Иерархические (многоуровневые) локальные сети
Иерархические локальные сети – локальные сети, в которых имеется один или несколько специальных компьютеров – серверов, на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями. Иерархические локальные сети – это, как правило, ЛВС с выделенным сервером, но существуют сети и с невыделенным сервером. В сетях с невыделенным сервером функции рабочей станции и сервера совмещены. Рабочие станции, входящие в иерархическую сеть, могут одновременно организовать между собой одноранговую локальную сеть.
Выделенные серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, с винчестерами большой емкости. На сервере устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все внешние устройства (принтеры, сканеры, жесткие диски, модемы и т.д.). Предоставление ресурсов сервера в иерархической сети производится на уровне пользователей.
Каждый пользователь должен быть зарегистрирован администратором сети под уникальным именем (логином) и пользователи должны назначить себе пароль, под которым будут входить в ПК и сеть. Кроме того, при регистрации пользователей администратор сети выделяет им необходимые ресурсы на сервере и права доступа к ним.
Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются рабочими станциями, или клиентами. На них устанавливается автономная операционная система и клиентская часть сетевой операционной системы. В локальные операционные системы Windows 95, 98, 2000, Windows XP включена клиентская часть таких сетевых операционных систем как: Windows NT Server, Windows 2003 Server.
В зависимости от способов использования сервера в иерархических ЛВС различают серверы следующих типов.
Файловый сервер. В этом случае на сервере находятся совместно обрабатываемые файлы и совместно используемые программы.
Сервер баз данных. На сервере размещается сетевая база данных. База данных на сервере может пополняться с различных рабочих станций и выдавать информацию по запросам с рабочих станций.
Сервер доступа – выделенный компьютер в локальной сети для выполнения удаленной обработки заданий. Сервер выполняет задание, полученное с удаленной рабочей станции, и результаты направляет на удаленную рабочую станцию. Другими словами сервер предназначен для удаленного доступа (например, с мобильного ПК) к ресурсам локальной сети.
Сервер — печати. К компьютеру небольшой мощности подключается достаточно производительный принтер, на котором может быть распечатана информация сразу с нескольких рабочих станций. Программное обеспечение организует очередь заданий на печать.
Почтовый сервер. На сервере хранится информация, отправляемая и получаемая как по локальной сети, так и извне по модему. Пользователь может просмотреть поступившую на его имя информацию или отправить через почтовый сервер свою информацию.
Одноранговые и иерархические локальные сети имеет свои преимущества и недостатки. Выбор типа локальной сети зависит от требований предъявляемых к ее стоимости, надежности, скорость обработки данных, секретности информации и т.д.
1.6. Многоуровневая организация сети
Абстрактно ИВС можно представить как совокупность систем, связан ных между собой некоторой передающей средой. В качестве систем выступают главные и терминальные компьютеры и узлы связи. Передающая среда может иметь любую физическую природу и представлять собой совокуп ность проводных, волоконно-оптических, радиорелейных, тропосферных и спутниковых линий (каналов) связи. В каждой из систем сети существует некоторая совокупность процессов. Процессы, распределенные по разным системам, взаимодействуют через передающую среду путем обмена сообще ниями.
Для обеспечения открытости, гибкости и эффективности сети управление процессами организуется по многоуровневой схеме, приведенной на рис. 1.4. В каждой из систем прямоугольниками обозначены программные и аппаратные модули, реализующие определенные функции обработки и передачи данных.
Модули распределены по уровням 1. 7. Уровень 1 является нижним, а уровень 7 — верхним. Модуль уровня п физически взаимодействует только с модулями соседних уровней п+1 и п-1. Модуль уровня 1 взаимодействует с передающей средой, которая может рассматриваться как объект уровня 0. Прикладные процессы принято относить к верхнему уровню иерархии, в данном случае уровню 7. Физически связь между процессами обеспечивается передающей средой. Взаимодействие прикладных процессов с передающей средой организуется с использованием шести промежуточных уровней управления 1. 6, которые удобно рассматривать начиная с нижнего.
Уровень 1 — физический — реализует управление каналом связи, что сводится к подключению и отключению канала связи и формированию сигналов, представляющих передаваемые данные. Из-за наличия помех, воздействующих на канал, в передаваемые данные вносятся искажения и снижается достоверность передачи: вероятность ошибки 10 -4 . 10 -6 .
Уровень 2 — канальный — обеспечивает надежную передачу данных через физический канал, организуемый на уровне 1. Вероятность искажения данных, гарантируемая уровнем 2, не ниже 10 -8 . 10 -9 . Для обеспечения надежности используются средства контроля принимаемых данных, позволяющие выявлять ошибки в поступающих данных. При обнаружении ошибки производится перезапрос данных. Уровень управления каналом обеспечивает передачу через недостаточно надежный физический канал данных с достоверностью, необходимой для нормальной работы системы.
Уровень 3 — сетевой — обеспечивает передачу данных через базовую СПД. Управление сетью, реализуемое на этом уровне, состоит в выборе маршрута передачи данных по линиям, связывающим узлы сети.
Уровни 1. 3 организуют базовую сеть передачи данных между абонентами сети.
