Лекция 7

Локальные вычислительные сети Основное назначение любой компьютерной сети – предоставление информации и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям. С этой точки зрения локальную вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций. Сервер – компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций. Сервер – источник ресурсов сети. Рабочая станция – персональный компьютер, подключенный к сети, черз который пользователь получат доступ к ее ресурсам.

Рабочая станция сети функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой, обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач. Для многих задач использование одного сервера оказывается недостаточным. Тогда в сеть могут включаться несколько серверов. Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между 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. Для подобных систем принят термин – системы клиент-сервер. Клиент-сервер может использоваться как в одноранговых сетях, так в сети с выделенным сервером.

Однораногвая 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 станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть. Достоинства: низкая стоимость, высокая надежность. Недостатки: 1.Зависимость эффективности работы сети от количетсва станций; 2.Сложность управления сетью; 3.Сложность обеспечения защиты информации; 4.Трудность обновления и изменения программного обеспечения рабочих станций.

Сеть с выделенным сервером. В сети с выделенным сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций. Такой компьютер называют сервером сети. На нем устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все разделяемые внешние устройства – принтеры, жесткие диски, модемы и т.д. Взаимодействие между рабочими станциями в сети, как правило осуществляется через сервер.. Роль центрального устройства выполняет сервер (топология звезда). Достоинства: 1.Надежная система защиты информации; 2.Высокое быстродействие; 3.Отсутствие ограничений на число рабочих станций; 4.Простота управления по сравнению с одноранговыми. Недостатки: 1.Высокая стоимость из-за выделения одного компьютера; 2.Зависимость быстродействия и надежность от сервера; 3.Меньшая гибкость.

Типовые топологии и методы доступа ЛВс Физическая среда обеспечивает перенос информации между абонентами вычислительной сети (коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель). Коаксиальный кабель обладает высокой помехозащищенностью, высокой механической прочностью. Витая пара – состоит из двух изолированных пороводников, свитых между собой. Оптоволоконный кабель – идеальная передающая среда. Он не подвержен действию электромагнитных полей и сам практически не имеет излучения. Скорость передачи более 50 Мбит/с. По сравнению с предыдущими он более дорог, менее технологичен.

Вычислительные машины, входящие в состав ЛВС, могут быть расположены самым случайным образом на территории, где создается вычислительная сеть. Следует заметить, что для способа обращения к передающей среде и методов управления сетью небезразлично, как расположены абонентсике ЭВМ. Поэтому имеет смысл говорить о топологии ЛВС. Топология ЛВС – это усредненная геометрическая схема соединений узлов сети. Топологии ЛВС могут быть самыми различными, но для локальных вычислительных сетей типичными являются всего три: кольцевая, шинная и звездообразная. Любую компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность узлов. Узел – любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети. Кольцевая топология предусматривает соединение сети замкнутой кривой – кабелем передающей среды. Выход одного узла сети соединяется со входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу. Каждый промежуточный узел между передатчиком и приемником ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и принимает только адресованное ему сообщение

Кольцевая топология является идеальной для сетей, занимающих сравнительно небольшое пространство. В ней отсутствует центральный узел что повышает надежность сети. Последовательная дисциплина обслуживания узлов такой сети снижает ее быстродействие, а выход из строя одного из узлов нарушает целостность кольца и требует принятия специальных мер для сохранения тракта передачи информации. Шинная топология – одна из наиболее простых. Она связана с использованием в качестве передающей среды коаксиального кабеля. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не транслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано. Дисциплина обслуживания параллельная. Это обеспечивает высокое быстродействие ЛВС с шинной топологией. Сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам. Сеть шинной топологии устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов. Следует отметить, что такие схемы имеют малую протяженность и не позволяют использовать различные виды кабеля в пределах одной сети.

Топология «Звезда» базируется на концепции центрального узла, к которому подключаются периферийные узлы. Каждый периферийный узел имеет свою отдельную линию связи с центральным узлом. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети. Данная топология значительно упрощает взаимодействие узлов ЛВС друг с другом, позволяет использовать более простые сетевые адаптеры. В то же время работоспособность такой сети целиком и полностью зависит от работоспособности центрального узла. В реальных ЛВС могу использоваться более сложные топологи, представляющие в некоторых случаях сочетания рассмотренных.

Объединение ЛВС Созданная на определенном этапе развития системы ЛВС с течением времени перестает удовлетворять потребности всех пользователей, и тогда встает проблема расширения ее функциональных возможностей. Мост. Самый простой вариант объединения ЛВС 0 объединение одинаковых сетей в пределах ограниченного пространства. Физическая передающая среда накладывает ограничения на длину кабеля. В пределах допустимой длины строится отрезок сети – сетевой сегмент. Для объединения сетевых сегментов используются мосты. Мост – устройство, соединяющее две сети, использующие одинаковые методы передачи информации. Для сети персональных компьютеров мост – отдельная ЭВМ со специальным программным обеспечением и дополнительной аппаратурой. Мост может соединять сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных сетевых операционных систем.

Маршрутизатор (роутер). Сеть сложной конфигурации, представляющая собой соединения нескольких сетей, нуждается в специальном устройстве. Задача этого устройства – отправить сообщение адресату в нужную сеть. Называется такое устройство маршрутизатором. Маршрутизатор, или роутер – устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну операционную систему. Маршрутизатор выполняет свои функции на сетевом уровне, поэтому он зависит от протоколов обмена данными, но не зависит от обмена сети. С помощью двух адресов – адреса сети и адреса узла маршрутизатор однозначно выбирает определенную станцию сети. Маршрутизатор также выбирает наилучший путь для передачи сообщения абоненту сети, фильтрует информацию проходящую через него, направляя в одну из сетей только ту информацию, которая ей адресована. Шлюз. Для объединения ЛВС совершенно различных типов, работающих по разным протоколам используется шлюз. Шлюз – устройство, позволяющее организовать обмен данными между двумя сетями, использующими различные протоколы взаимодействия.Шлюз осуществляет свои функции выше сетевого.