форму (например, из электрической в световую и обратно).
Репитеры (англ. repeater — повторители) – устройства, восстанавливающие ослабленные сигналы (их амплитуду и форму), приводя их форму к исходному виду. Цель такой ретрансляции сигналов состоит в увеличении длины сети.
Концентраторы (hub) – устройства, служащие для объединения в единую сеть нескольких сегментов сети.
Мосты (bridge) – наиболее простые устройства, служащие для объединения сетей с разными стандартами обмена, например Ethernet и Arcnet, или нескольких сегментов (частей) одной и той же сети, например Ethernet. В отличие от концентраторов мосты принимают поступающие пакеты целиком и в случае необходимости производят их простейшую обработку.
Маршрутизаторы (router) – устройства, выбирающие для каждого пакета в сложных разветвленных сетях оптимальный маршрут для избегания перегрузки отдельных участков сети и обхода поврежденных участков.
Шлюзы (gateway) – устройства для соединения различных сетей с сильно отличающимися протоколами, например для соединения локальных сетей с большими компьютерами или с глобальными сетями.
Если обратиться к модели OSI, то можно считать, что репитеры связывают сети или сегменты на 1-м уровне, мосты – на 2-м уровне, маршрутизаторы – на 3-м уровне, а шлюзы – на более высоких уровнях (на 4, 5, 6 и 7-м). Соответственно, репитеры выполняют функции (не все, а только некоторые) 1-го уровня, мосты реализуют функции 1-го уровня (на 1-м уровне и частично на 2-м у них работают сетевые адаптеры), маршрутизаторы – 3-го уровня, а шлюзы должны выполнять функции всех уровней.
Кабель не подвержен электрическим помехам. Существенным недостатком этой технологии является дороговизна и сложность в установке и подключении.
При передаче данных используется и беспроводная среда. Работа беспроводных ЛВС основана на следующих способах передачи данных: инфракрасном излучении, лазере и радиопередаче. Беспроводная среда (радиосвязь) может использоваться для организации сетей в пределах больших помещений, где применение обычных линий связи затруднительно или нецелесообразно. Организация беспроводной связи существенно дороже, чем обычной.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Понятие Локальных вычислительных сетей
Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет совокупность компьютеров, расположенных на ограниченной территории и объединенных каналами связи для обмена информацией и распределенной обработки данных.
Организация ЛВС позволяет решать следующие задачи:
- обмен информацией между абонентами сети, что позволяет сократить бумажный документооборот и перейти к электронному документообороту;
- Поддержка принятия управленческих решений, предоставляющая руководителю и управленческому персоналу организации, достоверную и оперативную информацию, необходимую для оценки ситуации и принятия правильных решений;
- Организация собственных информационных систем, содержащих автоматизированные банки данных;
- Коллективное использование ресурсов, таких, как высокоскоростные печатающие устройства, запоминающие устройства большой емкости, мощные средства обработки информации, прикладные программные системы, базы данных, базы знаний.
- временем реакции на запросы клиентов ЛВС;
- пропускной способностью, равной количеству данных, передаваемых за единицу времени;
- задержкой передачи пакета данных устройствами сети.
- Прием и передача данных;
- Буферизация;
- Формирование пакета данных;
- Доступ к каналу связи;
- Идентификация адреса;
- Кодирование и декодирование данных;
- Передача и прием импульсов.
2.1 Основные компоненты ЛВС
ЛВС включает следующие основные компоненты, представленные на рис.5. Рис.5. Основные компоненты локальной вычислительной сети.
2.1.1 Рабочая станция
— персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам. Рабочая станция сети функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой (MS DOS, Windows и т.д.), обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.
