Локальная вычислительная сеть (ЛВС)

⇐ ПредыдущаяСтр 29 из 32Следующая ⇒

Локальная вычислительная сеть – это совокупность компьютеров и других средств вычислительной техники (активного сетевого оборудования, принтеров, сканеров), объединенных с помощью кабелей и сетевых адаптеров и работающих под управлением сетевой операционной системы. Вычислительные сети создаются для того, чтобы группа пользователей могла совместно задействовать одни и те же ресурсы: файлы, принтеры, модемы, процессоры и т.п.

Каждый компьютер в сети оснащается сетевым адаптером, адаптеры соединяются с помощью сетевых кабелей и тем самым связывают компьютеры в единую сеть.

Компьютер, подключенный к вычислительной сети, называется рабочей станцией или сервером, в зависимости от выполняемых им функций.

Основными свойствами ЛВС является:

1. высокая скорость передачи, большая пропускная способность;

2. низкий уровень ошибок передачи;

3. эффективный, быстродействующий механизм управления обменом;

4. совместное использование программ;

5. коллективная обработка данных и обмен данными между пользователями;

6. ограниченное, точно определенное число компьютеров, подключенных к сети;

7. дают возможность организовать систему параллельных вычислений на всех компьютерах сети, что позволяет многократно ускорить решение сложных математических задач;

8. с их помощью можно управлять работой сложной технологической системой.

Архитектура сети

Архитектура сети определяет технологию передачи данных в сети. Наиболее распространены следующие архитектуры:

· Ethernet – пакетная технология, преимущественно локальных сетей;

· Token Ring – маркерное кольцо;

· ArcNet – маркер шины (принцип работы сети аналогичен Token Ring);

· FDDI – волоконно-оптический распределенный механизм передачи данных технология ориентирована на волоконную оптику. Поддерживает сеть с передачей маркера.

Рассмотрим две наиболее распространенные архитектуры Ethernet и Token Ring.

Ethernet

Появилась данная технология во второй половине 70-х годов 20 века. Ее разработали совместно фирмы DEC, Intel и Xerox. В настоящее время эта технология наиболее доступна и популярна.

· Топология – шина, звезда.

· Среда передачи данных – коаксиал, витая пара, оптическое волокно.

· Скорость передачи данных – до 10 Мбит/с.

· Длина кабельного сегмента сети – не более 100 м до концентратора.

Принцип работы сети Ethernet:

1. Никому не разрешается посылать сообщение в то время, когда этим занят уже кто-то другой.

2. Если два или несколько отправителей начинают посылать сообщения примерно в один и тот же момент. Рано или поздно их сообщения «столкнуться» друг с другом в проводе, что называется коллизией. Коллизии нетрудно распознать, поскольку они всегда вызывают сигнал помехи, который не похож на допустимое сообщение. Ethernet может распознать помехи и заставляет отправителя приостановить передачу, подождать некоторое время, прежде, чем повторно отправить сообщение. Передаваемые данные помещаются в кадры определенной структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения.

Из описания метода передачи данных видно, что он носит вероятностный характер, и вероятность успешного получения в свое распоряжение общей среды зависит от загруженности сети, т.е. интенсивности возникновения в станциях потребности передачи кадров.

Достоинства Ethernet:

· Дешевизна.

· Большой опыт использования.

· Продолжающиеся нововведения (Fast Ethernet, передает данные со скоростью 100 Мбит/с, Gigabit Ethernet, передает данные со скоростью 1000 Мбит/с).

· Богатство выбора. Многие изготовители предлагают аппаратуру построения сетей, базирующуюся на Ethernet.

Недостатки Ethernet:

· Возможность столкновения сообщений (коллизии, помехи).

· В случае большой загрузки сети время передачи сообщений непредсказуемо.

Token Ring (компания IBM)

Более молодой, по сравнению с Ethernet, является технология Token Ring. Она разработана фирмой IBM. Технология ориентирована на кольцо, по которому постоянно движется маркер. Маркер представляет собой особого рода пакет, предназначенный для синхронизации передачи данных.

· Топология – кольцо.

· Среда передачи данных – коаксиал, витая пара, оптическое волокно.

· Скорость передачи данных – до 100 Мбит/с.

· Длина кабельного сегмента сети – не более 185 м до коммутатора.

Принципы работы сети Token Ring:

Каждый абонент сети в Token Ring работает согласно принципу «Ждать маркера, если необходимо послать сообщение, присоединить его к маркеру, когда он будет проходить мимо. Если проходит маркер снять с него сообщение и послать маркер дальше».

Данная технология, как видно из принципа работы, обеспечивает детерминированный доступ к разделяемой среде. Каждое устройство использует два порта: один для посылки сообщений, другой – для их получения.

По кольцу постоянно циркулирует один и только один блок информации. Иногда этот блок сжимается до минимального пакета, называемого маркером (token), иногда он разрастается до одного или нескольких сообщений. У каждого устройства в кольце есть свой адрес. Каждое сообщение начинается с заголовка (Header), кто его послал и кому оно адресовано.

Получив блок информации от своего соседа, ПК просматривает заголовки сообщений, и изымает из блока содержимое предназначенных ему сообщений, но не их заголовки. Заголовки помечаются специальным образом, показывающим, что сообщения, для которых они были конвертами (envelopes) приняты. Если у ПК есть какие-то сообщения для посылки, то перед тем как послать блок другому соседу по кольцу, они добавляются в конец блока. И, наконец, если, просматривая блок, ПК встречает заголовки посланных им сообщений, подтверждающих их доставку, такие заголовки изымаются. Такая стратегия гарантирует доставку сообщений их получателям и дает возможность каждому ПК послать свои сообщения – нужно лишь дождаться прихода маркера, а маркер, сколь скоро он циркулирует по кругу, обязательно придет.

