Конспект лекций по дисциплине «Сетевые технологии»

Таким образом, были разработаны специально новые технологии, предназначенные для обоих видов сетей. В частности, технология АТМ, стала основой не только локальных и глобальных компьютерных сетей, но и телефонных сетей, широковещательных видеосетей.

1.6  Какие новые возможности предприятию дает использование сетевых технологий?

На любом предприятии (или фирме), если намереваются внедрять какие-либо новые технологий, то прежде всего для повышения эффективности его работы, например, увеличение прибыли. И, если благодаря компьютеризации у предприятия появилась возможность выпускать свою продукцию дешевле и быстрее - это означает, что этому предприятию действительно нужна была сеть. Давайте более подробно ответим на вопрос, зачем предприятию сеть.

Во-первых, по сравнению централизованными системами (централизованными системами называют системы на базе одного супермощного компьютера - мейнфрейма и с подключенными к нему терминалами) сети имеют очень важное преимущество - способность выполнять параллельные вычисления. Когда в вычислительной системе, задача распределяется между несколькими компьютерами, то ее выполнение (параллельное) происходит намного быстрее и эффективней, чем с помощью одного компьютера, даже если этот компьютер будет иметь сколь угодный мощный процессор. Таким образом, можно отметить, что такие сети будут иметь лучшее соотношение производительность-стоимость.

Во-вторых, еще одно очевидное и также очень важное преимущество сети - более высокая отказоустойчивость. Что такое отказоустойчивость? Это способность системы выполнять свою работу (может не в полном объеме) при отказах отдельных элементов аппаратуры и неполной доступности данных. Как вам известно, сбои и отказы аппаратуры или программного обеспечения, как правило, непредсказуемые по своей природе, и к их нежелательному приходу надо тщательно готовиться. Отказоустойчивость сети обеспечивается за счет избыточности (как говорят лучше больше чем меньше). Именно избыточность узлов компьютера, которые обрабатывают информацию (например, процессоров в многопроцессорных системах или компьютеров в сетях) позволит при отказе одного узла просто переназначить те задачи, которые он выполнял на другие соответствующие узлы. Поэтому часто в сетях заранее предусматривают обеспечение избыточности, например, дублируют целые наборы данных на внешние запоминающие устройства нескольких компьютеров сети, так что при отказе одного из них данные остаются доступными.

В-третьих, для многих предприятий характерен такой принцип функционирования: работники предприятия (фирмы) саму работу выполняют автономно, независимо друг от друга, но эта работа требует определенных вычислений. К примеру, так работают банковские структуры, торговые корпорации, предприятия, которые занимаются автоматизацией каких-то технологических процессов (а это требует проведения большого количества вычислений) и т.п. При этом они могут работать в разных зданиях или даже в разных городах. В такой ситуации самым рациональным решением будет: предоставить им собственные вычислительные средства. Но, в то же время, поскольку решаемые ими задачи очень тесно взаимосвязаны, и в итоге общая задача предприятия выполняется совместно, их вычислительные средства должны быть объединены в единую сеть. Для таких предприятий применение сети - выход намного проще и рациональнее, чем использование системы с одним мощным мейнфреймом (большой ЭВМ, которая выполняла бы все вычисления) и подключенными к нему терминалами. Работники смогут нормально выполнять свои функции и передавать нужную информацию в нужный момент в нужное место.

Для пользователей, кроме выше названных сети дают еще такие преимущества, как возможность совместного использования данных и устройств. Например, на предприятии существуют пять подразделений. Каждому подразделению необходим, как минимум, один компьютер, для обработки и хранения информации. Помимо того каждому компьютеру, необходимо еще какое-то периферийное оборудование - принтеры, факс аппараты, модемы и т.п. Можно себе представить, сколько денег надо было бы предприятию потратить на закупку этого оборудования для каждого подраздела, тут никакой речи и быть не может о снижении себестоимости продукции, выпускаемой после такой модернизации. Да и пользователи при этом не в лучшем положении, поскольку единственный способ получить файл, который находится на другом компьютере - прийти и переписать его на дискету, тоже самое если файл нужно распечатать, а принтер подключен к другому компьютеру (а если размеры нужной пользователю информации очень большие, или если этот компьютер находится в другом здании?).

