Понятие локальных вычислительных сетей
Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет совокупность компьютеров, расположенных на ограниченной территории и объединенных каналами связи для обмена информацией и распределенной обработки данных.
Организация ЛВС позволяет решать следующие задачи:
• обмен информацией между абонентами сети, что позволяет сокра
тить бумажный документооборот и перейти к электронному документо
обороту.
• обеспечение распределенной обработки данных, связанное с объ
единением АРМ всех специалистов данной организации в сеть. Несмот
ря на существенные различия в характере и объеме расчетов, проводи
мых на АРМ специалистами различного профиля, используемая при
этом информация в рамках одной организации находится в единой базе
данных, поэтому объединение таких АРМ в сеть является целесообраз
ным и эффективным решением.
• поддержка принятия управленческих решений, предоставляющая
руководителям и управленческому персоналу организации достоверную
и оперативную информацию, необходимую для оценки ситуации и при
нятия правильных решений.
• организация собственных информационных систем, содержащих
автоматизированные банки данных.
~,,,,„г*...._.,„.,.
• коллективное использование ресурсов, таких, как высокоскоростные печатающие устройства, запоминающие устройства большой емкости, мощные средства обработки информации, прикладные программные системы, базы данных, базы знаний.
При этом эффективность функционирования локальной вычислительной сети характеризуется:
| Производительностью | Производительность ЛВС оценивается: ' • временем реакции на запросы клиентов ЛВС; • пропускной способностью, равной количеству данных, передаваемых за единицу времени; • задержкой передачи пакета данных устройствами сети |
| Надежностью | Для оценки надежности ЛВС вводятся такие характеристики, как коэффициент готовности и устойчивости к отказам, т. е. способность работать при отказе части устройств. Сюда же относят и безопасность, т. е. способность ЛВС защищать данные от несанкционированного доступа к ним |
| Расширяемостью | Расширяемость характеризует возможность добавления новых элементов и узлов в ЛВС |
| Управляемостью | Управляемость - это возможность контролирОЁать состояние узлов ЛВС, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, анализировать И планировать работу ЛВС |
| Совместимостью | Совместимость - это возможность компоновки ЛВС на основе разнородных программных продуктов |
ЛВС включает следующие основные компоненты, представленные на рис. 6.2.
| < |
| > |
1. Рабочие станции
2. Серверы
3. Сетевые адаптеры
4. Повторители и концентраторы
5. Мосты и концентраторы
| < |
6. Маршрутизаторы
7. Шлюзы
8. Каналы связи
| > |
9. Сетевая операционная система
Рис. 6.2. Основные компоненты локальной вычислительной сети
1. Рабочая станция— это персональный компьютер, подключенный
к сети, через который пользователь получает доступ к сетевым ресурсам.
Рабочая станция функционирует как в сетевом, так и в локальном режи
ме и обеспечивает пользователя всем необходимым инструментарием
для решения прикладных задач.
2. Сервер— это компьютер, выполняющий функции управления
сетевыми ресурсами общего доступа: осуществляет хранение данных,
управляет базами данных, выполняет удаленную обработку заданий,
обеспечивает печать заданий и др.
Выделяют следующие виды серверов, представленных в таблице 6.2.
Таблица 6.2
| Виды серверов и их назначение | |
| Вид сервера | Назначение |
| Универсальный сервер | Предназначен для выполнения несложного набора различных задач обработки данных в локальной сети |
| Сервер базы данных | Выполняет обработку запросов, направляемых базе данных |
| Прокси-сервер (Proxy-сервер) | Обеспечивает подключение рабочих станций локальной сети к глобальной сети Internet |
| Web-сервер | Предназначен для работы с web-ресурсами глобальной сети Internet |
| Файловый сервер | Обеспечивает функционирование распределенных ресурсов, включая файлы и программное обеспечение |
| Сервер приложений | Предназначен для выполнения прикладных процессов. С одной стороны, взаимодействует с клиентами, получая задания, а с другой стороны, работает с базами данных, подбирая данные, необходимые для обработки |
| Сервер удаленного доступа | Обеспечивает сотрудникам, работающим дома торговым агентам, служащим филиалов, лицам, находящимся в командировках, возможность работы с данными сети |
| Телефонный сервер | Предназначен для организации в локальной сети службы телефонии. Этот сервер выполняет функции речевой почты, автоматического распределения вызовов, учет стоимости телефонных разговоров, интерфейса с внешней телефонной сетью. Наряду с телефонией сервер может также передавать изображения и сообщения факсимильной связи |
| Почтовый сервер | Предоставляет сервис в ответ на запросы, присланные по электронной почте |
| Терминальный сервер | Объединяет группу терминалов и упрощает переключения при их перемещении |
| Коммуникационный сервер | Выполняет функции терминального сервера, но при этом также осуществляет и маршрутизацию данных |
| Видеосервер | Снабжает пользователей видеоматериалами, обучающими программами, видеоиграми, обеспечивает электронный маркетинг. Имеет высокую производительность и большую память : |
Окончание табл. 6.2
Окончание табл. 6.3
| Вид сервера | Назначение |
| Факс-сервер | Обеспечивает передачу и прием сообщений в стандартах факсимильной связи |
| Сервер защиты данных | Содержит широкий набор средств обеспечения безопасности данных и, в первую очередь, идентификации паролей |
3. Сетевой адаптер (сетевая карта)относится к периферийным устройствам персонального компьютера, непосредственно взаимодействующим со средой передачи данных, которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами. Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.
