Техническое обеспечение компьютерных сетей

Техническое обеспечение компьютерных сетей включает следующие компоненты [52]:

• серверы, рабочие станции;

• каналы передачи данных;

• интерфейсные платы и устройства преобразования сигналов;

• маршрутизаторы и коммутационное оборудование.

Рабочая станция — компьютер, через который пользователь получает доступ к ресурсам сети. Часто рабочую станцию, так же как и пользователя сети, называют клиентом сети.

Сервер —это предназначенный для обработки запросов от всех рабочих станций сети многопользовательский компьютер, предоставляющий этим станциям доступ к общим системным ресурсам. Сервер работает под управлением сетевой операционной системы. Наиболее важным требованием, которое предъявляется к серверу, является высокая производительность и надежность работы.

Сервер приложений — это работающий в сети компьютер большой мощности, имеющий программное обеспечение (приложения), с которым могут работать клиенты сети.

Специализированные серверы применяют для создания и управления базами данных и архивами данных, поддержки многоадресной факсимильной связи и электронной почты, управления многопользовательскими терминалами (принтеры, плоттеры) и т. д. Можно привести следующие примеры специализированных серверов: файл-сервер, факс-сервер, почтовый сервер, сервер печати, серверы-шлюзы.

Файл-сервер. Основное назначение — работа с базами данных, сервер имеет объемные дисковые запоминающие устройства, часто на отказоустойчивых дисковых массивах RAID емкостью до терабайта.

Факс-сервер. Это выделенная рабочая станция для организации многоадресной факсимильной связи, с несколькими факс-модемными платами. Поддерживает защиту информации от несанкционированного доступа в процессе передачи, обладает системой хранения электронных факсов.

Почтовый сервер. Это выделенная рабочая станция для организации электронной почты, с электронными почтовыми ящиками.

Сервер печати предназначен для эффективного использования системных принтеров.

Серверы-шлюзы в Интернете играют роль маршрутизаторов. Практически всегда совмещают функции почтового сервера и сетевого брандмауэра, обеспечивающего безопасную работу в сети.

Хост-компьютерам называют такие компьютеры, которые имеют непосредственный доступ в глобальную сеть.

Узлы коммутации предназначены для приема, анализа и отправки данных по выбранному направлению. В сетях с маршрутизацией узлы коммутации осуществляют выбор маршрута.

Устройства коммутации являются наиболее важным оборудованием систем передачи информации в вычислительных сетях. Применение таких устройств значительно сокращает протяженность каналов связи э сетях с несколькими взаимодействующими абонентами.

Узлы коммутации могут осуществлять один из трех возможных видов коммутации при передаче данных: коммутацию каналов, коммутацию сообщений, коммутацию пакетов.

При коммутации каналов используются сообщения или пакеты, которые часто называют дейтаграммами.

Дейтаграмма — это пакет данных (сообщение), который содержит в своем заголовке информацию, необходимую для передачи его от источника к получателю независимо от всех предыдущих и последующих сообщений [12].

Между пунктами отправления и приема сообщения устанавливается непосредственное физическое соединение на основе формирования составного канала из последовательно соединенных отдельных участков каналов связи. Такой канал организуется в начале сеанса связи, поддерживается в течение всего сеанса и разрывается только после окончания передачи. Основные достоинства метода заключаются в следующем [12]:

• возможность работы в диалоговом режиме и в режиме реального времени;

• обеспечение полной прозрачности канала.

Метод коммутации применяется чаще всего при дуплексной передаче аудиоинформации (телефонная связь).

При коммутации сообщений данные передаются в виде дискретных порций разной длины (сообщений). Между источником и адресатом сквозной физический канал не устанавливается и ресурсы коммуникационной системы предварительно не распределяются. Отправитель только указывает адрес получателя. Узлы коммутации анализируют адрес, текущую занятость каналов и передают сообщение по доступному в данный момент времени каналу на ближайший узел сети в сторону получателя. В узлах коммутации имеются коммутаторы, управляемые связным процессором, которые также обеспечивают временное хранение данных в буферной памяти, контроль достоверности информации и исправление ошибок, преобразование форматов данных, формирование сигналов подтверждения получения сообщения. Применяется этот вид коммутации в электронной почте, телеконференциях [12].

Метод коммутации пакетов был разработан в современных системах для повышения оперативности, надежности передачи и уменьшения емкости запоминающих устройств узлов коммутации. Длинные сообщения разделяются на несколько более коротких, которые называют пакетами. Данный вид коммутацию обеспечивает наибольшую пропускную способность сети и наименьшую задержку при передаче данных. Недостатком коммутации пакетов является сложность его применения для систем, работающих в интерактивном режиме и в режиме реального времени [12].

В узлах коммутации применяются также концентраторы и удаленные мультиплексоры. Их назначение заключается в объединении и уплотнении входных потоков данных, поступающих от абонентов по низкоскоростным каналам связи, в один или несколько более скоростных каналов связи, и наоборот.

Концентраторы (хабы) используются для коммутации каналов в компьютерных сетях. Основные функции концентратора заключаются в повторении сигналов и концентрировании в себе функций объединения компьютеров в единую сеть.

Модем — устройство прямого (модулятор) и обратного (демодулятор) преобразования сигналов в вид, принятый для использования в определенном канале связи.

Модемы бывают разные (рис. 8.6), но в первую очередь их можно разделить на аналоговые и цифровые.

Аналоговые модемы самые распространенные и предназначены для выполнения следующих функций [12]:

• при передаче для преобразования широкополосных импульсов (цифрового кода) в узкополосные аналоговые сигналы;

• при приеме для фильтрации принятого сигнала от помех и детектирования, то есть обратного преобразования узкополосного аналогового сигнала в цифровой код.

Преобразование, выполняемое при передаче данных, обычно связано с их модуляцией.

Модуляция — это изменение какого-либо параметра сигнала в канале связи (модулируемого сигнала) в соответствии с текущими значениями передаваемых данных (модулирующего сигнала) [12].

Демодуляция — это обратное преобразование модулированного сигнала в модулирующий сигнал.

Протокол передачи данных представляет собой совокупность правил, определяющих формат данных и процедуры их передачи в канале связи. В протоколе подробно указывается, как представить данные, какой способ модуляции данных избрать с целью ускорения и защиты их передачи, как выполнить соединение с каналом и обеспечить достоверность передачи данных.

Модемы для цифровых каналов связи более правильно называть сетевыми адаптерами, так как классическая модуляция-демодуляция сигналов в них не осуществляется — входной и выходной сигналы такого модема являются импульсными.

Вместо модема в локальных сетях также используются сетевые адаптеры (сетевые карты), выполненные в виде плат, устанавливаемых в разъем материнской платы.

Сетевые адаптеры можно подразделить на две группы: адаптеры для клиентских компьютеров, адаптеры для серверов [12].

В адаптерах для клиентских компьютеров основная часть работы по приему и передаче сообщений перекладывается на программное обеспечение. Такой адаптер дешевле и проще, но он достаточно сильно загружает центральный процессор компьютера. Адаптеры для серверов используют в своей работе собственные процессоры. Этот тип адаптеров значительно дороже адаптеров для клиентских компьютеров.