Размещено на http://www.allbest.ru/

Локальные сети в деловой деятельности

План

• Введение
• 1. Понятие компьютерных сетей
• 2. Общие принципы организации и функционирования компьютерных сетей
• 3. Телекоммуникационные системы в сетях
• 4. Архитектура открытых систем
• 5. Классификация компьютерных сетей
• 6. Основные понятия локальных сетей для деловой деятельности
• 7. Особенности организации локальных сетей
• 7.1 Одноранговая сеть
• 7.2 Сеть с выделенным сервером
• 8. Топология локальных сетей
• 8.1 Топология "кольцо"
• 8.2 Топология "шина"
• 8.3 Топология "звезда"
• 9. Методы доступа и протоколы передачи данных в локальных сетях
• 10. Программное обеспечение локальных сетей
• 10.1 Сетевая ОС NetWare
• 10.2 ОС Microsoft Windows NT Server
• 11. Роль и функции администратора локальных сетей
• 12. Цели и задачи создания локальной сети в деловой деятельности
• 12.1 Печать документов
• 12.2 Базы данных
• 12.3 Совместное использование файлов
• 12.4 Передача сообщений и почта
• 12.5 Видеоконференция
• Заключение
• Литература

Введение

Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм ее хранения и передачи. Необходимо иметь динамичные способы обращения к информации, способы поиска данных в заданные временные интервалы; реализовывать сложную математическую и логическую обработку данных. Управление крупными предприятиями требует участия в этом процессе достаточно больших коллективов. Такие коллективы могут располагаться в различных районах города, в различных регионах страны и даже в различных странах. Для решения задач управления, обеспечивающих реализацию экономической стратегии, становятся важными и актуальными скорость и удобство обмена информацией, а также возможность тесного взаимодействия всех участвующих в процессе выработки управленческих решений.

В эпоху централизованного использования ЭВМ с пакетной обработкой информации пользователи вычислительной техники предпочитали приобретать компьютеры, на которых можно было бы решать почти все классы задач. Принцип централизованной обработки данных не отвечал высоким требованиям надежности, не мог обеспечить необходимую скорость обработки данных в многопользовательском режиме. Кратковременный выход из строя центральной ЭВМ приводил к роковым последствиям для системы в целом.

Появление малых ЭВМ, микро-ЭВМ и, наконец, персональных компьютеров потребовало нового подхода к организации систем обработки данных, к созданию новых информационных технологий. Возникло логически обоснованное требование перехода от использования отдельных ЭВМ в системах централизованной обработки данных к распределенной обработке данных.

Распределенная обработка данных - это обработка данных, выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютерах.

Для реализации распределенной обработки данных были созданы многомашинные вычислительные комплексы, многопроцессорные системы и компьютерные (вычислительные) сети.

Первые вычислительные сети ЭВМ появились в 60-х годах. По сути дела, они начали своего рода техническую революцию, сравнимую с появлением первых ЭВМ, так как была предпринята попытка объединить технологию сбора, хранения, передачи и обработки информации на ЭВМ с техникой связи.

С появлением микро-ЭВМ 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. Объединение локальных вычислительных сетей и глобальных сетей открыло доступ к мировым информационным ресурсам.

1. Понятие компьютерных сетей

В настоящее время наиболее важным применением компьютеров становится создание сетей, обеспечивающих единое информационное пространство для многих пользователей. Особенно наглядно этот процесс проявляется на примере всемирной компьютерной сети Интернет.

Компьютерной сетью называется совокупность взаимосвязанных через каналы передачи данных компьютеров, обеспечивающих пользователей средствами обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети: аппаратных, программных и информационных.

Объединение компьютеров в сеть позволяет совместно использовать дорогостоящее оборудование - диски большой емкости, принтеры, основную память, иметь общие программные средства и данные. Глобальные сети предоставляют возможность использовать аппаратные ресурсы удаленных компьютеров. Глобальные сети, охватывая миллионы людей, полностью изменили процесс распространения и восприятия информации, сделали обмен информацией через электронную почту самой распространенной услугой сети, а основным ресурсом - информацию.

Основным назначением сети является обеспечение простого и удобного доступа пользователя к распределенным общесетевым ресурсам и организация их коллективного использования при надежной защите от несанкционированного доступа, а также обеспечение средств передачи данных между пользователями сети. С помощью сетей эти проблемы решаются независимо от территориального расположения пользователей. В эпоху всеобщей информатизации большие объемы информации хранятся, обрабатываются и передаются в локальных и глобальных компьютерных сетях. В локальных сетях создаются общие базы данных для работы пользователей. В глобальных сетях осуществляется формирование единого научного, экономического, социального и культурного информационного пространства.

Существует множество задач, нуждающихся в централизованных общих данных, удаленном доступе к базам данных, передаче данных на расстояние и их распределенной обработке. Примерами являются банковские и другие финансовые структуры; коммерческие системы, отражающие состояние рынка ("спрос-предложение"); системы социального обеспечения; налоговые службы; дистанционное компьютерное обучение; системы резервирования авиабилетов; дистанционная медицинская диагностика; избирательные системы. Во всех этих приложениях необходимо, чтобы в сети осуществлялся сбор, хранение и доступ к данным, гарантировалась защита данных от искажений и несанкционированного доступа.

Сеть превратилась в инструмент ежедневной работы и организации досуга людей самого разного круга.

2. Общие принципы организации и функционирования компьютерных сетей

Характеризуя возможности компьютерной сети, следует оценивать ее аппаратное (техническое), программное и информационное обеспечение.

Техническое обеспечение составляют ЭВМ различных типов, средства связи, оборудование абонентских пунктов. Основные требования, которые предъявляются к сети, - это универсальность, т.е. возможность выполнения практически неограниченного круга задач пользователей, и модульность, обеспечивающая возможность наращивания и изменения конфигурации сети. В сетях, в зависимости от их назначения, используются различные по своим характеристикам ЭВМ: от суперЭВМ до настольных ПК.

Информационное обеспечение сети представляет собой единый информационный фонд, ориентированный на решаемые в сети задачи и содержащий массивы данных общего применения и массивы индивидуального пользования. В состав информационного обеспечения входят базы знаний, банки данных и т.д.

Программное обеспечение сети предназначено для организации коллективного доступа к ее ресурсам, динамического распределения и перераспределения ресурсов сети с целью максимальной загрузки технических средств, координации работы всех ее звеньев, автоматизации программирования.

Основным компонентом программного обеспечения сети являются сетевые операционные системы (ОС), которые представляют собой комплекс управляющих и обслуживающих программ. В функции ОС входят установление последовательности решения задач и обеспечения их общесетевыми ресурсами, оперативное управление распределением ресурсов по элементам сети, контроль работоспособности элементов сети, обеспечение достоверности вводимой и получаемой информации и др. (Более подробно ОС будут рассмотрены ниже).

Важную роль играет специальное программное обеспечение, предназначенное для максимального удовлетворения пользователей программами часто решаемых задач и рационального использования ресурсов сети. В его состав входят автоматизированные фонды алгоритмов и программ, информационно-поисковые системы, специализированные библиотеки программ.

3. Телекоммуникационные системы в сетях

Любую компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность абонентских систем и коммуникационной сети.

Абоненты сети - объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети. Абонентами сети могут быть отдельные ЭВМ, комплексы ЭВМ, терминалы, промышленные роботы, станки с числовым программным управлением и т.д.

Любой абонент сети подключается к станции.

Станция - аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приемом информации.

Совокупность абонента и станции принято называть абонентской системой.

Для организации взаимодействия абонентов необходима физическая передающая среда - каналы связи.

Каналы связи - физическая среда: материал или пространство, обеспечивающие распространение сигналов, и аппаратные средства, передающие информацию от одного узла связи к другому.

На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информации между абонентскими системами.

Обобщенная структура компьютерной сети приведена на рис. 1.3.

Любая коммуникационная сеть должна включать следующие основные компоненты: передатчик, сообщение, средства передачи, приемник.

Передатчик - устройство, являющееся источником данных.

Приемник - устройство, принимающее данные. Приемником может быть компьютер, терминал или какое-либо цифровое устройство.

Сообщение - цифровые данные определенного формата, предназначенные для передачи. Это может быть файл базы данных, таблица, ответ на запрос, текст или изображение.

Средства передачи - физическая передающая среда и специальная аппаратура, обеспечивающая передачу сообщений.

Для передачи сообщений в компьютерных сетях используются различные типы каналов связи. Наиболее распространены выделенные телефонные каналы и специальные каналы для передачи цифровой информации. Применяются также радиоканалы и каналы спутниковой связи.

Особняком в этом отношении стоят локальные сети, где в качестве передающей среды используются витая пара проводов, коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель.

Чтобы обеспечить передачу информации из ЭВМ в коммуникационную среду, необходимо согласовать внутренние сигналы ЭВМ с параметрами сигналов, передаваемых по каналам связи. При этом должно быть выполнено как физическое согласование (форма, амплитуда и длительность сигнала), так и кодовое.

Технические устройства, выполняющие функции сопряжения ЭВМ с каналами связи, называются адаптерами или сетевыми адаптерами. Один адаптер обеспечивает сопряжение с ЭВМ одного канала связи.

Для передачи цифровой информации по аналоговому каналу связи (например, телефонному) необходимо поток битов преобразовать в аналоговые сигналы, а при приеме информации из канала связи в ЭВМ выполнить обратное действие - преобразовать аналоговые сигналы в поток битов, которые может обрабатывать ЭВМ. Такие преобразования выполняет специальное устройство - модем. компьютерная сеть локальная протокол

Модем - устройство, выполняющее модуляцию и демодуляцию информационных сигналов при передаче их из ЭВМ в канал связи и при приеме в ЭВМ из канала связи.

Наиболее дорогим компонентом вычислительной сети является канал связи. Поэтому при построении ряда вычислительных сетей стараются сэкономить на каналах связи, коммутируя несколько внутренних каналов связи на один внешний. Для выполнения функций коммутации могут использоваться специальные устройства - концентраторы.

Концентратор - устройство, коммутирующее несколько каналов связи на один.

В локальных сетях, где физическая передающая среда представляет собой кабель ограниченной длины, для увеличения протяженности сети используются специальные устройства - повторители.

Повторитель (репитер) - устройство, обеспечивающее сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большее, чем предусмотрено данным типом физической передающей среды, расстояние.

Существуют локальные и дистанционные повторители. Локальные повторители позволяют соединять фрагменты сетей, расположенные на расстоянии до 50 м, а дистанционные - до 2000 м.

Для оценки качества коммуникационной сети можно использовать следующие характеристики:

- скорость передачи данных по каналу связи;

- пропускную способность канала связи;

- достоверность передачи информации;

- надежность канала связи и модемов.

Скорость передачи данных по каналу связи измеряется количеством битов информации, передаваемых за единицу времени - секунду.

Единица измерения скорости передачи данных - бит в секунду.

Скорость передачи данных зависит от типа и качества канала связи, типа используемых модемов и принятого способа синхронизации.

Для пользователей вычислительных сетей значение имеют не абстрактные биты в секунду, а информация, единицей измерения которой служат байты или знаки. Поэтому более удобной характеристикой канала является его пропускная способность, которая оценивается количеством знаков, передаваемых по каналу за единицу времени - секунду. При этом в состав сообщения включаются и все служебные символы. Теоретическая пропускная способность определяется скоростью передачи данных.

Единица измерения пропускной способности канала связи - знак в секунду.

Существенной характеристикой коммуникационной системы любой сети является достоверность передаваемой информации. Так как на основе обработки информации о состоянии объекта управления принимаются решения о том или ином ходе процесса, то от достоверности информации в конечном счете может зависеть судьба объекта. Достоверность передачи информации оценивают как отношение количества ошибочно переданных знаков к общему числу переданных знаков. Требуемый уровень достоверности должны обеспечивать как аппаратура, так и канал связи. Нецелесообразно использовать дорогостоящую аппаратуру, если относительно уровня достоверности канал связи не обеспечивает необходимых требований.

Единица измерения достоверности: количество ошибок на знак - ошибок/знак.

Для вычислительных сетей этот показатель должен лежать в пределах 10-6-10-7 ошибок/знак, т.е. допускается одна ошибка на миллион переданных знаков или на десять миллионов переданных знаков.

Наконец, надежность коммуникационной системы определяется либо долей времени исправного состояния в общем времени работы, либо средним временем безотказной работы. Вторая характеристика позволяет более эффективно оценить надежность системы.

Единица измерения надежности: среднее время безотказной работы - час.

Для вычислительных сетей среднее время безотказной работы должно быть достаточно большим и составлять, как минимум, несколько тысяч часов.

4. Архитектура открытых систем

Для определения задач, поставленных перед сложным объектом, а также для выделения главных характеристик и параметров, которыми он должен обладать, создаются общие модели таких объектов. Общая модель вычислительной сети определяет характеристики сети в целом и характеристики, и функции входящих в нее основных компонентов.

Архитектура вычислительной сети - описание ее общей модели.

Многообразие производителей вычислительных сетей и сетевых программных продуктов поставило проблему объединения сетей различных архитектур. Для ее решения Международной организацией по стандартизации была разработана эталонная модель взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI). Часто ее называют моделью архитектуры открытых систем.

Открытая система - система, взаимодействующая с другими системами в соответствии с принятыми стандартами.

Модель взаимодействия открытых систем (OSI) служит базой для производителей при разработке совместимого сетевого оборудования. Эта модель не является неким физическим телом, отдельные элементы которого можно осязать. Она устанавливает способы передачи данных по сети, определяет стандартные протоколы, используемые сетевым и программным обеспечением. Модель представляет собой самые общие рекомендации для построения совместимых сетевых программных продуктов. Эти рекомендации должны быть реализованы как в аппаратуре, так и в программных средствах вычислительных сетей.

Модель взаимодействия открытых систем (OSI) определяет процедуры передачи данных между системами, которые "открыты" друг другу благодаря совместному использованию ими соответствующих стандартов, хотя сами системы могут быть созданы на различных технических средствах.

В настоящее время модель взаимодействия открытых систем является наиболее популярной сетевой архитектурной моделью. Она рассматривает общие функции, а не специальные решения, поэтому не все реальные сети абсолютно точно ей следуют. Модель взаимодействия открытых систем состоит из семи уровней (рис. 1.4).

На каждом уровне выполняются определенные сетевые функции. Нижние уровни - 1-й и 2-й - определяют физическую среду передачи данных и сопутствующие задачи (такие как передача битов данных через плату сетевого адаптера и кабель). Самые верхние уровни определяют, каким способом осуществляется доступ приложений к услугам связи. Чем выше уровень, тем более сложную задачу он решает.

Перед подачей в сеть данные разбиваются на пакеты.

Пакет - это единица информации, передаваемая между устройствами сети как единое целое. На передающей стороне пакет проходит последовательно через все уровни системы сверху вниз. Затем он передается по сетевому кабелю на компьютер-получатель и опять проходит через все уровни в обратном порядке.

7-й уровень - прикладной - обеспечивает поддержку прикладных процессов конечных пользователей. Этот уровень определяет круг прикладных задач, реализуемых в данной вычислительной сети, представляя собой окно для доступа прикладных процессов к сетевым услугам. Он обеспечивает услуги, напрямую поддерживающие приложения пользователя, такие как программное обеспечение для передачи файлов, доступа к базам данных и электронная почта. Нижележащие уровни поддерживают задачи, выполняемые на прикладном уровне. Прикладной уровень управляет общим доступом к сети, потоком данных и обработкой ошибок.

6-й уровень - представительный (уровень представления)- определяет формат, используемый для обмена данными между сетевыми компьютерами. Этот уровень можно назвать переводчиком. На компьютере-отправителе данные, поступившие от прикладного уровня, переводятся в общепонятный промежуточный формат. На компьютере-получателе происходит перевод из промежуточного формата в тот, который используется прикладным уровнем данного компьютера. Представительный уровень отвечает за преобразование протоколов, трансляцию данных, их шифрование, смену или преобразование применяемого набора символов (кодовой таблицы).

5-й уровень - сеансовый - реализует установление и поддержку сеанса связи между двумя абонентами через коммуникационную сеть. Он позволяет производить обмен данными в режиме, определенном прикладной программой, или предоставляет возможность выбора режима обмена. Сеансовый уровень поддерживает и завершает сеанс связи. На этом уровне выполняется управление диалогом между взаимодействующими процессами, т.е. регулируется, какая из сторон осуществляет передачу, когда, как долго и т.д.

4-й уровень - транспортный - обеспечивает дополнительный уровень соединения. Транспортный уровень гарантирует доставку пакетов без ошибок, в той же последовательности, без потерь и дублирования. Он управляет потоком, проверяет ошибки и участвует в решении проблем, связанных с отправкой и получением пакетов.

3-й уровень - сетевой - отвечает за адресацию сообщений и перевод логических адресов в физические адреса. На этом уровне определяется маршрут от компьютера-отправителя к компьютеру-получателю, решаются также такие проблемы, как коммутация пакетов, маршрутизация и перегрузки.

2-й уровень - канальный - реализует процесс передачи информации по информационному каналу. Информационный канал - логический канал, он устанавливается между двумя ЭВМ, соединенными физическим каналом. Канальный уровень обеспечивает управление потоком данных в виде кадров, в которые упаковываются информационные пакеты, обнаруживает ошибки передачи и реализует алгоритм восстановления информации в случае обнаружения сбоев или потерь данных.

1-й уровень - физический - самый нижний в модели. Этот уровень осуществляет передачу неструктурированного потока битов по физической среде (например, по сетевому кабелю). Физический уровень предназначен для передачи битов (нулей и единиц) от одного компьютера к другому. Он отвечает за кодирование данных, гарантируя, что переданная единица будет воспринята именно как единица, а не как ноль. Наконец, физический уровень устанавливает способ перевода бита в соответствующие электрические или оптические импульсы, передаваемые по сетевому кабелю.

При передаче информации от прикладного процесса в сеть происходит ее обработка уровнями модели взаимодействия открытых систем. Смысл этой обработки заключается в том, что каждый уровень добавляет к информации процесса свой заголовок - служебную информацию, которая необходима для адресации сообщений и для некоторых контрольных функций. Физический уровень заголовка не добавляет. Сообщение, обрамленное заголовками, уходит в коммуникационную сеть и поступает на абонентские ЭВМ вычислительной сети. Каждая абонентская ЭВМ, принявшая сообщение, дешифрирует адреса и определяет, предназначено ли ей данное сообщение. При этом в абонентской ЭВМ происходит обратный процесс - чтение и отсечение заголовков уровнями модели взаимодействия открытых систем. Каждый уровень реагирует только на свой заголовок. Заголовки верхних уровней нижними уровнями не воспринимаются и не изменяются - они "прозрачны " для нижних уровней. Так, перемещаясь по уровням модели OSI, информация, наконец, поступает к процессу, которому она была адресована.

Каждый уровень модели взаимодействия открытых систем реагирует только на свой заголовок.

5. Классификация компьютерных сетей

Компьютерные сети можно классифицировать по ряду признаков, в том числе по степени территориальной распределенности. При этом различают глобальные, региональные и локальные сети.

Глобальные сети объединяют пользователей, расположенных по всему миру на значительном расстоянии друг от друга. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий, радиосвязи и систем спутниковой связи.

Региональные сети объединяют пользователей города, области, небольших стран. В качестве каналов связи чаще всего используются телефонные линии. Расстояния между узлами сети составляют 10-1000 км.

Локальные сети ЭВМ связывают абонентов одного или нескольких близлежащих зданий одного предприятия или учреждения. Локальные сети могут иметь любую структуру, но чаще всего компьютеры в локальной сети связаны единым высокоскоростным каналом передачи данных.

Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей (ЛВС) позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. На рис. 1.12 приведена одна из возможных иерархий вычислительных сетей. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети - объединяться в составе глобальной сети и, наконец, глобальные сети могут также образовывать сложные структуры.

Персональные компьютеры, ставшие в настоящее время непременным элементом любой системы управления, привели к буму в области создания локальных вычислительных сетей. Это, в свою очередь, вызвало необходимость в разработке новых информационных технологий.

Практика применения персональных компьютеров в различных отраслях науки, техники и производства показала, что наибольшую эффективность от внедрения вычислительной техники обеспечивают не отдельные автономные ПК, а локальные вычислительные сети.

6. Основные понятия локальных сетей для деловой деятельности

Подавляющее большинство персональных компьютеров в мире работают в сетях. Локальные сети персональных компьютеров (часто их называют локальные вычислительные сети - ЛВС) получили очень широкое распространение, так как 80-90 % информации циркулирует вблизи мест ее появления и только 10-20 % связано с внешними взаимодействиями. Локальные сети связывают компьютеры, размещенные на небольшом расстоянии друг от друга. Главная отличительная особенность локальных сетей - единый высокоскоростной канал передачи данных и малая вероятность возникновения ошибок в коммуникационном оборудовании. В качестве канала передачи данных используются витая пара, коаксиальный или оптоволоконный кабель и др. Расстояния между ЭВМ в локальной сети небольшие - до 10 км, при использовании радиоканалов связи - до 20 км. Каналы в локальных сетях являются собственностью организаций и это упрощает их эксплуатацию.

Основное назначение любой компьютерной сети - предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям.

С этой точки зрения локальную вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.

Сервер - компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами.

Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций, потребность в которых может возникнуть у пользователей сети. Сервер - источник ресурсов сети.

Особое внимание следует уделить одному из типов серверов - файловому серверу (File Server). В распространенной терминологии для него принято сокращенное название - файл-сервер.

Файл-сервер хранит данные пользователей сети и обеспечивает им доступ к этим данным. Это компьютер с большой емкостью оперативной памяти, жесткими дисками большой емкости и дополнительными накопителями на магнитной ленте (стримерами).

Он работает под управлением специальной операционной системы, которая обеспечивает одновременный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным.

Файл-сервер выполняет следующие функции: хранение данных, архивирование данных, синхронизацию изменений данных различными пользователями, передачу данных.

Для многих задач использование одного файл-сервера оказывается недостаточным. Тогда в сеть могут включаться несколько серверов. Возможно также применение в качестве файл-серверов мини-ЭВМ.

Рабочая станция - персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам.

Рабочая станция сети функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой (MS DOS, Windows, Unix и т.д.), обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач (рис. 1).

Рис. 1. Локальная сеть

7. Особенности организации локальных сетей

Информационные системы, построенные на базе компьютерных сетей, обеспечивают решение следующих задач: хранение данных, обработка данных, организация доступа пользователей к данным, передача данных и результатов обработки данных пользователям.

В системах централизованной обработки эти функции выполняла центральная ЭВМ.

Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя объектами: клиентом и сервером.

Клиент - задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети.

В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтение файла, поиск информации в базе данных и т.д.

Сервер выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту.

Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя. В принципе обработка данных может быть выполнена и на сервере. Для подобных систем приняты термины - система клиент-сервер или архитектура клиент-сервер.

Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных вычислительных сетях, так и в сети с выделенным сервером.

7.1 Одноранговая сеть

В такой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. В одноранговой сети все компьютеры равноправны, каждый компьютер функционирует и как клиент, и как сервер. Пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. Каждая станция может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть.

Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям (диски, принтеры).

Одноранговая сеть характеризуется рядом стандартных решений:

* компьютеры расположены на рабочих столах пользователей;

* пользователи сами выступают в роли администраторов и обеспечивают защиту информации;

* для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабельная система.

Целесообразность применения. Одноранговая сеть вполне подходит там, где:

* количество пользователей не превышает 10 человек;

* пользователи расположены компактно;

* вопросы защиты данных не критичны;

* в обозримом будущем не ожидается значительного расширения фирмы и, следовательно, сети.

Если эти условия выполняются, то, скорее всего, выбор одноранговой сети будет более правильным, чем выбор сети на основе сервера.

Достоинства одноранговых сетей:

* низкая стоимость и высокая надежность.

Недостатки одноранговых сетей:

* зависимость эффективности работы сети от количества станций;

* сложность управления сетью;

* сложность обеспечения защиты информации;

* трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.

В такие операционные системы, как Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows for Workgroups и Microsoft Windows 95, встроена поддержка одноранговых сетей. Поэтому, чтобы установить одноранговую сеть, дополнительного программного обеспечения не требуется.

Популярностью пользуются и одноранговые сети на базе сетевых операционных систем LANtastic, NetWare Lite.

7.2 Сеть с выделенным сервером

В сети с выделенным сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций.

Такой компьютер обычно называют сервером сети. На нем устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все разделяемые внешние устройства - жесткие диски, принтеры и модемы.

Взаимодействие между рабочими станциями в сети, как правило, осуществляется через сервер. Логическая организация такой сети может быть представлена топологией "звезда". Роль центрального устройства выполняет сервер.

Сети на основе сервера способны поддерживать тысячи пользователей. Сетями такого размера, будь они одноранговыми, было бы невозможно управлять.

Основным аргументом при выборе сети на основе сервера является, как правило, защита данных. В таких сетях, например, как Windows NT Server, проблемами безопасности может заниматься один администратор: он формирует политику безопасности и применяет ее в отношении каждого пользователя сети.

В сетях с централизованным управлением существует возможность обмена информацией между рабочими станциями, минуя файл-сервер. Для этого можно использовать программу NetLink. После запуска программы на двух рабочих станциях можно передавать файлы с диска одной станции на диск другой (аналогично операции копирования файлов из одного каталога в другой с помощью программы Norton Commander).

Достоинства сети с выделенным сервером:

* надежная система защиты информации;

* высокое быстродействие;

* отсутствие ограничений на число рабочих станций;

* простота управления по сравнению с одноранговыми сетями.

