Локальные сети
Локальная сеть создается, как правило, для совместного использования ресурсов ЭВМ или данных (обычно в одной организации). С технической точки зрения локальная сеть — совокупность компьютеров и каналов связи, объединяющих компьютеры в структуру с определенной конфигурацией, а также сетевого программного обеспечения, управляющего работой сети. Способ соединения компьютеров в локальную сеть называется топологией.
Топология во многом определяет многие важные свойства сети, например такие, как надежность (живучесть), производительность и др. Существуют разные подходы к классификации топологий сетей. По производительности они делятся на два основных класса: широковещательные и последовательные.
В широковещательных конфигурациях каждый компьютер передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными компьютерами. К таким конфигурациям относятся топологии «общая шина», «дерево», «звезда с пассивным центром». Сеть типа «звезда с пассивным центром» можно рассматривать как разновидность «дерева», имеющего корень с ответвлением к каждому подключенному устройству.
В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному ПК. Примерами последовательных конфигураций являются:произвольная (произвольное соединение компьютеров), иерархическая, «кольцо», «цепочка», «звезда с интеллектуальным центром», «снежинка» и другие.
Рисунок 2. Шинная топология локальной сети
При таком соединении обмен может производиться между любыми компьютерами сети, независимо от остальных. При повреждении связи одного компьютера с общей шиной, этот компьютер отключается от сети, но вся сеть работает. В этом смысле сеть достаточно устойчива, но если повреждается шина,то вся сеть выходит из строя.
Рисунок 3. Кольцевая топология локальной сети
При этом соединении данные также передаются последовательно от компьютера к компьютеру, но по сравнению с простым последовательным соединением данные могут передаваться в двух направлениях, что повышает устойчивость к неполадкам сети. Один разрыв не выводит сеть из строя, но два разрыва делают сеть нерабочей. Кольцевая сеть достаточно широко применяется, в основном из-за высокой скорости передачи данных. Кольцевые сети — самые скоростные.
Рисунок 4. Звездообразная топология локальной сети
При соединении звездой сеть очень устойчива к повреждениям. При повреждении одного из соединений от сети отключается только один компьютер. Кроме того, эта схема соединения позволяет создавать сложные разветвленные сети. Устройства, которые позволяют организовывать сложные структуры сетей, называются концентраторами и коммутаторами.
Организация управления локальными сетями
Все указанные схемы могут, в свою очередь, быть организованы двумя способами: на основе одноранговой технологии и технологии «клиент-сервер» (сеть с выделенным сервером).
Сеть с выделенным сервером имеет центральный компьютер — сервер, с которого происходит управление работой сети. Остальные компьютеры называются рабочими станциями.
Под сервером понимается комбинация аппаратных и программных средств, которая служит для управления сетевыми ресурсами общего доступа. Сервер — это компьютер, предоставляющий услуги другим компьютерам сети. При помощи сервера происходит распределение доступа различных пользователей к компьютерам сети и распределение других ресурсов сети. Сеть с выделенным сервером может быть ранжирована, т. е. могут быть выделены компьютеры в сети, к которым будет ограничен доступ с других компьютеров. Кроме того, имеется возможность организовать доступ к общим сетевым принтерам,модемам и другим устройствам с любого компьютера. На сервере могут быть записаны программы, которыми пользуются все компьютеры сети.
Рисунок 5. Сеть с выделенным сервером
В сетях с выделенным сервером в основном используются именно ресурсы сервера, чаще всего дисковая память, они доступны всем пользователям. Серверы, разделяемым ресурсом которых является дисковая память, называются файл-серверами.
Каждый компьютер сети имеет уникальное сетевое имя, позволяющее однозначно его идентифицировать. Каждому пользователю серверной сети необходимо иметь свое сетевое имя и сетевой пароль. Имена компьютеров, сетевые имена и пароли пользователей прописываются на сервере.
Для удобства управления компьютерной сетью, несколько компьютеров, имеющих равные права доступа, объединяют в рабочие группы. Рабочая группа — группа компьютеров в локальной сети.
Совокупность приемов разделения и ограничения прав доступа участников компьютерной сети к ресурсам называетсяполитикой сети. Обеспечением работоспособности сети и ее администрированием занимается системный администратор — человек, управляющий организацией работы компьютерной сети.
Рабочая станция — это индивидуальное рабочее место пользователя. На рабочих станциях устанавливается обычная операционная система. Кроме того, на рабочих станциях устанавливается клиентская часть сетевой операционной системы. Полноправным владельцем всех ресурсов рабочей станции является пользователь, тогда как ресурсы файл-сервера разделяются всеми пользователями. В качестве рабочей станции можетиспользоваться компьютер практически любой конфигурации. Но, в конечном счете, все зависит от тех приложений, которые этот компьютер выполняет.
В одноранговых сетях все компьютеры, как правило, имеют доступ к ресурсам других компьютеров, т. е. все компьютеры сети являются равноправными. Одноранговая ЛВС предоставляет возможность такой организации работы компьютерной сети, при которой каждая рабочая станция одновременно может быть и сервером. Преимущество одноранговых сетей заключается в том, что разделяемыми ресурсами могут являться ресурсы всех компьютеров в сети и нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним. Затраты на организацию одноранговых вычислительных сетей относительно небольшие. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность их использования резко уменьшается. Основной недостаток работы одноранговой сети заключается в значительном увеличении времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей. Следовательно, в одноранговых сетях каждый компьютер работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме. Существует еще несколько важных проблем, возникающих в процессе работы одноранговых сетей: возможность потери сетевых данных при перезагрузке рабочей станции и сложность организации резервного копирования.
