Локальные вычислительные сети

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) — это совокупность технических средств (компьютеров, кабелей, сетевых адаптеров и др.), работающих под управлением сетевой ОС и прикладного программного обеспечения [32].

Внутри одного кабинета, здания или в пределах небольшой территории ЛВС позволяет соединить между собой группу персональных компьютеров для совместного использования информационных ресурсов. Без ЛВС для обмена данными пришлось бы копировать файлы на дискеты или другие носители информации и передавать их другому пользователю. Такой метод переноса информации не позволяет нескольким пользователям одновременно работать с одними и теми же файлами данных. ЛВС предоставляет такую возможность, если используется многопользовательское прикладное программное обеспечение. Кроме простого разделения файлов, пользователи сети могут разделять принтер, накопитель для компакт-дисков (CD-ROM), модем, факсимильный аппарат, сканер или другое техническое устройство, совместимое с персональным компьютером и поддерживающее сетевой режим работы. Пользователи могут разделять ресурсы компьютеров и информацию, находясь на удалении друг от друга; они могут совместно работать над проектами и задачами, которые требуют тесной координации и взаимодействия. Кроме того, даже если компьютерная сеть выйдет из строя, возможно продолжение работы на вашем компьютере.

Существует два типа ЛВС (данная возможность поддерживается соответствующими операционными системами): одноранговые сети и сети с выделенным сервером (файл-сервером). Одноранговые сети не предусматривают выделение специальных компьютеров, организующих работу сети. Каждый пользователь, подключаясь к сети, выделяет в сеть какие-либо ресурсы (дисковое пространство, принтеры) и подключается к ресурсам, предоставленным в сеть другими пользователями. Такие сети просты в установке, наладке; они существенно дешевле сетей с выделенным сервером. В свою очередь, сети с выделенным сервером, несмотря на сложность настройки и относительную дороговизну, позволяют осуществлять централизованное управление. В данном случае все компьютеры, кроме сервера, называются рабочими станциями.

Ниже перечислены семь задач [28], которые решаются с помощью персонального компьютера, работающего в составе ЛВС, и которые достаточно трудно решить с помощью отдельного компьютера.

1. Разделение файлов. ЛВС позволяет многим пользователям одновременно работать с одним файлом, хранящимся на центральном файл-сервере. Например, на предприятии или фирме несколько сотрудников могут одновременно использовать одни и те же руководящие документы.

2. Передача файлов. ЛВС позволяет быстро и надежно копировать файлы любого размера с одной машины на другую.

3. Доступ к информации и файлам. ЛВС позволяет запускать прикладные программы с любой из рабочих станций, где бы она ни была расположена.

4. Разделение прикладных программ и БД. ЛВС позволяет двум пользователям использовать одну и ту же копию программы. При этом, конечно, они не могут одновременно редактировать один и тот же документ или запись в БД.

5. Одновременный ввод данных в прикладные программы. Сетевые прикладные программы позволяют нескольким пользователям одновременно вводить данные, необходимые для работы этих программ. Например, вести записи в БД так, что они не будут мешать друг другу. Однако только специальные сетевые версии программ позволяют одновременный ввод информации. Обычные компьютерные программы позволяют работать с набором файлов только одному пользователю.

6. Разделение принтера или другого технического устройства. ЛВС позволяет нескольким пользователям на различных рабочих станциях совместно использовать один или несколько дорогостоящих лазерных принтеров или других устройств.

7. Электронная почта. Вы можете использовать ЛВС как почтовую службу и рассылать служебные записки, доклады, сообщения другим пользователям. В отличие от телефона электронная почта передаст ваше сообщение даже в том случае, если в данный момент абонент (группа абонентов) отсутствует на своем рабочем месте.

При помощи кабеля каждая рабочая станция соединяется с другими станциями и с сервером. В качестве кабеля используются «толстый» коаксиальный кабель («толстый» Ethernet), «тонкий» коаксиальный кабель («тонкий» Ethernet), витая пара, волоконно-оптический кабель. В последнее время все шире применяются ЛВС, в основе которых для связи между компьютерами используется инфракрасный сигнал. Очевидно, что компьютеры в этом случае должны находиться в пределах прямой видимости на небольшом расстоянии друг от друга (в пределах одного кабинета). «Толстый» кабель, в свою очередь, используется на участках большой протяженности при требованиях высокой пропускной способности. Волоконно-оптический кабель позволяет создавать протяженные участки без ретрансляторов при недостижимой с помощью других кабелей скорости и надежности. Однако стоимость кабельной сети на его основе высока, поэтому он не нашел пока широкого распространения в локальных сетях и применяется в более масштабных. В настоящее время локальные компьютерные сети в основном создаются на базе «тонкого» кабеля или витой пары.

Первоначально ЛВС создавались в своем большинстве по принципу «тонкого» Ethernet. В основе его — несколько компьютеров с сетевыми адаптерами, соединенные последовательно коаксиальным кабелем, причем все сетевые адаптеры выдают свой сигнал на него одновременно. Недостатки этого принципа выявились позже.

С ростом размеров ЛВС параллельная работа многих компьютеров на одну единую шину стала практически невозможной: стали значительными взаимные влияния персональных компьютеров друг на друга. Случайные выходы из строя коаксиального кабеля (например, внутренний обрыв жилы) надолго выводили всю сеть из строя. А определить место обрыва или возникновения программной неисправности, вызвавшей «зависание» сети, становилось практически невозможно.

Поэтому дальнейшее развитие ЛВС происходит на принципах структурирования. В этом случае каждая сеть складывается из набора взаимосвязанных участков — структур.

Каждая отдельная структура (отдельная рабочая группа) представляет собой несколько компьютеров с сетевыми адаптерами, каждый из которых соединен отдельным проводом — витой парой — с коммутатором (неким техническим распределительным устройством). При необходимости развития к ЛВС просто добавляют новую структуру (новую рабочую группу).