Назначение, компоненты и общая структура компьютерной сети

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 12Следующая ⇒

Компьютерная сеть (информационно—вычислительная сеть) –это система распределенных на территории средств ввода/вывода, хранения и обработки информации, связанных между собой каналами передачи данных.

Сети могут обеспечить:

удаленный доступ пользователей к ресурсам сети (базам и банкам данных, экспертным системам, высокопроизводительным ЭВМ, высококачественным принтерам и графопостроителям и др.);

создание распределенных банков данных, что снижает стоимость их эксплуатации и уменьшает время доступа пользователя к информации;

предоставление пользователям различных услуг (службы информации, электронной почты, телеконференций и др.).

Обобщенная структура взаимосвязанных сетей показана на рис.28.

Рис.28. Структура взаимосвязанных сетей

Компоненты сети:

ЭВМ – вычислительные средства сети, которые могут быть разных классов и типов и работать под управлением различных операционных систем. Для работы в сети ЭВМ должна быть укомплектована необходимыми техническими средствами (например: сетевым адаптером, модемом для телефонных каналов связи, устройством преобразования сигналов для телеграфных каналов, абонентской радиостанцией для радиоканалов и др.) и программами, поддерживающими работу этих устройств.

ЦУС – центр управления сетью, где работает администратор сети. В ЦУС, как правило, устанавливается ЭВМ, обладающая наивысшей производительностью и большим объемом памяти и оснащенная специальным программным обеспечением.

Администратор сети – это человек или группа лиц, которые выполняют следующие функции:

проверку работоспособности компонентов сети, отключение неисправных, подключение отремонтированных или новых компонентов;

установление конфигурации сети;

определение дисциплины (порядка) обслуживания пользователей;

учет времени работы пользователей и компонентов сети.

Терминалы (Т) – устройства ввода/вывода информации без ее обработки.

Средства коммуникаций (СК) – комплекс технических и программных средств для обеспечения информационного взаимодействия между компонентами сети. В сетях используются каналы связи с различными физическими средствами передачи сигналов: проводными, оптоволоконными и по радио.

Так как в разные годы сети разрабатывали различные организации, ориентируя их на определенные типы ЭВМ, классы задач и сферы применения, то исторически сложилось так, что среди компьютерных сетей нет единообразия. Поэтому взаимодействие между сетями осуществляется в рамках протоколов.

Протокол – это система соглашений, которые определяют все аспекты информационного взаимодействия между компонентами одной сети или разных сетей. Протокол включает правила, процедуры, алгоритмы и требования, касающиеся порядка взаимодействия между компонентами сети. Связь сетей с разными протоколами производится через шлюзы, а с одинаковыми протоколами – через мосты. Шлюзы и мосты осуществляют согласование различных протоколов.

Шлюз (Ш) – комплекс технических и программных средств для организации взаимодействия между неоднородными сетями, т.е. включающими программно-несовместимые ЭВМ.

Мост (М) – комплекс технических и программных средств для организации взаимодействия между однородными сетями, т.е. в которые входят программно-совместимые ЭВМ.

Требования к сетям и их классификация

Чтобы сеть отвечала своему назначению, к ней предъявляются следующие общие требования:

Простота доступа пользователя к сети.

Открытость – возможность включения разнотипных ЭВМ.

Развиваемость – возможность наращивания ресурсов сети и абонентов.

Автономность – работа пользователя на своей ЭВМ не должна ограничиваться тем, что ЭВМ включена в сеть.

Интегральность – возможность обработки и передачи информации различного вида: символьной, графической, речевой.

Защищенность – возможность пресечения несанкционированного доступа к ресурсам сети.

Небольшое время ответа, обеспечивающее эффективную работу пользователя в диалоговом режиме в соответствии с назначением сети.

Непрерывность работы – возможность отключения или подключения ЭВМ к сети без прерывания ее работы (или с небольшим перерывом).

Помехоустойчивость – способность достоверно передавать информацию в условиях промышленных, бытовых и атмосферных помех.

Оперативное получение необходимой справки (помощи) по использованию ресурсов сети.

Высокая надежность функционирования компонентов сети.

Приемлемая стоимость услуг сети.

Часть этих требований содержится в международных и национальных стандартах, другие являются предметами международных соглашений и допущений.

Многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по ряду признаков:

По территориальному размещению:

глобальные (WАN –Widе Аrеа Nеtwоrk ) –на территории страны или нескольких стран;

региональные (MАN – Muniсiраl Аrеа Nеtwоrk) – на территории района, области, региона;

локальные (LАN – Lосаl Аrеа Nеtwоrk) – в пределах организации, предприятия, фирмы.

