Определение и назначение компьютерных сетей.
Компьютерная сеть (информационно-вычислительная сеть) — это система распределенных на территории средств ввода/вывода, хранения и обработки информации, связанных между собой каналами передачи данных.
- удаленный доступ пользователей к ресурсам сети (к базам и банкам данных, высокопроизводительным ЭВМ, принтерам, графопостроителям и т.д.);
- создание распределенных банков данных, что снижает стоимость их эксплуатации и уменьшает время доступа пользователей к информации:
- предоставление пользователям различных услуг (службы информации, электронной почты, телеконференций и др.).
Назовите основные блоки коммутационной системы сети и их назначение.
■ Рабочая станция (PC) — это персональный компьютер, подключенный к сети, на котором пользователь сети выполняет свою работу. Каждая PC обрабатывает свои локальные файлы и использует свою операционную систему, но при этом доступны ресурсы сети (доступный для совместного использования объект сети, такой как принтер, модем, каталог на диске и т.п.). Типы PC:
— PC с локальным диском (операционная система загружается с этого диска);
— бездисковая PC (операционная система загружается с файлового сервера);
— удаленная PC подключается к сети через модем. Модем— это устройство для организации связи между компьютерами с использованием телефонных линий. Оно выполняет функции МОдуляции и ДЕМодуляции информационных сигналов, преобразование сигналов телефонной линии в цифровые биты и наоборот, их сжатие, подавление помех, исправление других ошибок, возникающих при передаче данных.
■ Сервер сети — это компьютер, подключенный к сети и предоставляющий пользователям сети определенные услуги: хранение данных общего пользования, печать, запросы к базам данных и т.д. По выполняемым функциям выделяют:
■ Файловый сервер — компьютер с большим объемом дискового пространства, хранящий данные пользователей сети и обеспечивающий совместный доступ к этим данным. Выполняет следующие группы задач: хранение, передачу и архивирование данных; согласование изменений данных, выполняемых разными пользователями.
■ Сервер баз данных — компьютер, выполняющий функции хранения, обработки и управления файлами баз данных. Выполняемые функции: хранение баз данных, поддержка их целостности, полноты, актуальности, прием и обработка запросов к базам данных и пересылка результатов обработки на рабочую станцию, обеспечение доступа к базам данных, поддержка системы ведения и учета пользователей, разграничение доступа и согласование изменений данных, выполняемых разными пользователями.
■ Сервер прикладных программ — компьютер, используемый для выполнения прикладных программ.
■ Коммуникационный сервер — устройство или компьютер, предоставляющий пользователям локальной сети прозрачный доступ к своим последовательным портам ввода-вывода. Например, с его помощью можно создать разделяемый модем, подключив его к одному из портов сервера. После этого с модемом можно работать так же, как если бы он был подключен к рабочей станции.
■ Сервер доступа — это выделенный компьютер, позволяющий выполнять удаленную обработку заданий.
■ Сервер резервного копирования данных — устройство или компьютер, который решает задачи создания, хранения и восстановления копий данных, расположенных на файловых серверах и рабочих станциях. Функции нескольких типов серверов может выполнять один компьютер сети.
Сетевая карта или порт — необходима для физического соединения компьютеров. Сетевая карта или сетевой адаптер — это плата расширения, вставляемая в разъем материнской платы (main board) компьютера. Также существуют сетевые адаптеры стандарта PCMCIA для нотебуков (notebook), они вставляются в специальный разъем в корпусе нотебука. Или интегрированные для материнской платы компьютера, они подключаются, по какой либо локальной шине. Появились Ethernet сетевые карты подключаемые к USB (Universal Ser. Bus) к порту компьютера.
Программные драйверы — это программные средства для обеспечения информационного взаимодействия между операционной системой рабочей станции или сервера и сетевой картой.
Концентратор — это устройство позволяет следить за загрузкой сети и автоматически отключать отказавшие устройства, генерирующие беспорядочный поток сообщений.