■ Сетевые адаптеры выполняют семь основных операций при приеме или передаче сообщений, представленных в табл. 6,3.
Таблица 6.3 Основные операции, выполняемые сетевыми адаптерами
| Наименование операции | Характеристика операции |
| Прием и передача данных | Данные передаются из ОЗУ ПК в адаптер или из адаптера в память ПК через программируемый канал ввода/вывода, канал прямого доступа или разделяемую память |
| Буферизация | Для согласования скорости обработки различными компонентами ЛВС используются буфера. Буфер позволяет адаптеру осуществлять доступ ко всему пакету данных |
| Формирование пакета данных | Сетевой адаптер делит данные на блоки в режиме передачи и оформляет в виде кадра определенного формата или соединяет их в режиме приема данных. Кадр включает несколько служебных полей, среди которых имеется адрес компьютера назначения и контрольная сумма кадра, по которой сетевой адаптер станции назначения делает вывод о корректности доставленной по сети информации |
| Доступ к каналу связи | Сетевой адаптер использует набор правил, обеспечивающих доступ к среде передачи и позволяющих выявить конфликтные ситуации и контроль состояния, сети, |
| Идентификация адреса | Сетевой адаптер идентифицирует свой адрес в принимаемом пакете. Физический адрес адаптера может определяться установкой переключателей, храниться в специальном регистре или ПЗУ адаптера |
| Кодирование и декодирование данных | Сетевой адаптер формирует электрические сигналы, используемые для представления данных в процессе передачи их по каналам связи |
| Наименование операции |
Характеристика операции
| Передача и прием импульсов |
В режиме передачи сетевой адаптер передает закодированные электрические импульсы данных в канал связи, а при приеме направляет импульсы на декодирование
4. Повторители и концентраторы.Основная функция повторителя
(repeater), как это следует из его названия, — повторение сигналов, по
ступающих на его порт. Повторитель улучшает электрические характе
ристики сигналов и их синхронность, и за счет этого появляется воз
можность увеличивать общую длину кабеля между самыми удаленными
в сети узлами.
Многопортовый повторитель часто называют концентратором (concentrator) шшхабом (hub), что отражает тот факт* что данное устройство реализует не только функцию повторения сигналов, но и концентрирует в одном центральном устройстве функции объединения компьютеров в сеть. Практически во всех современных сетевых стандартах концентратор является необходимым элементом сети, соединяющим отдельные компьютеры в сеть.
Концентратор может выполнять следующие дополнительные функции:
• объединение сегментов сети с различными физическими средами
в единый логический сегмент;
• автосегментация портов — автоматическое отключение порта при
его некорректном поведении (повреждение кабеля, интенсивная гене
рация пакетов ошибочной длины и т. п.); ;
• поддержка между концентраторами резервных связей, которые
используются при отказе основных;
• защита передаваемых по сети данных от несанкционированного
доступа (например, путем искажения поля данных в кадрах, повторяе
мых на портах, не •содержащих компьютера с адресом назначения) и др.
| Мост (bridge) — ретрансляционная система, соединяющая каналы передачи данных. |
| Коммутатор (switching hub) — это многопортовый и многопроцессорный мост, обрабатывающий кадры со скоростью, значительно превышающей скорость работы моста. |
5. Мосты и коммутаторыделят об
щую среду передачи данных на логиче
ские сегменты. Логический сегмент обра
зуется путем объединения нескольких
физических сегментов (отрезков кабеля)
с помощью одного или нескольких кон
центраторов. Каждый логический сег
мент подключается к отдельному порту
моста или коммутатора. При поступле
нии кадра на какой-либо из портов мост
или коммутатор повторяет этот кадр, но
не на всех портах, как это делает концен-
тратор, а только на том порту, к которому подключен сегмент, содержащий компьютер-адресат.
Основное отличие мостов икоммутаторов состоит в том, что мост обрабатывает кадры последовательно (один за другим), а коммутатор — параллельно (одновременно между всеми парами своих портов).
| Маршрутизатор (router) — [ретрансляционная система, соединяющая две коммуника-ционные сети либо их части. |
6. Маршрутизаторыобмениваются
информацией об изменениях структуры
сетей, трафике иих состоянии. Благодаря
этому выбирается оптимальный маршрут
следования блока данных в разных сетях
от абонентской системы-отправителя
ксистеме-получателю. Маршрутизаторы обеспечивают также соединение административно независимых коммуникационных сетей.
| Шлюз (gateway) — ретрансляционная система, обеспечивающая взаимодействие информационных сетей. |
7. Шлюзявляется наиболее сложной
ретрансляционной системой, обеспечи
вающей взаимодействие сетей с различ
ными наборами протоколов всех семи
уровней модели открытых систем. Шлю
зы оперируют на верхних уровнях модели
OSI (сеансовом, представительском и прикладном) и представляют наиболее развитый метод подсоединения сетевых сегментов и компьютерных сетей. Необходимость в сетевых шлюзах возникает при объединении двух систем, имеющих различную архитектуру, т. к. в этом случае требуется полностью переводить весь поток данных, проходящих между двумя системами.
В качестве шлюза обычно используется выделенный компьютер, на котором запущено программное обеспечение шлюза и производятся преобразования, позволяющие взаимодействовать нескольким системам в сети.
| Каналы связи — это физическая среда для передачи информации между рабочими станциями или узлами сети. |
8. Каналы связипозволяют быстро
и надежно передавать информацию меж
ду различными устройствами локальной
вычислительной сети.
Выделяют следующие виды каналов связи, представленные на рис. 6.3.