Компьютеры сети на которых пользователями сети реализуются прикладные задачи

Обновлено: 04.07.2024

Локальные компьютерные сети

Технической основой многих информационных систем коллективного пользования в учреждениях, учебных заведениях, на фирмах, предприятиях являются локальны компьютерные сети.

Локальная компьютерная сеть — это система взаимосвязанных компьютеров, работающих в пределах одного помещения, здания, одной организации.

Очень часто компьютеры в школьном кабинете информатики объединяют в локальную сеть. Возможно, что в вашей школе действует локальная сеть, объединяющая компьютеры, установленные в разных помещениях: в учебных кабинетах, в кабинете директора, в бухгалтерии и пр. В таком случае она является технической основой информационной системы школы. Точно так же в локальную сеть часто объединяют компьютеры, принадлежащие различным отделам предприятий, фирм, учреждений.

Существуют две основные цели использования локальных сетей:

1) обмен файлами между пользователями сети;
2) использование общих ресурсов, доступных всем пользователям сети: большого пространства дисковой памяти, принтеров, централизованной базы данных, программного обеспечения и других.

Пользователей локальной сети принято называть рабочей группой, а компьютеры, за которыми они работают — рабочими станциями.

Если все компьютеры в сети равноправны, то есть сеть состоит только из рабочих станций пользователей, то ее называют одноранговой сетью. Одноранговые сети используются для реализации первой из отмеченных целей — обмена файлами. У каждого компьютера в такой сети есть свое имя. Члены рабочей группы могут обращаться по этим именам к дисковой памяти ПК своих коллег и копировать файлы на свой компьютер или копировать свои файлы на другие компьютеры. Таким образом, одноранговая локальная сеть избавляет от необходимости использовать дискеты для переноса информации с одного компьютера на другой. Такой режим особенно удобен при совместной работе членов рабочей группы над общим проектом.

Работу одноранговой сети поддерживают операционные системы Windows 95 Windows 98 и Windows ХР. Выбрав режим «Сетевое окружение», пользователь получает на экране меню со списком имен подключенных к сети компьютеров. Далее он может обращаться к дискам любого из них, работать с размещенными на них файлами как с файлами собственного ПК. Кроме того, через сеть можно получить доступ к внешним устройствам, подключенным к другим ПК, например, к принтеру.

Другой способ организации локальной сети —сеть с выделенным (главным) компьютером.

Его называют сервером. Как и в глобальных сетях, слово «сервер» обозначает компьютер (и его программное обеспечение), предоставляющий определенные услуги пользователям сети. Услуги могут быть самыми разными: хранение и рассылка файлов, доступ к централизованной базе данных, вычислительные услуги и пр.
В школьных компьютерных классах чаще всего используется именно такая организация локальной сети. Функция сервера — хранение и рассылка файлов с программным обеспечением, с данными, необходимыми для организации учебного процесса. К файл-серверу имеет доступ учитель, а ученики работают за рабочими станциями. Все рабочие станции соединены с главной машиной (чаще всего используется схема соединения «звезда» (рис. 1.1)). Поэтому непосредственный обмен информацией происходит между сервером и каждой рабочей станцией. Конечно, в такой системе ученики тоже могут обмениваться файлами, но «транзитом» через сервер.

Обычно сервер — это более мощная машина, чем рабочие станции, с большим жестким диском, дополнительными внешними устройствами (например, дисководом для компакт-дисков, принтером, модемом). При такой организации локальной сети реализуется вторая из отмеченных выше целей: доступ пользователей к общим аппаратным и информационным ресурсам сервера. В частности, программы, хранящиеся на диске сервера, могут загружаться в оперативную память рабочей станции и запускаться на выполнение подобно тому, как это делается с собственного диска ПК. Находясь на своем рабочем месте, пользователь может создавать файлы и сохранять их на жестком диске сервера, загружать файлы в свой компьютер, использовать сетевой принтер и так далее.
Работой локальной сети управляет сетевая операционная система,, которая поддерживает стандарты (протоколы) обмена информацией в сети, устанавливает очередность при обращении различных пользователей к одним и тем же ресурсам, защищает ресурсы от несанкционированного доступа и пр.