Недостатки сети:

* высокая стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер;

* зависимость быстродействия и надежности сети от сервера;

* меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.

Сети с выделенным сервером являются наиболее распространенными у пользователей компьютерных сетей. Сетевые операционные системы для таких сетей - LANServer (IBM), Windows NT Server и NetWare (Novell).

8. Топология локальных сетей

Компьютеры, входящие в состав ЛВС, могут быть расположены самым случайным образом на территории, где создается вычислительная сеть. Следует заметить, что для управления сетью небезразлично, как расположены абонентские ЭВМ. Поэтому имеет смысл говорить о топологии ЛВС.

Топология сети - это физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети.

Топология - стандартный термин, который используется при описании основной компоновки сети.

Топология сети обуславливает ее характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет на:

* состав необходимого сетевого оборудования;

* характеристики сетевого оборудования;

* возможности расширения сети;

* способ управления сетью.

Топологии вычислительных сетей могут быть самыми различными, но для локальных вычислительных сетей типичными являются всего три: кольцевая, шинная, звездообразная.

Иногда для упрощения используют термины - кольцо, шина и звезда. Не следует думать, что рассматриваемые типы топологий представляют собой идеальное кольцо, идеальную прямую или звезду.

Любую компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность узлов.

Узел - любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети.

Топология усредняет схему соединений узлов сети. Так, и эллипс, и замкнутая кривая, и замкнутая ломаная линия относятся к кольцевой топологии, а незамкнутая ломаная линия - к шинной.

8.1 Топология "кольцо"

Кольцевая топология предусматривает соединение узлов сети замкнутой кривой - кабелем передающей среды (рис. 2). Выход одного узла сети соединяется с входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения.

Кольцевая топология является идеальной для сетей, занимающих сравнительно небольшое пространство. В ней отсутствует центральный узел, что повышает надежность сети. Ретрансляция информации позволяет использовать в качестве передающей среды любые типы кабелей.

Последовательная дисциплина обслуживания узлов такой сети снижает ее быстродействие. Каждый компьютер выступает в роли репитера (повторителя), усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру, поэтому выход из строя одного из них нарушает целостность кольца и прекращает функционирование всей сети.

Рис. 2. Сеть кольцевой топологии

8.2 Топология "шина"

Шинная топология - одна из наиболее простых (рис. 3). Она связана с использованием в качестве передающей среды коаксиального кабеля. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не транслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано. Дисциплина обслуживания параллельная. Это обеспечивает высокое быстродействие ЛВС с шинной топологией.

"Шина" - пассивная топология. Это значит, что компьютеры только "слушают" передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю. Поэтому, если один из компьютеров выйдет из строя, это не скажется на работе остальных. В активных топологиях (например, кольцо) компьютеры регенерируют сигналы и передают их по сети.

Сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам. Сеть шинной топологии устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов. Так как данные в сеть передаются лишь одним компьютером, ее производительность зависит от количества компьютеров, подключенных к шине. Чем их больше, т.е. чем больше компьютеров, ожидающих передачи данных, тем медленнее сеть.

Сети шинной топологии наиболее распространены в настоящее время.

Следует отметить, что они имеют малую протяженность и не позволяют использовать различные типы кабеля в пределах одной сети.

Рис. 3. Сеть шинной топологии

8.3 Топология "звезда"

Звездообразная топология (рис. 4) базируется на концепции центрального узла, к которому подключаются периферийные узлы. Каждый компьютер имеет свою отдельную линию связи с центральным узлом. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети.

Звездообразная топология значительно упрощает взаимодействие узлов сети друг с другом, позволяет использовать более простые сетевые адаптеры. В то же время работоспособность ЛВС со звездообразной топологией целиком зависит от центрального узла (концентратора).

В сетях с топологией "звезда" подключение кабеля и управление конфигурацией сети централизованы. Но есть и недостаток: так как все компьютеры подключены к центральной точке, для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля. К тому же если центральный компонент выйдет из строя, нарушится работа всей сети. А если выйдет из строя только один компьютер (или кабель, соединяющий его с концентратором), то лишь этот компьютер не сможет передавать или принимать данные по сети, на работу остальных компьютеров это не повлияет. В реальных вычислительных сетях могут использоваться более сложные топологии, представляющие в некоторых случаях сочетания рассмотренных, например, топология "звезда - шина".

Выбор той или иной топологии определяется областью применения сети, географическим расположением ее узлов и размерностью сети в целом.

Рис. 4. Сеть звездообразной топологии

9. Методы доступа и протоколы передачи данных в локальных сетях

В различных сетях существуют различные процедуры обмена данными между рабочими станциями. Эти процедуры называют протоколами передачи данных. Международный институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electronics Engineers-IEEE) разработал стандарты для протоколов передачи данных в локальных сетях - стандарты IЕЕЕ 802. Для нашей страны представляют практический интерес стандарты IЕЕЕ 802.3, IЕЕЕ 802.4 и IЕЕЕ 802.5, которые описывают методы доступа к сетевым каналам данных.

Наиболее распространенные методы доступа: Ethernet, Arcnet и Token Ring реализованы соответственно на стандартах IЕЕЕ 802.3, IЕЕЕ 802.4 и IЕЕЕ 802.5. (Для простоты изложения далее используются названия методов доступа, а не стандартов.)

