В результате даже поверхностного рассмотрения работы в сети понятно, что вычислительная сеть является сложным комплексом взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Исследование сети в целом предполагает изучение принципов работы ее отдельных элементов, среди которых можно выделить:
1) компьютеры;
2) коммуникационное оборудование;
3) операционные системы;
4) сетевые приложения.
Все программно-аппаратные средства сети можно описать многослойной моделью. Первым является аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ. В настоящий момент в сетях обширно и успешно используются компьютеры различных классов – от ПК до мейнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров сети должен быть сопоставлен с набором разнообразных задач, которые решаются сетью.
Второй слой представляет собой коммуникационное оборудование. Несмотря на то что компьютеры и являются центральными элементами обработки информации в сетях, в настоящее время большую роль стали играть коммуникационные устройства, например кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы. В настоящий момент коммуникационное устройство может являться сложным специализированным мультипроцессором, который следует конфигурировать, оптимизировать и администрировать. Для внесения изменений в принципы работы коммуникационного оборудования необходимо изучить множество протоколов, применяемых как в локальных, так и в глобальных сетях.
Третий слой, образующий программную платформу сети, представляет собой операционную систему. Видом концепций управления локальными и распределенными ресурсами, положенными в основу сетевой ОС, определяется эффективность работы всей сети. При проектировании сети следует учитывать, насколько просто эта система может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она способна обеспечить безопасность и защищенность данных, до какой степени она дозволяет наращивать число пользователей.
В четвертый, самый верхний, слой сетевых средств входят различные сетевые приложения, такие, как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др. Важно знать спектр возможностей, которые предоставляются приложениями для различных областей применения, а также, что они совместимы с другими сетевыми приложениями и ОС.
Виды локальных сетей
Для того чтобы связать между собой два ПК, их соединяют специальным нуль-модемным кабелем. Данный кабель подсоединяют при выключенных ПК, при этом для каждого способа соединения следует использовать свой вид кабеля.
Если используется прямое соединение ПК, то существует два типа их взаимодействия:
1) прямой доступ, при котором возможна только переправка информации с одного компьютера на другой;
2) удаленное управление, при котором возможно выполнение программы, размещенной на другом компьютере.
При прямом доступе один из компьютеров является ведущим, а второй – ведомым. Управляет работой компьютеров, объединенных между собой, пользователь с ведущего ПК. При этом важно произвести следующие подготовительные операции:
установка программных компонент Клиент, Протокол, Службы;
установка службы доступа к файлам и принтерам сети Microsoft. На компьютере, который предоставляет ресурсы, должен быть помечен флаг. Файлы данного компьютера можно сделать общими;
обеспечение доступа на уровне ресурсов;
определение как разделяемых ресурсов ПК-сервера, участвующих в обмене;
подключение с компьютера-клиента к разделяемым информационным ресурсам.
Все действия по команде Прямое соединение осуществляются Мастером прямого соединения с применением последовательных окон диалога Прямое соединение. В этих окнах указывается, какой из компьютеров ведомый, а какой ведущий; порт, используемый для связи; применяемый пароль входа.
В последнем окне Прямое соединение, в случае правильного задания параметров, на ведущем компьютере нужно щелкнуть по кнопке Прием команд, а на ведомом – по кнопке Управление. После этого ведущий ПК может использовать разделяемые ресурсы ведомого и всей локальной сети, если ведомый ПК подключен к сети.
При удаленном управлении сервер является как бы продолжением клиента. Основная схема синхронизации включает в себя следующие шаги:
1) объединение стационарного и портативного компьютеров. Стационарный компьютер должен быть ведущим, а папки, содержащие необходимые файлы, – разделяемыми;
2) копирование файлов со стационарного компьютера на портативный в папку Портфель;
3) отсоединение портативного компьютера от стационарного и дальнейшее редактирование файлов в папке Портфель;
4) повторное соединение портативного компьютера с тем стационарным компьютером, с которого изначально были скопированы в папку Портфель исходные файлы. В этом случае портативный компьютер должен быть ведомым, а папки с исходными файлами на стационарном компьютере – разделяемыми;
5) открытие папки Портфель и выполнение команды Портфель/Обновить. Если исходные файлы остались неизменными за истекший период, все измененные файлы в папке Портфель будут автоматически скопированы на место исходных. Для файлов, измененных на стационарном ПК, будет выдано предупреждение, после которого необходимо выбрать любое из следующих действий:
обновление на портативном ПК;
обновление на стационарном ПК;
отмена какого-либо обновления.