Основное назначение сетевой ОС — дать пользователям возможность работать в локальной сети, не мешая друг другу. Наиболее распространенные ОС для сетей с выделенным сервером: Novell NetWare, Windows NT, Windows 2000 и др.

Локальная сеть (ЛС), в зависимости от назначения и технических решений, имеет ту или иную структуру объединения компьютеров. Эту структуру по-другому называют конфигурацией, архитектурой, топологией сети.На рис. 1.1 показаны четыре типа конфигураций ЛС: кольцевая, радиальная (звезда), шинная и древовидная. Бывают ситуации, когда топология ЛС не имеет регулярной структуры. Например, компьютеры могут соединяться по принципу «каждый с каждым».

а) Кольцевая конфигурация б) Радиальная конфигурация

в) Шинная конфигурация г) Древовидная конфигурация

Рис. 1.1. Конфигурации локальных сетей

В качестве линий связи между компьютерами может использоваться сдвоенный электрический провод «витая пара», а также электрический иди оптоволоконный кабель. Кроме того, в системном блоке каждого компьютера должно быть установлено устройство, которое называется «сетевая плата»

.
Коротко о главком

Локальная компьютерная сеть — система взаимосвязанных компьютеров, работающих в пределах одного помещения, здания, одной организации.

Локальные сети бывают одноранговыми и с выделенным сервером. Одноранговые сети используются для обмена файлами между пользователями; в сетях с выделенным компьютером осуществляется доступ с рабочих станций к общедоступным ресурсам сервера.

Работой локальной сети управляет сетевая операционная система.Характерные конфигурации локальной сети: кольцевая, радиальная, шинная, древовидная.

Технические средства связи компьютеров в сети — электрические или оптические кабели и сетевая плата.

Вопросы и задания

1.К какому типу сети (локальная или глобальная) относится:

• сеть, связывающая все административные службы завода;
• сеть, объединяющая все университеты России;
• сеть, объединяющая все оборонные предприятия Урала;
• сеть,объединяющая все учебные классы школьников?

2.Какие основные задачи выполняет сетевая ОС в одноранговой сети и в сети с выделенным сервером?

3.Как вы думаете, какой тип локальной сети и какую конфигурацию удобнее выбрать для:

• компьютерного класса, где все ученики должны иметь равные возможности связаться с любым другим компьютером;
• организации, в которой руководитель должен иметь информационную связь с каждым сотрудником, но прямая связь между сотрудниками не допускается;
• организации со строго иерархическим принципом руководства: директор связан с начальниками отделов, начальники отделов - с руководителями групп, руководители групп - с рядовыми сотрудниками;
• организации» в которой есть один мощный компьютер с полным набором внешних устройств, выходом в Интернет и множество дешевых компьютеров без периферии на рабочих местах сотрудников?

Семакин И.Г., Хеннер Е.К., Информатика и ИКТ, 11

Отослано читателями из интернет-сайтов

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.

Основными компонентами сети являются рабочие станции, серверы, передающие среды (кабели) и сетевое оборудование.

Рабочими станциями называются компьютеры сети, на которых пользователями сети реализуются прикладные задачи.

Серверы сети – это аппаратно-программные системы, выполняющие функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа. Сервером может быть любой подключенный к сети компьютер, на котором находятся ресурсы, используемые другими устройствами локальной сети. В качестве аппаратной части сервера используется достаточно мощные компьютеры.

При выборе типа кабеля учитывают следующие их характеристики:

• стоимость установки и последующего обслуживания;
• скорость передачи данных;
• максимальная дальность передачи информации, т.е. расстояние, на котором гарантируется качественная связь без применения специальных усилителей-повторителей (репитеров);
• безопасность передачи данных, в том числе помехозащищенность.

Типы кабелей

Основная сложность при выборе подходящего типа кабеля состоит в том, что трудно одновременно обеспечить наилучшие значения всех вышеперечисленных характеристик кабеля.

Витая пара (TP – Twisted Pair) – это кабель, выполненный в виде скрученной пары проводов. Он может быть экранированным и неэкранированным. Экранированный кабель более устойчив к электромагнитным помехам. Витая пара наилучшим образом подходит для малых учреждений. Недостатками данного кабеля являются высокий коэффициент затухания сигнала и высокая чувствительность к электромагнитным помехам, поэтому максимальное расстояние между активными устройствами в локальной вычислительной сети (ЛВС) при использовании витой пары должно быть не более 100 м.

Коаксиальный кабель состоит из одного цельного или витого центрального проводника, который окружен слоем диэлектрика. Проводящий слой алюминиевой фольги, металлической оплетки или их комбинации окружает диэлектрик и служит одновременно как экран против наводок. Общий изолирующий слой образует внешнюю оболочку кабеля.

Коаксиальный кабель может использоваться в двух различных системах передачи данных: без модуляции сигнала и с модуляцией. В первом случае цифровой сигнал используется в таком виде, в каком он поступает из ПК, и сразу же передается по кабелю на приемную станцию. Кабель имеет один канал передачи со скоростью до 10 Мбит/с и максимальный радиус действия 4000 м. Во втором случае цифровой сигнал превращают в аналоговый и направляют его на приемную станцию, где он снова превращается в цифровой. Операция превращения сигнала выполняется модемом; каждая станция должна иметь свой модем. Этот способ передачи является многоканальным (обеспечивает передачу по десяткам каналов, используя для этого всего лишь один кабель). Таким способом можно передавать звуки, видеосигналы и другие данные. Длина кабеля может достигать 50 км.

Оптоволоконный кабель является более новой технологией, используемой в сетях. Носителем информации является световой луч, который модулируется сетью и принимает форму сигнала. Такая система устойчива к внешним электрическим помехам, и, таким образом, возможна очень быстрая, секретная и безошибочная передача данных со скоростью до 40 Гбит/с. Количество каналов в таких кабелях огромно. Передача данных выполняется только в симплексном режиме (передача и прием данных возможны поочередно в каждом из двух направлений), поэтому для организации обмена данными устройства необходимо соединять двумя оптическими волокнами (на практике оптоволоконный кабель всегда имеет четное, парное количество волокон). К недостаткам оптоволоконного кабеля можно отнести большую стоимость, а также сложность подсоединения.

Радиоволны в микроволновом диапазоне используются в качестве передающей среды в беспроводных локальных сетях либо для связи между локальными сетями. В первом случае максимальное расстояние между станциями составляет 200–300 м, во втором – это расстояние прямой видимости. Скорость передачи данных – до 2 Мбит/с.

Беспроводные локальные сети считаются перспективным направлением развития компьютерных сетей. Их преимущество – простота и мобильность. Также исчезают проблемы, связанные с прокладкой и монтажом кабельных соединений, – достаточно установить интерфейсные платы на рабочие станции, и сеть готова к работе.

Как уже говорилось ранее (см. Лекция 2, п.2), основными компонентами сети являются коммуникационное оборудование, рабочие станции и серверы сети. На рабочих станциях пользователями сети реализуются прикладные задачи, для решения которых приходится обращаться к общим сетевым ресурсам. Управление тем или иным ресурсом осуществляется серверами.

Каждый конкретный сервер определяется видом того ресурса, которым он владеет. Например, назначением сервера баз данных является обслуживание запросов клиентов, связанных с обработкой данных; файловый сервер управляет доступом к файлам и т.д. Этот принцип распространяется и на взаимодействие программ. Программа, выполняющая предоставление соответствующего набора услуг, рассматривается в качестве сервера, а программы, пользующиеся этими услугами, называют клиентами.

Таким образом, серверы сети - это аппаратно-программные системы, выполняющие функции управления распределение сетевых ресурсов общего доступа, которые могут работать и как обычная абонентская система. В качестве аппаратной части сервера используются достаточно мощный ПК или компьютер, спроектированный специально как сервер. В локальной компьютерной сети может быть несколько различных серверов для управления сетевыми ресурсами. С другой стороны, на одном компьютере может быть запущено несколько серверов (сетевых служб), решающих различные сетевые задачи.

Рассмотрим некоторые виды сервисов, которые могут функционировать как на одном выделенном для этих целей компьютере, так и по отдельности.

хранение данных;
архивирование данных;
согласование изменений данных, выполняемых разными пользователями;
передача данных.