Метод доступа Ethernet. Этот метод, разработанный фирмой Xerox в 1975 г., обеспечивает высокую скорость передачи данных и надежность.

Для данного метода доступа используется топология "общая шина". Поэтому сообщение, отправляемое одной рабочей станцией, принимается одновременно всеми остальными станциями, подключенными к общей шине. Но сообщение предназначено только для одной станции (оно включает в себя адрес станции назначения и адрес отправителя). Та станция, которой предназначено сообщение, принимает его, остальные игнорируют.

Ethernet является методом множественного доступа с прослушиванием несущей и разрешением коллизий (конфликтов). Перед началом передачи каждая рабочая станция определяет, свободен канал или занят. Если канал свободен, станция начинает передачу данных.

Ethernet не исключает возможности одновременной передачи сообщений двумя или несколькими станциями. Аппаратура автоматически распознает такие конфликты, называемые коллизиями. После обнаружения конфликта станции задерживают передачу на короткое время. Для каждой станции его продолжительность своя. После задержки передача возобновляется. Реально конфликты приводят к снижению быстродействия сети только в том случае, когда работают 80-100 станций.

Метод доступа Arcnet. Этот метод доступа разработан фирмой Datapoint Corp. Он тоже получил широкое распространение, в основном благодаря тому, что оборудование Arcnet дешевле, чем оборудование Ethernet или Token -Ring. Arcnet используется в локальных сетях с топологией "звезда". Один из компьютеров создает специальный маркер (специальное сообщение), который последовательно передается от одного компьютера к другому. Если станция должна передать сообщение, она, получив маркер, формирует пакет, дополненный адресами отправителя и назначения. Когда пакет доходит до станции назначения, сообщение "отцепляется" от маркера и передается станции.

Метод доступа Token Ring. Этот метод разработан фирмой IBM; он рассчитан па кольцевую топологию сети. Данный метод напоминает Arcnet, так как тоже использует маркер, передаваемый от одной станции к другой. В отличие от Arcnet при методе доступа Token Ring предусмотрена возможность назначать разные приоритеты разным рабочим станциям.

10. Программное обеспечение локальных сетей

Основным назначением сети является предоставление различного рода услуг ее пользователям. Программное обеспечение, реализующее какую-либо из услуг, называется сервером этой услуги. В качестве примеров услуг и соответственно серверов можно назвать: файловый сервер, сервер печати, сервер электронной почты, коммуникационный сервер и т.д. Сетевое программное обеспечение, поддерживающее функционирование сети и обеспечивающее организацию услуг сети, и доступ пользователя к этим услугам, реализуется сетевой операционной системой. Сетевая операционная система необходима для работы сети, так же как для локального персонального компьютера нужна одна из операционных систем: DOS, Windows 95, OS/2, UNIX.

В одноранговых сетях все компьютеры сети равноправны. Они работают в сети как обособленные рабочие места, но при этом им предоставляется возможность совместно использовать дисковое пространство любого из компьютеров сети, печатающие устройства и передавать сообщения. Как уже говорилось выше, эти функции поддерживаются такими операционными системами, как Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows for Workgroups и Microsoft Windows 95, куда встроена поддержка одноранговых сетей. Широкое распространение получили также сетевые операционные системы LANtastic и NetWare Lite.

В сетях с выделенным сервером операционная система и сервер работают как единое целое. Без операционной системы даже самый мощный сервер представляет собой лишь груду железа.

Сетевая операционная система выполняет помимо функций, присущих обычной ОС (доступ к диску, хранение файлов, использование памяти), функции защиты данных, размещаемых на сервере, от несанкционированного доступа и управляет правами пользователя. Кроме того, сетевая ОС обеспечивает работу со всеми рабочими станциями, на которых могут быть установлены различные операционные системы.

В настоящее время можно выделить четыре основные 32-разрядные сетевые операционные системы: NetWare фирмы Novell, Windows NT Server фирмы Microsoft, Vines фирмы Banyan, OS/2 Warp Advanced Server фирмы IBM. Кроме того, следует упомянуть сетевые ОС семейства UNIX.

Оценить сетевую ОС можно по ее соответствию основным требованиям к сетевой среде, а именно по возможности:

* совместного использования файлов и принтеров при высокой производительности;

* эффективного выполнения прикладных программ, ориентированных на архитектуру клиент-сервер, в том числе прикладных программ производителей;

* работы на различных платформах и с различным сетевым оборудованием;

* обеспечения интеграции с Internet: поддержки протокола TCP/IP, протокола динамической настройки (Dynamic Host Configuration Protocol - DHCP), программного обеспечения Web-сервера;

* дистанционного доступа к сети;

* организации внутренней электронной почты, групповых дискуссий;

* доступа к ресурсам в территориально разбросанных, многосерверных сетях с помощью служб каталогов и имен.

Любая из перечисленных сетевых ОС (с той или иной точки зрения) может быть названа лучшей, хотя ни одна из них не может удовлетворить все требования пользователя полностью. Для удовлетворения всех требований к сетевой обработке целесообразно объединять сетевые ОС разных производителей. В настоящее время в большинстве сетей используются несколько сетевых ОС. Для достижения универсальности и производительности часто совместно используются NetWare и Windows NT Server. При этом NetWare используют для работы с файлами и обслуживания печати, поскольку она обеспечивает более широкие возможности и универсальность этих служб, a Windows NT - для обмена сообщениями и работы серверов приложений, таких как СУБД, на различных платформах.

