Учебники Онлайн


Глава 2 Локальные вычислительные сети

§ 1 Общие принципы построения компьютерных сетей

Персональные компьютеры с момента своего возникновения воспринимались и использовались исключительно как индивидуальный вычислительный комплекс, способный решать огромный круг задач автономно, без взаимодействия й с другими вычислительными ресурсами. Такое положение дел вполне удовлетворял огромную массу пользователей до тех пор, пока рост количественных показателей мощности и производительность персональных вычислительных комплексов не переросло в качественное изменение уровня сложности задач, решаемых с помощью персональных компьютерев.

Перед разработчиками программного и аппаратного обеспечения для настольных вычислительных комплексов встала проблема объединения разрозненных вычислительных и информационных ресурсов, сосредоточенных в каждой ом отдельно взятом персональном компьютере, в единое программно-аппаратную среду, которое кроме того могло бы сочетаться с глобальными информационными ресурсами, формируются. С точки зрения пользователя, р озвьязання этих проблем давало возможность построения на базе объединенных персональных компьютеров вычислительных сетей, с помощью которых можно было бы создавать сложные информационно-вычислительные си стемы и комплексы. В свою очередь, разработчики программного и аппаратного обеспечения получили бы выход на огромный и чрезвычайно перспективный сегмент рынка, сулит колоссальные экономические и технологии ские услугиди.

Сегодня уже невозможно представить использования персонального компьютера без доступа к разным вычислительных и информационных ресурсов. Эти ресурсы сосредоточены как в локальных вычислительных мере ежах - в рамках одного предприятия или фирмы, так и в глобальных сетях и системах, охватывающих деле территории, страны и весь свит.

Все компьютерные сети, независимо от масштаба и вида задач, решаемых можно рассматривать в общем случае как некоторую совокупность менее двух персональных компьютеров, соединенных между собой с помощью специального оборудования и программного обеспечения таким образом, чтобы можно было организовать их согласованную взаимодействие между собой. Для непосредственного соединения компьютеров в сети застосовуют ься специализированные кабели и специальные электронные платы, названные сетевыми адаптерами, которые устанавливаются непосредственно на системной шине персональный компьютера.

Совокупность кабельных систем, электронного оборудования и специализированного программного обеспечения составляют понятие сетевых информационных технологий. Данные технологии можно условно разделить на следующие основ вни группы:

среда передачи информации - специализированная аппаратура, необходимая для подключения персонального компьютера к сети;

протоколы передачи информации - системное программное обеспечение, организует на основе передающей среды непосредственную передачу некоторых данных между объединенными в сеть компьютерами;

сетевые услуги - системное и прикладное программное обеспечение, предоставляющее пользователю средства организации удобной и эффективной работы в составе компьютерной сети

Только при четком взаимодействии этих компонентов как единого программно-технического комплекса можно говорить о наличие и функционирование вычислительной сети, независимо от ее масштаба и функционального п назначени.

Первые локальные вычислительные сети были преимущественно системами разделения дискового пространства персональных компьютеров. Такое использование дисков позволяло более рационально организовать хранение данных упорядочить доступ к ним на основе систем разделения доступа и управления правами пользователя. Системы совместного использования жестких дисков имеют целый ряд неоспоримых преимуществ, среди которых - скор очення расходов, упрощение резервного копирования и хранения информации, удобство и корректировки данных, хранящихсяся.

Впоследствии, кроме систем совместного использования жестких дисков, локальные вычислительные сети стали системами, предоставляющих для коллективного использования и другие важные периферийные устройства - CD ROM, магнит тооптични диски, стримеры, печатающие устройства, факсимильные аппараты, модемы и тд. Действительно впечатляющие возможности предоставляются пользователям компьютерных сетей при совместном использовании прикладных программных пакетов, организуют функционально и технологически совершенные информационные системы, которые объединяют в себе передовые технологии приема, обработки и распределения информацииії.

Распределение дискового пространства в локальных вычислительных сетях происходит главным образом путем организации совместного доступа к какому-либо дискового устройства, расположенного на одном из компьютере ов - рабочей станции или на специализированном мощном компьютере - файловом сервере.

Организация распределения печатающих устройств в локальной вычислительной сети происходит вследствие подключения принтеров или непосредственно к файловому серверу, или к специализированной рабочей станц ции, выполняет функции сервера печати, или путем предоставления коллективного доступа к одному из локальных принтеров, подключенного к одной из рабочих станций сетей.