Можно дальше перечислять все ужасы обслуживания такого предприятия, но и этого достаточно, чтобы определить, что такому предприятию просто необходимо обеспечить связь между компьютерами, с помощью которой один компьютер получает доступ к локальным ресурсам (данные на диске, разные периферийные устройства) другого компьютера, т.е. организовать единую вычислительную сеть.

Разделение локальных ресурсов каждого компьютера между всеми пользователями сети - основная цель создания вычислительной сети.

А основная причина развертывания сети на предприятии - разделение дорогостоящих периферийных устройств - таких как, дисковые массивы большой емкости, цветные принтеры, графопостроители, модемы, оптические диски. В современной сети пользователь работает за своим компьютером, часто не отдавая себе отчета в том, что при этом он пользуется данными другого мощного компьютера, находящегося за сотни километров от него. Он отправляет электронную почту через модем, подключенный к коммутационному серверу, общему для нескольких отделов его предприятия.

У пользователя складывается иллюзия, что эти ресурсы подключены непосредственно к его компьютеру или же "почти" подключены, так как для их использования ему нужно совершить не намного больше действий, чем при использовании своих локальных ресурсов. Такое свойство называют прозрачностью. О свойствах сети будет рассказано в следующем разделе.

В последнее время, стала преобладать другая причина развертывания сетей, гораздо более важна, чем экономия средств за счет разделения между сотрудниками предприятий дорогой аппаратуры или программ. В наше время предприятия уже более интересуются экономией времени, нежели экономией средств. Поэтому этой причиной стало стремление обеспечить пользователям (работникам предприятия) оперативный доступ к обширной корпоративной информации (сети в масштабе предприятия).

В условиях жестокой конкуренции на рынке, в любом его секторе, выигрывает та фирма, которая сможет быстро реагировать на любой вопрос своих клиентов - о возможностях продукции, о ее применении, о других каких-то решениях проблем и т.п. Можно себе только представить, сколько информации нужно поместится в голове менеджера, особенно если это голова менеджера крупной корпорации. Всякие тонкости каждого из выпускаемой фирмой продуктов, тем более что их разновидности могут меняться чуть ли не каждый месяц, вряд ли может знать даже очень хороший менеджер. Поэтому, гораздо проще предоставить менеджеру собственный компьютер (лучше даже портативный), подключенный к корпоративной сети. Тогда, этот менеджер, находясь в любой точке мира, скажем в Магадане, сможет передать запрос клиента на сервер, находящийся скажем в Одессе, и очень оперативно получить качественный ответ, удовлетворяющий клиента.

Для организации такой быстрой и надежной связи в корпоративной сети важно наличие хорошо структурированной информации на серверах предприятия, и организации эффективного поиска информации.

С использованием сетей в целом улучшается процесс обмена информацией и взаимодействия между сотрудниками предприятия, а также его клиентами и поставщиками, все происходит быстро, мобильно и структурировано. Очень часто предприятия соглашаются внедрять сеть именно из-за возможности электронной почты, а, тем более что сейчас уже существуют возможности передавать не только компьютерные данные, но и голосовую и видеоинформацию. Директору предприятия, прямо не выходя из своего кабинета, можно организовывать аудио- и видеоконференции, участники которой могут быть при этом в любых точках мира.

Таким образом, можно перечислить те преимущества, которые предоставляет предприятию использование сетей:

1. Разделение  дорогостоящих ресурсов. Пользователи  могут хранить свои данные  на отдельных серверах, а на  своих машинах только выполнять  программы, которые обрабатывают эти данные - экономия жестких дисков. Пользователи могут печатать на принтерах, подключенных к другим компьютерам (в частности, к специальным принт-серверам), или могут соединяться с другой сетью, используя модем, подключенный к другому компьютеру (в частности, к специальному коммутационному серверу) - экономия оборудования, и т.д.

2. Совершенствование  коммуникаций. При таком развитии  сети вытесняют использование привычных форм передачи информации - обычной почты, телефонов.

3. Улучшение  доступа к информации. Эта возможность сети сопровождается соответствующим программным обеспечением, которое и обеспечивает структурированный и быстрый поиск информации.

4. Быстрое  и качественное принятие решений.

5. Свобода  в территориальном размещении  компьютеров.

Однако вычислительные сети также имеют свои недостатки. И они в основном связаны с тем, чтобы заставит все отдельные узлы сети максимально эффективно выполнять все выше перечисленные возможности.

Во-первых, это сложности, связанные с программным обеспечением - операционными системами и приложениями. Программирование для сетей принципиально отличается от программирования для централизованных систем. При разработке сетевых приложений необходимо организовывать совместную работу их частей, выполняющихся на различных компьютерах. Много забот доставляет обеспечение совместимости программного обеспечения.

Во-вторых, много проблем возникает в процессе передачи (транспортировке) сообщений по каналам связи между компьютерами. Самая главная - обеспечить надежность. Т.е. передавать данные без искажения и тем более без потерь, каждый пользователь хочет получить именно то, что он запросил, и ничто другое его не устроит. Вторая проблема - обеспечить производительность, чтобы пользователю не пришлось в конце рабочего дня получить файл, который он запросил утром, когда пришел на работу.

В-третьих, существуют проблемы, связанные с безопасностью. Если в сети не обеспечивается безопасность информации, то от использования сети лучше вообще отказаться

Можно было бы продолжать этот список "за" и "против" использования сетей, но главное доказательство эффективности - явное повсеместное на сегодняшний день их распространение. Трудно сейчас найти крупное предприятие, на котором не было хотя бы простенькой сети персональной компьютеров (например, в отделе бухгалтерии). Все больше и больше появляется крупных сетей с сотнями рабочих станций и десятками серверов, некоторые большие предприятия и организации обзаводятся частными глобальными сетями, объединяющими их филиалы, расположенные на тысячи километров друг от друга.

1.7. Требования, предъявляемые при разработке и функционировании сети.

Главное требование, предъявляемое к сетям, является выполнение сетью ее основной задачи - обеспечить пользователям возможность доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть.

Все остальные требования - производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость, масштабируемость связаны с качеством выполнения этой задачи.

1. Производительность сети

Основное свойство компьютерных сетей. Оно заключается в обеспечении возможности параллельной работы (эффективной работы) нескольких компьютеров сети. К сожалению, эту возможность не всегда удается реализовать. Есть несколько основных характеристик производительности сети:

• Время реакции
• Пропускная способность
• Задержка передачи и вариация задержки передачи

Время реакции сети напрямую характеризует скорость работы сети. Именно эту характеристику мы имеем в виду, когда говорим "Что-то медленно сеть работает сегодня". А в общем случае это интервал времени между возникновением запроса пользователя к какой-то сетевой службе и получением ответа на этот запрос. Время реакции сети будет зависеть от типа службы, к которой обращается пользователей, от того, какой пользователь, и к какому серверу обращается, и от текущего состояния элементов сети, через которые осуществляется сам запрос, загруженности сервера и т.п. В общем, ясно, что эта величина не может быть постоянной, и для приблизительной характеристики сети нужно вычислять среднее значение этой величины. Для пользователя важно общее значение времени реакции, но для специалиста важно знать все составляющие этой величины. Это даст ему возможность оценить производительность отдельных элементов сети, выявить узкие места и принять соответствующие меры.

Пропускная способность - объем данных, переданных сетью или ее частью в единицу времени. Эта характеристика не пользовательская, поскольку говорит о скорости выполнения внутренних операций сети - передаче пакетов данных между узлами сети через различные коммуникационные устройства. Но она очень ярко характеризует транспортировку сообщений в сети, и используется наиболее часто при анализе производительности сети.

Пропускная способность измеряется либо в бит/сек. либо в пакет/сек.

Пропускная способность бывает мгновенной, максимальной и средней.

Средняя пропускная способность - общий объем переданных данных /время передачи. Время берется - час, день, неделя.

Мгновенная пропускная способность отличается от средней тем, что время выбирается меньшим (1мсек. или 1сек.).

Максимальная пропускная способность - наибольшее значение мгновенной пропускной способности, которая была зафиксирована в какой-то период времени.

При проектировании, настройке, наладке сети использует чаще среднюю и максимальную пропускные способности. Пропускную способность можно измерять между любыми двумя узлами или точками сети. Для анализа и настройки сети очень полезно знать данные о пропускной способности отдельных элементов сети.

Задержка передачи - задержка между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства или части сети и моментом появления его на выходе этого устройства.

Этот параметр производительности по смыслу близок ко времени реакции сети, но всегда характеризует только сетевые этапы обработки данных, без учета задержек обработки компьютерами сети.