Уровень 4 — транспортный — реализует процедуры сопряжения абонентов сети (главных и терминальных компьютеров) с базовой СПД. На этом уровне возможно стандартное сопряжение различных систем с сетью передачи данных, и тем самым организуется транспортная служба для обмена данными между сетью и системами сети.
Уровень 5 — сеансовый — организует сеансы связи на период взаимодействия процессов. На этом уровне по запросам процессов создаются порты для приема и передачи сообщений и организуются соединения — логические каналы.
Уровень 6 — представления — осуществляет трансляцию различных языков, форматов данных и кодов для взаимодействия разнотипных компьютеров, оснащенных специфичными операционными системами и работающих в различных кодах между собой и с терминалами разных типов. Взаимодействие процессов, базирующихся на различных языках представления и обработки данных, организуется на основе стандартных форм представления заданий и наборов данных. Процедуры уровня представления интерпретируют стандартные сообщения применительно к конкретным системам -компьютерам и терминалам. Этим создается возможность взаимодействия, например, одной программы с терминалами разных типов.
Рассмотренная многоуровневая организация обеспечивает независимость управления на уровне п от порядка функционирования нижних и верхних уровней. В частности, управление каналом (уровень 2) происходит независимо от физических аспектов функционирования каналов связи, которые учитываются только на уровне 1. Управление сетью реализует специфичные процессы передачи данных по сети, но транспортный уровень взаимодействует с сетью передачи данных как единой системой, обеспечивающей доставку сообщений абонентам сети. В конечном результате прикладной процесс создается только для выполнения определенной функции обработки данных без учета структуры сети, типа каналов связи, способов выбора маршрутов и т. д. Этим обеспечивается открытость и гибкость системы.
На рис. 1.5 представлены средства, используемые при взаимодействии процессов А и В. Процессы А и В реализуются в двух различных системах и опираются на службу взаимодействия, которая для них является целостной системой, наделенной необходимыми функциями. Взаимодействие между процессами организуется средствами управления сеансами (уровень 5), работающими на основе транспортного канала. Последний обеспечивает передачу сообщения в течение сеанса. Транспортный канал, создаваемый на уровне 4, включает в себя сеть передачи данных, которая организует связи, то есть требуемые каналы, между любыми заданными абонентами сети.
Число уровней и распределение функций между ними существенно влияют на сложность программного обеспечения компьютеров, входящих в сеть, и на эффективность сети. Формальной процедуры выбора числа уровней не существует. Выбор производится эмпирическим путем на основе анализа различных вариантов организации сетей и опыта разработки и эксплуатации ранее созданных сетей. Рассмотренная семиуровневая модель (ЭМВОС), именуемая архитектурой открытых систем, принята в качестве стандарта МОС и используется как основа при разработке ИВС.
1.2. Многоуровневая архитектура компьютерной сети
Компьютерная сеть представляет собой сложную систему, предназначенную для распределенной обработки, хранения и передачи данных. На рис. 4 приведена ее конфигурация в самом общем виде. Компьютерная сеть состоит из коммуникационной подсети и сетевых абонентов (компьютерной техники, подключенной к коммуникационной подсети и реализующей функции обработки, хранения информации и доступа в сеть).
В состав коммуникационной подсети входят узлы коммутации (маршрутизаторы) и соединяющие их каналы связи. Сетевыми абонентами могут являться LAN, мощные многопроцессорные компьютеры (HOST), сетевые терминалы на базе персональных компьютеров. Подключение абонентов к коммуникационной подсети осуществляется с помощью шлюзов, выполняющих преобразование форматов данных и сетевых протоколов.
На основании концепции открытых систем (OSI) Международный институт стандартов (ISO) разработал семиуровневую модель компьютерной сети, которая получила название «модель ISO/OSI». В соответствии с этой моделью взаимодействие абонентов через коммуникационную подсеть происходит с помощью сетевых протоколов.
Под сетевым протоколом понимается строго формализованная процедура (определенная последовательность правил) взаимодействия абонентов сети через коммуникационную подсеть. При этом между уровнями модели и сетевыми протоколами имеет место определенное соответствие. Функции протоколов каждого уровня поясняет табл. 1.
Протокол прикладного уровня
Управление вычислительными процессами, доступом к внешним устройствам, административное управление сетью
6. Представительный уровень
Протокол представительного уровня
Доступ к файлам данных и командным файлам (локальным), преобразование данных в требуемый формат, подготовка эмуляторов программ (команд) к работе
Протокол сеансового уровня
Формирование каталога сетевых процессов, установление логического соединения с удаленными процессами, завершение сеанса связи
Протокол транспортного уровня
Передача файлов данных и доступ к удаленным файлам, передача и удаленное управление командными файлами, фрагментация и сборка передаваемых сообщений
Установление и закрытие логических соединений через коммуникационную подсеть, управление потоками данных и маршрутами движения сообщений (пакетов)
Протокол канального уровня
Управление передачей и приемом сообщений (кадров), контроль ошибок, формирование сообщений (кадров)
Протокол физического уровня
Установление и разъединение физических соединений, управление сигнализацией и тактированием