Распределение различных коммуникационных устройств, таких, как модемы, факс-модемы, факсимильные аппараты, дает возможность пользователям сети использовать данные устройства в своей работе, так, будто они подключ ные непосредственно к данным рабочих станци.

Например, использование модемов в составе локальной вычислительной сети позволяет не только использовать их для приема и передачи электронной корреспонденции в пределах некоторой системы электронной почты но и организовать доступ и взаимодействие территориально удаленных локальных вычислительных сетей и отдельных рабочих станций.

Сравнительно новым направлением в совместном использовании оборудования является деление службы приема и передачи факсимильных сообщений. Факсимильная связь сегодня является одним из наиболее популярных средств связи. В. Он широко применяется для пересылки различных документов обычными телефонными линиями. Совместное использование факсимильных аппаратов и специализированных факс-модемных электронных плат в составе ком пьютернои сети дает ряд неоспоримых преимуществ не только с точки зрения рационального использования оборудования, но и в отношении удобства подготовки, хранения, приема и передачи самих факсимильных сообщений омлень. Сетевой факсимильный аппарат позволяет создать документ с помощью обычного текстового редактора, а затем переслать готовый документ по сети непосредственно на факс, который, в свою очередь, авт оматично перешлет его на соответствующий факс в пункте назначения. Аналогичные действия можно осуществить и в случае приема факса. Полученное сообщение можно напечатать на ближайшем сетево м принтере или отправить на какую-нибудь рабочую станцию ??для соответствующей обработкибробки.

Уже давно стал очевидным тот факт, что использование приложений, которые выполняют однородные функции, на большом количестве персональных компьютеров приводит к значительным расходе неудобств. Наиболее ш значительные из них связаны с необходимостью установки на каждый из компьютеров отдельной копии программного обеспечения, что заставляет учреждения, которые используют такие программы, или идти на неоправданные расходы по приобретению большого количества копий таких программ, или нарушать лицензионное соглашение по использованию установленного программного обеспеченияя.

Кроме указанных расходов, такое использование программного обеспечения приводит к колоссальным неудобств при информационном обмене и взаимодействии между работниками, используют разрозненные рабочие с станции. Значительно усложнена процедура обновления как самого прикладного программного обеспечения, так и различных вспомогательных и рабочих электронных справочников и баз данных, что в свою очередь может вызвать и искажения информации и некорректную работу всего комплекса программного обеспеченияя.

В связи с этим использование специальных версий прикладного программного обеспечения, ориентированного на коллективное использование в локальной вычислительной сети, является прекрасным выходом из всех указанных х выше проблем. Как правило, сетевая копия программного пакета хранится в одном месте - на жестком диске файлового сервера. Администрирование такой программы, управления ее конфигурацией, обновления ее существенно облегчаются. Кроме того, нет необходимости тиражировать данное программное обеспечение на другие компьютеры, поскольку для организации работы целого коллектива пользователей вполне достаточно одной копии программы. Это обстоятельство исключает необходимость приобретения лишних копий программного обеспечения и существенно снижает мотивацию для нелегального копирования и распространения программ в рамках одной учрежденийнови.

Программные продукты, ориентированные на работу в рамках локальной вычислительной сети, как правило, имеют лицензию или использование заранее обусловленной количеством пользователей или на использование т таким количеством пользователей, которое допускается сетевой операционной системой, под управлением которой должен работать прикладная программ.

Главной выгодой от использования сетевых версий программных продуктов является возможность совместного доступа к данным, хранящимся в одном месте, например, на жестком диске файлового сервера практически но для любой организации использования единого электронного хранилища данных является чрезвычайно полезным. Некоторые типы программного обеспечения для персональных компьютеров, в частности системы управления базами данных, разрабатываются таким образом, чтобы обеспечить возможность одновременной работы сразу нескольких пользователей с одним и тем же файлом, и даже с одними и теми же отдельными полями и записями базы даныих.

В общем случае существует два основных типа прикладных программных продуктов, используемых в локальных вычислительных сетях:

программные пакеты, предназначенные для работы в сети одного пользователя;

специализированные программные пакеты, разработанные для использования большим количеством пользователей одновременно

Наибольший интерес при рассмотрении сетевого программного обеспечения представляют именно специализированные системы, многопользовательские, поскольку они наиболее полно отражают специфику организации совместной работы в сети. Типичными представителями данного типа программных продуктов является:

• различные системы электронной почты, которые позволяют посылать сообщения

файлы другим пользователям сети, что является чрезвычайно удобным средством обмена информацией в больших территориально распределенных сетях;

системы для организации электронных конференций, основанных на обмене разнообразной информацией между участниками конференций. Благодаря развитию новейших технологий обмена данными в сетях, сегодня е есть возможность проведения видеоконференций между пользователями компьютерных сетей;

системы управления и учета, основанные на использовании систем управления базами данных, которые ранее могли использоваться только на мини-и больших компьютерах

Еще одной новой сферой использования сетевого коммуникационного и программного обеспечения сегодня системы доступа в другие территориально удаленные локальные и глобальные компьютерные сети и к отдала ених мощных компьютеров, которые используются как хранилище даны.

