Концепция распределения ресурсов сети
В компьютерной сети каждый компьютер работает под управлением своей операционной системы. Взаимодействие между компьютерами сети происходит за счет передачи сообщений через коммуникационную систему. С помощью этих сообщений один компьютер обычно запрашивает доступ к локальным ресурсам [файлам, дискам, принтерам и т.п.] другого компьютера. Распределение локальных ресурсов каждого компьютера между всеми пользователями сети — основная цель создания компьютерной сети.
На тех компьютерах, ресурсы которых должны быть доступны всем пользователям сети, в состав операционной системы входят программные модули, которые постоянно будут находиться в режиме ожидания запросов, поступающих по сети от других компьютеров. Такие модули называются программными серверами [англ. Server — обслуживать], так как их главная задача обслуживать запросы на доступ к ресурсам своего компьютера. На компьютерах, пользователи которых хотят получать доступ к ресурсам других компьютеров, также к операционной системе добавляются программные модули, которые должны вырабатывать запросы к удаленным ресурсам и передавать их по сети на нужный компьютер. Такие модули обычно называют программными клиентами [англ. Client — клиент]. Таким образом, коммуникационная система осуществляет передачу сообщений с запросами и ответами от одного компьютера к другому, а основную работу по организации совместного использования ресурсов выполняют клиентские и серверные части операционных систем.
Рис. 1. Взаимодействие компьютеров в сети
Пара модулей «клиент — сервер» обеспечивает совместный доступ только к одному типу ресурсов, например к файлам. В этом случае говорят, что пользователь имеет дело с файловой службой [англ. Service]. Обычно сетевая операционная система поддерживает несколько видов сетевых служб для своих пользователей — файловую службу, службу печати, электронной почты и т.п. Описание набора услуг, который предоставляется конкретной службой называют сервисом. Сетевые службы всегда представляют собой распределенные программы. Распределенная программа — это программа, которая состоит из нескольких частей, причем каждая часть, как правило, выполняется на отдельном компьютере сети.
В сети могут выполняться и распределенные пользовательские программы — приложения. Распределенное приложение также состоит из нескольких частей, каждая из которых выполняет какую-то определенную законченную работу по решению прикладной задачи, например, сетевые базы данных. Распределенные приложения часто называются сетевыми приложениями. Следует подчеркнуть, что не всякое приложение, выполняемое в сети, является сетевым. Существует большое количество популярных приложений, которые не являются распределенными и целиком выполняются на одном компьютере сети.
Термины «клиент» и «сервер» используются не только для обозначения программных модулей, но и компьютеров, подключенных к сети. Если компьютер предоставляет свои ресурсы другим компьютерам сети, то он называется сервером, а если он их потребляет — клиентом. Иногда один и тот же компьютер может играть роль и сервера, и клиента.
В зависимости от концепции распределения ресурсов сети делятся на одноранговые сети и сети на основе сервера.
В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного [dedicated] сервера. Как правило, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер. Все пользователи самостоятельно решают, какие локальные ресурсы на своем компьютере сделать общедоступными по сети. Одноранговые сети называют также рабочими группами. Рабочая группа — это небольшой коллектив, поэтому в одноранговых сетях чаще всего не более 10 компьютеров.
Если к сети подключено более 10 пользователей, то одноранговая сеть, где компьютеры выступают в роли и клиентов, и серверов, может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей использует выделенные серверы. Выделенным сервером называется такой компьютер, который функционирует только как сервер [исключая функции клиента]. Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. Сеть, в которой есть выделенный сервер, называется сетью на основе сервера.
Понятие локальной сети
Два компьютера соединенных друг с другом кабелем, уже представляют собой простую компьютерную сеть (Network). Это позволяет им использовать свои ресурсы совместно. Все сети основываются именно на этом принципе. Благодаря компьютерным сетям не надо больше бегать от компьютера к компьютеру с дискетой или бумагами, не надо больше каждому компьютеру по принтеру — зачем, когда есть сетевой принтер. Сетью называется группа соединенных компьютеров и других устройств. А использование общих ресурсов в сети называется — сетевым взаимодействием.
Локальными вычислительными сетями (ЛВС, LAN) считаются сети расположенные в пределах одного здания или одной не большой организации и объединяющие некоторое количество компьютеров, принтеров, сканеров и т.д. (цифра зависит от конкретной сети).
Сеть состоящая из нескольких локальных сетей и объединяющая в сеть пользователей, разных городов, стран и континентов называется глобальной вычислительной сетью (ГВС, WAN).
Для чего нужна локальная сеть?