Чтобы соединить различные компьютерные сети, используют специальные сетевые устройства: повторители; мосты; маршрутизаторы и шлюзы.
Повторители используются для соединения двух сегментов сети. Они копируют или повторяют принимаемые сигналы. Кроме этого они усиливают и восстанавливают характеристики сигналов, прежде чем передать их далее.
■ Сетевые мосты — комплекс технических и программных средств для организации взаимодействия между однородными сетями, т.е. в которые входят программно-совместимые ЭВМ. Основная функция моста заключается в поддержке сетевого трафика на одной стороне сети.
■ Сетевые маршрутизаторы — устройство, соединяющее сети одного или разных типов по одному протоколу обмена данными. Маршрутизатор анализирует адрес назначения и направляет данные по оптимально выбранному маршруту.
■ Шлюзы — это устройство для объединения информационных сетей, использующих различные протоколы. Шлюзы работают на Прикладном уровне модели OSI. Самый распространенный их тип используется в электронной почте.
2. Назначение, компоненты и общая структура компьютерной сети
Компьютерная сеть (информационно-вычислительная сеть) — это система распределенных на территории средств ввода/вывода, хранения и обработки информации, связанных между собой каналами передачи данных.
Сети могут обеспечить:
- удаленный доступ пользователей к ресурсам сети (базам и банкам данных, экспертным системам, высокопроизводительным ЭВМ, высококачественным принтерам и графопостроителям и др.);
- создание распределенных банков данных, что снижает стоимость их эксплуатации и уменьшает время доступа пользователей к информации;
- предоставление пользователям различных услуг (службы информации, электронной почты, телеконференций и др.).
Обобщенная структура взаимосвязанных сетей
ЭВМ — вычислительные средства сети, которые могут быть разных классов и типов и работать под управлением различных операционных систем. Для работы в сети ЭВМ должна быть укомплектована необходимыми техническими средствами (например: сетевым адаптером, модемом для телефонных каналов связи, устройством преобразования сигналов для телеграфных каналов, абонентской радиостанцией для радиоканалов и др.) и программами, поддерживающими работу этих устройств.
ЦУС — центр управления сетью, где работает администратор сети. В ЦУС, как правило, устанавливается ЭВМ, обладающая наивысшей производительностью и большим объемом памяти и оснащенная специальным программным обеспечением.
Администратор сети — это человек или группа лиц, которые выполняют следующие функции:
- проверку работоспособности компонентов сети, отключение неисправных, подключение отремонтированных или новых компонентов;
- установление конфигурации сети;
- определение дисциплины (порядка) обслуживания пользователей;
- учет времени работы пользователей и компонентов сети.
Терминалы (Т) — устройства ввода/вывода информации без ее обработки.
Средства коммуникаций (СК) — комплекс технических и программных средств для обеспечения информационного взаимодействия между компонентами сети. В сетях используются каналы связи с различными физическими средствами передачи сигналов: проводными, оптоволоконными и по радио.
Так как в разные годы сети разрабатывали различные организации, ориентируя их на определенные типы ЭВМ, классы задач и сферы применения, то исторически сложилось так, что среди компьютерных сетей нет единообразия. Поэтому взаимодействие между сетями осуществляется в рамках протоколов.
Протокол — это система соглашений, которые определяют все аспекты информационного взаимодействия между компонентами одной сети или разных сетей. Протокол включает правила, процедуры, алгоритмы и требования, касающиеся порядка взаимодействия между компонентами сети. Связь сетей с разными протоколами производится через шлюзы, а с одинаковыми протоколами — через мосты. Шлюзы и мосты осуществляют согласование различных протоколов.
Шлюз (Ш) — комплекс технических и программных средств для организации взаимодействия между неоднородными сетями, т.е. включающими программно-несовместимые ЭВМ.
Мост (М) — комплекс технических и программных средств для организации взаимодействия между однородными сетями, т. е. в которые входят программно-совместимые ЭВМ.