Достоинства Token Ring:

· Гарантированная доставка сообщений.

· Высокая скорость

Недостатки Token Ring:

· Необходимы дорогостоящие устройства доступа к сети.

· Высокая сложность технологии реализации сети.

· Высокая стоимость (160-200% от Ethernet).

· Необходимы два кабеля (для повышения надежности): один входящий, другой исходящий от компьютера к концентратору (вторая модификация кольца, коммутатор).

Типы ЛВС

Эффективно эксплуатировать мощности ЛВС позволяет применение технологии «клиент/сервер». В этом случае приложение делится на две части: клиентскую и серверную. Один или несколько наиболее мощных компьютеров сети конфигурируются как серверы приложений; на них выполняются серверные части приложений. Клиентские части выполняются на рабочих станциях; именно на рабочих станциях формируются запросы к серверам приложений и обрабатываются полученные результаты.

С точки зрения организации взаимодействия персональных компьютеров сети делят на одноранговые (Peet to Peet Network) и с выделенным сервером (Dedicated Server Network). Существуют также комбинированные сети, объединяющие свойства обоих типов сетей.

Одноранговые ЛВС

В одноранговой сети все компьютеры равноправны: нет иерархии среди компьютеров и нет выделенного сервера. Как правило, любой компьютер может быть и сервером, и клиентом одновременно. Иначе говоря, нет отдельного компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными по сети. Одноранговые сети называют также рабочими группами. Рабочая группа – это небольшой коллектив, поэтому в одноранговых сетях чаще всего не более 30 компьютеров. Эти сети относительно просты. Поскольку каждый компьютер является одновременно и клиентом, и сервером, нет необходимости в мощном центральном сервере или в других компонентах, обязательных для более сложных сетей. Одноранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных (и более дорогих) компьютеров. В одноранговой сети требования к производительности и к уровню защиты для сетевого программного обеспечения. Как правило, ниже, чем в сетях с выделенным сервером. Для установки одноранговой сети дополнительного программного обеспечения не требуется, т.к. во все версии операционной системы Microsoft Windows встроена поддержка одноранговых сетей.

Достоинствами одноранговых сетей являются:

· Простота установки и эксплуатации (для объединения компьютеров в сеть применяется простая кабельная система);

· Пользователи располагаются компактно;

· Любая операционная система позволяет построить одноранговую сеть.

Недостатками одноранговых сетей является:

· Затруднено решение вопросов защиты информации;

· Небольшое число компьютеров (< 30), где вопрос защиты не является принципиальным;

· увеличение времени решения прикладных задач, что связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей.

ЛВС с выделенным сервером (иерархические)

Если сеть включает более 30 компьютеров, то одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей используют выделенные серверы. Выделенным называется такой сервер, который функционирует только как сервер (исключая функции клиента или рабочей станции). Они специально оптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов. С увеличением размеров сети и объема сетевого трафика количество серверов увеличивают (Трафик – это поток сообщений канала). Сервер должен быть высоконадежным, поскольку выход его из строя приведет к остановке всей сети. На сервере, как правило, устанавливается сетевая операционная система (Windows NT Server). На рабочих станциях устанавливается обычная операционная система.

Круг задач, которые должны выполнять серверы, многообразен и сложен. Чтобы приспособиться к возрастающим потребностям пользователей, серверы в больших сетях стали специализированными:

· файл-серверы и принт-серверы управляют доступом пользователей соответственно к файлам и принтерам. Например, для работы с текстовым редактором нужно запустить его на рабочей станции, а затем загрузить документ, хранящийся на файлом сервере. Таким образом, файловый сервер предназначен для хранения файлов и данных. Принт-сервер – к компьютеру небольшой мощности подключается достаточно производительный принтер, на котором может быть распечатана информация сразу с нескольких рабочих станций (на сервере устанавливается программное обеспечение для организации очередности заданий на печать).

· Сервер приложений. На нем выполняются прикладные части клиент-серверных приложений, а также находятся данные, доступные клиентам. Например, чтобы упростить извлечение данных, серверы хранят большие объемы информации в структурированном виде. Эти серверы отличаются от файл- и принт-серверов, тем, что в последних файл или данные целиком копируются на запрашивающий компьютер. А в сервере приложений на запрашивающий компьютер пересылаются только результаты запроса.

· Почтовые серверы управляют передачей электронных сообщений между пользователями сети. На сервере хранится информация, отправляемая и получаемая как по локальной сети, так и извне по модему. Пользователь может просматривать поступившую на его имя информацию или отправлять через почтовый сервер свою.

· Факс-серверы управляют потоком входящих и исходящих факсимильных сообщений через один или несколько факс-модемов.

· Коммуникационные серверы управляют потоком данных и почтовых сообщений между этой сетью и другими сетями, мэйнфреймами или удаленными пользователями через модем и телефонную линию.

Достоинствами сетей с выделенным сервером являются:

· Высокий уровень защиты данных;

· Рациональное распределение ресурсов;

· В такую сеть можно объединить до 1000 компьютеров

Недостатками сетей на основе сервера является:

· Высокая стоимость из-за приобретения специализированного сервера.

⇐ Предыдущая 23 24 25 26 27 282930 31 32 Следующая ⇒