Состав и структура компьютерной сети

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

1.2. Обобщенная структура компьютерной сети

Компьютерные сети являются высшей формой многомашинных ассоциаций. Выделим основные отличия компьютерной сети от многомашинного вычислительного комплекса.

Первоеотличие — размерность. В состав многомашинного вычислительного комплекса входят обычно две, максимум три ЭВМ, расположенные преимущественно в одном помещении. Вычислительная сеть может состоять из десятков и даже сотен ЭВМ, расположенных на расстоянии друг от друга от нескольких метров до десятков, сотен и даже тысяч километров.

Второеотличие — разделение функций между ЭВМ. Если в многомашинном вычислительном комплексе функции обработки данных, передачи данных и управления системой могут быть реализованы в одной ЭВМ, то в вычислительных сетях эти функции распределены между различными ЭВМ.

Третье отличие — необходимость решения в сети задачи маршрутизации сообщений. Сообщение от одной ЭВМ к другой в сети может быть передано по различным маршрутам в зависимости от состояния каналов связи, соединяющих ЭВМ друг с другом.

Объединение в один комплекс средств вычислительной техники, аппаратуры связи и каналов передачи данных предъявляет специфические требования со стороны каждого элемента многомашинной ассоциации, а также требует формирования специальной терминологии.

Абоненты сети‑ объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети.

Абонентами сети могут быть отдельные ЭВМ, комплексы ЭВМ, терминалы, промышленные роботы, станки с числовым программным управлением и т.д. Любой абонент сети подключается к станции.

Станция— аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приемом информации.

Совокупность абонента и станции принято называть абонентской системой. Для организации взаимодействия абонентов необходима физическая передающая среда.

Физическая передающая среда— линии связи или пространство, в котором распространяются электрические сигналы, и аппаратура передачи данных.

На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информации между абонентскими системами.

Такой подход позволяет рассматривать любую компьютерную сеть как совокупность абонентских систем и коммуникационной сети. Обобщенная структура компьютерной сети приведена на рис. 3.

Рис. 3. Обобщенная структура компьютерной сети.

1.3. 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).

Глобальнаявычислительная 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 позволят 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. Локальнаявычислительная 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. 4 приведена одна из возможных иерархий вычислительных сетей. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети — объединяться в составе глобальной сети и, наконец, глобальные сети могут также образовывать сложные структуры. Рис. 4. Иерархия компьютерных сетей Компьютерная сеть Internet является наиболее популярной глобальной сетью. В ее состав входит множество свободно соединенных сетей. Внутри каждой сети, входящей в Internet, существуют конкретная структура связи и определенная дисциплина управления. Персональные компьютеры, ставшие в настоящее время непременным элементом любой системы управления, привели к буму в области создания локальных вычислительных сетей. Это, в свою очередь, вызвало необходимость в разработке новых информационных технологий. Практика применения персональных компьютеров в различных отраслях науки, техники и производства показала, что наибольшую эффективность от внедрения вычислительной техники обеспечивают не отдельные автономные ПК, а локальные вычислительные сети.

Источник