Локальные компьютерные сети

Информационные системы, построенные на базе компьютерных сетей, обеспечивают храпение данных; обработку данных; организацию доступа пользователей к данным; передачу результатов обработки данных пользователю; использование дополнительных приложений и ресурсов сети.

Использование возможностей компьютерных сетей, в частности локальной сети, вызвано практической потребностью быстрого обмена разнородной информацией, одновременного использования прикладных программ, совместного использования ресурсов компьютеров и периферийного оборудования, подключенного к сети, и т.д.

Локальная компьютерная сеть создается для объединения в рабочие группы до нескольких десятков, сотен компьютеров в рамках одной, двух или нескольких организаций. В частности, во всех образовательных учреждениях используются преимущества локальных компьютерных сетей, объединяющих компьютеры различных учебных аудиторий, которые в свою очередь тоже находятся в локальной сети в рамках той или иной аудитории.

Для организации локальной сети каждый компьютер должен обладать сетевым адаптером или сетевой картой, которые устанавливаются в слот расширения материнской платы (или используются материнские платы со встроенными сетевыми адаптерами). Физическое соединение компьютеров осуществляется с помощью различных типов кабелей (коаксиальный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель и др.). Скорость передачи данных в современных локальных сетях колеблется в диапазоне от 10 Мбит/с до 1 Гбит/с.

Важной характеристикой локальных компьютерных сетей является скорость передачи данных по сети, которая зависит от нескольких факторов:

• производительности сетевых адаптеров;

• производительности дополнительных сетевых устройств: концентратора – устройства, соединяющего компьютеры в сети; повторителя – устройства, позволяющего избежать затухания сигнала при очень большой длине кабеля; маршрутизатора, который используется для организации крупных локальных сетей, и др.;

• качества соединительных кабелей;

• сложности локальной сети (количество компьютеров и дополнительных сетевых устройств, длина кабеля).

Локальная компьютерная сеть представляет собой совокупность серверов и рабочих станций. Обработка данных в компьютерных сетях распределена обычно между двумя 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, чтения из файла, поиска информации в базе данных и т.д. Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных сетях, так и в сетях с иерархической структурой (выделенный сервер).

Принципы организации сетей

Технологии взаимодействия компьютеров, объединенных в локальную сеть, могут различаться в зависимости от принципа организации структуры сети, а именно различают одноранговые и иерархические сети.

Одноранговая сеть (рис. 6.6) – сеть, в которой каждый компьютер (рабочая станция) имеет одинаковые права, т.е. все компьютеры равноправны. В одноранговых сетях возможно дополнительно создать подсети, так называемые рабочие группы с соответствующими именами.

Равноправность компьютеров в такой сети означает, что каждый владелец компьютера, имеющего доступ к сети, может самостоятельно управлять ресурсами и данными, находящимися на компьютере. Разрешить пользоваться ресурсами и данными того или иного компьютера означает предоставить общий доступ пользователям, находящимся в той же группе, что и данный компьютер, а также можно установить пароль доступа и права доступа к ресурсу. В связи с этим каждый владелец компьютера несет ответственность за сохранность и работоспособность конкретного ресурса и рабочей станции в целом. Компьютер, находящийся в локальной сети, но при этом не входящий в ту или иную группу пользователей, не сможет воспользоваться общим ресурсом, выделенным для данной группы пользователей.

В одноранговой локальной сети понятие "пользователь" равносильно понятиям "компьютер группы", "рабочая

Рис. 6.6. Одноранговая сеть

станция". В частности, каждый пользователь может одновременно как предоставлять свои ресурсы другим пользователям, так и использовать ресурсы других компьютеров. Локальные сети, организованные поданному принципу, используют небольшие организации, число компьютеров в которых не превышает 10–15.

Преимущества одноранговой сети:

• высокая надежность;

• простота работы и управления в них;

• низкая стоимость.

Недостатки одноранговой сети:

• эффективность функционирования зависит от количества станций в сети и дополнительных устройств;

• сложность гарантирования защиты информации;

• сложности при обновлении или смене программного обеспечения.