Все перечисленные ОС имеют достаточно хорошие клиентские средства для работы с файлами и печатью. Многие производители выпускают программное обеспечение клиента, способное работать с разнотипными серверами. Так, Windows 95 включает клиентское программное обеспечение как для Windows NT, так и для NetWare и еще некоторых других. Причем пользователь может и не знать, к услугам какого сервера он обращается.

10.1 Сетевая ОС NetWare

Для обеспечения функционирования локальной сети, использующей файловый сервер, в настоящее время разработан целый ряд сетевых операционных систем. Одной из них является NetWare фирмы Novell.

Сетевая ОС NetWare координирует функционирование рабочих станций и регулирует процесс совместного использования сетевых ресурсов. Кроме того, сетевая ОС предоставляет различные средства администрирования сети. Эти средства обеспечивают защиту данных и их целостность, контролируя права доступа к ним.

Novell NetWare, как и другие сетевые ОС, ориентирована на работу с различными сетевыми платами. Перечень возможных видов плат очень широк. Поддерживаются многие платы Ethernet, Token-Ring, Arcnet. В соответствии с этим сетевая ОС обеспечивает работу сети любой структуры, в том числе моноканальной, кольцевой, звездообразной. Для пользователя неважно, каким образом персональные компьютеры физически связаны между собой (звезда, кольцо или шина). При любом из этих соединений пользователь имеет доступ со своего компьютера - рабочей станции сети к ресурсам центрального, более мощного компьютера - файлового сервера. Таким образом, на логическом уровне сеть NetWare имеет звездообразную структуру, в центре которой находится файловый сервер.

Файловый сервер NetWare может быть только выделенным, то есть не допускающим выполнения на нем работ пользователя. Файловый сервер является как бы сердцем сетевой операционной системы, выполняющим все работы по управлению ресурсами сети и координации действий, запрашиваемых пользователями рабочих станций. Ядро файлового сервера загружается в основную память компьютера (служащего файловым сервером) и не требует предварительной загрузки какой-либо базовой операционной системы, так как сетевая операционная система реализует все необходимые основные функции.

На рабочих станциях должна быть загружена одна из базовых операционных систем. NetWare допускает использование на рабочей станции следующих ОС: MS DOS, OS/2, Windows 3.x, Windows 95, UNIX или OS Mac (для Macintosh). Для обеспечения доступа к сети на рабочей станции запускается часть сетевого программного обеспечения, называемая оболочкой NetWare. Все работы пользователь выполняет на своем компьютере - рабочей станции также, как и в локальном режиме.

10.2 ОС Microsoft Windows NT Server

Операционная система Windows NT Server фирмы Microsoft появилась в продаже в июле 1993 года. Сегодня она широко применяется самыми разными организациями, банками, промышленностью и индивидуальными пользователями.

Растет число поклонников этой простой и надежной системы и в России.

Основные свойства Windows NT:

Приоритетная многозадачность. В Windows NT действует система приоритетов, позволяющая приложениям с более высоким приоритетом "вытеснять" те, что имеют более низкий. Так как система всегда контролирует события, процессорное время используется эффективнее, а некорректно работающее приложение не приведет к сбою системы.

Встроенная сетевая поддержка. В отличие от большинства других операционных систем Windows NT изначально разрабатывалась с учетом работы в сети. В результате функции совместного использования файлов, устройств и объектов встроены в интерфейс пользователя. Администраторы могут централизованно управлять и контролировать работу сетей в масштабах крупных предприятий. Особенно важна возможность распространения работы приложений типа клиент-сервер на многокомпьютерные системы.

Защищенность. Система Windows NT сертифицирована в США на уровень защиты С 2 по Оранжевой книге, что подразумевает возможность владельца ресурсов (файла, каталога, принтера или совместно используемого объекта данных) управлять доступом к этим ресурсам. С 2 гарантирует изолированное выполнение приложений в системе и обязывает пользователей регистрироваться.

При этом можно указать разные уровни доступа к ресурсам, предоставляя определенным пользователям или группам пользователей один из таких уровней.

Многопоточность. В Windows NT поддерживается многопоточность, позволяющая определенным образом разработанным приложениям одновременно выполнять несколько собственных процессов. Так, работая с многопоточной электронной таблицей, пользователь сможет выполнять перерасчет в одной таблице в то время, как будет печататься другая и загружаться в память третья.

Поддержка симметричной мультипроцессорной обработки. Windows NT поддерживает работу на компьютерах с несколькими процессорами. Такие системы становятся все более распространенными. Назначая различные потоки для разных процессоров, Windows NT позволяет добиться высокой производительности приложений, требующих большой вычислительной мощности.

Поддержка широкого спектра компьютерных платформ. Windows NT можно установить на самых различных типах компьютеров, список которых продолжает пополняться. Сегодня поддерживаются Intel-компьютеры с процессорами 386, 486, Pentium и Pentium Pro, а также три типа RISC-процессоров: PowerPC, MIPS R4000 и DEC Alpha. Благодаря особенностям внутренней структуры, Windows NT на другие платформы перенести довольно просто.