Традиционно локальные сети развивались как средство разделения дорогостоящих ресурсов. При этом основными ресурсами, требующими разделения, являлись дисковая память и печатающие устройства. Разделение каждого из этих ресурсов обладает некоторыми особенностями. Для разделения такого ресурса, как печатающее устройство, организуется очередь, в которую пользователь помещает печатаемые файлы. В порядке поступления файлы извлекаются из очереди и выводятся на печать системными средствами сети. Обычно файлы, ожидающие печати, копируются на жесткий диск управляющего печатью компьютера, чтобы не задерживать работу остальных пользователей сети. Обычно для управления печатью используется отдельный, выделенный компьютер, который называется принт-сервер. Если осуществлять печать на принтер, подключенный к обычной рабочей станции сети, то, во-первых, пользователь этого компьютера заработает нервное истощение, дожидаясь, пока у него появится возможность поработать, и, во-вторых, такая схема ненадежна из-за возможных конфликтов программного обеспечения. Обойтись без подключения принтера к компьютеру позволяют специальные сетевые карты, которые вставляются в принтер и обеспечивают непосредственное подключение принтера к сети.
Разделение дисков сложнее в управлении, так как требует одновременного доступа со стороны всех пользователей. При одновременном доступе замедляется и скорость доступа к разделяемому диску. Проще всего обеспечить монопольный доступ каждой программы к своим файлам. По мере развития локальных сетей появилась необходимость одновременной работы нескольких программ с одним и тем же файлом так, чтобы изменения, вносимые одной программой, не затирали изменений другой программы. Это еще больше усложнило управление файлами на разделяемых дисках.
Следует отметить, что основная нагрузка в сети сосредоточивается обычно на компьютерах, которые выделяют в сеть свои ресурсы. С этим связано то, что все компьютеры в сети разделяются на те, которые выделяют свои ресурсы в сеть, и те, которые выделенные ресурсы потребляют. Их обычно называют, соответственно, серверами и рабочими станциями. Следует отметить, что последний термин в литературе иногда употребляется в другом смысле (мощный персональный компьютер для решения сложных математических задач). Часто вместо термина «рабочая станция» используется термин «клиент».
Сервер (server) — специальный выделенный компьютер, который предназначен для разделения файлов, удаленного запуска приложений, обработки запросов на получение информации из баз данных и обеспечения связи с общими внешними устройствами: дисководами CD-ROM, принтерами и модемами. Основные категории серверов: файловые серверы (file server), серверы приложений (application server) и серверы баз данных (database server).
Рабочая станция (workstation), иначе называемая клиентом (client), — персональный компьютер, пользующийся услугами, предоставляемыми серверами приложений и баз данных. Операционная система Windows 98 (95) предназначена для рабочих станций.
На сервере и на рабочей станции запускается различное сетевое программное обеспечение. Иногда программное обеспечение сервера предусматривает параллельную работу пользователя непосредственно на сервере в среде DOS, а иногда нет. Программное обеспечение сервера сложнее и потребляет больше ресурсов компьютера (памяти и процессора). И при этом чем больше требований вы предъявляете к характеристикам сети, тем больше потребуется ресурсов для работы программы сервера. И верхней границы уровня требований, похоже, нет.
Существует довольно большой выбор сетевых программ, различных по возможностям и потребляемым ресурсам. Но прежде чем начать работы по установке у себя локальной сети, необходимо ответить на вопрос — нужна ли она вообще и для чего. Чем более четкое будет представление об этом, тем более значительных результатов удастся достичь после установки сети.
Рассмотрим преимущества, которые дает локальная сеть.
— Разделение аппаратных ресурсов: позволяет сократить расходы на аппаратное обеспечение, управлять со всех присоединенных рабочих станций периферийными устройствами, такими как: лазерные принтеры, цветные принтеры, устройства памяти большой емкости, накопители на магнитной ленте, оптические дисковые устройства резервного копирования, сетевые сканеры.
— Разделение данных: разделение данных предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации. Позволяет совместно использовать документы, электронные таблицы и другие файлы, а также обеспечивает простой доступ к информации и совершенствование коллективной работы над проектами.
— Разделение программных средств: разделение программных средств снижает затраты на программное обеспечение, предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных приложений.
— Разделение ресурсов процессора: при разделении ресурсов процессора возможно использование вычислительных мощностей при обработке данных другими системами, входящими в сеть.
— Электронная почта: с помощью электронной почты происходит интерактивный обмен информацией между рабочей станцией и другими станциями, установленными в вычислительной сети.
Для совместного использования принтеров иногда достаточно специального устройства, называемого «коммутатором». К такому устройству подключается кабель от одного принтера и нескольких компьютеров. В простейшем случае — это ручной переключатель. Существуют аналогичные коммутаторы для передачи файлов с одного компьютера на другой. В ряде случаев можно обойтись просто нечастым переносом информации на дискете.
Без локальной сети не обойтись, если необходимо получить оперативный доступ нескольких компьютеров к одной базе данных. Несмотря на сложность установки, локальная сеть существенно облегчает решение и многих других вопросов совместной эксплуатации большого числа персональных компьютеров.