Базовые компоненты сети сегодня

Омский Государственный  Университет им. Ф. М. Достоевского

Реферат на тему:

Базовые компоненты сети сегодня

 

 

 

 

Выполнила: Иванова Д. А.

Группа СВС - 801О

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г.Омск - 2011 
Многослойная модель сети.

 

Вычислительная сеть - это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов.

Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной моделью. В основе любой сети лежит  аппаратный слой стандартизованных  компьютерных платформ. В настоящее время в сетях широко и успешно применяются компьютеры различных классов - от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров в сети должен соответствовать набору разнообразных задач, решаемых сетью.

Второй слой - это коммуникационное оборудование. Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства. Кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы из вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным обеспечением как по влиянию на характеристики сети, так и по стоимости. Некоторые из этих устройств, учитывая их сложность, стоимость и другие характеристики, можно назвать компьютерами, решающими сугубо специфические задачи по обеспечению работоспособности сетей. Сегодня коммуникационное устройство может представлять собой сложный специализированный мультипроцессор, который нужно конфигурировать, оптимизировать и администрировать. Изучение принципов работы коммуникационного оборудования требует знакомства с большим количеством протоколов, используемых как в локальных, так и глобальных сетях.

Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети. При проектировании сети важно учитывать, насколько просто данная операционная система может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени она позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компьютер другого типа и многие другие соображения.

Самым верхним слоем сетевых  средств являются различные сетевые  приложения, такие как сетевые  базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации  коллективной работы и др. Очень  важно представлять диапазон возможностей, предоставляемых приложениями для различных областей применения, а также знать, насколько они совместимы с другими сетевыми приложениями и операционными системами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Аппаратный слой

 

Все компьютеры сетей можно разделить  на два класса: серверы и рабочие станции.

Рабочая станция (workstation) - это персональный компьютер, подключенный к сети, на котором пользователь сети выполняет  свою работу. Каждая рабочая станция  обрабатывает свои локальные файлы  и использует свою операционную систему. Но при этом пользователю доступны ресурсы сети. Можно выделить три типа рабочих станций: рабочая станция с локальным диском, бездисковая рабочая станция, удаленная рабочая станция.

На рабочей станции с диском (жестким или гибким) операционная система загружается с этого локального диска. Для бездисковой станции операционная система загружается с диска файлового сервера. Такая возможность обеспечивается специальной микросхемой, устанавливаемой на сетевом адаптере бездисковой станции. Удаленная рабочая станция - это станция, которая подключается к локальной сети через телекоммуникационные каналы связи (например, с помощью телефонной сети).

Сервер (server)- это многопользовательский  компьютер, выделенный для обработки  запросов от всех рабочих станций. Это мощный компьютер или мэйнфрейм, предоставляющий рабочим станциям доступ к системным ресурсам и распределяющий эти ресурсы. Сервер имеет сетевую операционную систему, под управлением, которой происходит совместная работа всей сети.

Основными требованиями, которые предъявляются к серверам, являются высокая производительность и надежность их работы. Серверы в больших сетях стали специализированными и, как правило, используются для управления сетевыми базами данных, организации электронной почты, управления многопользовательскими терминалами (принтерами, сканерами, плоттерами) и т.д.

 

Некоторые типов серверов:

1) Файловый сервер (file server) - компьютер,  хранящий данные пользователей  сети и обеспечивающий доступ  пользователей к этим данным. Как правило, этот компьютер имеет большой объем дискового пространства. Файловый сервер обеспечивает одновременный доступ пользователей к общим данным. Файловый сервер выполняет следующие функций:

- хранение данных;

- архивирование данных;

- согласование изменений данных, выполняемых разными пользователями;

- передачу данных.