2.1.2 Сервер
— компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций, потребность в которых может возникнуть у пользователей сети. Сервер — источник ресурсов сети. Выделяют следующие виды серверов представленные в таблице 1. Таблица 1. Особое внимание следует уделить одному из типов серверов — файловому серверу (File Server). В распространенной терминологии для него принято сокращенное название- файл-сервер. Файл-сервер хранит данные пользователей сети и обеспечивает им доступ к этим данным. Это компьютер с большой емкостью оперативной памяти, жесткими дисками большой емкости и дополнительными накопителями на магнитной ленте (стриммерами). Он работает под управлением специальной операционной системы, которая обеспечивает одновременный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным, Файл-сервер выполняет следующие функции: хранение данных, архивирование данных, синхронизацию изменений данных различными пользователями, передачу данных. Для многих задач использование одного файл-сервера оказывается недостаточным. Тогда в сеть могут включаться несколько серверов. Возможно также применение в качестве файл-серверов мини-ЭВМ.
2.1.3 Сетевой адаптер (сетевая карта)
2.1.4 Повторители и концентраторы
Основная функция повторителя – повторение сигналов, поступающих на его порт. Повторитель улучшает электрические характеристики сигналов и их синхронность, и за счет этого появляется возможность увеличивать общую длину кабеля между самыми удаленными в сети узлами. Многопортовый повторитель часто называют концентратором или хабом, что отражает тот факт, что данное устройство реализует не только функцию повторения сигналов, но и концентрирует в одном центральном устройстве функции объединения компьютеров в сеть. 2.1.5. Мосты и коммутаторы делят общую среду передачи данных на логические сегменты. Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов (отрезков кабеля) с помощью одного или нескольких концентраторов. Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту моста или коммутатора. При поступлении кадра на какой-либо из портов мост или коммутатор повторяет этот кадр, но не на всех портах, как это делает концентратор, а только на том порту, к которому подключен сегмент, содержащий компьютер-адресат. Основное отличие мостов и коммутаторов состоит в том, что мост обрабатывает кадры последовательно (один за другим), а коммутатор — параллельно (одновременно между всеми парами своих портов). 2.1.6. Маршрутизаторы обмениваются информацией об изменениях структуры сетей, трафике и их состоянии. Благодаря этому выбирается оптимальный маршрут следования блока данных в разных сетях от абонентской системы-отправителя к системе-получателю. 2.1.7. Шлюз является наиболее сложнойретрансляционной системой, обеспечивающей взаимодействие сетей с различными наборами протоколов всех семиуровней модели открытых систем. Шлюзы оперируют на верхних уровнях модели OSI (сеансовом, представительском и прикладном) и представляют наиболее развитый метод подсоединения сетевых сегментов и компьютерных сетей. Необходимость в сетевых шлюзах возникает при объединении двух систем, имеющих различную архитектуру, т.к. в этом случае требуется полностью переводить весь поток данных, проходящих между двумя системами. В качестве шлюза обычно используется выделенный компьютер, на котором запущено программное обеспечение шлюза и производятся преобразования, позволяющие взаимодействовать нескольким системам в сети. 2.1.8. Каналы связи позволяют быстро и надежно передавать информацию между различными устройствами локальной вычислительной сети. 2.1.9. Сетевая операционная система составляет основу любой вычислительной сети. Каждый компьютер в сети автономен, поэтому под сетевой операционной системой в широком смысле понимается совокупность операционных систем отдельных компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения ресурсов по единым правилам – протоколам. В узком смысле сетевая ОС – это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети. Рис. 7.1 Структура сетевой ОС В соответствии со структурой, приведенной на рис. 7.1, в сетевой операционной системе отдельной машины можно выделить несколько частей. 1. Средства управления локальными ресурсами компьютера: функции распределения оперативной памяти между процессами, планирования и диспетчеризации процессов, управления процессорами, управления периферийными устройствами и другие функции управления ресурсами локальных ОС. 2. Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользование – серверная часть ОС (сервер). Эти средства обеспечивают, например, блокировку файлов и записей, ведение справочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой системе и базе данных; управление очередями запросов удаленных пользователей к своим периферийным устройствам. 3. Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам – клиентская часть ОС (редиректор). Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей. Клиентская часть также осуществляет прием ответов от серверов и преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличимо. 4. Коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит обмен сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи и т.п., т. е. является средством транспортировки сообщений.