Характеристика сетевых информационных технологий

Лекция

ХАРАКТЕРИСТИКА  СЕТЕВЫХ  
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 

1. Компьютерные  информационные сети

2. Локальные  вычислительные сети

3. Способы  коммутации и передачи данных

4. Программное  обеспечение вычислительных сетей

5. Основные  параметры ЛВС

6. Обеспечение безопасности информации в вычислительных сетях 

     1. Компьютерные информационные сети

     Компьютерная  сеть представляет собой совокупность компьютеров, объединенных средствами передачи данных.

     Средства  передачи данных в общем случае могут  состоять из следующих элементов: связных компьютеров, каналов связи (спутниковых, телефонных, цифровых, волоконно-оптических, радио- и других), коммутирующей аппаратуры, ретрансляторов, различного рода преобразователей сигналов и других элементов и устройств.

     Архитектура сети ЭВМ определяет принципы построения и функционирования аппаратного и программного обеспечения элементов сети.

     Современные сети можно классифицировать по различным  признакам: по удаленности компьютеров, топологии, назначению, перечню предоставляемых  услуг, принципам управления (централизованные и децентрализованные), методам коммутации (без коммутации, телефонная коммутация, коммутация цепей, сообщений, пакетов и дейтаграмм и т. д.), видам среды передачи и т. д.

     Вычислительные  сети, состоящие из программно-совместимых ЭВМ, являются или гомогенными.

     Если  ЭВМ, входящие в сеть, программно несовместимы, то такая сеть называется неоднородной или гетерогенной.

     По  типу организации передачи данных различают  сети: с коммутацией каналов, с  коммутацией сообщений, с коммутацией пакетов. Имеются сети, использующие смешанные системы передачи данных.

     По  способу управления вычислительные сети классифицируются на следующие: сети с децентрализованным управлением; сети с централизованным управлением; сети со смешанным управлением. В первом случае каждая ЭВМ, входящая в состав сети, включает полный набор программных средств для координации выполняемых сетевых операций. Сети такого типа сложны и достаточно дороги. так как операционные системы отдельных ЭВМ разрабатываются с ориентацией на коллективный доступ к общему полю памяти сети. При этом в каждый конкретный момент времени доступ к общему полю памяти предоставляется только для одной ЭВМ. А координация работы ЭВМ осуществляется под управлением единой операционной системы сети.

     В условиях смешанных сетей под централизованным управлением ведется решение задач, обладающих высшим приоритетом и, как правило, связанных с обработкой больших объемов информации.

     По  структуре построения (топологии) сети подразделяются на классы:

• одноузловые;
• многоузловые;
• одноканальные;
• многоканальные.

     Все известные компьютерные сети по организационному признаку и предоставляемому пользователю множеству возможностей для использования  информационных ресурсов можно классифицировать следующим образом:

• локальные вычислительные сети;
• сеть Internet (Интернет);
• корпоративные сети Intranet (Интранет);
• сети электронных досок объявлений (сети BBS);
• компьютерные сети на основе FTN-технологий.

     В рамках приведенной классификации  существуют, создаются и развиваются  сети, ориентированные на научную, учебную и учебно-научную проблематику.

     Сети  делятся на общественные, частные  и коммерческие.

     По  рекомендациям ISO для физического  уровня определены следующие классы общественных сетей:

     до 1000 км — средней длины;

     до 10 000 км — длинные;

     до 25 000 км — самые длинные наземные;

     до 80 000 км — магистральные через  спутник;

     до 160 000 км — магистральные международные  через два спутника.

     В зависимости от удаленности компьютеров  сети условно разделяют на глобальные, региональные и локальные.

     Произвольная  глобальная сеть (GAN-Global Area Network) объединяет абонентов, расположенных в различных  странах, на различных континентах. Сеть может включать другие глобальные сети, локальные сети, а также  отдельно подключаемые к ней компьютеры (удаленные компьютеры) или отдельно подключаемые устройства ввода-вывода.

     Взаимодействие  между абонентами в глобальной сети осуществляется на базе телефонных линий  связи, радиосвязи и систем спутниковой  связи. Глобальная вычислительная сеть позволяет решить проблему объединения мировых информационных ресурсов и организации доступа к этим. Глобальные сети бывают четырех основных видов: городские, региональные, национальные и транснациональные.

     В качестве устройств ввода-вывода в  сети могут использоваться, например, печатающие и копирующие устройства, кассовые и банковские аппараты, дисплеи (терминалы) и факсы, причем они могут быть удалены друг от друга на значительное расстояние.

     Региональная  вычислительная сеть (MAN-Metropolitan Area Network) связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами составляет десятки, сотни километров.

     Локальные вычислительные сети (ЛВС), Local Area Network (LAN), объединяют абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов ЛВС. Компьютеры в ЛВС могут быть расположены на расстоянии до нескольких километров и обычно соединены при помощи скоростных линий связи со скоростью обмена от 1 до 10 и более Мбит/с.

     ЛВС обычно развертываются в рамках некоторой  организации (корпорации, учреждения). Поэтому их иногда называют корпоративными системами или сетями. Компьютеры при этом, как правило, находятся в пределах одного помещения, здания или соседних зданий.

     Объединение глобальных, региональных и локальных  вычислительных сетей позволяет  создавать многосетевые иерархии, обеспечивая  доступ к мировым информационным ресурсам.