Основные компоненты компьютерной сети
Типичная компьютерная сеть включает в себя пять основных компонентов.
1. Основным составляющим элементом сети является настольный ПК, такой, как IBM-совместимый компьютер или Macintosh. Его называют «клиентом» или «рабочей станцией» (реже — автоматизированными рабочими местами или сетевыми станциями).
2. Сервером обычно является высокопроизводительный ПК с жестким диском большой емкости. Он играет роль центрального узла, на котором пользователи ПК могут хранить свою информацию, печатать файлы и обращаться к его сетевым средствам. В одноранговых сетях выделенный сервер отсутствует.
3. Каждый компьютер сети, включая сервер, оснащен платой сетевого адаптера (сетевым интерфейсом, модулем, картой). Адаптер вставляется в свободное гнездо (слот) материнской платы. Эти адаптеры связывают компьютер с сетевым кабелем. Многие ПК поставляются уже готовыми к работе в сети и включают в себя сетевой адаптер. Для построения сетей применяют 8-, 16- и 32-битовые сетевые платы. Сервер обычно оснащают 32-битовой картой. Для обычных рабочих станций используют недорогие 16-битовые.
4. Сетевые кабели связывают друг с другом сетевые компьютеры и серверы. В качестве сетевого кабеля могут применяться и телефонные линии. Основные типы сетевого кабеля:
— Витая пара (twisted pair) — позволяет передавать информацию со скоростью 10 Мбит/с (либо 100 Мбит/с), легко наращивается. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 10 Мбит/с. Иногда используют экранированную витую пару, т. е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку.
— Толстый Ethernet — коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют также желтый кабель (yellow cable). Обладает высокой помехозащищенностью. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet — около 3000 м.
— Тонкий Ethernet — это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в 10 Мбит/с. Соединения с сетевыми платами производятся при помощи специальных (байонетных) разъемов и тройниковых соединений. Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 185 м, а общее расстояние по сети — 1000 м.
— Оптоволоконные линии — наиболее дорогой тип кабеля. Скорость передачи по ним информации достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует.
5. Совместно используемые периферийные устройства — жесткие диски большой емкости, принтеры, цветные и слайд-принтеры, дисководы CD-ROM и накопители на магнитной ленте для резервного копирования. Поскольку сети ПК состоят в основном из «клиентов» и «серверов», их часто называют сетями клиент/сервер.
Программные компоненты компьютерной сети
Сеть включает в себя три основных программных компонента:
1. Сетевую операционную систему, которая управляет функционированием сети. Например, она обеспечивает совместное использование ресурсов и включает в себя программное обеспечение для управления сетью. Операционная система состоит из серверного ПО, которое функционирует на сервере, и клиентского программного обеспечения, работающего на каждом настольном ПК.
Сетевая операционная система (network operating system) выполняется на сервере и обеспечивает его функционирование. Среди сетевых операционных систем преобладают Novell NetWare, Windows NT, Unix.
2. Сетевые приложения и утилиты — это программы, инсталлируемые и выполняемые на сервере. Они включают в себя ПО коллективного пользования и поддержки рабочих групп, такие как электронная почта, средства ведения календаря и планирования. Кроме того, в число таких программных средств могут входить сетевые версии персональных приложений, например, текстовых процессоров, электронных таблиц, программ презентационной графики и приложений баз данных. Наконец, к данному ПО относятся такие утилиты, как программы резервного копирования, позволяющие архивировать хранимые на сервере файлы и приложения.
3. Бизнес-приложения — это программы, реализующие в компании конкретные бизнес-функции. По своей природе они могут быть «горизонтальными» и применяться в компаниях самого разного типа для общих деловых операций (таких как бухгалтерский учет и ввод заказов) либо «вертикальными» и поддерживать осуществление конкретных коммерческих операций, например, оценку недвижимости, страхование либо использоваться в области здравоохранения или фирмах, оказывающих юридические услуги.