хранение баз данных, поддержка их целостности, полноты, актуальности;
прием и обработка запросов к базам данных, а также пересылка результатов обработки на рабочую станцию;
обеспечение авторизированного доступа к базам данных, поддержка системы ведения и учета пользователей, разграничение доступа пользователей;
согласование изменений данных, выполняемых разными пользователями;
поддержка распределенных баз данных, взаимодействие с другими серверами баз данных, расположенными в другом месте.

Еще раз отметим, что все перечисленные типы серверов могут функционировать на одном выделенном для этих целей компьютере.

Организация управления в компьютерных сетях

По организации управления локальные вычислительные сети различаются на сети с централизованным и децентрализованным управлением.

Сети с централизованным управлением

В сетях с централизованным управлением выделяются одна или несколько машин, управляющих работой сети. Диски выделенных машин (файл-серверов или серверов баз данных) доступны всем другим компьютерам (рабочим станциям) сети. На серверах работает сетевая операционная система. Рабочие станции имеют доступ к дискам серверов и совместно используемым принтерам, но, как правило, не могут работать непосредственно с дисками других ПК. Серверы могут быть выделенными, и тогда они выполняют только задачи управления сетью и не используются как ПК, или невыделенными, когда параллельно с задачей управления сетью выполняют пользовательские программы (при этом снижается производительность сервера и надежность работы всей сети из-за возможной ошибки в пользовательской программе, которая может привести к остановке работы сети). В сетях с централизованным управлением большая часть информационно-вычислительных ресурсов сосредоточена в центральной системе. Они отличаются также более надежной системой защиты информации.

В сетях с централизованным управлением сетевая операционная система (ОС сервера), обеспечивает выполнение базовых функций, таких, как поддержка файловой системы, планирование задач, управление памятью. Сетевая операционная система и ОС рабочей станции решают разные задачи, поэтому для обеспечения взаимодействия сервера и ПК в рабочую станцию вводится специальная программа, называемая сетевой оболочкой. Она воспринимает прикладные запросы пользователей сети и определяет место их обработки - в локальной ОС станции или в сетевой ОС на сервере. Если запрос должен обрабатываться в сети, оболочка преобразует его в соответствии с принятым протоколом, обеспечивая тем самым передачу запроса по нужному адресу.

Одноранговые сети

Если информационно-вычислительные ресурсы локальной компьютерной сети равномерно распределены по большому числу абонентских станций сети, централизованное управление малоэффективно из-за резкого увеличения служебной (управляющей) информации. В этом случае эффективными оказываются сети с децентрализованным (распределенным) управлением, или одноранговые сети.

В таких сетях нет выделенных серверов, функции управления сетью передаются по очереди от одного ПК к другому. Рабочие станции имеют доступ к дискам и принтерам других ПК. Это облегчает совместную работу групп пользователей, но производительность сети несколько понижается. Такие сети отличаются простотой обеспечения функций взаимодействия между абонентскими станциями ЛКС, но их применение целесообразно при сравнительно небольшом числе абонентских станций в сети. Недостатки одноранговых сетей: зависимость эффективности функционирования сети от количества абонентских станций, сложность обеспечения защиты информации от несанкционированного доступа.

В одноранговых сетях объединяются компьютеры, каждый из которых может быть и сервером, и клиентом. В такой сети любой компьютер работает под управлением обычной дисковой ОС, а для выполнения сетевых функций в его оперативную память загружаются программы одноранговой сетевой ОС.

Ведение баз данных в компьютерных сетях

Эффективность функционирования локальных компьютерных сетей в значительной степени определяется способами создания и ведения баз данных. В локальных сетях для создания БД реализованы две архитектуры: файл-сервер и клиент-сервер. Кроме того, могут использоваться распределенные базы данных.

Архитектура "файл-сервер"

В случае использования архитектуры "файл-сервер" файлы базы данных располагаются на дисках файл-сервера (в качестве файл-сервера применяется мощный ПК), и все рабочие станции получают к нему доступ, т.е. на рабочую станцию устанавливаются сетевые версии широко распространенных СУБД персональных компьютеров. Основной недостаток такой архитектуры заключается в необходимости пересылки по линиям связи сети фрагментов файлов базы данных значительных объемов, что приводит к быстрому насыщению сетевого трафика и возрастанию времени реакции информационной системы. Следователь, не обеспечивается достаточная производительность сети (особенно при большом количестве рабочих станций).