Независимо от масштабов компьютерной сети, ее функционального и организационного назначения, архитектуры и других характеристик, ее"главной задачей является пересылка информации от одного компьютера д к другому. Достижение главной цели работающей сети обеспечивается согласованной работой двух наиболее значимых ее компонентов: сетевой аппаратной части и сетевого программного обеспеченияечення.

Аппаратная часть любой компьютерной сети делится на три основные категории:

сетевые серверы;

сетевые рабочие станции;

сетевая коммуникационная система

Сетевой сервер - это специализированный компьютер, на котором установлена ??и функционирует некоторая административная программа, управляющая доступом ко всей сети или ее части и ресурсов (например, к жестким х магнитных дисков или принтеров), таким образом, сетевой сервер формирует ресурсы для компьютеров, подключенных к вычислительной сети как рабочие станци.

касается собственно аппаратного устройства любой сетевой сервер - это выделенный компьютер повышенной мощности, на котором функционирует то или иное специализированное системное программное обеспечение, позволяющее есть выполнять данном компьютеру вполне определенный перечень задач и функций зависимости от задач, решаемых сетевыми серверами, они делятся на несколько видов: файловые серверы, серверы баз данных коммуникационные серверы и т.д.

. Файловый сервер - это установленный в локальной вычислительной сети специализированный компьютер, предназначенный для хранения файлов и доступен всем пользователям сети. Файловый сервер не только сохраняет файлы, но и у управляет ими, поддерживает необходимый порядок при организации взаимодействия пользователей с файлами, хранящимися на нему.

Сервер баз данных - это специализированная станция компьютерной сети, предназначенная для хранения баз данных коллективного использования и обработки запросов к ней, поступающих от пользователей сети. Как прави ило, для выполнения таких функций в составе компьютерной сети выделяется компьютер, специально настроен и оптимизирован для выполнения функций управления базами даных.

. Коммуникационный сервер - это специализированная рабочая станция компьютерной сети, выполняет трансляцию информационных пакетов локальной вычислительной сети в асинхронные сигналы, используемые в телефонных линиях или в системах последовательной связи и обеспечивают для всех рабочих станций сети доступ к своим модемов или к соединениям RS-232-.

Подключение персонального компьютера к вычислительной сети никак не влияет на его главное назначение - удовлетворение информационных и вычислительных потребностей конкретного пользователя непосредственно на и его рабочем месте. Более того, подключенный к сети персональный компьютер становится не просто мощным вычислительным средством, он становится своеобразным средством коммуникации между пользователем и обширными информ ацийнимы ресурсами, сосредоточенными в различных компьютерных сетьх.

Отдельный персональный компьютер, ставший рабочей станцией какой нибудь сети, получает возможность доступа к различного дополнительного оборудования, установленного в сети (при наличии соответствующих пра ав доступа), что также существенно расширяет его потенциальные возможности и вычислительные ресурсы. В общем случае назначения рабочей станции локальной вычислительной сети - по сетевого взаимодействия - сводится к выполнению программ, полученных от сетевого сервера. Существует два наиболее типичных способа организации взаимодействия рабочей станции с серверомм:

распределенная обработка, при которой рабочие станции выполняют большую часть обработки информации, а серверы предоставляют файлы для этой обработки;

обработка по системе"клиент-сервер", когда сервер и рабочая станция делят между собой задачи обработки данных с целью повышения общей производительности

Взаимодействие компьютеров и оборудования в рамках сети обеспечивается сетевой коммуникационной системой. Она включает в себя набор специализированных аппаратных средств, обеспечивающих физическое соединение компо нентов компьютерной сети и их согласованную работу на основе какой-либо сетевой технологии. При организации согласованного взаимодействия персональных компьютеров в составе локальной вычислительной сети приня то говорить об организации сетей, различающихся по следующим основным параметрами:

топология компьютерной сети;

концепция организации сетевого программного обеспечения/p>