Оглавление
Введение
Все вычислительные сети можно классифицировать
по ряду признаков. В зависимости от расстояний
между ПК различают следующие вычислительные
сети: локальные вычислительные сети -
ЛВС (LAN - Local Area Networks) - компьютерные сети,
расположенные в пределах небольшой ограниченной
территории (здании или в соседних зданиях)
не более 10-15 км; территориальные вычислительные
сети, которые охватывают значительное
географическое пространство. К территориальным
сетям можно отнести сети региональные
(MAN - Metropolitan Area Network) и глобальные (WAN - Wide
Area Network), имеющие региональные или глобальные
масштабы соответственно. Региональные
сети связывают абонентов района, города
или области. Глобальные сети объединяют
абонентов, удаленных между собой на значительное
расстояние, находящихся в различных странах
или континентах.
В настоящее время на предприятиях и
в учреждениях нашли широкое применение
локальные вычислительные сети, основное
назначение которых обеспечить доступ
к разделяемым или сетевым (общим, то есть
совместно используемым) ресурсам, данным
и программам. Кроме того, ЛВС позволяют
сотрудникам предприятий оперативно обмениваться
между собой информацией.
Локальная вычислительная сеть (или LAN,
Local Area Network) представляет собой соединение
нескольких ПК с помощью соответствующего
аппаратного и программного обеспечения.
Слово “локальная” в этом названии означает,
что все соединенные ПК выполняют задачи,
как правило, в пределах одного здания
или соседних зданий.
ЛВС нашли широкое применение в системах
автоматизированного проектирования
и технологической подготовки производства,
системах управления производством и
технологическими комплексами, в конторских
системах, бортовых системах управления
и т.д.
Основное назначение ЛВС:
- распределение данных (Data Sharing). Данные в сети хранятся на центральном ПК и могут быть доступны на рабочих
станциях. Благодаря этому не надо на каждом рабочем месте
иметь накопители для хранения одной и той же информации;
- распределение ресурсов (Resource Sharing). Периферийные (чаще всего дорогие) устройства могут быть доступны для всех пользователей сети. Такими устройствами могут быть, например, факс или лазерный принтер;
- распределение программ (Software Sharing). Все пользователи сети могут совместно иметь доступ к программам, которые были один раз централизованно установлены. Конечно, при этом
должна работать сетевая версия соответствующих
программ;
- электронная почта (Electronic Mail). Все пользователи сети могут интерактивно соединяться друг с другом, чтобы
передавать или принимать сообщения.
ЛВС
История развития
Работы по созданию ЛВС начались еще
в 60-х годах с попытки внести новую технологию
в телефонную связь. Эти работы не имели
серьезных результатов вследствие дороговизны
и низкой надежности электроники. В начале
70-х годов в исследовательском центре
компании "Xerox", лабораториях при
Кембриджском университете и ряде других
организаций было предложено использовать
единую цифровую сеть для связи мини-ЭВМ.
Использовалась шинная и кольцевая магистрали,
данные передавались пакетами со скоростью
более 2 Мбит/с.
В конце 70-х годов появились первые коммерческие
реализации ЛВС: компания "Prime" представила
ЛВС "RingNet", компания "Datapoint" -
ЛВС "Attached Resourse Computer" (ARC) с высокоскоростным
коаксиальным кабелем. В 1980 году в институте
инженеров по электротехнике и электронике
IEEE (Institute of Eleсtrical and Eleсtronic Engeneers) организован
комитет "802" по стандартизации ЛВС.
В дальнейшем темпы развития ускорились,
и на сегодняшний день имеется большое
количество коммерческих реализаций ЛВС.
Преимущества ЛВС
Объединение персональных компьютеров
в виде локальной вычислительной сети
дает ряд преимуществ:
разделение ресурсов, которое
позволяет экономно использовать дорогостоящее
оборудование, например, лазерные принтеры,
со всех присоединенных рабочих станций;
разделение данных, которое
предоставляет возможность доступа и
управления базами данных и элементами
файловой системы с периферийных рабочих
мест, нуждающихся в информации. При этом обеспечивается возможность
администрирования доступа пользователей
соответственно уровню их компетенции;
разделение программного обеспечения,
которое предоставляет возможность одновременного
использования централизованных, ранее
установленных программных средств;
разделение ресурсов процессора,
при котором возможно использование вычислительных
мощностей для обработки данных другими
системами, входящими в сеть.
Объединение персональных компьютеров
в виде локальной вычислительной сети
дает ряд преимуществ:
разделение ресурсов, которое
позволяет экономно использовать дорогостоящее
оборудование, например, лазерные принтеры,
со всех присоединенных рабочих станций;
разделение данных, которое
предоставляет возможность доступа и
управления базами данных и элементами
файловой системы с периферийных рабочих
мест, нуждающихся в информации. При этом
обеспечивается возможность администрирования
доступа пользователей соответственно
уровню их компетенции;
разделение программного обеспечения,
которое предоставляет возможность одновременного
использования централизованных, ранее
установленных программных средств;
разделение ресурсов процессора,
при котором возможно использование вычислительных
мощностей для обработки данных другими
системами, входящими в сеть.
Требования к ЛВС
Общие требования
Выполнение разнообразных функций
по передаче данных, включая пересылку
файлов, поддержку терминалов (в том числе
и скоростных графических), электронную
почту, обмен с внешними запоминающими
устройствами, обработку сообщений, доступ
к файлам и базам данных, передачу речевых сообщений.
Подключение большого набора
"стандартных" и специальных устройств,
в том числе больших, малых и ПЭВМ, терминалов,
внешних запоминающих устройств, алфавитно-цифровых
печатающих устройств, графопостроителей,
факсимильных устройств, аппаратуры контроля
и управления и другого оборудования.