Объекты по команде Портфель/Обновить можно синхронизировать не все, а только группу файлов, отмеченную в папке.
Тема 6
Сети Интернет
Возникновение сети Интернет
В 1962 г. Д. Ликлайдер, первый руководитель исследовательского компьютерного проекта экспериментальной сети, целью которого была передача пакетов в Управление перспективных исследований и разработок Министерства обороны США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA), опубликовал серию заметок, в которых обсуждалась концепция «галактической сети» (Galactic Network). Ее основу составляло утверждение, что в недалеком будущем будет разработана глобальная сеть взаимосвязанных компьютеров, позволяющая каждому пользователю быстро получать доступ к данным и программам, расположенным на любом компьютере. Данная идея была началом развития сети Интернет.
В1966 г. в DARPA Л. Роберте приступил кработе над концепцией компьютерной сети, и скоро появился план ARPANET. В это же время были созданы основные протоколы передачи данных в сети – TCP/IP. Множество государственных и частных организаций хотели использовать сеть ARPANET для ежедневной передачи данных. Из-за этого в 1975 г. ARPANET превратилась из экспериментальной в рабочую сеть.
В 1983 г. был разработан и официально внедрен первый стандарт для протоколов TCP/IP, который вошел в Military Standards (MIL STD). С целью облегчения перехода на новые стандарты DARPA выдвинула предложение руководителям фирмы Berkley Software Design о внедрении протоколов TCP/IP в Berkeley (BSD) UNIX. Через некоторое время протокол TCP/IP переработали в обычный (общедоступный) стандарт, и начал использоваться термин «Интернет». Параллельно произошло выделение MILNET из ARPANET, после чего MILNET стала относиться к Defense Data Network (DDN) Министерства обороны США. После этого термин «Интернет» стали использовать для обозначения единой сети: MILNET плюс ARPANET.
В 1991 г. сеть ARPANET перестала существовать. Но сеть Интернет существует в настоящий момент и развивается. При этом ее размеры намного превышают первоначальные.
Историю развития сети Интернет можно условно разделить на пять этапов:
1) 1945–1960 гг. – появление теоретических работ по интерактивному взаимодействию человека с машиной, а также первых интерактивных устройств и вычислительных машин;
2) 1961–1970 гг. – начало разработки технических принципов коммутации пакетов, ввод в действие ARPANET;
3) 1971–1980 гг. – расширение числа узлов ARPANET до нескольких десятков, проведение специальных кабельных линий, которые соединяют некоторые узлы, начало функционирования электронной почты;
4) 1981–1990 гг. – осуществление принятия протокола TCP/IP, разделение на ARPANET и MILNET, ввод системы «доменных» имен – Domain Name System (DNS);
5) 1991–2007 гг. – новейший этап развития истории глобальной сети Интернет.
Возможности сети Интернет
Интернет является глобальной компьютерной сетью, которая охватывает весь мир и содержит огромный объем информации по любой тематике, доступной на коммерческой основе для всех желающих. В сети Интернет кроме получения информационных услуг можно произвести покупки и коммерческие сделки, оплатить счета, заказать билеты на различные виды транспорта, забронировать места в гостиницах и пр.
Любая локальная сеть представляет собой узел, или сайт. Юридическое лицо, обеспечивающее работу сайта, называют провайдером. Сайт включает в себя несколько компьютеров – серверов, применяемых для хранения информации определенного типа и в определенном формате. Каждому сайту и серверу на сайте присваиваются уникальные имена, с помощью которых они идентифицируются в сети Интернет.
Для подключения к Интернет пользователь должен заключить контракт на обслуживание с любым из существующих провайдеров в его регионе. Для начала работы в сети необходимо соединиться с сайтом провайдера. Связь с провайдером осуществляется или по коммутируемому телефонному каналу при помощи модема, или при помощи постоянно действующего выделенного канала. При соединении с провайдером через коммутируемый телефонный канал связь осуществляется с помощью модема и средств удаленного доступа. Если же связь с провайдером производится через постоянно действующий выделенный канал, то применяется простой вызов соответствующей программы для работы в Интернет. Возможности, которые открываются перед пользователем, определяются условиями контракта, заключенного с провайдером.