По типу решаемых задач:

специализированные (например: электронная система торгов Белорусской фондовой биржи);

многофункциональные (например: государственная сеть БелПак).

По типу средств коммуникаций:

телефонные и телеграфные каналы связи;

наземные, подземные и подводные кабельные линии связи;

наземные телевизионные, радиорелейные и радиолинии связи;

спутниковые радиолинии связи.

По дисциплине обслуживания пользователей (по способу доступа пользователей к сети):

приоритетные (задаются ЦУП), когда пользователи получают доступ к сети в соответствии с присвоенными им приоритетами (приоритеты пользователей могут быть постоянными или изменяющимися, например, в зависимости от новизны или ценности информации и др.);

неприоритетные, когда все пользователи сети имеют равные права доступа к сети.

Логическая структура сети

С появлением первых сетей была осознана необходимость разработки стандартов, определяющих взаимодействие между компонентами одной сети, а так же разных сетей. В 1978 г. Международная организация по стандартизации (МСЩ) опубликовала первые стандарты для взаимодействия открытых систем. Система является открытой, если она соответствует эталонной модели, разработанной МОС. Функции взаимодействия между компонентами сети делятся на уровни. Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ЭМВОС) определяет, что каждая система должна содержать семь уровней взаимодействия (рис. 29).

Рис.29. Структура взаимосвязанных сетей

Процессы взаимодействия должны подчиняться определенным протоколам.

Пользователь, желая воспользоваться услугами сети (например, передать данные другому пользователю, привлечь определенную ЭВМ сети для решения своей задачи, получить информацию из банка данных и др.), должен выполнить необходимые действия, определяемые протоколами общения пользователей с сетью.

Дальнейшее преобразование информации, введенной получателем, осуществляется уже без его участия. Информация от пользователя до ЭВМ обязательно проходит через все семь уровней взаимодействия, преобразуясь в соответствии с протоколами уровней.

7-й ( прикладной или пользовательский) уровень. Уровни с 7-го по 3-й реализуются программными средствами ПС. Программы прикладного уровня обеспечивают:

§ проверку полномочий пользователя;

§ подключение пользователя к сети;

§ доступ пользователя к справочнику сети;

§ доступ пользователя к ресурсам и услугам сети.

6-й (представительный) уровень обеспечивает представление и преобразование данных, которые передаются между компонентами сетей. Задача преобразования данных связана с тем, что в сети могут быть ЭВМ различного типа с разными формами представления данных, системами команд и операционными системами. Программы этого уровня представляют в единой форме все виды информации.

5-й (сеансовый) уровень выполняет организацию сеанса связи между пользователями и обеспечивает:

§ начало сеанса связи;

§ взаимодействие пользователей: дуплексное (одновременный диалог), полудуплексное (попеременный диалог), симплексное (монолог) взаимодействие;

§ синхронизацию сеанса, что позволяет повторить часть сеанса с определенного времени;

§ конец сеанса связи.

4-й (транспортный) уровень связывает машинозависимые уровни с верхними – машинно-независимыми. Это граница между средствами формирования данных и средствами передачи данных. На этом уровне формируется пакет данных, который состоит из заголовка с адресом получателя, непосредственно сообщения и концевика (кода, который используется у получателя для установления искажений в сообщении при передачи пакета по линии связи). При получении сообщения от источника на 4, 3 и 2-м уровнях осуществляется обнаружение определенных ошибок в сообщении, появившихся при ее передачи, частичная ликвидация ошибок и формирование специального сообщения на вышележащий уровень о неисправленных ошибках.

3-й (сетевой) уровень определяет маршрут движения сообщения, т.е. те узлы коммутации (в различной литературе: узлы, узловые станции, коммутаторы каналов), через которые должно пройти сообщение от источника до получателя. В Узлах коммутации (УК) реализованы три нижних уровня ЭМВОС.

2-й (канальный) уровень реализуется программными и техническими средствами (ТС). Он обеспечивает установление, поддержание и разъединение соединений между пользователями. Канальный уровень задает метод доступа к сети.

1-й (физический) уровень сопрягает канальный уровень с физической средой передачи данных. Он реализуется техническими средствами. На физическом уровне осуществляется:

§ электромеханическое соединение с физической средой;

§ последовательно-параллельное (или наоборот) преобразование данных.

Построение реальных сетей в соответствии с ЭМВОС позволяет легко сопрягать различных абонентов с сетью и разные сети между собой.

ЛОКАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

10.1. Международные требования к сетям

Локальные сети делятся на учрежденческие (офисные сети фирм, сети организационного управления и другие сети, отличающиеся по терминологии, но практически одинаковые по своей идеологической сути) и сети управления технологическими процессами на предприятиях.