2) Сервер баз данных - компьютер,  выполняющий функции хранения, обработки  и управления файлами баз данных (БД). Сервер баз данных выполняет  следующие функции:

- хранение баз данных, поддержку  их целостности, полноты, актуальности;

- прием и обработку запросов  к базам данных, а также пересылку  результатов обработки на рабочую  станцию; 

- обеспечение авторизированного  доступа к базам данных, поддержку  системы ведения и учета пользователей,  разграничение доступа пользователей;

- согласование изменений данных, выполняемых разными пользователями;

-поддержку распределенных баз  данных, взаимодействие с другими  серверами баз данных, расположенными  в другом месте.

3) Принт-серверы. Принт-серверы представляют собой небольшие сетевые устройства, к которым могут подключаться один или несколько принтеров. Они бывают двух типов: внешние и внутренние. Последние выполнены в виде платы и, как правило, могут использоваться только с определенными печатающими устройствами. Наиболее заметное ограничение внутренних сетевых плат заключается в том, что их должен поддерживать конкретный принтер. А это означает, что если принтер изготовлен до появления таких устройств или если принтер новый, но внутренние карты он не поддерживает, то придется применить внешнее устройство сетевой печати. Кроме того, внутренняя плата обслуживает только один принтер. Внешние серверы печати способны обслуживать одновременно несколько принтеров, и таким образом удается сэкономить на дополнительных портах.

4) Серверы приложений. Серверы приложений - это работающий в сети мощный компьютер, имеющий прикладную программу, с которой могут работать клиенты. Приложения по запросам пользователей выполняются непосредственно на сервере, а на рабочую станцию передаются лишь результаты запроса.

5) Почтовые серверы. Данный сервер используется для организации электронной корреспонденции с электронными почтовыми ящиками.

6) Прокси-сервер. Это эффективное средство подключения локальных сетей к сети Интернет. Прокси-сервер - компьютер, постоянно подключенный к сети Интернет, через который происходит общение пользователей локальной сети с сетью Интернетом.

7) Сервер прикладных программ (application server) - компьютер, который используется  для выполнения прикладных программ пользователей.

8) Коммуникационный сервер (communications server) - устройство или компьютер,  который предоставляет пользователям  локальной сети прозрачный доступ  к своим последовательным портам  ввода/вывода. С помощью коммуникационного  сервера можно создать разделяемый модем, подключив его к одному из портов сервера. Пользователь, подключившись к коммуникационному серверу, может работать с таким модемом так же, как если бы модем был подключен непосредственно к рабочей станции.

9) Сервер доступа (access server) - это выделенный компьютер, позволяющий выполнять удаленную обработку заданий. Программы, инициируемые с удаленной рабочей станции, выполняются на этом сервере. От удаленной рабочей станции принимаются команды, введенные пользователем с клавиатуры, а возвращаются результаты выполнения задания.

10) Факс-сервер (fax server) - устройство  или компьютер, который выполняет  рассылку и прием факсимильных  сообщений для пользователей  локальной сети.

11) Сервер резервного копирования  данных (back up server) - устройство или компьютер, который решает задачи создания, хранения и восстановления копий данных, расположенных на файловых серверах и рабочих станциях. В качестве такого сервера может использоваться один из файловых серверов сети.

Следует отметить, что все перечисленные типы серверов могут функционировать на одном выделенном для этих целей компьютере.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Коммуникационное оборудование.

 

Коммуникационное оборудование сетей  можно разделить на три группы:

1) сетевые адаптеры (карты);

2) сетевые кабели;

3)промежуточное коммуникационное  оборудование (трансиверы, повторители,  концентраторы, коммутаторы, мосты,  маршрутизаторы и шлюзы).

Адаптер (network adapter) - устройство, соединяющее  компьютер (терминал) с сегментом  сети. Сетевые адаптеры, как правило, принадлежат к одному из двух типов - с обнаружением коллизий или с передачей маркера.

Сетевые адаптеры вместе с соответствующим  программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.

Карты классифицируются по типу порта, через который они соединяются  с компьютером: ISA, PCI, USB. Наиболее распространенные из них - это сетевые карты PCI. Карта, как правило, устанавливается в  слот расширения PCI, расположенный на материнской плате ПК, и подключается к сетевому кабелю.

 Сетевые карты можно разделить  на два типа:

- адаптеры для клиентских компьютеров;

- адаптеры для серверов.

В адаптерах для клиентских компьютеров  значительная часть работы перекладывается на драйвер, тем самым адаптер оказывается проще и дешевле. Недостатком такого подхода является высокая степень загрузки центрального процессора компьютера рутинными работами по передаче кадров из оперативной памяти компьютера в сеть. Центральный процессор вынужден заниматься этой работой вместо выполнения прикладных задач пользователя. Поэтому адаптеры, предназначенные для серверов, обычно снабжаются собственными процессорами, которые самостоятельно выполняют большую часть работы по передаче кадров из оперативной памяти в сеть и в обратном направлении.

 

Сетевые кабели вычислительных сетей.

Данные по кабелю передаются в виде пакетов, пересылающихся с одного сетевого устройства на другое. В качестве кабелей соединяющих отдельные ПК и коммуникационное оборудование в вычислительных сетях применяются: витая пара, коаксиальный кабель, оптический кабель.

 

Витая пара

Кабель типа "витая пара" (TP, Twisted Pair) бывает двух видов: экранированная витая пара (STP, Shielded Twisted Pair) и неэкранированная витая пара (UTP, Unshielded Twisted Pair). Оба типа кабеля состоят из пары скрученных медных проводов. Кабель типа "неэкранированная витая пара" стал наиболее популярным благодаря своей низкой стоимости, гибкости и простоте инсталляции. Единственным недостатком такого кабеля является уязвимость к электрическим помехам и "шумам" в линии. Кабели "витая пара" бывают разной категории (3, 4 или 5). Чем выше номер категории, тем большую скорость передачи поддерживает кабель.

 

Тонкий и толстый  коаксиальный кабель

Это типы кабеля аналогичны стандартному телевизионному кабелю. Поскольку с  такими кабелями труднее работать, в новых инсталляциях практически всегда применяется витая пара или оптоволоконный кабель.

 

 

Оптоволоконный кабель

Оптоволоконный кабель поддерживает скорость передачи данных (в виде пакетов) 10, 100 или 1000 Мбит/с. Данные передаются с помощью световых импульсов, проходящих по оптическому волокну. Хотя этот кабель гораздо дороже и сложнее в инсталляции, чем UTP, он часто применяется в центральных магистральных сетях, поскольку обеспечивает полную защиту от электрических помех и позволяет передавать информацию на очень большие расстояния. Кроме того, благодаря совершенствованию оптоволоконной технологии данный кабель становится все более приемлемым по цене.

 

В качестве промежуточного коммуникационного  оборудования применяются: трансиверы (transceivers), повторители (repeaters), концентраторы (hubs), коммутаторы (switches), мосты (bridges), маршрутизаторы (routers) и шлюзы (gateways).

Промежуточное коммуникационное оборудования вычислительных сетей используется для усиления и преобразования сигналов, для объединения ПК в физические сегменты, для разделения вычислительных сетей на подсети (логические сегменты) с целью увеличения производительности сети, а также для объединения подсетей (сегментов) и сетей в единую вычислительную сеть.

 

Трансиверы

 

В английском языке это  название образовалось из двух слов, transmitter — передатчик и receiver — приёмник. Трансиверы позволяют станциям передавать и получать из сетевой среды данные. Они фактически работают по принципу радиостанции. Современные компании используют трансиверы с целью подключения компьютера к сети, преобразования потока параллельных данных, которые пересылаются по шине компьютера, в последовательный поток данных, которые передаются по кабелю – соединителю компьютеров. Трансиверы удобны в подключении и пользовании. Актуальность использования этого оборудования вызвана тем, что трансивер оптический обеспечивает гибкость конфигурации интерфейсов, и снижение затрат на содержание оборудования.