С помощью ключевых слов во всей сети Интернет для каждой информационной системы существуют свои средства поиска нужной информации. Сеть включает в себя следующие информационные системы:
1) World Wide Web (WWW) – Всемирная информационная паутина. Информация в данной системе состоит из страниц (документов). С помощью WWW можно смотреть фильмы, слушать музыку, играть в компьютерные игры, обращаться к различным информационным источникам;
2) FTR-система (File Transfer Program). Она используется для пересылки файлов, доступных для работы только после копирования на собственный компьютер пользователя;
3) электронная почта (E-mail). Каждый из абонентов обладает своим электронным адресом с «почтовым ящиком». Он представляет собой некоторый аналог почтового адреса. С помощью электронной почты пользователь способен пересылать и получать текстовые сообщения и двоичные файлы произвольного вида;
4) новости (система телеконференций – Use Net Newsgroups). Эта служба состоит из совокупности документов, сгруппированных по определенным темам;
5) IRC и ICQ. С помощью данных систем осуществляется обмен информацией в режиме реального времени. Эти функции в системе Windows выполняются приложением MS NetMeeting, которое позволяет создавать общие рисунки и добавлять текст совместно с другими пользователями на удаленных рабочих станциях.
К средствам поиска, управления и контроля в Интернет относятся:
системы поиска в WWW – используются для поиска информации, организованной одним из перечисленных выше способов (WWW, FTR);
Telnet – режим удаленного управления любым компьютером в сети, применяемый для запуска на сервере или любом компьютере в Интернет необходимой программы;
служебная программа Ping – позволяет проверять качество связи с сервером;
программы Whois и Finger – используются для нахождения координат пользователей сети или определения пользователей, работающих в настоящий момент на конкретном хосте.
Определение вычислительной сети
Лекция 7. Локальные и глобальные сети ЭВМ.
Вычислительная (компьютерная) сеть – сложная система программных и аппаратных компонент, взаимосвязанных друг с другом. Главные функции всех видов компьютерных сетей сводятся к следующим:
1) обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;
2) обеспечение совместного доступа к ресурсам данных.
К аппаратным компонентам сетей относят:
Компьютеры (рабочие станции и серверы);
Коммуникационное оборудование (кабельные системы, концентраторы, повторители, маршрутизаторы, мосты, и др.).
Рабочие станции – это пользовательские компьютеры, подключенные к сети. По наличию локального диска различают два типа рабочих станций:
1) рабочая станция с локальным диском – операционная система загружается с этого диска,
2) бездисковая рабочая станция – операционная система загружается с диска сервера сети, а программа начальной загрузки хранится в микросхеме сетевого адаптера.
Для подключения к сети используют три основных способа:
Непосредственное подключение к кабельной системе сети через плату сетевого адаптера (это самый надежный и скоростной способ, но используется только для сетей, сосредоточенных на небольшой площади),
Подключение станции через выделенную (некоммутируемую) линию,
Подключение станции через коммутируемую (например, телефонную) линию.
Сервер сети – компьютер сети для предоставления определенных услуг пользователям сети. По выполняемым функциям часто выделяют следующие группы серверов:
Файловый сервер – компьютер с большим объемом дискового пространства, служащий для хранения, архивирования данных, согласования изменений данных, выполняемых разными пользователями, передачу данных.
Сервер баз данных – компьютер сети, выполняющий функции хранения, обработки и управления файлами баз данных с согласованием их совместного использования и разграничением доступа пользователей.
Сервер резервного копирования данных – устройство создания, хранения и восстановления копий данных, существующих на компьютерах сети.
Сервер приложений – мощный компьютер, на котором выполняются прикладные программы пользователей по их запросам.
