10.3. Программное обеспечение вычислительных сетей
Программное обеспечение вычислительных сетей обеспечивает организацию коллективного доступа к вычислительным и информационным ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение ресурсов сети с целью повышения оперативности обработки информации и максимальной загрузки аппаратных средств, а также в случае отказа и выхода из строя отдельных технических средств и т.д.
Программное обеспечение вычислительных сетей включает три компонента:
общее программное обеспечение, образуемое базовым ПО отдельных ЭВМ, входящих в состав сети;
специальное программное обеспечение, образованное прикладными программными средствами, отражающими специфику предметной области пользователей при реализации задач управления;
системное сетевое программное обеспечение, представляющее комплекс программных средств, поддерживающих и координирующих взаимодействие всех ресурсов вычислительной сети как единой системы.
Особая роль в ПО вычислительной сети отводится системному сетевому программному обеспечению, функции которого реализуются в виде распределенной операционной системы сети.
Операционная система сети включает в себя набор управляющих и обслуживающих программ, обеспечивающих:
межпрограммный метод доступа (возможность организации связи между отдельными прикладными программами комплекса, реализуемыми в различных узлах сети);
доступ отдельных прикладных программ к ресурсам сети (и в первую очередь к устройствам ввода-вывода);
синхронизацию работы прикладных программных средств в условиях их обращения к одному и тому же вычислительному ресурсу;
обмен информацией между программами с использованием сетевых ;
выполнение команд оператора с терминала, подключенного к одному из узлов сети, на каком-либо устройстве, подключенном к другому удаленному узлу вычислительной сети;
удаленный ввод заданий, вводимых с любого терминала, и их выполнение на любой ЭВМ в пакетном или оперативном режиме;
обмен наборами данных (файлами) между ЭВМ сети;
доступ к файлам, хранимым в удаленных ЭВМ, и обработку этих файлов;
защиту данных и вычислительных ресурсов сети от несанкционированного доступа;
выдачу различного рода справок об использовании информационных, программных и технических ресурсов сети;
передачу текстовых сообщений с одного терминала пользователя на другие (электронная почта).
С помощью операционной системы сети: устанавливается последовательность решения задач пользователя; задачи пользователя обеспечиваются необходимыми данными, хранящимися в различных узлах сети;
контролируется работоспособность аппаратных и программных средств сети;
обеспечивается плановое и оперативное распределение ресурсов в зависимости от возникающих потребностей различных пользователей вычислительной сети.
Выполняемое с помощью операционной системы сети управление включает: планирование сроков и очередности получения и выдачи информации абонентам; распределение решаемых задач по ЭВМ; присвоение приоритетов задачам и выходным сообщениям; и членение конфигурации сети ЭВМ; распределение информационных вычислительных ресурсов сети для решения задач пользователя.
Оперативное управление процессом обработки информации с помощью операционной системы сети помогает организовать: учет выполнения заданий (либо определить причины их невыполнения); выдачу справок о прохождении задач в сети; сбор данных о работах, пополняемых в сети.
ОС отдельных ЭВМ, входящих в состав вычислительной сети, поддерживают потребности пользователей во всех традиционных видах обслуживания: средствах автоматизации программирования и отладки, доступа к пакетам прикладных программ и информации локальных баз данных и т.д.
Электронная почта обеспечивает передачу документов, успешно используется при автоматизации конторских работ. Передача между терминалами сообщений, например фототелеграмм, может также рассматриваться как разновидность электронной почты. Однако для большинства конкретных случаев использование электронной почты предполагает передачу сообщений через специальные , между которыми размещаются устройства обработки данных. ( — общая область памяти вычислительной сети, предназначенной для записи информации с помощью одной прикладной программы с целью ее дальнейшего использования другими прикладными программами, функционирующими в других узлах сети.) Накопление документов в таких и возможности их последующей дополнительной обработки имеют следующие преимущества:
отпадает необходимость в пересылке предварительных результатов и промежуточных рабочих материалов;
достаточно просто реализуется конфиденциальная связь, обеспечиваются приоритетность передачи данных, циркуляция документов в сети и другие виды информационной связи.
Программное обеспечение компьютерных сетей
Программное обеспечение (ПО) компьютерных сетей отличается большим многообразием как по своему составу, так и по выполняемым функциям. Оно автоматизирует процессы программирования задач обработки информации, осуществляет планирование и организацию коллективного доступа к телекоммуникационным, вычислительным и информационным ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение этих ресурсов с целью повышения оперативности и надежности удовлетворения запросов пользователей и т.д.
Сетевые архитектуры компьютерных сетей
Компьютерные сети имеют сложную структуру из-за больших различий между компьютерными системами (техническое и программное обеспечение для ЭВМ, работающих в сети, разработаны различными организациями и часто бывают несовместимыми).
Решение задачи совместимости приводит к базовой эталонной модели взаимодействия открытых систем – OSI (Open System Interconnection – связь открытых сетей).
Модель OSI представляет собой общие рекомендации для построения стандартов совместимых сетевых программных продуктов. Модель OSI служит базой для производителей сетевого оборудования.
Модель OSI создана Международной организацией по стандартизации (ISO). Эта модель разделяет сетевые коммуникации на отдельные уровни, облегчающие разработку и внедрение сетей, а также служит базисом при разработке совместимого сетевого оборудования.
Она выполняет координирующие действия в области:
- взаимодействия прикладных процессов;
- форм представления данных;
- единообразного хранения данных;
- управления сетевыми ресурсами;
- безопасности данных и защиты информации;
- диагностики программ и технических средств.
Топология компьютерных сетей
Топология сети характеризует свойства сетей, не зависящие от их размеров, отражает структуру, образуемую узлами сети и множеством связывающих их каналов. При этом не учитывается производительность и принцип работы этих узлов, их типы и длина каналов. С точки зрения физического расположения функциональных компонентов сети (кабелей, рабочих станций и т.д.) и метода доступа к среде передачи можно выделить четыре базовые топологии: “общая шина”, “звезда»”, “кольцо” и “ячеистая (сотовая)”.
Сеть топологии общей шины
Сеть топологии общей шины(моноканальная сеть) – сеть, ядром которой является моноканал. Моноканальная сеть образуется подключением группы абонентских систем к моноканалу. К числу моноканальных сетей относятся сеть Ethernet, сеть Fast Ethernet, сеть ARCNet. Шинная топология обладает следующими преимуществами:
- она надежно работает в небольших сетях, проста в использовании и понятна;
- шина требует меньше кабеля для соединения компьютеров и потому дешевле, чем другие схемы кабельных соединений;
- шинную топологию легко расширить;
- достоинством такой топологии является меньшая протяженность кабелей и более высокая надежность, так как выход из строя одного узла не нарушает работоспособности сети в целом.
Недостатки состоят в следующем:
- обрыв основного кабеля приводит к выходу всей сети из строя;
- интенсивный сетевой трафик значительно снижает производительность такой сети;
- слабая защищенность информации в системе на физическом уровне, так как сообщения, посылаемые одним компьютером другому, в принципе, могут быть приняты и на любом компьютере, входящем в сеть.
Преимущества сети звездообразной топологии:
- такая сеть допускает простую модификацию и добавление компьютеров, не нарушая остальной ее части;
- центральный концентратор звездообразной топологии удобно использовать для диагностики сети;
- отказ одного компьютера не всегда приводит к остановке всей сети;
- в одной сети допускается применение нескольких типов кабелей.
Рис.14.3. Схема сети с топологией шины