Основные понятия сетей ЭВМ. Классификация

       1.  Основные понятия сетей ЭВМ. Классификация.

Сеть ЭВМ - это совокупность компьютеров, коммутационно-распределительного оборудования, объединенных каналами связи, и программного обеспечения. 
Основное назначение сетей ЭВМ – обеспечение коллективного использования аппаратных и информационных ресурсов ЭВМ, включенных в сеть, посредством создания на их базе различного рода распределенных информационных и вычислительных систем.

ЭВМ, включенные в сеть, выполняют различные функции. Это могут быть машины, предоставляющие свои ресурсы удаленным пользователям, их называют серверами. Другие машины являются потребителями сервиса, предоставляемого машинами-серверами. Их называют машинами–клиентами или рабочими станциями. Некоторые ЭВМ могут выполнять и те и другие функции одновременно. Подключенные к глобальной сети ЭВМ называют "Host" - Главными Машинами сети (ГВМ).

Задачи, возлагаемые на сеть ЭВМ, решаются на основе обеспечения обмена информационными сообщениями между удаленными ЭВМ. Именно эта возможность является основой построения принципиально новых по своим функциональным возможностям компьютерных распределенных систем. С помощью сообщений одна ЭВМ запрашивает доступ к ресурсам других ЭВМ ,включенных в сеть, получая возможность использования их памяти, периферийных устройств, производительности. ЭВМ, объединенные в сеть, позволяют организовать распределенные базы данных, удаленные и распределенные вычисления.

Сетью ЭВМ можно считать систему, в которой отсутствует прикладное программное обеспечение. Она является базой для создания различного рода распределенных систем. Устанавливая прикладное программное обеспечение на сети ЭВМ можно реализовать какой-либо прикладной процесс, который определяет функциональное назначение распределенной системы, построенной на базе сети ЭВМ. Это может быть: 
- Информационная система (например система WWW - распределенная система гипертекстовых баз данных в сети Интернет) 
- Любая АСУ (АСУ отрасли, предприятия, АСУ технологическими процессами) и другие системы.

Назначение сетей

1. Обеспечение коллективного доступа к аппаратным и информационным ресурсам сети. К аппаратным ресурсам относится вычислительная производительность (решение задач на удаленном компьютере), периферийные устройства (принтер, жесткий, гибкий, CD диски, и др.)

2. Передача любого вида информации (организация телеконференций, обмен видео, аудиоинформацией и др.), обмен неформализованной информацией между пользователями (электронная почта).

3. Создание распределенных баз данных и организация удаленного доступа пользователей к ним с ЭВМ сети.

4. Создание АСУ различных типов.

Разделение сетей по признаку охвата территории

Сети делятся на три группы:

• Локальные сети

• Глобальные сети

• Городские сети

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                       2.  Глобальные и локальные сети

 

              К локальным сетям – Local Area Networks (LAN) – относят сети компьютеров, сосредоточенные на небольшой территории (обычно в радиусе не более 1-2 км). Из-за коротких расстояний в локальных сетях имеется возможность использования относительно недорогих высококачественных линий связи, которые позволяют, применяя простые методы передачи данных, достигать высоких скоростей обмена данными порядка 1Гбит/с и более. В связи с этим услуги, предоставляемые локальными сетями, отличаются широким разнообразием и обычно предусматривают реализацию в режиме online.

Глобальные сети – Wide Area Networks (WAN) – объединяют территориально рассредоточенные компьютеры, которые могут находиться в различных городах и странах. Для устойчивой передачи дискретных данных по линиям связи применяются сложные процедуры контроля и восстановления данных, так как передача данных по длинным каналам связи связана с возможными искажениями сигналов и потерей сообщений. Тип комьютера и используемая операционная система значения не имеют.

Сети могут объединяться с помощью специализированных устройств - шлюзов (gate way). Соединение сетей обладает громадными возможностями. Интернет как сеть, объединяющая сети, предоставляет в распоряжение своих пользователей множество сервисов, например:

• Электронная почта

• World-Wide-Web

• Телеконференции

• Служба передачи файлов FTP

• Взаимодействие с удаленным компьютером с помощью Telnet и другие.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                 3.    Основные структуры

 

Локальные и глобальные сети могут быть одноранговыми сетями типа клиент-сервер (они также называются сетями с выделенным сервером) или смешанными (в которых используются как одноранговые технологии, так и технологии с выделенным сервером).

Компьютеры в одноранговых сетях могут выступать как в роли клиентов, так и в роли серверов. Так как все компьютеры в этом типе сетей равноправны, одноранговые сети не имеют централизованного управления разделением ресурсов. Любой из компьютеров может разделять свои ресурсы с любым компьютером в той же сети. Одноранговые взаимоотношения также означают, что ни один компьютер не имеет ни высшего приоритета на доступ, ни повышенной ответственности за предоставление ресурсов в совместное пользование.