Иерархическая сеть (рис. 6.7) – сеть, в которой один из компьютеров выполняет функции хранения данных (выделенный сервер), предназначенных для использования всеми остальными рабочими станциями локальной сети, управления взаимодействием рабочих станций и ряд сервисных функций. Создание и эксплуатация иерархической сети требует соответствующих профессиональных навыков и постоянного администрирования сети соответствующим специалистом – системным администратором.

Предоставление ресурсов в иерархической сети в отличие от одноранговой осуществляется в соответствии с правами того или иного пользователя. Для полноценного использования ресурсов сети пользователи должны быть

Рис. 6.7. Иерархическая сеть

зарегистрированы администратором в сети с определенными правами доступа, в соответствии с которыми выделенный сервер будет определять ресурсы и данные, которые доступны конкретному пользователю. Вход в локальные компьютерные сети пользователем осуществляется на основе идентификации его сервером в соответствии с логином и паролем.

Создание сети с выделенным сервером, аккумулирующим большой объем общей информации, позволяет снизить требования к техническим характеристикам остальных компьютеров в сети, что способствует уменьшению суммарных затрат на покупку всего оборудования.

Достоинства иерархической сети:

• надежная система защиты;

• высокое быстродействие;

• отсутствие ограничений на число рабочих станций.

Недостатки иерархической сети:

• высокая стоимость, так как необходимо выделять мощный компьютер под выделенный сервер и поддерживать работу сети, прибегнув к услугам системного администратора;

• меньшая гибкость по сравнению с одноранговыми сетями.

Комбинируя вышеперечисленные виды локальных сетей, можно получить сети более сложных видов, принципов организации и функционирования:

• комбинирование одноранговой и иерархической сети, где рабочие станции взаимодействуют как по принципу функционирования одноранговой сети, так и по принципам функционирования иерархических сетей;

• иерархическая сеть с несколькими выделенными серверами (файловый сервер, сервер печати и т.д.);

• иерархическая сеть, функционирование которой основано на иерархии серверов, когда сервер нижнего уровня подключаются к серверам более высокого уровня.

Для функционирования сети, т.е. предоставления пользователям общей информации и сетевых ресурсов, разрабатываются сетевые операционные системы. При этом данные системы позволяют разрабатывать собственные прикладные сетевые программы и приложения для полноценного использования возможностей локальной сети.

Базовые сетевые операционные системы позволяют:

• копировать файлы с любого компьютера, находящегося в одной сети (рабочая группа);

• удаленно обрабатывать (поиск, редактирование, сохранение, удаление и т.д.) данные, находящиеся на другом компьютере в сети;

• удаленно запускать приложения для обработки данных, находящиеся на любом компьютере в сети;

• удаленно использовать периферийное оборудование (принтер, сканер, различные средства для обработки информации).

Определяющими преимуществами использования локальных компьютерных сетей стали возможности применения новых информационных технологий при обработке данных, которые проявляются в следующем:

• хранение общей информации на центральном компьютере, за счет чего достигается отсутствие дублирования и разночтения одной и той же информации;

• высокая надежность хранения информации за счет концентрирования ее на компьютерах с повышенными техническими характеристиками, имеющих специальные средства и устройства для периодического создания копий и архивации данных;

• повышенная система защиты от вредоносных программ, неквалифицированного использования общих прикладных программ и приложений неподготовленными пользователями;

• высокая конфиденциальность используемой в сети информации за счет применения специальных сетевых прикладных приложений, позволяющих четко разграничивать сектора доступа (права) определенных пользователей;

• независимость процесса обработки информации от компьютера в сети, на котором обслуживался клиент (банк, торговые предприятия, фонды и т.д.);

• возможность оперативного обмена большими объемами информации и подготовки совместных проектов между сотрудниками подразделений и организации, за счет чего происходит экономия времени и средств;

• создание новых видов услуг для упрощения финансовых расчетов и ускорения оборотов денежных средств.

В связи с этим подтверждается факт эффективности создания и поддержки локальных сетей, эффективность которых во много раз превышает затраты па их организацию и функционирование.