Лекция 9 Информатика. Сети эвм. Часть 1
Коммуникационная сеть – это система, состоящая из объектов (пунктов или узлов сети) и линий передачи (связей, коммуникаций, соединений). Причем узлы осуществляют функции:
Связи осуществляют передачу продукта между ними. В качестве продукта могу фигурировать:
Соответственно сети в этих случаях называются:
Энергетические сети – это сети, которые предоставляют электричество в наш дом, вещественные сети – это например, канализационные сети. К сетям так же относятся так же транспортные сети. Все это общие понятие, но в этой лекции мы будем рассматривать информационные сети.
Информационная сеть – коммуникационная сеть, в которой в качестве термина «продукт» понимается термин «информация». Отличительная особенность коммуникационной сети – большие расстояния между пунктами по сравнению с геометрическими размерами участков пространства, занимаемых пунктов.
При функциональном проектировании сетей решаются задачи синтеза топологии, распределения продукта по узлам сети, при конструкторском проектировании выполняются размещение пунктов в пространстве и проведение (трассировка) соединений. Если это все распространять на информационные сети, то под топологией мы можем понимать то, каким образом соединены различные узлы или компьютеры, подключенные к сети. Физическое проектирование мы можем рассматривать как физическое представление тех каналов связи, тех комнат, тех зданий, между которыми проведена сеть.
Вычислительная сеть (ВС.) – информационная сеть, в состав которой входят ЭВМ и периферийные устройства, являющиеся источниками и приемниками данных, передаваемых по сети. Эти компоненты составляют оконечное оборудование данных (ООД или DTE – DateTerminalEquipment). Собственно пересылка данных происходит с помощью сред и средств, объединяемых под названием среда передачи данных. В качестве информационных сетей достаточно часто применяется термин «Системы обработки данных» (СОД) – это комплекс технических и программных средств, предназначенных для автоматизации и централизации обработки данных.
Системы обработки данных подразделяются на две группы: сосредоточенные и распределенные. К сосредоточенным СОД относят отдельные ЭВМ, вычислительные комплексы и вычислительные системы. К распределенным СОД относят системы телеобработки, вычислительные сети и системы передачи данных (СПД).
Использование вычислительных сетей позволяет получить следующие результаты:
Сокращение затрат на поиск информации.
Доступ к общему программному обеспечению.
Получение значительных вычислительных мощностей (доступ к специальным процессорам, объединение вычислительных мощностей, входящих в сеть и т. д.).
Доступ к памяти большей емкости, новые информационные технологии (сервис интернет, дистанционное образование, банковские системы и т. д.).
Существуют следующие основные критерии оценки ВС и СПД:
Производительность и пропускная способность.
Стоимость оборудования и монтажа.
Надежность и достоверность передачи информации.
В зависимости от расстояний между связываемыми узлами сети разделяются на:
Территориальные сети – сети, охватывающие значительное географическое пространство. Среди них можно выделить сети региональные и глобальные, имеющие соответственно региональные или глобальные масштабы. Региональные сети иногда называют сетями MAN (MetropolitanAreaNetwork), а общее англоязычное название для территориальных сетей – WAN (WideAreaNetwork). WAN – глобальная сеть, покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN – сети с коммутацией пакетов (Framerelay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. LAN (LocalAreaNetwork) – локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку – около шести миль (10 км) в радиусе; использование высокоскоростных каналов.
Корпоративные сети (масштаба предприятия) – совокупность связанных между собой ЛВС (локально-вычислительных сетей), охватывающих территорию, на которой размещено одно предприятие или учреждение в одном или нескольких близко расположенных зданиях. Почему разделяют два вида сетей: территориальные и корпоративные? Дело в том, что корпоративная сеть может быть распределена так же по всему миру, но доступ к этой сети могут иметь только члены этой корпорации, то есть какие-то предприятия, фирмы, организации и т. д., находящиеся в рамках этой корпорации. Корпоративная сеть может быть одновременно и локальной, и глобальной, то есть распределенной по всему миру.
Особо выделяют единственную в своем роде глобальную (GAN) сеть Интернет (реализованная в ней служба WorldWideWeb (WWW) переводится на русский язык как всемирная паутина). В Интернет существует понятие интрасетей (Intranet) – корпоративных сетей, в рамках Интернет.
По принадлежности сети бывают:
Ведомственные сети принадлежат одной организации и располагаются на ее территории. Государственные сети – сети, используемые в государственных структурах.
По скорости передачи информации сети делятся на:
Низкоскоростные (до 10 Мбит/с);
Среднескоростные (до 100 Мбит/с);
Высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с).
Для определения скорости передачи данных в сети широко используется единица «бод» (baud). Единица скорости передачи сигнала, измеряемая числом дискретных переходов или событий в секунду. Если каждое событие представляет собой один бит, бод эквивалентен бит/сек.
По типу среды передачи сети разделяются на:
Проводные (коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные);
Беспроводные (с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне).
В зависимости от способа управления различают сети:
«Клиент/сервер» – в них выделяется один или несколько узлов (их название -- серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а остальные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи.
Одноранговые сети – в них все узлы равноправны
По типам используемых компьютеров и устройств различают сети:
Однородные сети (гомогенные сети) – характеризуются тем, что в ВС связываются однотипные ЭВМ и устройства, как правило, разработанные одной фирмой, имеющие одинаковые операционные системы и однотипный состав абонентских средств. В одноранговых сетях значительно проще выполнять многие распределенные информационные процедуры (в качестве примера можно назвать организацию и использование распределенных баз данных).
Неоднородные (гетерогенные) сети – характеризуются тем, что в ВС присутствуют средства и устройства, разработанные разными фирмами, но заложенные в них правила позволяют им бесконфликтно взаимодействовать и функционировать. В крупных автоматизированных системах, как правило, сети оказываются неоднородными.
В зависимости от прав собственности на сети неоднородные могут быть:
1. Сетями общего пользования (public);
2. Частными сетями (private).
Сети одноранговые и клиент-сервер.
В зависимости от того, как распределены функции между компьютерами сети, они могут выступать в трех разных ролях:
1. Компьютер, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, играет роль выделенного сервера сети.
2. Компьютер, обращающийся с запросами к ресурсам другой машины, играет роль узла-клиента. Такой компьютер не может ничем управлять, он просто передает или получает информацию.
3. Компьютер, совмещающий функции клиента и сервера, является одноранговым узлом.
Безусловно, сеть не может состоять только из клиентских и только из серверных узлов, иначе, не было бы смысла в функционировании такой сети. Какие-то узлы должны быть клиентскими, а какие-то серверными, либо узел может быть одноранговым и являться одновременно и тем и другим.
В соответствии с указанными ролями сеть может быть построена по одной из трех схем:
1. Сеть на основе одноранговых узлов – одноранговая сеть.
2. Сеть на основе клиентов и серверов – сеть с выделенными серверами (клиент/сервер).
3. Сеть, включающая узлы всех типов – гибридная сеть.
Каждый из видов схем имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим два наиболее широко встречающихся класса сетей: одноранговые сети и сети клиент/сервер. В одноранговых сетях все компьютеры равны в возможностях доступа к ресурсам друг друга. Это сети равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя – имя компьютера, и обычно пароль для входа. Каждый компьютер такой системы может одновременно являться и сервером и клиентом сети, хотя вполне допустимо назначение одного компьютера только сервером, а другого – только клиентом. Если смотреть на развитие компьютерных сетей, то такая тенденция присутствует. Одноранговые сети появляются тогда, когда необходимо объединить небольшое количество компьютеров в сети. Считается, что одноранговая сеть наиболее эффективна в небольших сетях, в которых количество компьютеров не превышает 10-20 единиц. Такая сеть может эффективно использоваться на небольших предприятиях. Постепенно, если сеть разрастается, то необходимо выделять те или иные функции того или иного компьютера на серверную часть, то есть какой-то из компьютеров однорангового узла превращается в серверный узел. Таким образом, постепенно при расширении сети одноранговая сеть преобразуется в многоранговую.
Итак, основные достоинства одноранговых – это простота управления и администрирования, простота расширения сети, простота работы с ресурсами для пользователей. Но недостатками является то, что при увеличении количества абонентов сети такая сеть начинает перегружаться, и, конечно же, такая сеть менее защищена, менее безопасна.
Рассмотрим клиент-серверные сети и дадим им характеристику по количеству компьютеров. Клиент-серверные сети применяются в тех случаях, когда в сеть должно быть объединено много компьютеров (больше 20). В сети такого рода включают специализированный компьютер (или компьютеры), который называется выделенный сервер – это абонент сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует ресурсы других абонентов, то есть служит только сети. Клиентом сети называется абонент сети, который использует ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает, то есть сеть его обслуживает. Компьютер-клиент также часто называется рабочей станцией. В сетях с выделенными серверами используются специальные варианты операционных систем, так называемые сетевые операционные системы. В сетевую операционную систему, которая обязательно управляет функционированием выделенного сервера, включены функции распределения ресурсов, регистрации и контроля пользователей, регистрации и защиты данных от нежелательных клиентов и другие возможности. К преимуществам сетей клиент/сервер можно отнести возможность расширения сети, увеличение абонентов сети. Поскольку выделяется некоторые сервера на определенные задачи, то трафик тем самым несколько упорядочивается, и можно контролировать этот трафик с помощью специальных устройств, с помощью осуществления коммутации различных сегментов сети, выделения наиболее важных сегментов, объединение пользователей в группы и т. д.
Что касается серверных операционных систем, то следует отметить основные особенности таких систем:
1. Поддержка мощных аппаратных платформ, в том числе и мультиплексорных.
2. Поддержка большого числа одновременно выполняемых процессов и сетевых соединений.
3. Включение в состав ОС компонентов централизованного администрирования сети (например, справочной службы или службы) аутентификации и авторизации пользователей.
4. Более широкий набор сетевых служб.
Основные задачи, которые выполняет сервер, могут быть распределены на ряд групп. Например:
1. Сетевая печать.
2. Выход в глобальную сеть и также защита локальной сети от атак извне.
3. Связь с другой локальной сетью.
4. Обслуживание электронной почты.
5. Обслуживание системы доменных имен.
Недостатком сети на основе сервера является достаточно сложное управление сетью, в случае, когда количество компьютеров резко возрастает; безусловно, повышенная стоимость технической и программной частей, по сравнению с одноранговой сетью. Еще одним недостатком является наличие группы администраторов. Как правило, в большой сети, один администратор может не справляться со всеми задачами.
Таким образом, можно сделать вывод, что сети типа клиент/сервер используются повсеместно, несмотря на то, что они имеют ряд недостатков. Одноранговые сети используются на маленьких предприятиях, а сети клиент/сервер используются практически повсеместно. Администрирование таких сетей в отличие от одноранговых требует более высокой квалификации от специалиста или администратора этой сети.