Общая структура вычислительных сетей

3. Локальные вычислительные сети

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) — совокупность средстввычислительной техники, объединенных физической средой конк­ретного типа (коаксиальным или оптическим кабелем) и обеспечи­вающих на небольшой территории (до нескольких километров – 10-15) мно­гочисленным пользователям доступ к распределенным по сети вы­числительным и информационным ресурсам.

Развитие ЛВС является одним из перспективных сетевых направлений. Они изменяются са­ми, но в большинстве случаев становятся первичными звеньями глобальных иерархических сетей. Малые расстояния в ЛВС позволяют обеспечивать более дешевую и надежную обработку информации и создавать лучшие условия для интеграции обработки различной информации (административной, деловой, технологичес­кой и т.д.), а также эффективнее организовывать вычислительный процесс по сравнению с глобальными сетями. В ЛВС достаточно просто достигаются высокие скорости передачи данных, а включе­ние в ее состав нескольких больших ЭВМ, представляет альтерна­тиву традиционным информационно-вычислительным комплексам.

В сетевой архитектуре все системы (узлы) логически разде­ляются на ряд одинаковых строго унифицированных функциональных уровней, каждый из которых выполняет определенные функции. В 1978 г. Международная организация по стандартизации (ISO) предложила семиуровневую эталонную модель взаимодействия открытых систем.

Данная модель содержит следующие уровни:

• физический;
• канальный;
• сетевой;
• транспортный;
• сеансовый;
• представительный;
• прикладной.

4. Структура локальной вычислительной сети

Любая ЛВС, построенная по клиент-серверной архитектуре, напри­мер сети NetWare или MS Windows, состоят из следующих компонен­тов: — сервер (их может быть несколько, например: контроллер домена, сервер баз данных, сервер приложений, файл-сервер и т.п.); — рабочие станции; — операционная система; — сетевые адаптеры (карты) и кабели; — периферийное оборудование ЛВС. Сервер Особенность современных сетей — постоянно возрас­тающий объем информации, передаваемый по ее каналами и жесткие требования к скорости передачи. Это предпола­гает обязательное выделение одного или нескольких компьютеров для работы в качестве сервера для уп­равления сетью с помощью специальной операционной системы и специальных сервисных служб. Для сервера используются компьютеры с двумя и более процессорами, большим объемом оперативной памяти, надежной дисковой системой (это, как правило, одни из самых мощных на мировом рынке компьютеров в текущем моменте). Сервер является основным определяющим зве­ном при обработке данных и функционировании программных средств. В частности, его временные характеристики по загрузке и сохранению данных — есть критерий скорости передачи информа­ции в ЛВС. Жесткий диск сервера хранит сетевую операци­онную систему для управле­ния сетью, а также данные, которые централизованно запоминают­ся и/или предоставляются в распоряжение пользователей в зависимости от компетенции и приоритета последних. Рабочая станция Работа с вычислительной сетью предполагает подключение вашего персонального компьютера к другим компьютерам и перифе­рийным устройствам для совместного использования файлов и ре­сурсов. Рабочие (сетевые) станции — персональные компьютеры, подключенные к сети. Они могут быть различных типов и моделей. Операционная система вычислительной сети Как любая вычислительная система нуждается в программ­ных средствах, объединенных в операционную систему, так и вычислительная сеть нуждается в собственной операционной систе­ме. Напоминаем из темы об операционных системах, что современный рынок представлен лидерами: NetWare (фирмы Novell); Windows NT, Windows 2000, Windows XP (Microsoft), а также UNIX — системы. Сетевые адаптеры и кабели Большое значение для эффективной работы ЛВС имеет выбор конфигурации физических соединений файлового сервера и рабочих станций – т.е. топологии сети. Выбор, в конечном счете, зависит от мощности компьютера (компьютеров), выделяемого под сервер, удаленности рабочих мест от сервера и типа решаемых задач. Для подключения одного персонального компьютера к другому либо к серверу требуется специальное устройство сопряжения, называемое сетевым адаптером или сетевой картой. Оно устанав­ливается в специальное гнездо каждого персонального компьютера — рабочей станции. Сетевые адаптеры соединяются специальным кабелем. Периферийное оборудование ЛВС Периферийное дорогостоящее оборудование (например, лазер­ные устройства печати, графопостроители, устройства факсимиль­ной связи), подключенные к файловому серверу (или другому сер­верному устройству), можно использовать с любой рабочей стан­ции.