Архитектура "клиент-сервер"

В архитектуре "клиент-сервер" этот недостаток устранен, в связи с чем обеспечивается совместная работа многих пользователей с большими БД в реальном масштабе времени. Помимо файл-сервера к сети подключается еще один мощный компьютер (сервер баз данных, на котором размещается серверная СУБД) исключительно для работы с БД. Сама база данных может располагаться на дисках сервера баз данных или файл-сервера. Принимая запросы от рабочей станции на поиск данных в БД, сервер баз данных сам осуществляет поиск и его результаты отсылает через сеть в запросившую их рабочую станцию. Следовательно, по сети передаются только запрос и найденные данные. Серверная СУБД обычно работает в среде многозадачной ОС, которая сама занимается распределением ресурсов при поступлении одновременно нескольких запросов от рабочих станций.

Распределенные базы данных

Важным фактором в обеспечении высокой эффективности функционирования локальной компьютерной сети является организация распределенной базы данных, представляющей собой логически единую базу данных, отдельные физические части которой размещены на нескольких ЭВМ сети. Основная особенность распределенной БД - ее "прозрачность", означающая независимость пользователей и прикладных программ от способа размещения информации на ЭВМ сети. Локализация данных, декомпозиция запросов и композиция результатов должны выполняться системой без участия пользователей. В процессе работы пользователи не должны учитывать, что их запросы будут обрабатываться в сети, возможно, на нескольких ЭВМ.

Цель работы. Изучение состава аппаратного обеспечения компьютерных сетей. Изучение программного обеспечения компьютерных сетей. Приобретение умения предоставлять общий доступ к принтеру локальной сети

Изучить назначение и основные функции аппаратного обеспечения компьютерных сетей

Изучить программное обеспечение компьютерных сетей

Ответить на контрольные вопросы

Краткие сведения

При физическом соединении двух или более компьютеров образуется компьютерная сеть. Компьютерная сеть представляет собой комплекс технических, коммуникационных и программных средств, обеспечивающих эффективное распределение вычислительных ресурсов.

Уже сейчас есть сферы человеческой деятельности, которые принципиально не могут существовать без сетей (например, работа банков, крупных библиотек и т. д.) Сети используются при управлении крупными автоматизированными производствами, газопроводами, электростанциями и т.п.

В общем случае, для создания компьютерных сетей необходимо специальное аппаратное обеспечение - сетевое оборудование и специальное программное обеспечение - сетевые программные средства. Назначение всех видов компьютерных сетей определяется двумя функциями:

обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;

обеспечение совместного доступа к ресурсам данных.

Например, все участники локальной сети могут совместно использовать одно общее устройство печати - сетевой принтер или, например, ресурсы жестких дисков одного выделенного компьютера - файлового сервера. Аналогично можно совместно использовать и программное обеспечение. Если в сети имеется специальный компьютер, выделенный для совместного использования участниками сети, он называется файловым сервером. Основными компонентами сети являются рабочие станции, серверы, передающие среды (кабели) и сетевое оборудование.

Серверы сети - это аппаратно-программные системы, выполняющие функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа. Сервером может быть это любой подключенный к сети компьютер, на котором находятся ресурсы, используемые другими устройствами локальной сети. В качестве аппаратной части сервера используется достаточно мощные компьютеры.

Аппаратура локальной сети обычно состоит из кабеля, разъемов, Т-коннекторов (рис. 1), терминаторов и сетевых адаптеров. Кабель, очевидно, используется для передачи данных между рабочими станциями. Для подключения кабеля используются разъемы. Эти разъемы через Т-коннекторы подключаются к сетевым адаптерам - специальным платам, вставленным в слоты расширения материнской платы рабочей станции. Терминаторы подключаются к открытым концам сети.

Рис. 1. Т-коннектор

Рис. 2. T-коннектор, присоединенный к сетевой карте

Для Ethernet ( Ethernet — пакетная технология передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей) могут быть использованы кабели разных типов: тонкий коаксиальный кабель, толстый коаксиальный кабель и неэкранированная витая пара. Для каждого типа кабеля используются свои разъемы и свой способ подключения к сетевому адаптеру.

