5.2. Классификация компьютерных сетей
По территориальному признаку компьютерные сети можно разделить на три основных класса:
Локальные сети (Local Area Network)— сети, организованные в пределах существенно ограниченной территории (комната, этаж, здание, соседние здания). Размер локальной сети не превышает нескольких километров.
Глобальные сети (Wide Area Network)— сети, которые простираются на расстояния от десятков до десятков тысяч километров и могут объединять сотни локальных сетей. Протяженность глобальных сетей может составлять тысячи километров, и они интегрированы с сетями масштаба страны.
Региональные сети (Metropolitan Area Network)— сети, расположенные на обширном участке местности. Региональная сеть может соединять компьютеры внутри города (их часто называют городские сети или сети мегаполисов), экономической зоны или отдельно взятой страны. Размер региональных сетей — сотни километров, обычно они связывают локальные сети в масштабах города с возможностью выхода в глобальные.
Указанные выше сети различаются следующими параметрами:
1. Методами передачи данных. В локальных сетях, как правило, используются методы, не требующие предварительной установки соединения — данные просто передаются в канал связи без подтверждения готовности их принять. Глобальные сети ориентированы на соединение, т.е. еще до начала передачи данных между компьютерами сети устанавливается соединение, которое подтверждается обменом компьютеров между собой специальными сигналами.
2. Скоростью передачи данных. Локальные сети обеспечивают наивысшую скорость обмена информацией между компьютерами, глобальные сети работают на относительно низких скоростях, а региональные занимают промежуточное положение.
3. Разнообразием услуг. В локальных сетях существует широкий набор услуг, таких как файловые службы, услуги печати, услуги баз данных и т.д. Глобальные сети предоставляют в основном услуги, связанные с поиском информации, почтой и обменом файлами;
4. Масштабируемостью(возможностью расширения при сохранении качества). Локальные сети обладают плохой масштабируемостью. Глобальным сетям присуща хорошая масштабируемость, так как они изначально разрабатывались для неограниченного числа пользователей.
В современном мире большую популярность приобрели корпоративные компьютерные сети, которые могут содержать различные сочетания всех выше перечисленных признаков и представляют собой сложный комплекс технических, системных и программных средств, функционирующих в рамках отдельных предприятий или корпораций. Территориальный признак в них не имеет никакого значения.
Корпоративная сеть— это, как правило, закрытая компьютерная сеть, в состав которой могут входить сегменты локальных сетей малых, средних и крупных отделений корпорации, объединенные с центральным офисом региональными и глобальными компьютерными сетями с использованием сетевых технологий глобальных компьютерных сетей.
5.3. Локальные компьютерные сети
Главная отличительная особенность локальных сетей — единый для всех компьютеров высокоскоростной канал передачи данных и малая вероятность возникновения ошибок в коммуникационном оборудовании.
С помощью персональных компьютеров, работающих в локальной сети, выполняются следующие задачи:
разделение файлов— одновременная работа различных пользователей с одним и тем же файлом, который хранится на центральном файл-сервере;
передача файлов— быстрое копирование файлов с одного компьютера на другой;
доступ к информации и файлам— запуск прикладных программ с любой рабочей станции компьютерной сети;
разделение прикладных программ— применение различными пользователями одной и той же копии программы;
одновременный ввод данныхв прикладные программы несколькими пользователями;
разделение принтера и другого оборудования— совместное использование принтера или других устройств пользователями на различных рабочих станциях;
работа с электронной почтой— рассылка пользователям служебных записок, докладов, сообщений и т.п.
Архитектура компьютерной сети на физическом уровне определяет топологию— описание физических соединений (геометрическую схему) в локальной сети, указывающее, какие пары узлов могут связываться между собой.
Архитектура компьютерной сети на логическом уровне определяет структуру взаимодействия пользователей, компьютеров и ресурсов сети. Именно на этом уровне руководитель определяет, кто из пользователей или групп пользователей имеет право доступа к тем или иным ресурсам компьютерной сети (компьютерам, сетевым устройствам, файлам и т.д.) и где находятся эти ресурсы.
На логическом уровне локальные сети могут быть одноранговые и с выделенным сервером.