Рисунок 6. Одноранговая сеть
Поэтому одноранговые ЛВС используются только для небольших рабочих групп, а все сетевые архитектуры для крупномасштабных сетей поддерживают технологию «клиент-сервер».
Сетевые операционные системы
Кроме сетевого оборудования, для работы сети требуется сетевая операционная система. По сравнению с обычной операционной системой, в сетевой имеются возможности работы в сети. К сетевым операционным системам относятся Windows 95,Windows98,WindowsNT,NetWare,UNIXи др. СистемыWindows95 иWindows98 позволяют организовать только одноранговую сеть. Windows NT, Windows 2000, 2003, NetWare, UNIX, Linux, FreeBSD — сеть с выделенным сервером.
- Локальные компьютерные сети можно объединять друг с другом, даже если между ними большие расстояния. Правда, при этом используют не только специальные соединения, но и другие каналы связи. Разница между ними только в надежности (в уровне помех), в скорости передачи данных (пропускная способность линии) и в стоимости использования канала связи. Как правило, чем лучше линия, тем дороже стоит ее аренда, но тем больше данных можно пропустить по ней в единицу времени. При соединении двух или более сетей между со бой возникает межсетевое соединение и образуется глобальная компьютерная сеть.
Виды локальных сетей.
Сеть с выделенным сервером или сеть на основе сервера.
В данной сети появляется дополнительный компьютер — Сервер сети. Он обрабатывает потребности всех пользователей сети. Он предоставляет пользователям сети свои вычислительные ресурсы, обрабатывает их запросы и удовлетворяет их вычислительные потребности, выполняя важные функции, позволяющие исправить основные недостатки одноранговых сетей.
- Централизованное хранение информации – Файл-Сервер. Вся общая информация организации хранится централизованно, на сервере сети. Она оказывается круглосуточно доступна всем пользователям сети. Нет необходимости копировать ее на персональные компьютеры сотрудников, страхуясь от невозможности получить ее как в одноранговой сети при отсутствии пользователя другого компьютера.
- Распределение прав доступа ( имя и пароль у каждого пользователя). Сервер позволяет разграничить права пользователей на доступ к информации. Каждому пользователю определяется к какой информации он может получить доступ, какие программы он может запускать и с какими данными может работать. Реализуется это с помощью системы имен и паролей, которые назначает администратор сети всем пользователям в зависимости от их должностей и уровней управления. Это позволяет существенно повысить конфиденциальность работы в такой сети.
- Сервер приложений. Сервер позволяет запускать программы непосредственно на нем самом. Прикладное программное обеспечение работает на сервере, при этом на компьютерах сотрудников организации отражается результат работы этих программ. Это позволяет разгрузить их, с одной стороны, а с другой стороны – наладить командную работу с единым программным комплексом. Так функционируют корпоративные информационные системы(КИС), о которых речь будет идти далее. Например, при установке и запуске КИС 1С-Предприятие сотрудники бухгалтерии решают свои задачи в программном модуле «Бухгалтерия», сотрудники отдела сбыта в модуле «Торговля и Склад», а сотрудники службы управления персоналом в модуле «Кадры». При этом все они работают в одной базе данных, обмениваясь информацией, но в пределах своих прав доступа. В более простом варианте – пример установки справочно-правовой системы: сотрудники разных подразделений обращаются к серверу, где работает эта система, с запросами и получают результаты – законы и постановления – на свои персональные компьютеры.
- Централизованное управление сетью – централизованное администрирование. С помощью сервера решается и проблема децентрализации управления в одноранговой сети. В организации появляется новый сотрудник —Администратор вычислительной сети (также называемый сетевой администратор, англ. network administrator) — сотрудник, отвечающий за работу компьютерной сети предприятия в штатном режиме. Само по себе централизованное управление позволяет избавиться от массы проблем, связанных с защитой информации, организации нормальной работы и пр. Но это и дополнительные издержки, которые несет организация.
- Почтовый сервер,WEB-сервер. Если сервер сети имеет постоянное подключение к Интернету, то возможно размещение на сервере электронной почты сотрудников организации, самого Интернет-представительства компании (web-страницы, сайта).
- Сервер печати
Здесь же следует упомянуть о таких важнейших понятиях теории сетей, как абонент, сервер, клиент.
Абонент (узел, хост, станция) — это устройство, подключенное к сети и активно участвующее в информационном обмене. Чаще всего абонентом (узлом) сети является компьютер, но абонентом также может быть, например, сетевой принтер или другое периферийное устройство, имеющее возможность напрямую подключаться к сети. Далее в курсе вместо термина » абонент » для простоты будет использоваться термин «компьютер».
Сервером называется абонент (узел) сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует их ресурсы. Таким образом, он обслуживает сеть. Серверов в сети может быть несколько, и совсем не обязательно, что сервер — самый мощный компьютер. Выделенный (dedicated) сервер — это сервер, занимающийся только сетевыми задачами. Невыделенный сервер может помимо обслуживания сети выполнять и другие задачи. Специфический тип сервера — это сетевой принтер.
Клиентом называется абонент сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает, то есть сеть его обслуживает, а он ей только пользуется. Компьютер-клиент также часто называют рабочей станцией. В принципе каждый компьютер может быть одновременно как клиентом, так и сервером.
Под сервером и клиентом часто понимают также не сами компьютеры, а работающие на них программные приложения. В этом случае то приложение, которое только отдает ресурс в сеть, является сервером, а то приложение, которое только пользуется сетевыми ресурсами — клиентом.