Сети можно создавать с любым из типов кабеля.

2. Коаксиальный кабель (рис. 4) состоит из одного цельного или витого центрального проводника, который окружен слоем диэлектрика. Проводящий слой алюминиевой фольги, металлической оплетки или их комбинации окружает диэлектрик и служит одновременно как экран против наводок. Общий изолирующий слой образует внешнюю оболочку кабеля.

Коаксиальный кабель может использоваться в двух различных системах передачи данных: без модуляции сигнала и с модуляцией. В первом случае цифровой сигнал используется в таком виде, в каком он поступает из ПК и сразу же передается по кабелю на приемную станцию. Он имеет один канал передачи со скоростью до 10 Мбит/сек и максимальный радиус действия 4000 м. Во втором случае цифровой сигнал превращают в аналоговый и направляют его на приемную станцию, где он снова превращается в цифровой. Операция превращения сигнала выполняется модемом; каждая станция должна иметь свой модем. Этот способ передачи является многоканальным (обеспечивает передачу по десяткам каналов, используя для этого всего лишь один кабель). Таким способом можно передавать звуки, видео сигналы и другие данные. Длина кабеля может достигать до 50 км.

3. Оптоволоконный кабель (рис. 5) является более новой технологией, используемой в сетях. Носителем информации является световой луч, который модулируется сетью и принимает форму сигнала.

Рис. 3 Кабель на основе витой пары

Рис. 4. Устройство коаксиального кабеля

1 — внутренний проводник (медная проволока),

2 — изоляция (сплошной полиэтилен),

3 — внешний проводник (оплётка из меди),

4 — оболочка (светостабилизированный полиэтилен).

Рис. 5. Оптоволоконный кабель

Такая система устойчива к внешним электрическим помехам и таким образом возможна очень быстрая, секретная и безошибочная передача данных со скоростью до 2 Гбит/с. Количество каналов в таких кабелях огромно. Передача данных выполняется только в симплексном режиме, поэтому для организации обмена данными устройства необходимо соединять двумя оптическими волокнами (на практике оптоволоконный кабель всегда имеет четное, парное кол-во волокон). К недостаткам оптоволоконного кабеля можно отнести большую стоимость, а также сложность подсоединения.

4. Радиоволны в микроволновом диапазоне используются в качестве передающей среды в беспроводных локальных сетях, либо между мостами или шлюзами для связи между локальными сетями. В первом случае максимальное расстояние между станциями составляет 200 - 300 м, во втором - это расстояние прямой видимости. Скорость передачи данных - до 2 Мбит/с.

Выделяют следующие виды сетевого оборудования.

1. Сетевые карты – это контроллеры, подключаемые в слоты расширения материнской платы компьютера, предназначенные для передачи сигналов в сеть и приема сигналов из сети (рис. 6).

2. Терминаторы - это резисторы номиналом 50 Ом, которые производят затухание сигнала на концах сегмента сети.

3. Концентраторы (Hub) – это центральные устройства кабельной системы или сети физической топологии "звезда", которые при получении пакета на один из своих портов пересылает его на все остальные (рис. 7). В результате получается сеть с логической структурой общей шины. Различают концентраторы активные и пассивные. Активные концентраторы усиливают полученные сигналы и передают их. Пассивные концентраторы пропускают через себя сигнал, не усиливая и не восстанавливая его.

Рис. 6. Сетевая карта в виде платы расширения, устанавливаемой в PCI-слот

Рис. 7. Концентратор с фиксированным количеством портов

4. Повторители (Repeater)- устройства сети, усиливает и заново формирует форму входящего аналогового сигнала сети на расстояние другого сегмента (рис. 8). Повторитель действует на электрическом уровне для соединения двух сегментов. Повторители ничего распознают сетевые адреса и поэтому не могут использоваться для уменьшения трафика.

