Структура программного обеспечения компьютерной сети

Существенным свойством  такой структурированной сети является ее высокая помехоустойчивость: при нарушении связи между некоторыми ее элементами остальные продолжают сохранять работоспособность. Структурированная система несколько дороже традиционной сети за счет увеличения расходов на ее проектирование.

Но она обеспечивает возможность надежной эксплуатации в течение многих лет. Для сетей, построенных по этому принципу, появляется необходимость в специальном электронном оборудовании. Одно из таких устройств – hub (host united block) является коммутационным элементом в сети. Каждый hub имеет от восьми до тридцати разъемов (портов) для подключения либо компьютера, либо другого huba.

При подключении компьютера к hubу часть электроники сетевого интерфейса находится в компьютере, а часть – в hub. Такое подключение  позволяет повысить надежность соединения. Соединение компьютерных сетей различных организаций, зачастую созданных на основе различных стандартов, вызвало появление специального оборудования: мостов, маршрутизаторов, концентраторов и т.п., — осуществляющих такое взаимодействие.

Мост – это устройство, объединяющее сегменты компьютерной сети, созданной на базе различных технических  средств. Концентраторы используются, если происходит соединение сетей, имеющих  высокую скорость передачи, с сетью, которая имеет низкую скорость, то есть концентратор выполняет функцию накопителя информации. ⁷

Мосты и концентраторы  используются для присоединения  компьютера, а для организации  трафика (traffic – уличное движение) используются маршрутизаторы, которые  преобразуют информацию из одного формата в другой, а также организуют защиту информации. Что можно получить от компьютерной сети, став ее абонентом?

Наиболее эффективны следующие три сетевые услуги. Обеспечение информацией по всем областям человеческой деятельности. Базы первоисточников на оптических дисках и автоматизированные хранилища организованы практически при всех крупных библиотеках и университетах. Электронные коммуникации.

Прежде всего, это электронная  почта – передача и прием текстовой  и графической информации. На основе электронной почты организуются так называемые телеконференции – взаимный обмен тематической информацией между пользователями-участниками. Удаленное выполнение программ.

Наличие в сети суперкомпьютеров позволяет  проводить на них решения сложных  научных и коммерческих задач, а результат выводить на любую сетевую станцию. Эта услуга положена в основу всемирной сети Internet, в которой маломощные ПК получают уже готовую обработанную информацию.

Функции программного обеспечения компьютерной сети

 

1. Типологии обеспечения компьютерных сетей

На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов  компьютеров и более 80% из них  объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей  в офисах до глобальных сетей типа Internet, FidoNet, FREEnet и т.д.

Всемирная тенденция к объединению  компьютеров в сети обусловлена  рядом важный причин, таких как  ускорение передачи информационных сообщений, возможностью быстрого обмена информацией между пользователями, получению и передачи сообщений (факсов, Е-Мail писем, электронных конференций и т.д.) не отходя от рабочего места, возможностью мгновенного получения любой информации из любой точки земного шара, а так же обмену информацией между компьютерами разных фирм производителей работающих под разным программным обеспечением.

Применение на практике таких огромных потенциальных возможностей, которые  несет в себе вычислительная сеть и тот новый потенциальный  подъем, который при этом испытывает информационный комплекс значительно  ускоряет производственные процессы.⁸

На базе уже существующего компьютерного  парка и программного комплекса, отвечающей современным научно-техническим  требованиям возникает необходимость  в разработке принципиального решения  вопроса по организации ИВС (информационно-вычислительной сети) с учетом возрастающих потребностей и возможностью дальнейшего постепенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений.

Термин «топология сети»  относится к пути, по которому данные перемещаются по сети. Существуют три  основных вида топологий: «звезда», «кольцо» и «общая шина».

Концепция топологии  сети в виде звезды пришла из области  больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте сети RelCom. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Кабельное соединение довольно простое,  так как каждая рабочая  станция связана с узлом. Затраты  на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически  расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде «звезды» является наиболее быстродействующей  из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.⁹

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит  от мощности центрального файлового  сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.

Центральный узел управления - файловый сервер реализует оптимальный  механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географическое расположение рабочих станций далеко от формы кольца.

Сообщения циркулируют  регулярно по кругу. Рабочая станция  посылает по определенному конечному  адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос.

Пересылка сообщений  является очень эффективной, мак  как большинство сообщений можно  сделать кольцевой запрос на все  станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально  количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

Основная проблема при  кольцевой топологии заключается  в том, что каждая рабочая станция  должна активно участвовать в  пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.¹⁰

Подключение новой рабочей  станции требует краткосрочного выключения сети, мак как во время  установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, мак как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

При шинной топологии  среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

Рабочие станции в  любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet – кабель с  тройниковым соединителем. Отключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через которые можно отключать  и/или подключать рабочие станции  во время работы вычислительной сети.

Благодаря тому, что рабочие  станции можно подключать без  прерывания сетевых процессов и  коммуникационной среды, очень легко  прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

Поэтому требования к  пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке повышаются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point – точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.¹¹

Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих  частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модели для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объем информации.

Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все  равно в дальнейшем будет преобразована.

 

2. Виды компьютерных сетей

Исторически первыми  системами распределенной обработки данных были системы телеобработки данных и многомашинные вычислительные комплексы.

Системы телеобработки  данных — представляют собой информационно-вычислительные системы, которые выполняют дистанционную централизованную обработку данных, поступающих в центр обработки по каналам связи.

Многомашинные вычислительные комплексы — это системы, состоящие из нескольких относительно самостоятельных компьютеров, связанных между собой устройствами обмена информацией, в частности каналами связи.¹²

Техническое обеспечение  систем телеобработки — это совокупность технических средств, основными задачами которой являются: ввод данных в систему передачи данных по каналам связи, сопряжение каналов связи с компьютером, обработка данных и выдача результатных данных абоненту.

Наряду с техническим  обеспечением, для осуществления  режима телеобработки на компьютере должно быть установлено специализированное программное обеспечение, выполняющее функции: обеспечения работы компьютера в различных режимах телеобработки, управления сетью телеобработки данных, управления очередями сообщений, редактирования сообщений, обработки ошибочных сообщений и т. п.

Основным режимом обработки  данных на вычислительных центрах коллективного  пользования является телеобработка информации, которая может быть реализована в одном из двух режимов: в диалоговом режиме (on-line) или в режиме пакетной обработки (off-line).

Независимо от сферы  применения, любая система телеобработки  информации включает в себя как минимум четыре группы техничеcких средств: электронную вычислительную машину, аппаратуру передачи данных, устройство сопряжения компьютера с аппаратурой передачи данных, абонентские пункты.

Компьютерные сети –  это системы компьютеров, объединенных каналами передачи данных, обеспечивающие эффективное предоставление различных информационно-вычислительных услуг пользователям посредством реализации удобного и надежного доступа к ресурсам сети.

Информационные системы, использующие возможности компьютерных сетей, обеспечивают выполнение следующих задач:

• Хранение и обработка данных;
• Передача данных и результатов обработки пользователям;
• Организация доступа пользователей к данным.¹³

Эффективность  решения  перечисленных задач обеспечивается:

• Высокой надежностью системы;
• Дистанционным доступом пользователей к аппаратным, программным и информационным ресурсам;
• специализацией  отдельных узлов сети для решения определенного класса задач;
• возможностью оперативного перераспределения нагрузки;
• возможностью осуществления оперативного контроля всех узлов сети;
• решением сложных задач совместными усилиями нескольких узлов сети.

Компьютерные сети, в  зависимости от охватываемой территории, подразделяются на: