Локальные вычислительные сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Понятие вычислительной сети

2. Локальные вычислительные сети

2.1 Архитектура локальной сети

2.2 Аппаратные компоненты локальной сети

3. Преимущества использования ЛВС

4. Требования ЛВС

5. Общие требования

Список литературы

1. Понятие вычислительной сети

Вычислительная сеть - ВС [network] - это совокупность ЭВМ, объединённых средствами передачи данных. Средства передачи данных в ВС в общем случае состоят из следующих элементов: связных ЭВМ, каналов связи (спутниковых, телефонных, волоконно-оптических и др.), коммутирующей аппаратуры и др.

В зависимости от удалённости ЭВМ, входящих в ВС, сети условно разделяют на локальные и глобальные.

Локальная сеть - ЛВС [local area network - LAN] - это группа связанных друг с другом ЭВМ, расположенных в ограниченной территории, например, в здании. Расстояния между ЭВМ в локальной сети может достигать нескольких километров. Локальные сети развёртываются обычно в рамках некоторой организации, поэтому их называют также корпоративными сетями.

Если сеть выходит за пределы здания, то такая ВС называется глобальной [wide area network -WAN]. Глобальная сеть может включать в себя другие глобальные сети, локальные сети и отдельные ЭВМ.

Глобальные сети практически имеют те же возможности, что и локальные. Но они расширяют область их действия. Польза от применения глобальных сетей ограничена в первую очередь скоростью работы: глобальные сети работают с меньшей скоростью, чем локальные.

Сети предназначены для выполнения многих задач, в том числе:

- организация совместного использования файлов для повышения целостности информации;

- организация совместного использования периферийных устройств, например, принтеров, для уменьшения общих расходов на оборудование офиса.

2. Локальные вычислительные сети

2.1 Архитектура локальной сети

Для характеристики архитектура сети используют понятия логической и физической топологии.

Физическая топология [physical topology] - это физическая структура сети, способ физического соединения всех аппаратных компонентов сети. Существует несколько видов физической топологии.

Наиболее простой является физическая шинная топология [bus topology], в которой кабель идёт от ЭВМ к ЭВМ, связывая их в цепочку. Различают толстые и тонкие сети. Толстая сеть (рисунок 2) [thicknet] использует толстый коаксиальный кабель в качестве магистрали, от которого отходят более тонкие кабели.

В тонкой сети [thinnet] (рисунок 1) используется более тонкий и гибкий кабель, к которому напрямую подключены рабочий станции.

Сети, построенные по шинной топологии, более дёшевы. Однако если узлы сети расположены по всему зданию, то гораздо более удобным оказывается использование звездообразной топологии.

При физической звездообразной топологии [star topology] (рисунок 3) каждый сервер и рабочая станция подключаются к специальному устройству - центральному концентратору [hub], который осуществляет соединение пары узлов сети - коммутацию.

Рисунок 1. Шинная топология - толстая сеть

Обрыв кабеля, идущего от одной рабочей станции не повлияет на работу остальных рабочих станций. Кроме того, взаимное расположение рабочих станций совершено не важно.

Рисунок 2. Шинная топология - тонкая сеть

Если сеть имеет много узлов, причём многие располагаются на большом удалении друг от друга, то расход кабеля при использовании звездообразной топологии будет большим. Кроме того, к концентратору можно подключить лишь ограниченное число кабелей. В таких случаях применяется распределённая звездообразная топология [distributed star topology], при которой несколько концентраторов соединяются друг с другом.

Кроме рассмотренных видов соединений может применяться также кольцеобразная топология, при которой рабочие станции соединены в кольцо. Такая топология практически не используется для локальных сетей, но может применяться для глобальных.

Логическая топология сети [logical topology] определяет способ, в соответствии с которым устройства сети передают информацию от одного узла к следующему. Физическая топология не имеет прямого отношения к логической.

Различают два вида логической топологии: шинную и кольцевую.

Рисунок 3. Звездообразная топология

В шинной логической топологии процесс передачи данных организован следующим образом. Если какой-либо узел сети имеет данные для другого узла, то первый узел производит «оповещение» всей сети. Все остальные узлы «слушают» сеть и проверяют, предназначены эти данные для них или нет. Если предназначены, то они оставляют их себе, если нет - игнорируют. Любые передаваемые данные «слышны» всем узлам сети. Узел, который хочет передать какие-то данные, сначала «слушает» сеть, не занята ли она. Если сеть свободна, то узел передаёт данные. Если расстояние между узлами велико, и посланный ранее кем-то сигнал ещё не успел дойти до передающего узла, то может произойти конфликт, когда в сети одновременно оказываются два сообщения. В этом случае передающие узлы сети на короткое время прекращают свою работу и через некоторый случайный промежуток времени возобновляют передаче данных.

Рисунок 4. Распределённая звездообразная топология

В сети с кольцевой логической топологией данные передаются по замкнутой эстафете от одного узла к другому. Когда посланное сообщение возвращается к передающему узлу, он прекращает передачу. Кольцевая топология менее подвержена конфликтам.

3. Аппаратные компоненты локальной сети

Основными компонентами, составляющими любую локальную сеть, являются: кабели, сетевые интерфейсные платы, модемы, серверы.

Все соединения с сети осуществляются посредством специальных сетевых кабелей. Основными характеристиками сетевого кабеля являются скорость передачи данных и максимально допустимая длина. Обе характеристики определяются физическими свойствами кабеля.

Пример.

Для соединения в локальных сетях используются: кабели типа «витая пара» и «экранированная витая пара», коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель.

Таблица 1. Типы кабелей

Сетевые интерфейсные платы [network interface card] представляют собой дополнительные платы, устанавливаемые на материнскую плату ПЭВМ. К сетевой плате подключаются сетевые кабели. Сетевая плата определяет тип локальной сети.

Пример.

На практике используют два типа локальных сетей - Ethernet и Token Ring. Оба типа имеют модификации.

Таблица 2. Типы сетей Ethernet

Модем [modem] - это устройство, предназначенное для связи между ЭВМ по телефонным линиям. По телефонной сети любые данные могут передаваться лишь в аналоговой форме. Данные от ЭВМ поступают в цифровом виде. Задача модема заключается в преобразовании цифровых данных в аналоговую форму и наоборот.

Сервер [server] - это любая сетевая ЭВМ, обслуживающая другие сетевые ЭВМ. Существуют серверы различных типов, которые определяются типом предоставляемых услуг.

Файловый сервер [file server] предоставляет другим ЭВМ (клиентам) доступ к данным, которые хранятся во внешней памяти сервера. Таким образом, на файловый сервер возложены все задачи по безопасности хранения данных, поиску данных, архивированию и др. Внешняя память сервера становится распределяемым ресурсом, так как её могут использовать несколько клиентов.

Сервер печати [printer server] организует совместное использование принтера.

Коммуникационные серверы служат для связи локальной сети с внешним миром, например, с глобальной сетью Internet. Для этого используются модемные пулы, прокси-серверы и маршрутизаторы.

Модемный пул [modem pool] представляет собой ЭВМ, снабжённую особой сетевой платой, к которой можно подключить несколько модемов. Таким образом достигается определённая экономия, когда, например, десять ЭВМ работают, используя три модема.

Прокси-сервер [proxy server] не только использует единственное соединение с Internet, но и предоставляет свою память для хранения временных файлов, что убыстряет работу с Internet.

Главной задачей маршрутизатора [router] является поиск кратчайшего пути, по которому будет отправлено сообщение, адресованное некоторой ЭВМ в глобальной сети. Маршрутизатор представляет собой либо специализированную ЭВМ, либо обычную ЭВМ со специальным программным обеспечением.

Сервер приложений [application server] используется для выполнения программ, которые по каким-то причинам нецелесообразно или невозможно выполнить на других сетевых ЭВМ. Очевидной причиной может быть недостаточная производительность клиентских ЭВМ. Другая причина - использование каких-нибудь стандартных библиотек, копирование которых на каждую клиентскую ЭВМ трудоёмко и, кроме того, создаёт возможность несогласованности версии библиотеки. Многопользовательские операционные системы (Linux, Windows NT) позволяют построить так называемую тонкую клиентную сеть, в которой все ресурсы клиентов предоставлены сервером. Сами клиентские ЭВМ не тратят ничего на обработку данных. Тогда ЭВМ пользователей в такой сети называются терминалами, а сам сервер - терминальным сервером.

4. Преимущества использования ЛВС

Объединение персональных компьютеров в виде локальной вычислительной сети дает ряд преимуществ:

· разделение ресурсов, которое позволяет экономно использовать дорогостоящее оборудование, например, лазерные принтеры, со всех присоединенных рабочих станций;

· разделение данных, которое предоставляет возможность доступа и управления базами данных и элементами файловой системы с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации. При этом обеспечивается возможность администрирования доступа пользователей соответственно уровню их компетенции;

· разделение программного обеспечения, которое предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств;

· разделение ресурсов процессора, при котором возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть.

5. Требования к ЛВС

Требования к ЛВС опубликованы в 1981 году комитетом "802" IEEE в виде стандарта. Эти требования сформулированы по пяти различным направлениям:

1. Общие требования.

2. Требования к взаимодействию устройств в сети.

3. Информационные требования.

4. Требования к надежности и достоверности.

5. Специальные требования.

информация локальный сеть логический

6. Общие требования

· Выполнение разнообразных функций по передаче данных, включая пересылку файлов, поддержку терминалов (в том числе и скоростных графических), электронную почту, обмен с внешними запоминающими устройствами, обработку сообщений, доступ к файлам и базам данных, передачу речевых сообщений.<

· Подключение большого набора "стандартных" и специальных устройств, в том числе больших, малых и ПЭВМ, терминалов, внешних запоминающих устройств, алфавитно-цифровых печатающих устройств, графопостроителей, факсимильных устройств, аппаратуры контроля и управления и другого оборудования.

· Подключение ранее разработанных и перспективных устройств с различными программными средствами, архитектурой, принципами работы.

· Доставка пакетов адресату с высокой достоверностью, с обеспечением виртуальных соединений (сеансов) и поддержкой датаграммной службы.

· Обеспечение непосредственной взаимосвязи между подключенными устройствами без промежуточного накопления и хранения информации (возможны промежуточные функции преобразования потоков или функции регистрации потока).

· Простота монтажа, модификации и расширения сети, подключение новых устройств и отключение прежних без нарушения работы сети длительностью более 1 с, информирование всех устройств сети об изменении ее состава.

· Поддержка в рамках одной ЛВС не менее 200 устройств с охватом территории не менее 2 км.

Список литературы

1. Информатика: Учебник/под ред. Н.В. Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 2010. - 768 с.

2. Информатика. Базовый курс. Учебник для Вузов/под ред. С.В. Симоновича, - СПб.: Питер, 2013.

3. Симонович С. В., Евсеев Г.А., Практическая информатика, Учебное пособие. М.: АСТпресс, 2012.

4. Фигурнов В. Э. IBM PC для пользователя. М.: Инфра-М, 2013 г.

5. Симонович С.В., Евсеев Г.А., Алексеев А.Г. Специальная информатика, Учебное пособие. М.: АСТпресс, 2011.

Размещено на Allbest.ru