Повторители (repeater) представляют собой сетевые устройства, функционирующие на первом (физическом) уровне эталонной модели OSI. Для того чтобы понять работу повторителя, необходимо знать, что по мере того, как данные покидают устройство отправителя и выходят в сеть, они преобразуются в электрические или световые импульсы, которые после этого передаются по сетевой передающей среде. Такие импульсы называются сигналами (signals). Когда сигналы покидают передающую станцию, они являются четкими и легко распознаваемыми. Однако чем больше длина кабеля, тем более слабым и менее различимым становится сигнал по мере прохождения по сетевой передающей среде.

Рис. 8. Повторители (Repeater)

Целью использования повторителя является регенерация и ресинхронизация сетевых сигналов на битовом уровне, что позволяет передавать их по среде на большее расстояние. Термин повторитель (repeater) первоначально означал отдельный порт «на входе» некоторого устройства и отдельный порт на его «выходе». В настоящее время используются также повторители с несколькими портами. В эталонной модели OSI повторители классифицируются как устройства первого уровня, поскольку они функционируют только на битовом уровне и не просматривают другую содержащуюся в пакете информацию.

5. Коммутаторы (Switch) - управляемые программным обеспечением центральные устройства кабельной системы, сокращающие сетевой трафик за счет того, что пришедший пакет анализируется для выяснения адреса его получателя и соответственно передается только ему (рис.9).

Использование коммутаторов является более дорогим, но и более производительным решением. Коммутатор обычно значительно более сложное устройство и может обслуживать одновременно несколько запросов. Если по какой-то причине нужный порт в данный момент времени занят, то пакет помещается в буферную память коммутатора, где и дожидается своей очереди. Построенные с помощью коммутаторов сети могут охватывать несколько сотен машин и иметь протяженность в несколько километров.

Рис. 9. Коммутатор

7. Мосты (Bridge)- устройства сети, которое соединяют два отдельных сегмента, ограниченных своей физической длиной, и передают трафик между ними (рис.11). Мосты также усиливают и конвертируют сигналы для кабеля другого типа. Это позволяет расширить максимальный размер сети, одновременно не нарушая ограничений на максимальную длину кабеля, количество подключенных устройств или количество повторителей на сетевой сегмент.

Рис. 10. Беспроводной маршрутизатор

Рис. 11. Мосты (Bridge)-

8. Шлюзы (Gateway) - программно-аппаратные комплексы, соединяющие разнородные сети или сетевые устройства. Шлюзы позволяет решать проблемы различия протоколов или систем адресации. Они действует на сеансовом, представительском и прикладном уровнях модели OSI.

9. Мультиплексоры – это устройства центрального офиса, которое поддерживают несколько сотен цифровых абонентских линий. Мультиплексоры посылают и получают абонентские данные по телефонным линиям, концентрируя весь трафик в одном высокоскоростном канале для передачи в Internet или в сеть компании.

10. Межсетевые экраны (firewall, брандмауэры) - это сетевые устройства, реализующие контроль за поступающей в локальную сеть и выходящей из нее информацией и обеспечивающие защиту локальной сети посредством фильтрации информации. Большинство межсетевых экранов построено на классических моделях разграничения доступа, согласно которым субъекту (пользователю, программе, процессу или сетевому пакету) разрешается или запрещается доступ к какому-либо объекту (файлу или узлу сети) при предъявлении некоторого уникального, присущего только этому субъекту, элемента. В большинстве случаев этим элементом является пароль. В других случаях таким уникальным элементом является микропроцессорные карточки, биометрические характеристики пользователя и т. п. Для сетевого пакета таким элементом являются адреса или флаги, находящиеся в заголовке пакета, а также некоторые другие параметры. Таким образом, межсетевой экран - это программный и/или аппаратный барьер между двумя сетями, позволяющий устанавливать только авторизованные межсетевые соединения. Обычно межсетевые экраны защищают соединяемую с Internet корпоративную сеть от проникновения извне и исключает возможность доступа к конфиденциальной информации.

Беспроводные локальные сети считаются перспективным направлением развития ЛС. Их преимущество - простота и мобильность. Также исчезают проблемы, связанные с прокладкой и монтажом кабельных соединений - достаточно установить интерфейсные платы на рабочие станции, и сеть готова к работе.

