Локальные вычислительные сети

С появлением микроЭВМ и персональных ЭВМ возникли локальные вычислительные сети. Они позволили поднять на качественно новую ступень управление производственным объектом, повысить эффективность использования ЭВМ, улучшить качество обрабатываемой информации, реализовать безбумажную технологию, создать новые технологии.

Локальная вычислительная сеть – компьютерная сеть для ограниченного круга

пользователей, объединяющая компьютеры в одном помещении или в рамках одного

предприятия.

Дадим развернутое определение локальной вычислительной сети.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) - это совокупность технических средств

(компьютеров, кабелей, сетевых адаптеров и др.), работающих под управлением сетевой операционной системы и прикладного программного обеспечения.

Локальные сети получили широкое распространение, начиная с 80-х годов. Локальная компьютерная сеть позволяет легко обмениваться информацией внутри отдельной организации.

По назначению (характеру реализуемых функций) ЛВС их можно разделить на сле-

дующие категории:

􀂃 вычислительные, выполняющие преимущественно расчетные работы;

􀂃 информационно-вычислительные, кроме расчетных выполняющие работу по информационному обслуживанию пользователей;

􀂃 информационные, выполняющие в основном информационное обслуживание пользователей (создание и оформление документов, доставку пользователю директивной, текущей, справочной и другой нужной ему информации);

􀂃 информационно-поисковые - разновидность информационных, специализирующуюся на поиске информации в сетевых хранилищах по нужной пользователю тематике;

􀂃 информационно-советующие, обрабатывающие текущую организационную, техническую и технологическую информацию и вырабатывающие результирующую информацию для поддержки принятия пользователем правильных решений;

􀂃 информационно-управляющие, обрабатывающие текущую техническую и технологическую информацию и вырабатывающие результирующую информацию, на базе которой автоматически вырабатываются воздействия на управляемую систему и т. д.

По количеству подключенных к сети компьютеров сети можно разделить на малые,

объединяющие до 10-15 машин, средние - до 50 машин и большие - свыше 50 машин,

По территориальной расположенности ЛВС делятся на компактно размещенные (все компьютеры расположены в одном помещении) и распределенные (компьютеры сети размещены в разных помещениях).

По пропускной способности ЛВС делятся на три группы:

􀂃 ЛВС с малой пропускной способностью (скорости передачи данных в пределах до десятка мегабит в секунду), использующие чаще всего в качестве каналов связи тонкий коаксиальный кабель или витую пару;

􀂃 ЛВС со средней пропускной способностью (скорости передачи данных несколько десятков мегабит в секунду), использующие чаще всего в качестве каналов связи толстый коаксиальный кабель или экранированную витую пару;

􀂃 ЛВС с большой пропускной способностью (скорости передачи данных сотни и даже тысячи мегабит в секунду), использующие чаще всего в качестве каналов связи волоконнооптические кабели.

Объединение компьютеров в ЛВС обеспечивает решение задач коллективной работы с информацией.

1. Разделение файлов. ЛВС позволяет многим пользователям одновременно работать с одним файлом, хранящимся на центральном файл-сервере. Например, на пред-

приятии 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 баз данных. 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 базе данных.

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 базе данных так,

что они не будут мешать друг другу. Однако только специальные сетевые версий 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. Пользовать может использовать ЛВС как почтовую службу и

рассылать служебные записки, доклады, сообщения и т.п. 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, причем для этого ей не потребуется бумаги.

Топология вычислительной сети во многом определяется структурой сети связи, т.е. способом соединения абонентов друг с другом и ЭВМ [4]. По топологическим признакам ЛВС делятся на сети следующих типов: с общей шиной, кольцевые, иерархические, радиальные и многосвязные.

Топология вычислительной сети в ЛВС с общей шиной характеризуется тем, что одна из машин служит в качестве системного обслуживающего устройства, обеспечивающего централизованный доступ к общим файлам и базам данных, печатающим устройствам и другим вычислительным ресурсам.

Сети данного типа приобрели большую популярность благодаря низкой стоимости, высокой гибкости и скорости передачи данных, легкости расширения сети (подключение новых абонентов к сети не сказывается на ее основных характеристиках). К недостаткам шинной топологии следует отнести необходимость использования довольно сложных протоколов и уязвимость в отношении физических повреждений кабеля.

Кольцевая топология в сети отличается тем, что информация по кольцу

может передаваться только в одном направлении и все подключенные ПЭВМ могут участвовать в ее приеме и передаче. При этом абонент-получатель должен пометить полученную информацию специальным маркером, иначе могут появиться «заблудившиеся» данные, мешающие нормальной работе сети.

Как последовательная конфигурация кольцо особенно уязвимо в отношении отказов: выход из строя какого-либо сегмента кабеля приводит к прекращению обслуживания всех пользователей. Разработчики ЛВС приложили немало усилий, чтобы справиться с этой проблемой. Защита от повреждений или отказов обеспечивается либо замыканием кольца на обратный (дублирующий) путь, либо переключением на запасное кольцо. И в том, и в другом случае сохраняется общая кольцевая топология.

Иерархическая ЛВС (конфигурация типа «дерево») представляет собой более развитой вариант структуры ЛВС, построенной на основе общей шины. Дерево образуется

путем соединения нескольких шин с корневой системой, где размещаются самые важные

компоненты ЛВС. Оно обладает необходимой гибкостью для того, чтобы охватить средствами ЛВС несколько этажей в здании или несколько зданий на одной территории, и реализуется, как правило, в сложных системах, насчитывающих десятки и даже сотни абонентов.

Радиальную (звездообразную) конфигурацию (Рис. 3.2, г) можно рассматривать как

дальнейшее развитие структуры «дерево с корнем» с ответвлением к каждому подключенному устройству. В центре сети обычно размещается коммутирующее устройство, обеспечивающее жизнеспособность системы. ЛВС подобной конфигурации находят наиболее частое применение в автоматизированных учрежденческих системах управления, использующих центральную базу данных. Звездообразные ЛВС, как правило, менее надежны, чем сети с общей шиной или иерархические, но эта проблема решается дублированием аппаратуры центрального узла. К недостаткам можно также отнести значительное потребление кабеля (иногда в несколько раз превышающее расход в аналогичных по возможностям ЛВС с общей шиной или иерархических).

Наиболее сложной и дорогой является многосвязная топология (Рис. 3.2, д), в которой каждый узел связан со всеми другими узлами сети. Эта топология в ЛВС применяется очень редко, в основном там, где требуются исключительно высокие надежность сети и скорость передачи данных.

На практике чаще встречаются гибридные ЛВС, приспособленные к требованиям конкретного заказчика и сочетающие фрагменты шинной, звездообразной и других топологий.

Основными аппаратными компонентами ЛВС являются:

􀂃 рабочие станции;

􀂃 серверы;

􀂃 интерфейсные платы;

􀂃 кабели.

Рабочие станции (PC) - это, как правило, персональные ЭВМ, которые являются

рабочими местами пользователей сети.

Требования, предъявляемые к составу рабочих станций, определяются характеристиками решаемых в сети задач, принципами организации вычислительного процесса, используемой операционной системой и некоторыми другими факторами.

Иногда в рабочей станции, непосредственно подключенной к сетевому кабелю, могут отсутствовать накопители на магнитных дисках. Такие рабочие станции называют бездисковыми рабочими станциями.

Основным преимуществом бездисковых PC является низкая стоимость, а также высокая защищенность от несанкционированного проникновения в систему пользователей и компьютерных вирусов. Недостаток бездисковой PC заключается в невозможности работать в автономном режиме (без подключения к серверу), а также иметь свои собственные архивы данных и программ.

Серверы в ЛВС выполняют функции распределения сетевых ресурсов. Обычно его

функции возлагают на достаточно мощный ПК, мини-ЭВМ, большую ЭВМ или специальную ЭВМ-сервер. В одной сети может быть один или несколько серверов. Каждый из серверов может быть отдельным или совмещенным с PC. В последнем случае не все, а только часть ресурсов сервера оказывается общедоступной.

При наличии в ЛВС нескольких серверов каждый из них управляет работой подключенных к нему рабочих станций. Совокупность компьютеров сервера и относящихся к нему рабочих станций часто называют доменом. Иногда в одном домене находится несколько серверов. Обычно один из них является главным, а другие - выполняют роль резерва (на случай отказа главного сервера) или логического расширения основного сервера.

Существует два основных принципа управления в локальных сетях: централизация и децентрализация.

Согласно этим принципам локальные сети бывают:

􀂃 одноранговые сети;

􀂃 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.

Сервер – компьютер, выделенный для совместного использования участниками сети, поставляющий ресурсы и услуги.

Клиент – компьютер, использующий ресурсы и услуги сервера.

Каждый компьютер сети имеет уникальное сетевое имя. Каждому пользователю серверной сети необходимо согласовать с администратором сети свое сетевое имя и сетевой пароль.

Следует заметить, что в серверной сети на компьютеры с разными ролями устанавливают различные операционные системы. Так, на сервер устанавливают одну из серверных операционных систем. В качестве примера можно указать Windows NT Server. На компьютеры-клиенты можно устанавливать любую операционную систему, содержащую средства для выполнения роли клиента серверной сети, например, Windows 95/98.

Каждый компьютер сети имеет уникальное сетевое имя, позволяющее однозначно его идентифицировать. Для каждого пользователя серверной сети необходимо иметь свое сетевое имя и сетевой пароль. Имена компьютеров, сетевые имена и пароли пользователей прописываются на сервере.

Для удобства управления локальной компьютерной сетью, несколько компьютеров,

имеющих равные права доступа, объединяют в рабочие группы.

Совокупность приемов разделения и ограничения прав доступа участников компьютерной сети к ресурсам называется политикой сети.

Обеспечением работоспособности сети и ее администрированием занимается системный администратор – человек, управляющий организацией работы локальной сети.

Рабочая группа – группа компьютеров в локальной сети.

Политика сети – совокупность приемов разделения и ограничения прав доступа

участников компьютерной сети к ресурсам.

Системный администратор – человек, управляющий организацией работы локальной сети.