Характеристика сетевых информационных технологий

     Сети  данного типа приобрели большую  популярность благодаря низкой стоимости, высокой гибкости и скорости передачи данных, легкости расширения сети (подключение  новых абонентов к сети не сказывается на ее основных характеристиках). К недостаткам шинной топологии следует отнести необходимость использования довольно сложных протоколов и уязвимость в отношении физических повреждений кабеля.

     Кольцевая топология (Рис. 1, б) в сети отличается тем, что информация по кольцу может передаваться только в одном направлении и все подключенные ПЭВМ могут участвовать в ее приеме и передаче. При этом абонент-получатель должен пометить полученную информацию специальным маркером, иначе могут появиться «заблудившиеся» данные, мешающие нормальной работе сети.

     Как последовательная конфигурация кольцо особенно уязвимо в отношении  отказов:

выход из строя какого-либо сегмента кабеля приводит к прекращению обслуживания всех пользователей. Разработчики ЛВС приложили немало усилий, чтобы справиться с этой проблемой. Защита от повреждений или отказов обеспечивается либо замыканием кольца на обратный (дублирующий) путь, либо переключением на запасное кольцо. И в том, и в другом случае сохраняется общая кольцевая топология.

     Иерархическая ЛВС (конфигурация типа «дерево») представляет собой более развитой вариант  структуры ЛВС, построенной на основе общей шины (Рис. 1, в). Дерево образуется путем соединения нескольких шин  с корневой системой, где размещаются самые важные компоненты ЛВС. Оно обладает необходимой гибкостью для того, чтобы охватить средствами ЛВС несколько этажей в здании или несколько зданий на одной территории, и реализуется, как правило, в сложных системах, насчитывающих десятки и даже сотни абонентов.

     Радиальную (звездообразную) конфигурацию (Рис. 1, г) можно рассматривать как дальнейшее развитие структуры «дерево с  корнем» с ответвлением к каждому  подключенному устройству. В центре сети обычно размещается коммутирующее  устройство, обеспечивающее жизнеспособность системы. ЛВС подобной конфигурации находят наиболее частое применение в автоматизированных учрежденческих системах управления, использующих центральную базу данных. Звездообразные ЛВС, как правило, менее надежны, чем сети с общей шиной или иерархические, но эта проблема решается дублированием аппаратуры центрального узла. К недостаткам можно также отнести значительное потребление кабеля (иногда в несколько раз превышающее расход в аналогичных по возможностям ЛВС с общей шиной или иерархических).

     Наиболее  сложной и дорогой является многосвязная топология (Рис. 1, д), в которой каждый узел связан со всеми другими узлами сети. Эта топология в ЛВС применяется  очень редко, в основном там, где  требуются исключительно высокие  надежность сети и скорость передачи данных.

     На  практике чаще встречаются гибридные  ЛВС, приспособленные к требованиям  конкретного заказчика и сочетающие фрагменты шинной, звездообразной и  других топологий.

     Основными аппаратными компонентами ЛВС являются:

• рабочие станции;
• серверы;
• интерфейсные платы;
• кабели.

     Рабочие станции (PC) – это, как правило, персональные ЭВМ, которые являются рабочими местами  пользователей сети.

     Требования, предъявляемые к составу рабочих  станций, определяются характеристиками решаемых в сети задач, принципами организации вычислительного процесса, используемой операционной системой и некоторыми другими факторами.

     Иногда  в рабочей станции, непосредственно  подключенной к сетевому кабелю, могут  отсутствовать накопители на магнитных  дисках. Такие рабочие станции называют бездисковыми рабочими станциями.

     Основным  преимуществом бездисковых PC является низкая стоимость, а также высокая  защищенность от несанкционированного проникновения в систему пользователей  и компьютерных вирусов. Недостаток бездисковой PC заключается в невозможности работать в автономном режиме (без подключения к серверу), а также иметь свои собственные архивы данных и программ.

     Серверы в ЛВС выполняют функции распределения  сетевых ресурсов. Обычно его функции  возлагают на достаточно мощный ПК, мини-ЭВМ, большую ЭВМ или специальную ЭВМ-сервер. В одной сети может быть один или несколько серверов. Каждый из серверов может быть отдельным или совмещенным с PC. В последнем случае не все, а только часть ресурсов сервера оказывается общедоступной.

     При наличии в ЛВС нескольких серверов каждый из них управляет работой  подключенных к нему рабочих станций. Совокупность компьютеров сервера  и относящихся к нему рабочих  станций часто называют доменом. Иногда в одном домене находится  несколько серверов. Обычно один из них является главным, а другие – выполняют роль резерва (на случай отказа главного сервера) или логического расширения основного сервера.

     Существует  два основных принципа управления в  локальных сетях: централизация  и децентрализация.

     Согласно  этим принципам локальные сети бывают:

• одноранговые сети;
• сети с выделенным сервером (файл-сервером).

     Одноранговые  сети не предусматривают выделение  специальных компьютеров, организующих работу сети. Каждый пользователь, подключаясь  к сети, выделяет в сеть какие-либо ресурсы (дисковое пространство, принтеры) и подключается к ресурсам, предоставленным в сеть другими пользователями. Такие сети просты в установке, наладке, они существенно дешевле сетей с выделенным сервером.

