Совместное функционирование многих компьютеров в системе одного учреждения достигается монтажом локальной вычислительной се ти (ЛВС; Local Area Network, LAN). Разумное планирование ЛВС помогает оптимально распределить вычислительные мощности.
Подключив ЛВС к Интернету, вы сможете:
– просматривать серверы Интернета и искать на них любую информацию;
– обмениваться сообщениями электронной почты с другими пользователями Интернета;
– публиковать собственную информацию на собственных страницах в Интернете.
1 Сетевые средства коммуникаций
Для соединения компьютеров между собой используют средства коммутации.
В качестве таких средств наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают следующие показатели:
– стоимость монтажа и обслуживания,
– скорость передачи информации,
– ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополнительных усилителей-повторителей (репитеров)),
– безопасность передачи данных.
Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показателей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.
Витая пара
Наиболее дешевым кабельным соединением является витое проводное соединение часто называемое “витой парой” (twisted pair). Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехо незащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и простота установки. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.
Коаксиальный кабель
Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации.
Широкополосный коаксиальный кабель
Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации
до 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево, коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).
Еthernet-кабель
Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или желтый кабель (yellow cable). Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet – около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.
Сheapernеt-кабель
Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheapernet-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в 10 Мбит/с.
При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors).
Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля – около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала
Оптоволоконные линии
Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподспушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна.
Типы сетей
В зависимости от способа организации обработки данных и взаимодействия пользователей, который поддерживается конкретной сетевой операционной системой, выделяют два типа информационных сетей:\
- иерархические сети;
- сети клиент/сервер.
В иерархических сетях все задачи, связанные с хранением, обработкой данных, их представлением пользователям, выполняет центральный компьютер. Пользователь взаимодействует с центральным компьютером с помощью терминала. Операциями ввода/вывода информации на экран управляет центральный компьютер.
Достоинства иерархических систем:
- отработанная технология обеспечения сохранности данных;
- надежная система защиты информации и обеспечения секретности.
Недостатки:
- высокая стоимость аппаратного и программного обеспечения, высокие эксплуатационные расходы;
- быстродействие и надежность сети зависят от центрального компьютера.
Модели клиент-сервер – это технология взаимодействия компьютеров в сети, при которой каждый из компьютеров имеет свое назначение и выполняет свою определенную роль. Одни компьютеры в сети владеют и распоряжаются информационно-вычислительными ресурсами (процессоры, файловая система, почтовая служба, служба печати, база данных), другие имеют возможность обращаться к этим службам, пользуясь их услугами.
Компьютер, управляющий тем или иным ресурсом называют сервером этого ресурса, а компьютер, пользующийся им – клиентом.
Каждый конкретный сервер определяется видом того ресурса, которым он владеет. Например, назначением сервера баз данных является обслуживание запросов клиентов, связанных с обработкой данных; файловый сервер, или файл-сервер, распоряжается файловой системой и т.д.
Один из основных принципов технологии клиент-сервер заключается в разделении функций стандартного интерактивного приложения на четыре группы, имеющие различную природу.
Первая группа – это функции ввода и отображения данных.
Вторая группа – объединяет чисто прикладные функции, характерные для данной предметной области (для банковской системы – открытие счета, перевод денег с одного счета на другой и т.д.).
Третья группа – фундаментальные функции хранения и управления информационно-вычислительными ресурсами (базами данных, файловыми системами и т.д.).
Четвертая группа – служебные функции, осуществляющие связь между функциями первых трех групп.
В соответствии с этим в любом приложении выделяются следующие логические компоненты:
- компонент представления (presentation), реализующий функции первой группы;
- прикладной компонент (business application), поддерживающий функции второй группы;
- компонент доступа к информационным ресурсам (resource manager), поддерживающий функции третьей группы, а также вводятся и уточняются соглашения о способах их взаимодействия (протокол взаимодействия).
Различия в реализации технологии клиент-сервер определяются следующими факторами:
- видами и механизмами программного обеспечения, в которые интегрирован каждый из этих компонентов;
- способом распределения логических компонентов между компьютерами в сети;
- механизмами, используемыми для связи компонентов между собой.
Выделяются четыре подхода, реализованные в следующих моделях:
- модель файлового сервера (File Server – FS);
- модель доступа к удаленным данным (Remote Data Access – RDA);
- модель сервера баз данных (Data Base Server – DBS);
- модель сервера приложений (Application Server – AS).
По организации взаимодействия принято выделять два типа систем, использующих метод клиент/сервер:
- равноправная сеть;
- сеть с выделенным сервером.
Равноправная сеть – это сеть, в которой нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций, нет единого устройства хранения данных. Операционная система такой сети распределена по всем рабочим станциям, поэтому каждая рабочая станция одновременно может выполнять функции как сервера, так и клиента. Пользователю в такой сети доступны все устройства (принтеры, жесткие диски и т.п.), подключенные к другим рабочим станциям.
Достоинства:
- низкая стоимость (используются все компьютеры, подключенные к сети, и умеренные цены на ПО для работы сети);
- высокая надежность (при выходе из строя одной рабочей станции, доступ прекращается лишь к некоторой части информации).
Недостатки:
- работа сети эффективна только при количестве одновременно работающих станций не более 10;
- трудности организации эффективного управления взаимодействием рабочих станций и обеспечение секретности информации;
- трудности обновления и изменения ПО рабочих станций.
Сеть с выделенным сервером – здесь один из компьютеров выполняет функции хранения данных общего пользования, организации взаимодействия между рабочими станциями, выполнения сервисных услуг – сервер сети. На таком компьютере выполняется операционная система, и все разделяемые устройства (жесткие диски, принтеры, модемы и т.п.) подключаются к нему, выполняет хранение данных, печать заданий, удаленная обработка заданий. Рабочие станции взаимодействуют через сервер, поэтому логическую организацию такой сети можно представить топологией “звезда”, где центральное устройство – сервер.
Достоинства:
- выше скорость обработки данных (определяется быстродействием центрального компьютера, и на сервер устанавливается специальная сетевая операционная система, рассчитанная на обработку и выполнение запросов, поступивших одновременно от нескольких пользователей);
- обладает надежной системой защиты информации и обеспечения секретности;
- проще в управлении по сравнению с равноправными.
Недостатки:
- такая сеть дороже из-за отдельного компьютера под сервер;
- менее гибкая по сравнению с равноправной.
Сети с выделенным сервером являются более распространенными. Примеры сетевых операционных систем такого типа: LAN Server, IBM Corp., VINES, Banyan System Inc., NetWare, Novell Inc.
Сетевые технологии
В 1960-х гг. появились первые вычислительные сети и началась новая научно-техническая революция. Впервые произошло объединение компьютерных технологий сбора, хранения, обработки информации с технологиями передачи данных и технологиями связи. Это сделало возможным применять распределенную обработку данных, обширно использовать сетевые технологии в автоматизации различных сфер деятельности: коммерческой, производственной, научной и др.
Под сетевыми технологиями следует понимать совокупностьпрограммных, аппаратных и организационных средств, обеспечивающих коммуникацию и распределение вычислительных ресурсовкомпьютеров, подключенных к сети.
Вычислительные сети принято подразделять на:
- локальные (ЛВС)
- глобальные
В отличие от глобальных, локальные сети могут охватывать только незначительные расстояния. Например: группа рядом стоящих зданий, несколько компьтерных классов и т.д. Если же сеть, охватывает довольно большие расстояния, такие как между городами или даже континентами, то такие сети называются глобальными.