Локальные сети характерны тем, что расстояния между компонентами сети сравнительно не велики, как правило, не превышают нескольких километров. Локальные сети различаются по роли и значению ПЭВМ в сети, структуре, методам доступа пользователей к сети, способам передачи данных между компонентами сети и др. Каждой из предлагаемых на рынке сетей присущи свои достоинства и недостатки. Выбор сети определяется числом подключаемых пользователей, их приоритетом, необходимой скоростью и дальностью передачи данных, требуемой пропускной способностью, надежностью и стоимостью сети.

В настоящее время Международная организация стандартов разработала более 25 стандартов на локальные сети. Рассмотрим основные требования стандартов к учрежденческим сетям:

§ возможность подключения современных, ранее разработанных и перспективных ПЭВМ и периферийных устройств;

§ скорость передачи данных должна быть не менее 1 Мбит/с;

§ отключение и подключение компонентов сети не должно нарушать общую работу сети более чем на 1 с;

§ средства обнаружения ошибок, имеющиеся в сети, должны выявлять все сообщения, содержащие 4 и более искаженных битов;

§ надежность сети должна обеспечивать не более 20 мин простоя сети в год.

Международные стандарты предъявляют высокое требование к локальным сетям. Поэтому требованиям международных стандартов удовлетворяют лишь ряд сетей, выпускаемых ведущими электронными фирмами мира.

Классификация сетей

Локальные сети, широко используемые в научных, управленческих, организационных и коммерческих технологиях, можно классифицировать по следующим признакам:

1. По роли ПЭВМ в сети:

§ сети с сервером;

§ одноранговые (равноправные) сети;

2. По структуре (топологии) сети:

§ одноузловые («звезда»);

§ кольцевые («кольцо»);

§ магистральные («шина»);

§ комбинированные;

3. По способу доступа пользователей к ресурсам и абонентам сети:

§ сети с подключением пользователя по указанным адресам абонентов по принципу коммутации каналов («звезда»);

§ сети с централизованным (программным) управлением подключения пользователей к сети («кольцо» и «шина»);

§ сети со случайной дисциплиной обслуживания пользователей («шина»).

4. По виду коммуникационной среды передачи информации:

§ сети с использованием существующих учрежденческих телефонных сетей;

§ сети на специально проложенных кабельных линиях связи;

§ комбинированные сети, совмещающие кабельные линии и радиоканалы.

5. По дисциплине обслуживания пользователей (способу доступа пользователей к сети):

§ приоритетные, задающиеся ЦУС, когда пользователи получают доступ к сети в соответствии с присвоенными им приоритетами (постоянными или изменяющимися);

§ неприоритетные, когда все пользователи сети имеют равные права доступа к сети.

6. По размещению данных в компонентах сети:

§ с центральным банком данных;

§ с распределенным банком данных;

§ с комбинированной системой размещения данных.

Роль ПЭВМ в сети

Сети с сервером

Компонентами сети являются рабочие ПЭВМ (рабочие станции) и серверы.

Сервер – это специально выделенная в сети ПЭВМ, в задачу которой входит управление всей сетью или частью сети (например: в комбинированных сетях), прием, хранение, обновление и выдача пользователям информации, управление высококачественными принтерами и графопостроителями. Поэтому к серверу предъявляются более высокие требования по производительности, объему памяти и надежности.

Рабочие станции (клиенты, абоненты) – это менее мощные ПЭВМ, которые могут использовать ресурсы (например, дисковое пространство) сервера.

Достоинства сети:

§ Более эффективное централизованное управление сетью;

§ рабочие станции могут быть достаточно простыми и дешевыми;

§ операционная система, поддерживающая работу сети (например, Windоws 95/98), может устанавливаться только на сервере.

Недостатки:

§ более высокая стоимость установки;

§ сложная настройка системы.

Одноранговые сети

Все ПЭВМ в сети равноправны. Каждый пользователь предоставляет в сеть какие-то ресурсы: жесткий диск, высококачественный принтер, графопостроитель и др.

Достоинства:

§ меньшие затраты на установку сети;

§ возможность использование каждым пользователем ресурсов других ПЭВМ;

§ удобство и простота работы пользователей в сети.

Недостатки:

§ число ПЭВМ в сети не превышает 25-30;

§ операционная система, поддерживающая работу сети (например, Windоws 95/98), устанавливается на каждой ПЭВМ.

Структура сетей

Одноузловые сети

В локальных сетях применяются в основном одноузловые (звездообразные) сети. В качестве средств коммуникаций могут использоваться телефонные линии связи и АТС организаций, предприятий, фирм и др., специально проложенные кабельные линии и каналы передачи сигналов по радио.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 7 8910 11 12 Следующая ⇒