Глобальные и локальные вычислительные сети.

1. Компьютерные сети: назначение, основные понятия. Модель взаимодействия открытых систем (ISO/OSI).

Сеть - это объединение вычислительных систем различных типов, связанных друг с другом некоторыми каналами связи и правила передачи данных от одной вычислительной системы к другой с помощью имеющихся каналов связи. В качестве линий связи могут выступать простые телефонные каналы, коаксиальные и оптоволоконные линии, всевозможные каналы радиосвязи в любом частном диапазоне, мощные стволы радиорелейных и спутниковых линий.

Назначение компьютерных сетей (КС)

При физическом соединении двух или более компьютеров образуется КС. Для ее создания необходимо специальное сетевое оборудование и сете­вые программные средства.

Простейшее соединение двух компьютеров для обмена данными, называется прямым соединением. Для его создания в среде Windows ХР нужно выполнить команды:

Пуск/программы / Стандартные/ Связь /Мастер новых подключений / Установить прямое подключение к другому компьютеру

Это стандартное программное средство, а аппаратным средством явля­ются стандартные порты ввода / вывода (последовательные или параллель­ные).

Все КС имеют одно назначение - обеспечение совместного доступа к общим ресурсам - аппаратным, программным и информационным.

Локальные и глобальные сети

Основные понятия

Основной задачей при создании КС является обеспечение совместимо­сти оборудования по электрическим и механическим характеристикам и по информационному обеспечению - по системе кодирования и формату дан­ных.

Решение этой задачи основано на модели OSI (модель взаимодействия открытых систем). Она создана на основе технических предложений Между­народного института стандартов ISO.

Модель взаимодействия открытых систем (OSI)

Системы компьютерной связи следует рассматривать на семи уровнях.

Согласно модели ISO/OSI архитектуру КС следует рассматривать на 7 уровнях.

Верхний уровень - прикладной: пользователь на нем взаимодействует с ВС.

Нижний уровень - физический: обеспечивает обмен сигналами между устройствами.

Для обеспечения совместимости на каждом уровней действуют специ­альные стандарт-протоколы (аппаратные, программные). Физические функ­ции поддержки протоколов выполняют интерфейсы (аппаратные устройства), программные — программы поддержки протоколов.

В соответствии с используемыми протоколами КС принято разделять на:

1) Локальные компьютерные сети - компьютеры локальной КС исполь­зуют единый комплект протоколов для всех участников.

2) Глобальные компьютерные сети - объединяют как отдельные ПК, так и отдельные ЛС, которые могут использовать различные протоколы.

2. ЛВС: определение, понятие сервера, рабочей станции, клиента. Классификация ЛВС: одноранговая сеть, сеть с выделенным сервером

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

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

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

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

Рабочая станция – персональный компьютер, подключенный к сети через который пользователь получает доступ к её ресурсам.

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

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 лисками 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.

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 предаютс клиенту. Сервер обеспечивает хранение данныхобщего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клинту.

Клиент обрабатывает 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 – системы клиент- сервер или архитектура клиент – сервер.

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

Одноранговая сеть. В такой сети нет единого центра управления взаимодействия рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. Каждая стнция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и напрвлять свои запросы на обслуживание в сеть. Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям (диски, принтеры).

Достоинства о дноранговых сетей: низкая стоимость и высокая надежность.

Недостатки о дноранговых сетей:

§ Зависимость эффективности работы сети от количества станций

§ Сложность управления сетью

§ Сложность обеспечения защиты информации

§ Трудности обновления и изменения программного обеспечения стнаций

Наибольшей популярностью пользуются о дноранговые сети на базе сетевых операционных систем LANtastic, NetWare Lite.

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

Такой компьютер обычно называется 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. В сетях с централизованным управлением существует возможность обмена информацией между рабочими станциями, минуя файл – сервер.

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 с одноранговой сетью

1. Методы доступа к передающей среде ЛВС: определение, классификация.

Передающая среда является общим ресурсом для всех узлов сети. Чтобы получить возможность доступа к этому ресурса из узла сети, необходимы специальные механизмы – методы доступа.

Метод доступа к передающей среде – метод, обеспечивающий выполнение совокупности правил, по которым узлы сети получают доступ к ресурсу.

Существуют два основных класса методов доступа: детерминированные, недетерминированные.

При детерминированных методах доступа передающая среда распределяется между узлами с помощью специального механизма управления, гарантирующего передачу данных узла в течении некоторого, достаточно малого интервала времени.

Наиболее распространенными детерминированными методами доступа являются метод опроса и метод предачи права. Метод опроса используется преимущественно в сетях звездообразной топологии.

Метод передачи права применяется в сетях с кольцевой топологией. Он основан на передачи по сети специального сообщения маркера.

Маркер – служебное сообщение определенного формата, в которое абоненты сети могут помещать свои информационные пакеты.

Недерминированные – случайные методы доступа предусматривают конкуренцию всех узлов сети за право передачи. Возможны одновременные попытки передачи со стороны нескольких узлов.

Наиболее распространенным недетерминированным методом доступа является множественный метод доступа с контролем несущей частоты и обнаружением коллизий

3. Физическая передающая среда ЛВС. Основные топологии ЛВС

Физическая среда обеспечивает перенос информации между абонентами вычислительной сети. Физическая передающая среда ЛВС представлена тремя типами кабелей: витая пара проводов, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель

Витая пара состоит из двых изолированных проводов, свитых между собой. Скручивание проводов уменьшает влияние внешних электромагнитнх полей на передаваемые сигналы. Самый простой вариант витой пары – телефонный кабель. Витые пары имеют различные характеристики, определяемые размерами, изоляцией и шагом скручивания.

Коаксиальный кабель по сравнению с витой парой обладает более высокой механической прочностью, помехозащищенностью и обеспечивает скорость передачи информации до 10 – 50 Мбит/с. Для промышленного использования выпускаются два типа коаксиальных кабелей: толстый и тонкий. Толстый каьель более прочен и передает сигналы нужной амплитуды на большее расстояние, чем тонкий.

Оптоволоконный кабель – идеальная передающая среда. Он не подвержен действию электромагнитных полей и сам практически не имеет излучения. Последнее свойство позволяет использовать его в сетях, требующих повышенной секретности информации.

Скорость передачи информации по оптоволоконному кабелю более 50 Мбит/с. По сравнению с предыдущими типами передающей среды он более дорого, менее технологичен в эксплуатации.