Каждый пользователь в одноранговой сети является одновременно сетевым администратором. Это означает, что он управляет доступом к ресурсам, расположенным на его компьютере, и может дать всем остальным пользователям неограниченный либо ограниченный доступ к локальным ресурсам, а может не дать вообще никакого доступа. Каждый пользователь также решает, дать другим пользователям доступ просто по их запросу или защитить эти ресурсы паролем.

Основной проблемой в одноранговых сетях является безопасность, так как отсутствуют средства обеспечения безопасности в масштабе сети. При этом отдельные ресурсы отдельных компьютеров могут быть защищены системой паролей, и только те пользователи, которые знают пароль, могут получить доступ к ресурсам.

Преимущества одноранговых сетей:

- легкость в установке  и настройке;

- независимость отдельных  машин от выделенного сервера;

- возможность для пользователя  контролировать свои собственные ресурсы;

- сравнительная дешевизна  в приобретении и эксплуатации;

- отсутствие необходимости  в дополнительном программном  обеспечении, кроме операционной  системы;

- отсутствие необходимости  иметь отдельного человека в  качестве выделенного администратора сети.

Недостатки одноранговых сетей:

- необходимость помнить  столько паролей, сколько имеется  разделенных ресурсов;

- необходимость производить  резервное копирование отдельно  на каждом компьютере, чтобы защитить  все совместные данные;

- падение производительности  при доступе к разделенному  ресурсу на компьютере, где этот ресурс расположен;

- отсутствие централизованной  организационной схемы для поиска и управления доступом к данным.

Сети с выделенным сервером, или сети типа клиент-сервер, опираются на специализированные компьютеры, называемые серверами, которые представляют собой централизованные хранилища сетевых ресурсов и централизованно обеспечивают безопасность и управление доступом. В отличие от сетей с выделенным сервером одноранговые сети не имеют централизованного обеспечения безопасности и управления. Сервер представляет собой сочетание специализированного программного обеспечения и оборудования, которое предоставляет службы в сети для остальных клиентских компьютеров (рабочих станций) или других процессов.

В рамках одной локальной сети могут использоваться несколько выделенных серверов. По своему функциональному назначению различают несколько типов серверов: файловый, печати, коммуникационный, приложений, базы данных и т.д.

В отличие от одноранговой модели сеть с выделенным сервером обычно требует только один пароль для доступа к самой сети, что уменьшает количество паролей, которые пользователь должен помнить. Кроме того, сетевые ресурсы типа файлов и принтеров легче найти, потому что они расположены на определенном сервере, а не на чьей-то машине в сети. Концентрация сетевых ресурсов на небольшом количестве серверов также упрощает резервное копирование и поддержку данных.

 

 

 

Преимущества сетей с выделенным сервером:

- обеспечение  централизованного управления учетными  записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;

- использование  более мощного серверного оборудования  обусловливает более эффективный доступ к сетевым ресурсам;

- пользователям  для входа в сеть нужно помнить  только один пароль, что позволяет  им получить доступ ко всем  ресурсам, к которым они имеют права.

Недостатки сетей с выделенным сервером:

- неисправность  сервера может сделать сеть  неработоспособной, что в лучшем случае означает потерю сетевых ресурсов; сети требуют квалифицированного персонала для сопровождения сложного специализированного программного обеспечения, что увеличивает общую стоимость сети;

- стоимость также увеличивается  благодаря потребности в выделенном оборудовании и специализированном программном обеспечении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                              4.       Сетевые топологии

 

При организации компьютерной сети в первую очередь необходимо выбрать способ организации физических связей, т.е. топологию. Под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (иногда и другое оборудование, например концентраторы), а ребрам — физические связи между ними. Компьютеры, подключенные к сети, часто называют станциями, или узлами сети.

Конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и может отличаться от конфигурации логических связей между узлами сети. Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами сети и образуются путем соответствующей настройки коммуникационного оборудования.

Выбор топологии электрических связей существенно влияет на многие характеристики сети. Например, наличие резервных связей повышает надежность сети и делает возможным балансирование загрузки отдельных каналов. Простота присоединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко расширяемой. Экономические соображения часто приводят к выбору топологий, для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи. Рассмотрим некоторые, наиболее часто встречающиеся топологии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• звездообразную топологию

При таком способе обмен данными между ЭВМ осуществляется через более мощную ЭВМ - сервер. Недостатком такого соединения является низкая живучесть сети - выход из строя сервера означает прекращение функционирование сети. Однако, простота и дешевизна реализации сделала эту структуру популярной в локальных сетях.

• топологию с общей шиной

При этом способе обмен данными происходит через общую шину, которую используя механизм прерывания может "захватывать" тот или иной компьютер. Характерной особенностью здесь является отсутствие сервера. Очень часто используется в локальных сетях, а уж в "домашних" повсеместно.

• кольцевая топология