Сердцем любой беспроводной сети является точка доступа (рис. 12), через которую конечные устройства по радио связываются с корпоративной сетью. Она определяет не только радиус действия и скорость передачи данных, но и решает элементарные задачи управления и обеспечения безопасности.

Хорошие точки доступа оснащаются двумя антеннами, причем в каждый момент времени работает антенна с лучшим качеством приема. Переключение антенн уже на удалении в несколько метров дает повышение качества и, соответственно, скорости передачи по сравнению с «однорукими» точками доступа. Обычно используемые ненаправленные антенны жестко крепятся к корпусу.

Рис. 12. Точка доступа

Программное обеспечение локальных сетей.

После подключения компьютеров к сети необходимо установить на них специальное сетевое программное обеспечение. Существует два подхода к организации сетевого программного обеспечения:

сети с централизованным управлением;

одно-ранговые сети. Сети с централизованным управлением.

В сети с централизованным управлением выделяются одна или несколько машин, управляющих обменом данными по сети. Диски выделенных машин, которые называются файл-серверами, доступны всем остальным компьютерам сети. На файл-серверах должна работать специальная сетевая операционная система. Обычно это мультизадачная ОS, использующая защищенный режим работы процессора.

Остальные компьютеры называются рабочими станциями. Рабочие станции имеют доступ к дискам файл-сервера и совместно используемым принтерам, но и только. С одной рабочей станции нельзя работать с дисками других рабочих станций. С одной стороны, это хорошо, так как пользователи изолированы друг от друга и не могут случайно повредить чужие данные. С другой стороны, для обмена данными пользователи вынуждены использовать диски файл-сервера, создавая для него дополнительную нагрузку.

Есть, однако, специальные программы, работающие в сети с централизованным управлением и позволяющие передавать данные непосредственно от одной рабочей станции к другой минуя файл-сервер. Пример такой программы - программа NetLink. После ее запуска на двух рабочих станциях можно передавать файлы с диска одной станции на диск другой, аналогично тому, как копируются файлы из одного каталога в другой при помощи программы Norton Commander.

На рабочих станциях должно быть установлено специальное программное обеспечение, часто называемое сетевой оболочкой. Это обеспечение работает в среде той ОS, которая используется на данной рабочей станции, - DOS, OS/2 и т.д.

Файл-серверы могут быть выделенными или невыделенными. В первом случае файл-сервер не может использоваться как рабочая станция и выполняет только задачи управления сетью. Во втором случае параллельно с задачей управления сетью файл-сервер выполняет обычные пользовательские программы в среде MS-DOS. Однако при этом снижается производительность файл-сервера и надежность работы всей сети в целом, так как ошибка в пользовательской программе, запущенной на файл-сервере, может привести к остановке работы всей сети. Поэтому не рекомендуется использовать невыделенные файл-серверы, особенно в ответственных случаях.

Существуют различные сетевые ОS, ориентированные на сети с централизованным управлением. Самые известные из них - Novell NetWare, Microsoft Lan Manager (на базе OS/2), а также выполненная на базе UNIX System V сетевая ОS VINES.

Контрольные вопросы

Основная часть

Что такое компьютерная сеть?

Что необходимо для создания компьютерных сетей?

Какова основная задача, решаемая при создании компьютерных сетей?

Что такое протоколы? Для чего они предназначены?

По какому принципу компьютерные сети делятся на локальные и глобальные?

Что такое интерфейсы?

Что такое серверы сети?

Какие сети называются одноранговыми?

Что такое рабочие станции?

Какие кабели можно использовать в качестве передающей среды в проводных сетях?

Что используются в качестве передающей среды в беспроводных локальных сетях?

Что представляет технология Ethernet?

Что такое сетевой адаптер?

Какие вы знаете топологии сетей?

Каковы преимущества беспроводных локальных сетей?

Каково назначение точки доступа?

Чем отличаются сети с выделенным сервером от одноранговых сетей?

Что такое технология клиент-сервер?

Приведите примеры сетевых операционных систем.

Дополнительная часть

Что такое топология сети?

Что представляет собой проводник витая пара?

Каково устройство коаксиального кабеля?

Почему оптоволоконный кабель является приоритетным для проводных сетей? В чем его
недостатки?

Читайте также: