Локальная вычислительная сеть
Локальная вычислительная сеть — это сеть, которая объединяет ограниченное количество компьютерного оборудования и покрывает не очень большую зону.
Введение
Локальная вычислительная сеть является системой распределённой работы с информационными данными, которая охватывает не очень большую зону в составе различных организаций, институтов, банковских учреждений, офисных помещений и тому подобное. То есть это система, имеющая взаимные связи расположенной на определённом пространстве аппаратуры для передачи и переработки информационных данных, которая ориентирована на совместное применение общих ресурсов сети, как программных, так и аппаратурных. Локальная вычислительная сеть может рассматриваться как система коммуникаций, поддерживающая в зоне одного дома или некоего замкнутого пространства единственной или некоторого количества высокоскоростных линий передачи информационных данных, которые предоставляются всем абонентам для временного применения.
Структура локальной вычислительной сети
В общем структурном построении локальной вычислительной сети можно выделить набор узлов абонентов, или их системного обеспечения, серверов и коммуникационной подсети. Главными элементами локальной вычислительной сети выступают кабельные соединения, аппаратные станции, интерфейсные платы, сетевые серверы. В качестве аппаратных рабочих станций в локальных вычислительных сетях выступают, обычно, персональные компьютеры. На уровне рабочих станций сетевые пользователи выполняют свои прикладные задачи, которые осуществляются в формате вычислительных процессов.
Сетевые серверы являются аппаратными и программными системами, которые выполняют функции по управлению раздачей ресурсов сети общего доступа, способные функционировать и в формате обычной абонентской системы. Аппаратной частью сервера, как правило, являются очень мощные персональные компьютеры, большие или мини электронные вычислительные машины, а также компьютеры, сконструированные изначально для работы серверами. В составе локальной вычислительной сети возможно наличие нескольких разных серверов, управляющих ресурсами сети. Но всегда есть файл-сервер, который управляет внешними запоминающими устройствами общественного доступа и организует распределённые базы информационных данных. Рабочие станции и серверы подключены к кабелю подсети коммуникации посредством сетевых адаптеров, выполняющих функции интерфейса.
Структура локальных вычислительных сетей
Как только компьютеров становится много (больше двух), появляется проблема конфигурации физических связей, или топологии. Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам — электрические и информационные связи между ними.
От выбора топологии связей существенно зависят многие характеристики сети. Например, наличие между узлами нескольких путей повышает надежность сети. Простота присоединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко расширяемой.
Среди множества возможных конфигураций различают полносвязные и неполносвязные.
Полносвязнаятопология соответствует сети, в которой каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными (см. рис. 1,а). Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным, т.к. в таком случае комп в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов для связи с каждым из остальных компов сети. Эта топология в крупных сетях применяется редко, так как для связиNузлов требуетсяN(N-1)/2 физических дуплексных линий связей, т.е. имеет место квадратичная зависимость.
Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях, когда для обмена данными между двумя компьютерами может потребоваться промежуточная передача данных через другие узлы сети. Из этих известных топологий локальных сетей рассмотрим следующие: кольцевая, звездная (типа «звезда»), иерархическая (дерево) и магистральная (общая шина).
Кольцевая топология (рис. 1,б) основана на использовании однонаправленного высокоскоростного канала связи, образующего замкнутое кольцо или петлю. ЭВМ подключаются к кольцевой сети через активные элементы, входящие в состав сети и транслирующие циркуляцию в ней сообщения. По кольцевой структуре построена, например, сеть Flashnet фирмы «Ford Aerospase».
Достоинства кольцевой сети — простота организации связи между отдельными ЭВМ и высокая скорость обмена.
Недостатки — малая надежность при использовании единственной однонаправленной линии связи (для повышения надежности используют двойные линии связи с возможностью переключения при отказе одной из них).
Топология «звезда»(рис. 1,в) имеет центральный переключатель, осуществляющий коммутацию двунаправленных каналов связи, связывающих все ЭВМ сети с центральным переключателем (ЦП) или устройством. Последний помимо коммутации линий связи может выполнять обработку данных. Звездную конфигурацию имеет сеть GRNET фирмы «GRI». Надежность сети типа «звезда» определяется надежностью центрального переключателя. Недостаток сети — более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения ЦП; возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов ЦУ.
Иерархическая (дерево)(рис. 1,в) топология в настоящее время наиболее распространена как в локальных, так и глобальных сетях. При этом сеть строится с использование нескольких ЦУ (концентраторов), иерархически соединенных между собой связями типа звезда. Возможности ЭВМ в такой сети увеличиваются от нижних уровней к верхним. На надежность сети основное влияние оказывает ЭВМ верхнего уровня.
Особым частным случаем звезды является топология магистральная или общая шина. Сеть строится на основе одного общего канала связи и коллективном использовании его в режиме разделения времени (недостаток). Примером такой сети может служить сеть Ethernet, разработанная фирмой «Xorox corp».
Магистральная сеть имеет те же достоинства, что и кольцевая, однако ее проще реализовывать и расширить. Надежность магистральной сети определяется надежностью общего канала связи (недостаток). До недавнего времени общая шина являлась одной из самых популярных топологий для локальных сетей.
В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую, рассмотренную выше топологию, для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компами. В таких сетях можно выделить отдельные, произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией (рис. 2).
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.);
— сетевые адаптеры (карты) и кабели;
— периферийное оборудование ЛВС.
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.
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.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: