5. Локальные вычислительные сети: их характеристика, топология. Распределнная обработка данных . Технология «клиент-сервер»
ЛВС – неск ПК, расположенных на ограниченной территории, объединен м/д собой каналами связи для информационного обмена м/д пользователями.
1. В качестве рабочего места использ ПК или терминальные устр-ва, кот-е наз-ся рабочими станциями или узлами сети. Рабочая станция функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме и обеспечивает пользователя всем необходимым инструментарием для решения прикладных задач.
2. Сервер — это компьютер, выполняющий функции управления сетевыми ресурсами общего доступа: осуществляет хранение данных, управляет базами данных, выполняет удаленную обработку заданий, обеспечивает печать заданий и др. В серверных или иерархических сетях имеется 1 или неск серверов. В одноранговых сетях сервер отсутствует. Одноранговая сеть – это сеть без выделенного сервера.
3. Сетевой адаптер (сетевая карта), которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами.
4. Повторители и концентраторы. Основная функция повторителя (repeater)— повторение сигналов, поступающих на его порт.
Многопортовый повторитель часто называют концентратором (concentrator) или хабом (hub), что отражает тот факт, что данное устройство реализует не только функцию повторения сигналов, но и концентрирует в одном центральном устройстве функции объединения компьютеров в сеть.
5. Мосты и коммутаторы делят общую среду передачи данных на логические сегменты.
Основное отличие мостов и коммутаторов состоит в том, что мост обрабатывает кадры последовательно (один за другим), а коммутатор — параллельно (одновременно между всеми парами своих портов). Мост (bridge) – ретрансляционная система, соединяющая каналы передачи данных. Коммутатор (switching hub) — это многопортовый и многопроцессорный мост, обрабатывающий кадры со скоростью, значительно превышающей скорость работы моста.
6. Маршрутизатор (router) — ретрансляционная система соединяющая две коммуникационные сети либо их части.
7. Шлюз (gateway) — ретрансляционная система, обеспечивающая взаимодействие информационных сетей.
8. Каналы связи — это физическая среда для передачи информации между рабочими станциями или узлами сети.
9. Сетевая операционная система – это комплекс программ, обеспечивающих в сети обработку, хранение и передачу данных.
В качестве канала связи исп-ют:
ЛВС характеризуется топологией или архитектурой. Топология – это схема располож-я узлов в сети.
1-Шинная топология (Ethernet). Инф-я от передающего устр-ва поступает на сетевые адаптеры всех устр-в, включенных в сеть. Однако воспринимается только адаптером устр-ва, которому она предназначена.
Нед: только 1 машина может передавать сигнал; произошел обрыв сети => полетела вся сеть; для подключения пользователя приходится останавливать всю сеть; наличие коллизий (совпадении сигналов); ограничение числа пользователей
Дост: невысокая стоимость; полное исп-е соединений
2-Звездообразная топология: основа – центральное устройство, к которому подключаются рабочие станции сети.
Нед: большое кол-во соединительных проводов; неэкономичное исп-е материалов; ЦУ маломощное => тормозящая сеть; работоспос-ть сети зависит от работоспособности ЦУ.
Дост: невозможность коллизий; обрыв проводов => сеть работает; высока скорость соединений и передачи данных.
3-Кольцевая топология:
передача инф-ии: от машины к машине. Информация циркулирует только в 1 направлении.
Нед; выход из строя 1 станции => выходит вся сеть; долгая передача данных; низкая скорость работы.
Дост: наличие инф-ии о доставке данных; отсутствие коллизий; не очень высокая стоимость
4-Древовидная топология представляет собой более развитый вариант шинной топологии.
5-Полносвязная топология является наиболее сложной и дорогой. Она характеризуется тем, что каждый узел сети связан со всеми другими рабочими станциями.
6-гибридная топология ЛВС, которые приспособлены к требованиям конкретного заказчика и сочетающие фрагменты шинной, звездообразной или других топологий.
Распределенная обработка данных имеет следующие преимущества:
• возможность увеличения числа удаленных взаимодействующих пользователей, выполняющих функции сбора, обработки, хранения и передачи информации;
• снятие пиковых нагрузок с централизованной базы путем распределения обработки и хранения локальных баз на разных персональных компьютерах;
• обеспечение доступа пользователей к вычислительным ресурсам ЛВС;
• обеспечение обмена данными между удаленными пользователями.
При распределенной обработке производится работа с базой данных, т.е. представление данных, их обработка. При этом работа с базой на логическом уровне осуществляется на компьютере клиента, а поддержание базы в актуальном состоянии — на сервере.
Локальная база данных — это база данных, которая полностью располагается на одном ПК. Это может быть компьютер пользователя или сервер.
Распределенная база данных — может размещаться на нескольких ПК, чаще всего в роли таких ПК выступают серверы.
Распределенная обработка данных реализуется с помощью технологии «клиент-сервер».
Обработка данных в режиме «клиент-сервер» распределена между двумя объектами: клиентом и сервером. Сервером является ЭВМ, предоставляющая свои ресурсы пользователям, а клиентом — потребитель этих ресурсов. Ресурсы может предоставлять файловый сервер, вычислительный сервер, сервер баз данных, принт-сервер и др. Так как сервер (или серверы) обслуживает одновременно многих клиентов, то на сервере должна функционировать многозадачная операционная система.
В режиме «клиент-сервер» сервер играет активную роль, так как его программное обеспечение позволяет обработать запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Потоки информации, передаваемые по сети, становятся меньшими, поскольку сервер сначала обрабатывает запросы, а уж затем посылает клиенту только то, в чем тот действительно нуждается. Кроме того, пользователь освобожден от необходимости знать, где находится требуемая ему информация. Сервер также контролирует допустимость обращения к записям на индивидуальной основе, что обеспечивает большую безопасность данных.
Выделяют четыре модели реализации технологии «клиент-сервер»
1-Модель файлового сервераэ Один из компьютеров в сети считается файловым сервером и предоставляет другим компьютерам услуги по обработке файлов.
2-Модель доступа к удаленным данным.В этой модели компонент представления и прикладной компонент также совмещены и выполняются на компьютере-клиенте.
3-Модель сервера баз данных основана на механизме хранимых процедур. Процедуры хранятся в словаре баз данных, разделяются между несколькими клиентами и выполняются на том же компьютере, где функционирует SQL-сервер.
4-Модель сервера приложений позволяет помещать прикладные программы на отдельные серверы приложений.
36) Сети типа «клиент-сервер»
• клиенты – менее мощные компьютеры сети, владеющие неразделяемыми ресурсами и имеющие доступ к ресурсам серверов. Архитектура сети типа «клиент-сервер» оправдана, если:
• в сети планируется работа с единым сетевым ресурсом, например, одновременная работа нескольких пользователей с общей базой данных, расположенной на сервере;
• целесообразно сосредоточить все разделяемые сетевые ресурсы (например, сетевой принтер) в одном месте и не требуется общение рабочих станций между собой.
• высокая производительность за счет разделения ресурсов сети;
• возможность организации эффективной защиты данных;
• эффективная организация резервного копирования данных;
• способность поддерживать работу в сети сотен и тысяч пользователей;
• хорошие возможности для расширения.
• требуют постоянного квалифицированного обслуживания – администрирования.
3.1.4.3. Серверы лвс
Сервер ЛВС – выделенный компьютер, который предоставляет другим компьютерам сети доступ к общим сетевым ресурсам. Программа, реагирующая на соответствующие запросы и выполняющая их, называется службой или сервисом.
Файл-сервер предоставляет доступ к общему дисковому пространству, в котором хранятся общедоступные файлы, и, в основном, определяет возможности ЛВС.
Прикладные серверы представляют собой средства расширения возможностей ЛВС и включают в себя: сервер баз данных, сервер печати, сервер резервирования, факс-сервер и т.д.
37) Топологии лвс
В ЛВС наиболее широкое распространение получили следующие топологии.
1. «Шина» (bus) – представляет собой кабель, именуемый магистралью или сегментом, к которому подключены все компьютеры сети (рис.3.1). (этот рисунок диктовать не надо он тут просто для меня))
Кадр, передаваемый от любого компьютера, распространяется по шине в обе стороны и поступает в буферы сетевых адаптеров всех компьютеров сети, как это пунктиром показано на рис.3.1. Но только тот компьютер, которому адресуется данный кадр, сохраняет его в буфере для дальнейшей обработки. Следует иметь в виду, что в каждый момент времени передачу может вести только один компьютер. На производительность сети (скорость передачи данных) влияют следующие факторы:
• количество компьютеров в сети и их технические параметры;
• интенсивность (частота) передачи данных;
• типы работающих сетевых приложений;
• расстояние между компьютерами в сети.
Для предотвращения отражения электрических сигналов на каждом конце кабеля устанавливают терминаторы, поглощающие отраженные сигналы.
При нарушении целостности сети (обрыв или отсоединение кабеля), а также при отсутствии терминаторов, сеть «падает» и прекращает функционировать.
2. «Звезда» (star), в которой все компьютеры подключаются к центральному компоненту – концентратору (рис.3.2). (этот рисунок диктовать не надо он тут просто для меня))
Передаваемый кадр может быть доступен всем компьютерам сети, как в топологии «шина», или же, в случае интеллектуального концентратора, работающего на 2-м уровне OSI-модели, направляться конкретному компьютеру в соответствии с адресом назначения. Основными недостатками такой топологии являются:
• значительный расход кабеля для территориально больших сетей;
• низкая надежность (узкое место – концентратор).
3. «Кольцо» (ring). Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер (рис.3.3). В отличие от пассивной топологии «шина», каждый компьютер выступает в роли повторителя, записывая кадр в буфер сетевого адаптера и затем передавая их следующему компьютеру. (этот рисунок диктовать не надо он тут просто для меня))
В зависимости от способа передачи сигналов различают:
1) пассивные топологии, в которых компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю, поэтому выход из строя одного из компьютеров не сказывается на работе остальных;
2) активные топологии, в которых компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.
38) Повторитель (repeater) – простейшее сетевое устройство для построения многосегментных ЛВС, усиливающий сигнал, полученный с одного сегмента, и передающий его в другой сегмент (рис.3.5). Повторитель принимает сигналы из одного сегмента кабеля и побитно синхронно повторяет их в другом сегменте, улучшая форму и мощность импульсов, а также синхронизируя импульсы. Повторитель объединяет абсолютно идентичные сети и работает на самом нижнем – физическом уровне OSI-модели.
• простота организации многосегментных ЛВС;
• значительное повышение загрузки в обоих сегментах, т.к. даже «местные» сообщения одного сегмента передаются в другую сеть;
• снижение производительности (скорости передачи данных) СПД.
Концентратор (hub / хаб) – сетевое устройство, используемое в сетях на витой паре, в котором концентрируются идущие от рабочих станций отрезки кабеля (рис.3.6). Через концентратор компьютер подсоединяется к единой среде обмена данными между станциями ЛВС – серверу или магистральному каналу. Простейший концентратор представляет собой многопортовый повторитель и используется в качестве центрального узла ЛВС с топологией «звезда». Концентратор может иметь от 8 до 32 портов для подключения компьютеров. Дальнейшее увеличение количества портов достигается путем объединения концентраторов в единый стек концентраторов, как это показано на рис.3.7.
Кроме портов для подсоединения рабочих станций с помощью витой пары концентраторы могут иметь разъем для подсоединения к высокоскоростному магистральному каналу на коаксиальном кабеле или волоконно-оптическом кабеле.