     В свою очередь, сети с выделенным сервером, несмотря на сложность настройки и относительную дороговизну, позволяют осуществлять централизованное управление. В данном случае все компьютеры, кроме сервера, называются рабочими станциями.

     Сервер  – компьютер, выделенный для совместного  использования участниками сети, поставляющий ресурсы и услуги.

     Клиент  – компьютер, использующий ресурсы  и услуги сервера.

     Каждый  компьютер сети имеет уникальное сетевое имя. Каждому пользователю серверной сети необходимо согласовать  с администратором сети свое сетевое имя и сетевой пароль.

     Следует заметить, что в серверной сети на компьютеры с разными ролями устанавливают  различные операционные системы. Так, на сервер устанавливают одну из серверных  операционных систем. В качестве примера  можно указать Windows NT Server. На компьютеры-клиенты можно устанавливать любую операционную систему, содержащую средства для выполнения роли клиента серверной сети, например, Windows 95/98.

     Каждый  компьютер сети имеет уникальное сетевое имя, позволяющее однозначно его идентифицировать. Для каждого пользователя серверной сети необходимо иметь свое сетевое имя и сетевой пароль. Имена компьютеров, сетевые имена и пароли пользователей прописываются на сервере.

     Для удобства управления локальной компьютерной сетью, несколько компьютеров, имеющих равные права доступа, объединяют в рабочие группы.

     Совокупность  приемов разделения и ограничения  прав доступа участников компьютерной сети к ресурсам называется политикой  сети.

     Обеспечением  работоспособности сети и ее администрированием занимается системный администратор – человек, управляющий организацией работы локальной сети.

     Рабочая группа – группа компьютеров в  локальной сети.

     Политика  сети – совокупность приемов разделения и ограничения прав доступа участников компьютерной сети к ресурсам.

     Системный администратор – человек, управляющий организацией работы локальной сети. 

     3. Способы коммутации и передачи  данных

     Основная  функция систем передачи данных в  условиях функционирования вычислительных сетей заключается в организации  быстрой и надежной передачи информации произвольным абонентам сети, а также в сокращении затрат на передачу данных.

     Важнейшая характеристика сетей передачи данных - время доставки информации – зависит  от структуры сети передачи данных, пропускной способности линий связи, а также от способа соединения каналов связи между взаимодействующими абонентами сети и способа передачи данных по этим каналам. В настоящее время различают системы передачи данных с постоянным включением каналов связи (некоммутируемые каналы связи) и коммутацией на время передачи информации по этим каналам.

     При использовании некоммутируемых  каналов связи средства приема-передачи абонентских пунктов и ЭВМ  постоянно соединены между собой, т.е. находятся в режиме «on-line». В  этом случае отсутствуют потери времени  на коммутацию, обеспечиваются высокая степень готовности системы к передаче информации, более высокая надежность каналов связи и, как следствие, достоверность передачи информации. Недостатками такого способа организации связи являются низкий коэффициент использования аппаратуры передачи данных и линий связи, высокие расходы на эксплуатацию сети. Рентабельность подобных сетей достигается только при условии достаточно полной загрузки этих каналов.

     При коммутации абонентских пунктов  и ЭВМ только на время передачи информации (т.е. нормальным режимом для которых является режим «off-line») принцип построения узла коммутации определяется способами организации прохождения информации в сетях передачи данных.

     Существуют  три основных способа подготовки и передачи информации в сетях, основанных на коммутации: каналов; сообщений; пакетов.

Коммутация  каналов 

     Способ  коммутации каналов заключается  в установлении физического канала связи для передачи данных непосредственно  между абонентами сети (Рис. 2). При  использовании коммутируемых каналов тракт (путь) передачи данных образуется из самих каналов связи и устройств коммутации, расположенных в узлах связи.

     Установление  соединения заключается в том, что  абонент посылает в канал связи  заданный набор символов, прохождение  которых по сети через соответствующие  узлы коммутации вызывает установку  нужного соединения с вызываемым абонентом. Этот транзитный канал образуется в начале сеанса связи, остается фиксированным на период передачи всей информации и разрывается только после завершения передачи информации.

     

     Такой способ соединения используется в основном в сетях, где требуется обеспечить непрерывность передачи сообщений (например, при использовании телефонных каналов связи и абонентского телеграфа). В этом случае связь абонентов возможна только при условии использования ими однотипной аппаратуры, одинаковых каналов связи, а также единых кодов.

     К достоинствам данного способа организации соединения абонентов сети следует отнести:

• гибкость системы соединения в зависимости от изменения потребностей;
• высокую экономичность использования каналов, достигаемую за счет их эксплуатации только в течение времени установления связи и непосредственно передачи данных;
• невысокие расходы на эксплуатацию каналов связи (на порядок меньше, чем при эксплуатации некоммутируемых линий связи).

     Способ  коммутации каналов более оперативный, так как позволяет вести непрерывный  двусторонний обмен информацией между двумя абонентами.

     Недостатками  коммутируемых каналов связи  является необходимость использования  специальных и коммутирующих  устройств, которые снижают скорость передачи данных и достоверность  передаваемой информации.

     Использование специальных методов и средств, обеспечивающих повышение достоверности передачи информации в сети, влечет за собой снижение скорости передачи данных за счет увеличения объема передаваемой информации, вызванного необходимостью введения избыточных знаков, за счет потерь времени на кодирование информации в узле-передатчике и декодирование, логический контроль и другие преобразования – в узле-приемнике.