Основными элементами коммуникационного оборудования служат:
1) повторители (разветвители, HUB), усиливающие или регенерирующие пришедший на него сигнал и ретранслирующий его на входы других сегментов сети. Объединяя разные сегменты сети с множеством компьютеров, одновременно повторители связывают лишь две рабочих станции;
2) коммутатор (swich) – устройство для объединения сегментов сети, но способное, в отличие от повторителя, поддерживать одновременный обмен данными между несколькими парами рабочих станций из разных сегментов;
3) маршрутизатор (router) – устройство, соединяющее сети одного или разных типов по одному протоколу обмена данными. Анализируя адреса отправителей и получателей маршрутизаторы направляют данные по оптимально выбранному маршруту;
4) шлюз (gateway) – устройство для организации обмена данными между сетями с разными протоколами обмена данными.
К программным компонентам относят:
- сетевые операционные системы , предназначенные для управления работой сети компьютеров,
- сетевые приложения – программные комплексы, которые расширяют возможности сетевых операционных систем (почтовые программы, системы коллективной работы, и др.).
Даже в результате достаточно поверхностного рассмотрения работы в сети становится ясно, что вычислительная сеть - это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Изучение сети в целом предполагает знание принципов работы ее отдельных элементов:
компьютеров;
коммуникационного оборудования;
операционных систем;
сетевых приложений.
Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной моделью. В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ. В настоящее время в сетях широко и успешно применяются компьютеры различных классов - от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров в сети должен соответствовать набору разнообразных задач, решаемых сетью.
Второй слой - это коммуникационное оборудование. Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства. Кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы из вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным обеспечением как по влиянию на характеристики сети, так и по стоимости. Сегодня коммуникационное устройство может представлять собой сложный специализированный мультипроцессор, который нужно конфигурировать, оптимизировать и администрировать. Изучение принципов работы коммуникационного оборудования требует знакомства с большим количеством протоколов, используемых как в локальных, так и глобальных сетях.
Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети. При проектировании сети важно учитывать, насколько просто данная операционная система может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени она позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компьютер другого типа и многие другие соображения.
Самым верхним слоем сетевых средств являются различные сетевые приложения, такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др. Очень важно представлять диапазон возможностей, предоставляемых приложениями для различных областей применения, а также знать, насколько они совместимы с другими сетевыми приложениями и операционными системами.
Простейший случай взаимодействия двух компьютеров
В самом простом случае взаимодействие компьютеров может быть реализовано с помощью тех же самых средств, которые используются для взаимодействия компьютера с периферией, например, через последовательный интерфейс RS-232C. В отличие от взаимодействия компьютера с периферийным устройством, когда программа работает, как правило, только с одной стороны - со стороны компьютера, в этом случае происходит взаимодействие двух программ, работающих на каждом из компьютеров.
Программа, работающая на одном компьютере, не может получить непосредственный доступ к ресурсам другого компьютера - его дискам, файлам, принтеру. Она может только «попросить» об этом программу, работающую на том компьютере, которому принадлежат эти ресурсы. Эти «просьбы» выражаются в виде сообщений , передаваемых по каналам связи между компьютерами. Сообщения могут содержать не только команды на выполнение некоторых действий, но и собственно информационные данные (например, содержимое некоторого файла).
Рассмотрим случай, когда пользователю, работающему с текстовым редактором на персональном компьютере А, нужно прочитать часть некоторого файла, расположенного на диске персонального компьютера В (рис. 4). Предположим, что мы связали эти компьютеры по кабелю связи через СОМ-порты, которые, как известно, реализуют интерфейс RS-232C (такое соединение часто называют нуль-модемным). Пусть для определенности компьютеры работают под управлением MS-DOS, хотя принципиального значения в данном случае это не имеет.
Рис. 4. Взаимодействие двух компьютеров
Драйвер СОМ-порта вместе с контроллером СОМ-порта работают примерно так же, как и в описанном выше случае взаимодействия ПУ с компьютером. Однако при этом роль устройства управления ПУ выполняет контроллер и драйвер СОМ-порта другого компьютера. Вместе они обеспечивают передачу по кабелю между компьютерами одного байта информации. (В «настоящих» локальных сетях подобные функции передачи данных в линию связи выполняются сетевыми адаптерами и их драйверами.)
Драйвер компьютера В периодически опрашивает признак завершения приема, устанавливаемый контроллером при правильно выполненной передаче данных, и при его появлении считывает принятый байт из буфера контроллера в оперативную память, делая его тем самым доступным для программ компьютера В. В некоторых случаях драйвер вызывается асинхронно, по прерываниям от контроллера.
Таким образом, в распоряжении программ компьютеров А и В имеется средство для передачи одного байта информации. Но рассматриваемая в нашем примере задача значительно сложнее, так как нужно передать не один байт, а определенную часть заданного файла. Все связанные с этим дополнительные проблемы должны решить программы более высокого уровня, чем драйверы СОМ-портов. Для определенности назовем такие программы компьютеров А и В приложением А и приложением В соответственно. Итак, приложение А должно сформировать сообщение-запрос для приложения В. В запросе необходимо указать имя файла, тип операции (в данном случае - чтение), смещение и размер области файла, содержащей нужные данные.
Чтобы передать это сообщение компьютеру В, приложение А обращается к драйверу СОМ-порта, сообщая ему адрес в оперативной памяти, по которому драйвер находит сообщение и затем передает его байт за байтом приложению В. Приложение В, приняв запрос, выполняет его, то есть считывает требуемую область файла с диска с помощью средств локальной ОС в буферную область своей оперативной памяти, а далее с помощью драйвера СОМ-порта передает считанные данные по каналу связи в компьютер А, где они и попадают к приложению А.
Описанные функции приложения А могла бы выполнить сама программа текстового редактора, но включать эти функции в состав каждого приложения - текстовых редакторов, графических редакторов, систем управления базами данных и других приложений, которым нужен доступ к файлам, - не очень рационально. Гораздо выгоднее создать специальный программный модуль, который будет выполнять функции формирования сообщений-запросов и приема результатов для всех приложений компьютера. Как уже было ранее сказано, такой служебный модуль называется клиентом. На стороне же компьютера В должен работать другой модуль - сервер, постоянно ожидающий прихода запросов на удаленный доступ к файлам, расположенным на диске этого компьютера. Сервер, приняв запрос из сети, обращается к локальному файлу и выполняет с ним заданные действия, возможно, с участием локальной ОС.
Программные клиент и сервер выполняют системные функции по обслуживанию запросов приложений компьютера А на удаленный доступ к файлам компьютера В. Чтобы приложения компьютера В могли пользоваться файлами компьютера А, описанную схему нужно симметрично дополнить клиентом для компьютера В и сервером для компьютера А.
Схема взаимодействия клиента и сервера с приложениями и операционной системой приведена на рис. 5. Несмотря на то, что мы рассмотрели очень простую схему аппаратной связи компьютеров, функции программ, обеспечивающих доступ к удаленным файлам, очень похожи на функции модулей сетевой операционной системы, работающей в сети с более сложными аппаратными связями компьютеров.
Рис. 5. Взаимодействие программных компонентов при связи двух компьютеров
Очень удобной и полезной функцией клиентской программы является способность отличить запрос к удаленному файлу от запроса к локальному файлу. Если клиентская программа умеет это делать, то приложения не должны заботиться о том, с каким файлом они работают (локальным или удаленным), клиентская программа сама распознает и перенаправляет (redirect) запрос к удаленной машине. Отсюда и название, часто используемое для клиентской части сетевой ОС, -редиректор . Иногда функции распознавания выделяются в отдельный программный модуль, в этом случае редиректором называют не всю клиентскую часть, а только этот модуль.
Наряду с автономной работой значительное повышение эффективности использования компьютеров может быть достигнуто объединением их в компьютерные сети (network).
Под компьютерной сетью в широком смысле слова понимают любое множество компьютеров, связанных между собой каналами связи для передачи данных.
Существует ряд веских причин для объединения компьютеров в сети. Во-первых, совместное использование ресурсов позволяет нескольким ЭВМ или другим устройствам осуществлять совместный доступ к отдельному диску (файл-серверу), дисководу CD-ROM, стримеру, принтерам, плоттерам, к сканерам и другому оборудованию, что снижает затраты на каждого отдельного пользователя.
Во-вторых, кроме совместного использования дорогостоящих периферийных устройств имеется возможность аналогично использовать сетевые версии прикладного программного обеспечения. В-третьих, компьютерные сети обеспечивают новые формы взаимодействия пользователей в одном коллективе, например при работе над общим проектом.
В-четвертых, появляется возможность использовать общие средства связи между различными прикладными системами (коммуникационные услуги, передача данных и видеоданных, речи и т.д.). Особое значение имеет организация распределенной обработки данных. В случае централизованного хранения информации значительно упрощаются процессы обеспечения ее целостности, а также резервного копирования.
2. Основные программные и аппаратные компоненты сети
Компьютерная сеть - это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов.
Изучение сети в целом предполагает знание принципов работы ее отдельных элементов:
Компьютеров;
Коммуникационного оборудования;
Операционных систем;
Сетевых приложений.
Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной моделью. В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ, т.е. система конечного пользователя сети, в качестве которого может выступать компьютер или терминальное устройство (любое устройство ввода-вывода или отображения информации). Компьютеры в узлах сети иногда называют хост-машинами или просто хостами.
В настоящее время в сетях широко и успешно применяются компьютеры различных классов - от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров в сети должен соответствовать набору разнообразных задач, решаемых сетью.
Второй слой - это коммуникационное оборудование. Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства.
Кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы из вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным обеспечением как по влиянию на характеристики сети, так и по стоимости. Сегодня коммуникационное устройство может представлять собой сложный специализированный мультипроцессор, который нужно конфигурировать, оптимизировать и администрировать.
Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети.
При проектировании сети важно учитывать, насколько просто данная операционная система может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени она позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компьютер другого типа и многие другие соображения.
Самым верхним слоем сетевых средств являются различные сетевые приложения, такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др.
Очень важно представлять диапазон возможностей, предоставляемых приложениями для различных областей применения, а также знать, насколько они совместимы с другими сетевыми приложениями и операционными системами.
Назначение и краткая характеристика основных компонентов вычислительных сетей.
Вычислительной сетью называют совокупность взаимосвязанных и распределенных по некоторой территории ЭВМ.
Вычислительная сеть – вычислительный комплекс, включающий территориально распределенную систему компьютеров и их терминалов, объединенных в единую систему.
По степени географического распространения вычислительные сети подразделяются на локальные, городские, корпоративные, глобальные и др.
Вычислительная сеть состоит из трех компонент:
Сети передачи данных, включающей в себя каналы передачи данных и средства коммутации;
Компьютеров, связанных сетью передачи данных;
Сетевого программного обеспечения.
Вычислительная сеть – это сложный комплекс взаимосвязанных программных и аппаратных компонентов:
компьютеров (хост-компьютеры, сетевые компьютеры, рабочие станции, серверы), размещенных в узлах сети;
сетевой операционной системы и прикладного программного обеспечения , управляющих компьютерами;
коммуникационного оборудования – аппаратуры и каналов передачи данных с сопутствующими им периферийными устройствами; интерфейсных плат и устройств (сетевые платы, модемы); маршрутизаторов и коммутационных устройств.
Программные и аппаратные компоненты вычислительной сети
Вычислительная сеть, network - распределенная в пространстве система программных и аппаратных компонентов, связанных линиями компьютерной связи.
Среди аппаратных средств можно выделить компьютеры и коммуникационное оборудование. Программные компоненты состоят из операционных систем и сетевых приложений.
В настоящее время в сети используются компьютеры различных типов и классов с различными характеристиками. Это основа любой вычислительной сети. Компьютеры, их характеристики определяют возможности вычислительной сети. Но в последнее время и коммуникационное оборудование (кабельные системы, повторители, мосты, маршрутизаторы и др.) стало играть не менее важную роль. Некоторые из этих устройств, учитывая их сложность, стоимость и другие характеристики, можно назвать компьютерами, решающими сугубо специфические задачи по обеспечению работоспособности сетей.
Для эффективной работы сетей используются специальные сетевые операционные системы (сетевые ОС) , которые, в отличие от персональных операционных систем, предназначены для решения специальных задач по управлению работой сети компьютеров. Сетевые ОС устанавливаются на специально выделенные компьютеры.
Сетевые приложения - это прикладные программные комплексы, которые расширяют возможности сетевых ОС. Среди них можно выделить почтовые программы, системы коллективной работы, сетевые базы данных и др.
В процессе развития сетевых ОС некоторые функции сетевых приложений становятся обычными функциями ОС.
Все устройства, подключаемые к сети, можно разделить на три функциональные группы:
1) рабочие станции;
2) серверы сети;
3) коммуникационные узлы.
1) Рабочая станция , workstation - это персональный компьютер, подключенный к сети, на котором пользователь сети выполняет свою работу. Каждая рабочая станция обрабатывает свои локальные файлы и использует свою операционную систему. Но при этом пользователю доступны ресурсы сети.
Можно выделить три типа рабочих станций:
Рабочая станция с локальным диском,
Бездисковая рабочая станция,
Удаленная рабочая станция.
На рабочей станции с диском (жестким или гибким) операционная система загружается с этого локального диска. Для бездисковой станции операционная система загружается с диска файлового сервера. Такая возможность обеспечивается специальной микросхемой, устанавливаемой на сетевом адаптере бездисковой станции.
Удаленная рабочая станция - это станция, которая подключается к локальной сети через телекоммуникационные каналы связи (например, с помощью телефонной сети).
2) Сервер сети , network server - это компьютер, подключенный к сети и предоставляющий пользователям сети определенные услуги, например хранение данных общего пользования, печать заданий, обработку запроса к СУБД, удаленную обработку заданий и т. д.
По выполняемым функциям можно выделить следующие группы серверов.
Файловый сервер, file server - компьютер, хранящий данные пользователей сети и обеспечивающий доступ пользователей к этим данным. Как правило, этот компьютер имеет большой объем дискового пространства. Файловый сервер обеспечивает одновременный доступ пользователей к общим данным.
Файловый сервер выполняет следующие функций:
Хранение данных;
Архивирование данных;
Передачу данных.
Сервер баз данных, database server - компьютер, выполняющий функции хранения, обработки и управления файлами баз данных (БД).
Сервер баз данных выполняет следующие функции:
Хранение баз данных, поддержку их целостности, полноты, актуальности;
Прием и обработку запросов к базам данных, а также пересылку результатов обработки на рабочую станцию;
Согласование изменений данных, выполняемых разными пользователями;
Поддержку распределенных баз данных, взаимодействие с другими серверами баз данных, расположенными в другом месте.
Сервер прикладных программ, application server - компьютер, который используется для выполнения прикладных программ пользователей.
Коммуникационный сервер, communications server - устройство или компьютер, который предоставляет пользователям локальной сети прозрачный доступ к своим последовательным портам ввода/вывода.
С помощью коммуникационного сервера можно создать разделяемый модем, подключив его к одному из портов сервера. Пользователь, подключившись к коммуникационному серверу, может работать с таким модемом так же, как если бы модем был подключен непосредственно к рабочей станции.
Сервер доступа, access server - это выделенный компьютер, позволяющий выполнять удаленную обработку заданий. Программы, инициируемые с удаленной рабочей станции, выполняются на этом сервере.
От удаленной рабочей станции принимаются команды, введенные пользователем с клавиатуры, а возвращаются результаты выполнения задания.
Факс-сервер, fax server - устройство или компьютер, который выполняет рассылку и прием факсимильных сообщений для пользователей локальной сети.
Сервер резервного копирования данных, backup server - устройство или компьютер, который решает задачи создания, хранения и восстановления копий данных, расположенных на файловых серверах и рабочих станциях. В качестве такого сервера может использоваться один из файловых серверов сети.
Следует отметить, что все перечисленные типы серверов могут функционировать на одном выделенном для этих целей компьютере.
3) К коммуникационным узлам сети относятся следующие устройства:
Повторители;
Коммутаторы (мосты);
Маршрутизаторы;
Протяженность сети, расстояние между станциями в первую очередь определяются физическими характеристиками передающей среды (коаксиального кабеля, витой пары и т. д.). При передаче данных в любой среде происходит затухание сигнала, что и приводит к ограничению расстояния. Чтобы преодолеть это ограничение и расширить сеть, устанавливают специальные устройства - повторители, мосты и коммутаторы. Часть сети, в которую не входит устройство расширения, принято называть сегментом сети.
