Информационно-вычислительные сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Постановка задачи

2. Анализ методов решения задачи

3. Сетевые устройства и средства коммуникаций

4. Топологии вычислительных сетей

5. Сетевые операционные системы для локальных сетей

6. Организация сети

Заключение

Список рекомендуемой литературы для выполнения расчетно-графической работы

Введение

На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов компьютеров, и более 80 % из них объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet, Fido Net, FREE net и т.д. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, E-Mail писем, электронных конференций и т.д.) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмен информацией между компьютерами разных фирм производителей работающих под разным программным обеспечением.

Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают вам право игнорировать и не принять их на практике.

Зачастую возникает необходимость в разработке принципиального решения вопроса по организации ИВС (информационно-вычислительные сети) на базе уже существующего компьютерного парка и программного комплекса, отвечающей современным научно-техническим требованиям с учетом возрастающих потребностей и возможностью дальнейшего постепенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений.

информационная сеть вычислительная программная

1. Постановка задачи

На текущем этапе развития объединения компьютеров сложилась ситуация когда:

В определенном замкнутом пространстве имеется большое количество компьютеров работающих отдельно от всех остальных компьютеров и не имеющих возможность гибко обмениваться с другими компьютерами информацией.

Невозможно создание общедоступной базы данных, накопление информации при существующих объемах и различных методах обработки и хранение информации.

Существующие ЛВС объединяют в себе небольшое количество компьютеров и работают только над конкретными и узкими задачами.

Накопленное программное и информационное обеспечение не используется в полном объеме и не имеет общего стандарта хранения данных.

При имеющейся возможности подключения к глобальным вычислительным сетям типа Internet необходимо осуществить подключение к информационному каналу не одной группы пользователей, а всех пользователей с помощью объединения в глобальные группы.

2. Анализ методов решения задачи

Для решения данной проблемы предложено создать единую информационную сеть (ЕИС) предприятия. ЕИС предприятия должна выполнять следующие функции:

Создание единого информационного пространства, способного охватить всех пользователей и предоставить им информацию, созданную в разное время и в разном программном обеспечении для ее обработки, а также осуществлять распараллеливание и жесткий контроль данного процесса.

Повышение достоверности информации и надежности ее хранения путем создания устойчивости к сбоям и потери информации вычислительной системы, а так же создание архивов данных которые можно использовать в дальнейшем, но на текущий момент необходимости в них нет.

Обеспечения эффективной системы накопления, хранения и поиска технологической, технико-экономической и финансово-экономической информации по текущей работе и проделанной некоторое время назад (архивная информация) с помощью создания глобальной базы данных.

Обработка документов и построения на базе этого действующей системы анализа, прогнозирования и оценки обстановки с целью принятия оптимального решения и выработки глобальных отчетов.

Обеспечивать прозрачный доступ к информации авторизованному пользователю в соответствии с его правами и привилегиями.

В данной работе на практике рассмотрено решение 1-го пункта поставленной задачи - создание единого информационного пространства путем рассмотрения и выбора лучшего из существующих способов или их комбинаций.

Рассмотрим нашу ИВС. Упрощая задачу можно сказать, что это локальная вычислительная сеть (ЛВС).

Что такое ЛВС? Под ЛВС понимают совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих мест (рабочих станций) к единому каналу передачи данных. Самая простая сеть (англ. network) состоит как минимум из двух компьютеров, соединенных друг с другом кабелем. Это позволяет им использовать данные совместно. Все сети (независимо от сложности) основываются именно на этом простом принципе. Рождение компьютерных сетей было вызвано практической потребностью - иметь возможность для совместного использования данных.

Понятие локальная вычислительная сеть - ЛВС относится к графически ограниченным (территориально или производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем связанны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций. Благодаря такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенные к этой ЛВС.

В производственной практике ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяется персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему.

3. Сетевые устройства и средства коммуникаций

В качестве средств коммуникации наиболее часто используется витая пара, коаксиальный кабель и 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.

Витая пара

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое «витой парой». Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена, и нет проблем с установкой. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную 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 защищен от помех 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.

Ethernet-кабель

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый или желтый кабель. Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Средняя скорость передачи данных 10 Мбит/с. Максимальное 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.

Оптоволоконные линии

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает 100 Мбит/с, а на экспериментальных образцах оборудования - 200 Мбит/с. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяется там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в ЛВС с помощью звездообразного соединения.

Показатели трех наиболее типичных средств коммуникаций для передачи данных в таблице 1.

Таблица 1 - Основные показатели средств коммуникации

Существует ряд принципов построения ЛВС на основе рассмотренных компонентов. Такие принципы называют топологиями.

4. Топологии вычислительных сетей

Топология типа «звезда»

Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Структура топология ЛВС типа «звезда» показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структура топологии ЛВС типа «звезда»

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.

Центральный узел управления - файловый сервер реализует оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Кольцевая топология

При кольцевой топологии сети рабочий станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Структура кольцевой топологии ЛВС показано на рисунке 2.

Рисунок 2 - Структура кольцевой топологии ЛВС

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложно и дорогостоящий. Особенно если географическое расположение рабочих станций далеко от формы кольца (например, в линию).

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять «в дорогу» по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуется легко.

Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

Шинная топология

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

Структура шинной топологии ЛВС показана на рисунке 3.

Рисунок 3 - Структура шинной топологии ЛВС

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheaper net - кабель с тройниковым соединителем. Отключение, а особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через которые можно отключать и/или подключать рабочие станции во время работы вычислительной сети.

Благодаря тому, что рабочие станции можно подключать без прерывания сетевых процессоров и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем, так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.

Характеристика топологий вычислительных сетей приведена в таблице 2.

Таблица 2 - Характеристика топологий вычислительных сетей

5. Сетевые операционные системы для локальных сетей

Основные направление развития современных Сетевых Операционных Систем (NOS) - перенос вычислительных операций на рабочей станции, создание систем с распределенной обработкой данных. Это в первую очередь связано с ростом вычислительных возможностей персональных компьютеров и все более активным внедрением мощных многозадачных операционных систем: OS/2, Windows NT и Windows 95. В такой ситуации основной задачей NOS становится объединение неравноценных операционных систем рабочих станций и обеспечение транспортного уровня для широкого круга задач: обработка без данных, передача сообщений, управление распределенными ресурсами сети.

В современных NOS применяются три основных подхода к организации управления ресурсами сети. Это показано на схеме 1.

Схема 1

Первый - это Таблицы Объектов. Используется в сетевых операционных системах Net Ware 28б и Net Ware 3.XX. Такая таблица находиться на каждом файловом сервере сети. Она содержит информацию о пользователях, группах, их правах доступа к ресурсам сети (данным, сервисным услугам, печати через сетевой принтер и т.п.). Такая организация работы удобна, если в сети только один сервер. В этом случае требуется определить и контролировать только одну информационную базу. При расширении сети, добавление новых серверов объём задач по управлению ресурсами сети резко возрастают.

Второй подход используется в LANServer и Windows NT Server - Структурой Доменов. Все ресурсы сети и пользователи объединены в группы. Домен можно рассматривать как аналог таблиц объектов, только здесь такая таблица является для нескольких серверов, при этом ресурсы серверов являются общими для всего домена. Поэтому пользователю для того чтобы получить доступ в сети, достаточно подключиться к домену (зарегистрироваться), после этого ему становиться доступны все ресурсы домена, ресурсы всех серверов и устройств, входящие в состав домена.

Третий подход - Служба Наименование Директорий и Каталогов лишён этих недостатков. Все ресурсы сети: сетевая печать, хранение данных, пользователи, серверы и т.п. рассматриваются как отдельные ветви или директории информационной системы. Таблицы, определяющие DNS, находятся на каждом сервере. Это, во- первых, повышает надёжность и живучесть системы, а во-вторых, упрощает обращение пользователя к ресурсам сети. Зарегистрировавшись на одном сервере, пользователю становятся доступны все ресурсы сети. Управление такой системы также проще, чем при использовании доменов, так как здесь существует одна таблица, определяющая все ресурсы сети, в то время как при доменной организации необходимо определять ресурсы, пользователей, их права доступа для каждого домена отдельно.

6. Организация сети

Объединение локальных сетей отделов «рабочих групп», информационно связанных по функциональному взаимодействию при решении их производственных задач осуществляется по принципу «клиент - сервер» с последующим предоставлением сводной результирующей технологической и финансово - экономической информации на уровень АРМ руководителей предприятия (и объединения, в дальнейшем) для принятия управленческих решений.

Программно - структурная организация сети

Предлагается решить задачу путем создания на основе Novell технологий и операционной системы Novell Net Ware 4.X.X. корпоративную сеть предприятия по принципу «распределенная звезда», работающую под управлением нескольких серверов и, поддерживая основные транспортные протоколы (IPX/SPX, TCP/IP, и NetBEUI) в зависимости от протокола под которым работают локальные, местные сети и имеющая сегменты типа Ethernet.

Кабельная структура

Пассивная часть кабельной структуры ЕИС предприятия содержит в себе:

6 магистральных сегментов оптоволоконных кабелей связи FXOHBMUK - 4GKW - 57563 - 02;

соединительные кабели F/O Patch Cable;

коммутирующие панели F/O Patch Panel;

экранированные радиочастотные кабели RG - 58;

кабели «витая пара» 10 Bas - T Level 5;

коммутирующие панели TP Patch Panel;

соединители T - connector;

концевые радиочастотные терминаторы.

Применение оптоволоконных линий связи оправдано значительным удалением производственных объектов и зданий друг от друга и высоким уровнем индустриальных помех. Кабели RG - 58 используются при подключении к сети автоматизированных промышленных установок, также требующих защиты обрабатываемой на этих АРМах и передаваемой на другие АРМы технологической и другой информации от различного вида индустриальных помех. «Витая пара 10Base - T Level 5 используется для подключения рабочих станций пользователей сети в местах, не требующих повышенных требований к защите среды передачи информации от помех.