Подключение ранее разработанных
и перспективных устройств с различными
программными средствами, архитектурой,
принципами работы.
Доставка пакетов адресату
с высокой достоверностью, с обеспечением
виртуальных соединений (сеансов) и поддержкой датаграммной службы.
Обеспечение непосредственной
взаимосвязи между подключенными устройствами
без промежуточного накопления и хранения
информации (возможны промежуточные функции
преобразования потоков или функции регистрации
потока).
Простота монтажа, модификации
и расширения сети, подключение новых
устройств и отключение прежних без нарушения
работы сети длительностью более 1 с, информирование
всех устройств сети об изменении ее состава.
Поддержка в рамках одной ЛВС
не менее 200 устройств с охватом территории
не менее 2 км.
Требования к взаимодействию
устройств в сети
Возможность для каждого устройства
связываться и взаимодействовать с другим
устройством.
Обеспечение равноправного
доступа к физической среде для всех коллективно
использующих ее устройств.
Возможность адресации пакетов
одному устройству, группе устройств,
всем подключенным устройствам.
Обеспечение возможности некоторым
пользователям назначать и менять свой
адрес в сети (без нарушения целостности
сети).
Информационные требования
- Должны быть обеспечены "прозрачный"
режим обслуживания, возможность приема,
передачи и обработки любых сочетаний
битов, слов и символов, в том числе и не
кратных 8.
- Пропускная способность сети
не должна существенно снижаться при достижении
полной загрузки и даже перегрузки сети
во избежание ее блокировки.
- Скорости передачи данных должны
быть 1 - 20 Мбит/с.
- Максимальная задержка передачи
пакета через ЛВС должна быть небольшой
по величине, постоянной и детерминированной
(предварительно рассчитанной).
Требования к надежности
и достоверности
- Отказ или отключение питания
подключенного устройства должны вызывать
только переходную ошибку.
- ЛВС не должна находиться в
состоянии неработоспособности более
0,02% от полного времени работы (это составляет
около 20 минут простоя в год для учрежденческой
системы и около 2 часов для непрерывно
функционирующей системы).
- Средства обнаружения ошибок
должны выявлять все пакеты, содержащие
до четырех искажений битов. Если же достоверность
передачи достаточно высока, сеть не должна
сама исправлять обнаруженные ошибки.
Функции анализа, принятия решения и исправления
ошибки должны выполняться подключенными
устройствами.
- Появление пакета с обнаруженной
ошибкой не чаще одного раза в год (для
сети со скоростью 5 Мбит/с это составит
вероятность 10-14). Частота обнаруживаемых ошибок может иметь порядок 10-8;
- ЛВС должна обнаруживать и индицировать
все случаи совпадения сетевых адресов
у двух абонентов.
Специальные требования
- Простота подключения к другому
телекоммуникационному оборудованию.
- Простота интерфейсов между
ЛВС и абонентами.
- Защита обмена данными по сети
от несанкционированного или случайного
доступа.
- Наличие средств сопряжения
с другими ЛВС.
Архитектура локальных
сетей
На аппаратном уровне локальная
вычислительная сеть представляет из
себя совокупность компьютеров и других
средств вычислительной техники (активного
сетевого оборудования, принтеров, сканеров
и т.п.), объединенных с помощью кабелей
и сетевых адаптеров и работающих под
управлением сетевой операционной системы.
Каждое устройство в сети оснащается сетевым
адаптером, адаптеры соединяются с помощью
специальных кабелей и тем самым связывают
оборудование в единую сеть. Компьютер,
подключенный к вычислительной сети, называется
рабочей станцией или сервером, в зависимости
от выполняемых им функций. Эффективно
использовать ресурсы ЛВС позволяет применение
технологии "клиент-сервер".
“Клиент-сервер” - это модель
взаимодействия компьютеров в сети. Как
правило, компьютеры не являются равноправными.
Каждый из них имеет свое, отличное от
других, назначение, играет свою роль.
Некоторые компьютеры в сети владеют и
распоряжаются информационно-вычислительными
ресурсами, такими как процессоры, файловая
система, почтовая служба, служба печати,
база данных. Другие компьютеры имеют
возможность обращаться к этим ресурсам,
пользуясь услугами первых. Компьютер,
управляющий тем или иным ресурсом, принято
называть сервером этого ресурса, а компьютер,
желающий им пользоваться, - клиентом.
Конкретный сервер определяется видом
ресурса, которым он владеет. Так, если
ресурсом являются базы данных, то речь
идет о сервере баз данных, который обслуживает
запросы клиентов, связанные с обработкой
данных. Если ресурс - файловая система,
то говорят о файловом сервере (файл-сервере),
и т.п. В сети один и тот же компьютер может
выполнять роль как клиента, так и сервера.
Этот же принцип распространяется
и на взаимодействие программ. Если одна
из них выполняет некоторые функции, предоставляя
другим соответствующий набор услуг, то
такая программа выступает в качестве
сервера. Программы, которые пользуются
этими услугами, принято называть клиентами.
Различают сети с одним или
несколькими выделенными серверами и
сети без выделенных серверов, называемые
одноранговыми сетями.
Иерархические сети
В иерархических сетях все задачи,
связанные с хранением, обработкой данных,
их представлением пользователям, выполняет
центральный компьютер, называемый сервером.
Сервер (host-компьютер) – главный
компьютер, управляющий работой сети.
Достоинства иерархических
систем:
- отработанная технология обеспечения
отказоустойчивости, сохранности данных;
- надежная система защиты информации
и обеспечения секретности.