Повторитель , repeater - устройство, усиливающее или регенерирующее пришедший на него сигнал. Повторитель, приняв пакет из одного сегмента, передает его во все остальные. При этом повторитель не выполняет развязку присоединенных к нему сегментов. В каждый момент времени во всех связанных повторителем сегментах поддерживается обмен данными только между двумя станциями.
Коммутатор , switch, мост, bridge - это устройство, которое, как и повторитель, позволяет объединять несколько сегментов. В отличие от повторителя, мост выполняет развязку присоединенных к нему сегментов, то есть одновременно поддерживает несколько процессов обмена данными для каждой пары станций разных сегментов.
Маршрутизатор, router - устройство, соединяющее сети одного или разных типов по одному протоколу обмена данными. Маршрутизатор анализирует адрес назначения и направляет данные по оптимально выбранному маршруту.
Шлюз, gateway - это устройство, позволяющее организовать обмен данными между разными сетевыми объектами, использующими разные протоколы обмена данными.
Основными аппаратными компонентами сети являются следующие:
1. Абонентские системы: компьютеры (рабочие станции или клиенты и серверы); принтеры; сканеры и др.
2. Сетевое оборудование: сетевые адаптеры; концентраторы (хабы); мосты; маршрутизаторы и др.
3. Коммуникационные каналы: кабели; разъемы; устройства передачи и приема данных в беспроводных технологиях.
Основными программными компонентами сети являются следующие:
1. Сетевые операционные системы , где наиболее известные из них это: MS Windows; LANtastic; NetWare; Unix; Linux и т.д.
2. Сетевое программное обеспечение (Сетевые службы): клиент сети; сетевая карта; протокол; служба удаленного доступа.
ЛВС (Локальная вычислительная сеть) – это совокупность компьютеров, каналов связи, сетевых адаптеров, работающих под управлением сетевой операционной системы и сетевого программного обеспечения.
В ЛВС каждый ПК называется рабочей станцией, за исключением одного или нескольких компьютеров, которые предназначены для выполнения функций серверов. Каждая рабочая станция и сервер имеют сетевые карты (адаптеры), которые посредством физических каналов соединяются между собой. В дополнение к локальной операционной системе на каждой рабочей станции активизируется сетевое программное обеспечение, позволяющее станции взаимодействовать с файловым сервером.
Компьютеры, входящие в ЛВС клиент – серверной архитектуры, делятся на два типа: рабочие станции, или клиенты, предназначенные для пользователей, и серверы, которые, как правило, недоступны для обычных пользователей и предназначены для управления ресурсами сети.
Рабочие станции
Рабочая станция (workstation) – это абонентская система, специализированная для решения определенных задач и использующая сетевые ресурсы. К сетевому программному обеспечению рабочей станции относятся следующие службы:
Клиент для сетей;
Служба доступа к файлам и принтерам;
Сетевые протоколы для данного типа сетей;
Контроллер удаленного доступа.
Рабочая станция отличается от обычного автономного персонального компьютера следующим:
Наличием сетевой карты (сетевого адаптера) и канала связи;
На экране во время загрузки ОС появляются дополнительные сообщения, которые информируют о том, что загружается сетевая операционная система;
Перед началом работы необходимо сообщить сетевому программному обеспечению имя пользователя и пароль. Это называется процедурой входа в сеть;
После подключения к ЛВС появляются дополнительные сетевые дисковые накопители;
появляется возможность использования сетевого оборудования, которое может находиться далеко от рабочего места.
Сетевые адаптеры
Для подключения ПК к сети требуется устройство сопряжения, которое называют сетевым адаптером, интерфейсом, модулем, или картой. Оно вставляется в гнездо материнской платы. Карты сетевых адаптеров устанавливаются на каждой рабочей станции и на файловом сервере. Рабочая станция отправляет запрос через сетевой адаптер к файловому серверу и получает ответ через сетевой адаптер, когда файловый сервер готов.
Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.
Различные типы сетевых адаптеров отличаются не только методами доступа к каналу связи и протоколами, но еще и следующими параметрами:
Скорость передачи;
Объем буфера для пакета;
Тип шины;
Быстродействие шины;
Совместимость с различными микропроцессорами;
Использованием прямого доступа к памяти (DMA);
Адресация портов ввода/вывода и запросов прерывания;
конструкция разъема.