Активная часть кабельной структуры ЕИС представлена следующей аппаратурой:

репитеры CMMR - 1440 Multi - Media Repeater;

коммутирующие концентраторы 10Base - T UTPC - 1220 Concentrator и 10Base - T UTPC - 6100 Concentrator.

Аппаратно - программная организация

ЕИС содержит 3 главных сервера без данных (файл - сервера), 2 из которых представлены компьютерами IBM PC AT Pentium/150MHz/32M/4G, 3-й - Pentium II/200MHz/MMX/96M/8G, функционирующих под управлением сетевых ОС Novell NetWare 4.1 и Windows NT Server 4.00 соответственно. Серверы, кроме своего прямого назначения обработки и хранения информации, решают задачу маршрутизации и транспортировки информации, с одной стороны снижая нагрузку на основные информационные магистрали и с другой - обеспечивают прозрачный доступ к информации других серверов.

Серверы будут обслуживать около 60-ти рабочих станций, обрабатывающих различного вида технологическую информацию, а также свыше 40-ка рабочих станций в административно- управленческих и финансово-экономических подразделений предприятия.

В качестве сетевых аппаратных средств серверов и рабочих станций используется следующие сетевые адаптерные карты:

NE-2000;

NE-3200;

SMC-8634;

SMC-8834;

Сетевые протоколы - IEEE 802.2, IEEE 802.3 CSMA/CD/.

Транспортные протоколы - IPX/SPX - для NetWare-серверов, TCP/IP и NetBEUI-для Windows NT - сервера.

Для программно - аппаратного объединения сетевых сред NetWare и Windows NT - сервер необходимо использовать программный мост на базе совмещенного транспортного протокола IPX/SPX, в дальнейшем возможен полный переход на сетевую интегрированную ОС Windows NT Server.

Наряду с сетевой ОС NetWare 4.ХХ для групп клиентов, функционально взаимосвязанных между собой при решении производственных задач, используется сетевая среда Artisoft LANtastic6.0 и выше, Windows 3.11 for Workgroups и Windows 95 предоставляющие прозрачный доступ пользователей этих одноранговых сетей к информации друг к друга.

Таким образом, мы получили реально работающую корпоративную сеть, имеющую множество оригинально работающих узлов и принципов решений, данная задача на сегодня является одной из самых интересных и передовых в мире в области информационных технологий. Эта сеть даст в дальнейшем возможность переходить на новые более мощные программные и аппаратные средства связи и коммуникаций, которые будут разработаны в мире, так как вся сеть реализована на основе OSI и полностью соответствует мировым стандартам.

Заключение

В данной работе были рассмотрены основные составные части ЛВС. На сегодняшней день разработка и внедрение ИВС является одной из самых интересных и важных задач в области информационных технологий. Все больше возрастает необходимость в оперативной информации, постоянно растет трафик сетей всех уровней. В связи с этим появляются новые технологии передачи информации ИВС. Среди последних открытий следует отметить возможность передачи данных с помощью обычных линий электропередач, причем данный метод позволяет увеличить не, только скорость, но и надежность передачи. Сетевые технологии очень быстро развиваются, в связи с чем они начинают выделяться в отдельную информационную отрасль. Ученые прогнозируют, что ближайшим достижением этой отрасли будет полное вытеснение других средств передачи информации (телевидение, радио, печать, телефон и т.д.). На смену этим «устаревшим» технологиям придет компьютер, он будет подключен к некому глобальному потоку информации, возможно даже это будет Internet, и из этого потока можно будет получить любую информацию в любом представлении.

Список рекомендуемой литературы для выполнения расчетно-графической работы

Валда Хилей. Секреты Windows NT Server 4.0. - К.: Диалектика, 1997.

Гусева А.И. Работа в локальных сетях NetWare 3.12 - 4.1. / Учебник. - М.: Диалог - МИФИ, 1996.

Джон Д. Рули, Дэвид Мэсвин, Томас Хендерсон, Мартин Хеллер. Сети Windows NT 4.0. - BHV-Киев, 1997.

Зубанов Ф. Windows NT Server: администрирование и надежность. - М.: Русская Редакция, 1996.

Компьютерные сети. Учебный курс/Пер. с англ. - М.: Издательский отдел «Русская Редакция» ТОО «Channel Trading Ltd.», 1997.

Михаил Гук. Сети NetWare 3.12 - 4.1 книга ответов. - СПб: Питер, 1996.

Нанс Б. . Компьютерные сети - М.: БИНОМ, 1996.

Рули Джон Д. Сети Windows NT 4.00: рабочая станция и сервер. - BHV-Киев, 1997.

Форрест Хоулетт. 7 ключей к изучению Windows NT. - «Пергамент» Санкт-Петербург, 1995.

Хант К. Серия «Для специалиста»: Персональные компьютеры в сетях TCP/IP. - BHV-Киев, 1997.

Хелен Кастер. Основы Windows NT и NTFS./Пер. с англ. - М.: Издательский отдел «Русская Редакция» ТОО «Channel Trading Ltd.», 1996.

Чаппелл Л.А., Хейкс Д.Е. Руководство Novell. Анализатор локальных сетей NetWare. - М.: ЛОРИ, 1995.

1. Размещено на www.allbest.ru