Одноранговая компьютерная сеть — это сеть, в которой все компьютеры равноправны и могут выступать в роли как пользователей (клиентов) ресурсов, так и их поставщиков (серверов), предоставляя другим узлам право доступа ко всем или к некоторым из имеющихся в их распоряжении локальным ресурсам (файлам, принтерам, программам). Компьютеры одноранговой сети могут объединяться в рабочую группу, которой присваивается уникальное имя. Понятие «рабочая группа» является чисто логическим и никак не привязано к физическому расположению компьютеров и тем функциям, которые они выполняют. Доступ к ресурсам в одноранговой сети осуществляется на уровне ресурсов.
Для эффективного администрирования компьютерных сетей используются сети с выделенным сервером. Существует много серверов компьютерной сети, например, сервер печати, сервер баз данных, сервер приложений, файл-сервер и т.д. В отличие от них, выделенный сервер осуществляет управление сетью (или ее частью) и на нем, в частности, находятся базы данных, содержащие учетные записи пользователей сети и определяющие политику их доступа к ресурсам сети. В компьютерных сетях с выделенным сервером рабочие станции подключаются к выделенным серверам, а серверы в свою очередь группируются вдомены— группы компьютеров и периферийных устройств, с общей системой безопасности.
Доменная организация сети позволяет:
1. Упростить централизованное управление сетью;
2. Облегчить создание сетей методом объединения существующих сетевых фрагментов;
3. Обеспечить пользователям однократную регистрацию в сети для доступа ко всем серверам и ресурсам информационной системы независимо от места регистрации.
3.5. Классификация вычислительных сетей
В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:
— глобальные сети (WAN – Wide Area Network),
— региональные сети (MAN – Metropolitan Area Network),
— локальные сети (LAN – Local Area Network).
Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.
Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки – сотни километров.
Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. К классу локальных вычислительных сетей относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т.д. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2 – 2,5 км.
Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. На рис.3 приведена одна из возможных иерархий вычислительных сетей. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети – объединяться в состав глобальной сети и, наконец, глобальные сети могут также образовывать сложные структуры.
В зависимости от полосы канала сети делятся на:
— узкополосные – немодулированная передача только одного сообщения в любой момент времени; такая передача свойственна большинству локальных сетей;
— широкополосные – одновременная передача нескольких сообщений по частотно разделенным каналам.
3.6. Особенности организации
Основное назначение любой компьютерной сети – предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям. С этой точки зрения локальную вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.
Сервер – это 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.
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, обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.
Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя объектами: клиентом и сервером. Клиент – задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети. Архитектура клиент – сервер может использоваться как в одноранговых ЛВС, так и в сети с выделенным сервером.
По соотношению узлов вычислительные сети делятся на:
— одноранговые – небольшие сети, где каждый узел может являться и клиентом, и сервером;
— распределенные – сеть без лидера, в которой сервером называется машина, программа или устройство, обеспечивающее сервис, но не управление сетью;
— сети с централизованным управлением, основанные на сервере, наделяющем остальные узлы правами использования ресурсов.
Одноранговая сеть. В такой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям (диски, принтеры).
Достоинства одноранговых сетей:
низкая стоимость и высокая надежность.
Недостатки одноранговых сетей:
— зависимость эффективности работы сети от количества станций;
— сложность управления сетью;
— сложность обеспечения защиты информации;
— трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.
Наибольшей популярностью пользуются одноранговые сети на базе сетевых операционных систем LANtastic, NetWareLite.
Сеть с выделенным сервером (с централизованным управлением). В такой сети один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций. Такой компьютер обычно называют сервером сети. На нем устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все разделяемые внешние устройства – жесткие диски, принтеры и модемы.
Взаимодействие между рабочими станциями в сети, как правило, осуществляется через сервер. Логическая организация такой сети может быть представлена звездообразной топологией. Роль центрального устройства выполняет сервер. В сетях с централизованным управлением существует возможность обмена информацией между рабочими станциями, минуя файл – сервер (компьютер с большой емкостью оперативной памяти, жесткими дисками большой емкости и дополнительными накопителями на магнитной ленте – стримерами). Для этого можно использовать программу Net Link. После запуска программы на двух рабочих станциях можно передавать файлы с диска одной станции на диск другой.
Достоинства сети с выделенным сервером:
— надежная система защиты информации;
— отсутствие ограничений на число рабочих станций;
— простота управления по сравнению с одноранговыми сетями.
Недостатки сети:
— высокая стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер;
— зависимость быстродействия и надежности сети от сервера;
— меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.
Сети с выделенным сервером являются наиболее распространенными у пользователей компьютерных сетей. Сетевые операционные системы для таких сетей – LAN Server (IBM), Windows NT Server версий 3.51 и 4.0 NetWare (Novell).