     Итак, для того, чтобы создать компьютерную сеть, нужны компьютеры, линии связи, а также специальные устройства для подключения компьютеров  к линиям связи. Наконец, необходимо установить специальное программное  обеспечение для управления совместной работы в сети. 

     2. Локальные вычислительные сети

     С появлением микроЭВМ и персональных ЭВМ возникли локальные вычислительные сети. Они позволили поднять на качественно новую ступень управление производственным объектом, повысить эффективность использования ЭВМ, улучшить качество обрабатываемой информации, реализовать безбумажную технологию, создать новые технологии.

    Локальная вычислительная сеть – компьютерная сеть для ограниченного круга  пользователей, объединяющая компьютеры в одном помещении или в рамках одного предприятия.

     Дадим развернутое определение локальной  вычислительной сети [3].

     Локальная вычислительная сеть (ЛВС) – это  совокупность технических средств (компьютеров, кабелей, сетевых адаптеров  и др.), работающих под управлением  сетевой операционной системы и прикладного программного обеспечения.

     Локальные сети получили широкое распространение, начиная с 80-х годов. Локальная  компьютерная сеть позволяет легко  обмениваться информацией внутри отдельной  организации.

     По  назначению (характеру реализуемых функций) ЛВС их можно разделить на следующие категории:

• вычислительные, выполняющие преимущественно расчетные работы;
• информационно-вычислительные, кроме расчетных выполняющие работу по информационному обслуживанию пользователей;
• информационные, выполняющие в основном информационное обслуживание пользователей (создание и оформление документов, доставку пользователю директивной, текущей, справочной и другой нужной ему информации);
• информационно-поисковые – разновидность информационных, специализирующуюся на поиске информации в сетевых хранилищах по нужной пользователю тематике;
• информационно-советующие, обрабатывающие текущую организационную, техническую и технологическую информацию и вырабатывающие результирующую информацию для поддержки принятия пользователем правильных решений;
• информационно-управляющие, обрабатывающие текущую техническую и технологическую информацию и вырабатывающие результирующую информацию, на базе которой автоматически вырабатываются воздействия на управляемую систему и т. д.

     По  количеству подключенных к сети компьютеров  сети можно разделить на малые, объединяющие до 10-15 машин, средние – до 50 машин  и большие – свыше 50 машин.

     По  территориальной расположенности  ЛВС делятся на компактно размещенные (все компьютеры расположены в одном помещении) и распределенные (компьютеры сети размещены в разных помещениях).

     По  пропускной способности ЛВС делятся  на три группы:

• ЛВС с малой пропускной способностью (скорости передачи данных в пределах до десятка мегабит в секунду), использующие чаще всего в качестве каналов связи тонкий коаксиальный кабель или витую пару;
• ЛВС со средней пропускной способностью (скорости передачи данных несколько десятков мегабит в секунду), использующие чаще всего в качестве каналов связи толстый коаксиальный кабель или экранированную витую пару;
• ЛВС с большой пропускной способностью (скорости передачи данных сотни и даже тысячи мегабит в секунду), использующие чаще всего в качестве каналов связи волоконно-оптические кабели.

     Объединение компьютеров в ЛВС обеспечивает решение задач коллективной работы с информацией.

     1. Разделение файлов. ЛВС позволяет многим пользователям одновременно работать с одним файлом, хранящимся на центральном файл-сервере. Например, на предприятии или фирме несколько сотрудников могут одновременно использовать одни и те же руководящие документы.

     2. Передача файлов. ЛВС позволяет быстро и надежно копировать файлы любого размера с одной машины на другую.

     3. Доступ к информации и файлам. ЛВС позволяет запускать прикладные программы любой из рабочих станций, где бы она ни была расположена.

     4. Разделение прикладных программ и баз данных. ЛВС позволяет двум пользователям использовать одну и ту же копию программы. При этом, конечно, они не могут одновременно редактировать один и тот же документ или запись в базе данных.

     5. Одновременный ввод данных в прикладные программы. Сетевые прикладные программы позволяют нескольким пользователям одновременно вводить данные, необходимые для работы этих программ. Например, вести записи в базе данных так, что они не будут мешать друг другу. Однако только специальные сетевые версий программ позволяют одновременный ввод информации. Обычные компьютерные программы позволяют работать с набором файлов только одному пользователю.

     6. Разделение принтера или другого технического устройства. ЛВС позволяет нескольким пользователям на различных рабочих станциях совместно использовать один или несколько дорогостоящих лазерных принтеров или других устройств.

     7. Электронная почта. Пользовать может использовать ЛВС как почтовую службу и рассылать служебные записки, доклады, сообщения и т.п. другим пользователям. В отличие от телефона электронная почта передаст ваше сообщение даже в том случае, если в данный момент абонент (группа абонентов) отсутствует на своем рабочем месте, причем для этого ей не потребуется бумаги.

     Топология вычислительной сети во многом определяется структурой сети связи, т.е. способом соединения абонентов друг с другом и ЭВМ [3]. По топологическим признакам ЛВС  делятся на сети следующих типов: с общей шиной, кольцевые, иерархические, радиальные и многосвязные Рис. 1. 
 

     

       

     Топология вычислительной сети в ЛВС с общей  шиной (Рис. 1) характеризуется тем, что  одна из машин служит в качестве системного обслуживающего устройства, обеспечивающего централизованный доступ к общим файлам и базам данных, печатающим устройствам и другим вычислительным ресурсам.