Источник

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.

Источник

Вопрос 2. Общая структура компьютерной сети. Топология сетей.

Одним из способов реализации распределенной обработки данных является компьютерная сеть. Компьютерная сеть — это совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных.

Компьютерные сети обладают следующими возможностями, что делает их привлекательными для пользователей:

• обеспечивают параллельную обработку данных несколькими ЭВМ;
• поддерживают распределенные базы информации, когда данные, требуемые для решения прикладных задач, а также программы обработки этих данных распределяются по сети, разгружая ресурсы отдельных компьютеров и приближаясь к тем точкам сети, где они наиболее актуальны;
• обеспечивают возможность специализации отдельных ЭВМ для решения определенных задач;
• автоматизируют обмен информацией и программами между компьютерами сети;
• резервируют вычислительные мощности и средства передачи информации на случай выхода из строя отдельных из них;
• обеспечивают перераспределение вычислительных мощностей между пользователями сети в зависимости от изменения их потребностей и сложности решаемых задач;
• повышают уровень загрузки отдельных компьютеров и оборудования.

Структура компьютерной сети включает следующие элементы:

Абоненты сети — объекты, представляющие собой источник или потребитель информации.

Станция — аппаратура, которая выполняет функции передачи и приема информации.

Абонентская система — совокупность абонента и станции.

Для организации взаимодействия абонентов необходима специальная среда, которая имеет название физическая передающая среда — это линии связи или пространство, в котором распространяются электрические сигналы, и аппаратура передачи данных.

ЭВМ, входящие в состав сети, могут располагаться случайным образом. Однако для управления сетью имеет значение то, как территориально размещаются ЭВМ.

Т опология — это способ организации (соединения) абонентов сети друг с другом. Выделяют звездообразную, кольцевую, многосвязную, с общей шиной и иерархическую топологии (рис. 1).

звездообразная кольцевая многосвязная

с общей шиной иерархическая

Рис. 1. Виды топологии компьютерных сетей (УК — устройство коммутации)

Вопрос 4. Характеристика процесса передачи данных.

Для оценки качества любой сети используются такие характеристики, как скорость передачи данных, достоверность передаваемой информации, пропускная способность и надежность канала связи.

Важнейшей характеристикой любой сети является скорость передачи данных, измеряемая количеством битов информации, передаваемых за секунду (бит/с).

Пропускная способность — это количество символов, передаваемых за секунду (знак/с).

Отношение числа ошибочно переданных символов к общему числу переданных знаков называется достоверностью передаваемой информации.

Надежность сети определяется средним временем работы сети без сбоев и ошибок.

Скорость передачи данных зависит от способа соединения и передачи данных. Существует три основных способа передачи информации в сетях, основанных на коммутации каналов, сообщений и пакетов.

Метод коммутации каналов требует предварительного установления прямого физического соединения между источником и получателем сообщения на все время передачи информации, что является недостатком метода. Данный способ соединения используется в сетях, где необходима непрерывность передачи данных, например, в телефонных сетях.

Метод коммутации сообщений требует последовательного физического соединение лишь между двумя соседними узлами. В зависимости от занятости требуемого канала сообщение либо передается на соседний узел, либо становится в очередь для последующей передачи. Это обеспечивает независимость работы отдельных участков сети и повышает эффективность использования каналов связи.

Метод коммутации пакетов предполагает разбиение сообщения на части — пакеты — фиксированной длины, снабжаемые адресом получателя. После прихода на место назначения из пакетов формируется сообщение. Достоинством этого метода является то, что разные пакеты могут передаваться между узлами разными каналами связи (если это позволяет топология сети). Это приводит к сокращению общего времени передачи всего сообщения.

1. Назовите основные этапы развития сетевых технологий.
2. Когда и где была построена сеть SAGE?
3. Когда была построена первая сеть в СССР?
4. По каким признакам классифицируют компьютерные сети?
5. Что такое распределенная обработка данных?
6. Дайте определение сети связи.
7. Как подразделяются сети по территориальному признаку?
8. Как подразделяются сети по структуре построения?
9. Перечислите элементы компьютерной сети.
10. Как называется способ соединения компьютеров в сети?
11. Какие виды соединений компьютеров в сети Вы знаете?
12. Что такой коммутация?
13. Назовите основные характеристики передачи данных.
14. В каких единицах измеряется скорость передачи информации?
15. Какой способ соединения используется в сетях, где необходима непрерывность передачи данных?

Источник