Информационно-вычислительные сети. Информационно вычислительные сети

Понятие информационно-вычислительной сети (ИВС).

Классификация ИВС.

Локальные вычислительные сети.

Глобальная компьютерная сеть Internet.

Вопрос №1. Понятие информационно-вычислительной сети (ИВС).

Информационно-вычислительная сеть (ИВС) – два или более компьютеров, соединенных посредством каналов передачи данных (линий проводной или радиосвязи, линий оптической связи) с целью объединения ресурсов и обмена информацией.

Под ресурсами пони­маются аппаратные средства и программные средства.

Соединение компьютеров в сеть обеспечивает следующие ос­новные возможности:

объединение ресурсов – возможность резервировать вычисли­тельные мощности и средства передачи данных на случай вы­хода из строя отдельных из них с целью быстрого восстанов­ления нормальной работы сети;

разделение ресурсов – возможность стабилизировать и повысить уровень загрузки компьютеров и дорогостоящего периферийного оборудования, управлять периферийными устройствами;

разделение данных – возможность создавать распределенные базы данных, размещаемые в памяти отдельных компьютеров, и управлять ими с периферийных рабочих мест;

разделение программных средств – возможность совместного использования программных средств;

разделение вычислительных ресурсов – возможность организовать параллельную обработку данных; используя для обработки данных другие системы, входящие в сеть;

многопользовательский режим.

При объединении компьютеров в сеть система должна сохранять надежность, т.е. отказ какого-либо компьютера не должен приводить к остановке работы системы, и, более того, должна обеспечиваться передача функций отказавшего компьютера на другой компьютер сети.

Тенден­ция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом причин, таких как:

Необходимость получения и передачи сообщений не отходя от рабочего места;

Необходимость быстрого обмена информацией между пользо­вателями;

Возможность быстрого получения разнообразной информа­ции, вне зависимости от ее местонахождения.

Вопрос №2. Классификация ИВС.

В зависимости от территориального расположения абонентских систем вычислительные сети можно разделить на три основных класса:

глобальные сети;

региональные сети;

локальные сети.

Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети осуществляется на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволят решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.

Региональная вычислительная сеть связывает абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она может включать абонентов внутри большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки – сотни километров.

Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному месту. К классу локальных вычислительных сетей относят сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов и т.д. Протяженность такой сети можно ограничить пределами 2-2,5 км.

Вопрос №3. Локальные вычислительные сети.

Локальной вычислительной сетью (ЛВС) называют совместное подключение нескольких отдельных компьютеров к единому каналу передачи данных.

Понятие ЛВС (англ. LAN – Lokal Area Network ) относится к географически ограниченным (территориально или производственно) аппаратно-программным комплексам, в которых несколько компьютерных систем связаны между собой с помощью соответствующих средств коммуникаций.

ЛВС предоставляет возможность одновременного использова­ния программ и баз данных, несколькими пользователями, а также возможность взаимодействия с другими рабочими станциями, под­ключенными к сети.

Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему.

Важнейшей характеристикой ЛВС является скорость передачи информации.

Компоненты ЛВС: сетевые устройства и средства коммуникаций.

В ЛВС реализуется принцип модульной организации, который позволяет строить сети различной конфигурации с различными функ­циональными возможностями.

Основные компоненты, из которых строится сеть, следующие:

передающая среда – коаксиальный кабель, телефонный кабель, витая пара, оптоволоконный кабель, радиоэфир и др.;

рабочие станции – ПК, АРМ или собственно сетевая станция. Если рабочая станция подключена к сети, для нее могут не потребоваться ни винчестер, ни флоппи-диски. Однако в этом случае необходим сетевой адаптер – специальное устройство для дистанционной загрузки операционной системы из сети;

платы интерфейса – сетевые платы для организации взаимо­действия рабочих станций с сетью;

серверы – отдельные компьютеры с программным обеспече­нием, выполняющие функции управления сетевыми ресурсами общего доступа;

сетевое программное обеспечение.

Вопрос №4. Глобальная компьютерная сеть Internet.

Пользователи сети прекрасно понимают преимущества, которые дает Internet. Все это приводит к непрерывному росту сети, развитию технологий и сис­темы безопасности сети.

Internet – это глобальная сеть, с развитием которой связывают новый этап в развитии информационной революции конца XX столе­тия.

Сеть позволяет решить следующие проблемы:

Практически неограниченные возможности передачи и распро­странения информации;

Удаленный доступ к огромным массивам накопленных инфор­мационных ресурсов;

Общение между пользователями компьютерных сетей в различ­ных странах мира.

Число пользователей Internet в мире строго подсчитать невоз­можно, но по приблизительным оценкам оно составляет несколько десятков миллионов человек.

Internet представляет собой всемирное объединение взаимосвязан­ных компьютерных сетей. Использование общих протоколов семействa TCP/IP и единого адресного пространства позволяет говорить Internet как о единой глобальной «метасети», или «сети сетей». При работе на компьютере, имеющем подключение к Internet, мож­но установить связь с любым другим подключенным к Сети ком­пьютером и реализовать обмен информацией с помощью того или иного прикладного сервиса Internet (WWW, FTP, E-mail и др.).

Домашний компьютер или рабочая станция локальной сети получает доступ к глобальной сети Internet благодаря установлению соединения (постоянного или сеансового) с компьютером сервис-провайдера – организации, сеть которой имеет постоянное подклю­чение к Internet и предоставляет услуги другим организациям и отдельным пользователям.

Региональный сервис-провайдер, работаю­щий с конечными пользователями, подключается, в свою очередь, более крупному сервис-провайдеру – сети национального мас­штаба, имеющей узлы в различных городах страны или даже в не­скольких странах.

Национальные сети получают доступ в глобаль­ный Internet благодаря подключению к международным сервис-провайдерам – сетям, входящим в мировую магистральную инфра­структуру Internet. Кроме того, региональные и национальные сер­вис-провайдеры, как правило, устанавливают соединения между собой и организуют обмен трафиком между своими сетями, чтобы снизить загрузку внешних каналов.

Темпы развития Internet в той или иной стране во многом опре­деляются развитием национальной инфраструктуры IP-сетей (ком­пьютерных сетей, построенных на основе протоколов TCP/IP), включающей магистральные каналы передачи данных внутри стра­ны, внешние каналы связи с зарубежными сетями и узлы в различ­ных регионах страны.

Степень развитости этой инфраструктуры, характеристики каналов передачи данных, наличие достаточного количества местных сервис-провайдеров определяют условия работы конечных пользователей Internet и оказывают существенное влияние на качество предоставляемых услуг.

Пользователь, получивший полный доступ в Internet, становится равноправным членом этого мирового сообщества и, вообще говоря, может не интересоваться тем, какие региональные и национальные сервис-провайдеры предоставляют этот доступ. За Internet никто централизованно не платит: каждая сеть или пользователь платит за свою часть. Организации платят за подключение к некоторой региональной сети, которая в свою очередь платит за свой доступ сетевому владельцу государственного масштаба и т.д.

Каждая сеть имеет свой собственный сетевой эксплуатационный центр (NOC). Такой центр связан с другими и знает, как разрешить различные возможные проблемы.

Имеются возможности получить доступ в Internet не через пря­мых распространителей, т.е. без лишних затрат. Одна из таких воз­можностей – служба, называемая Freenet, т.е. бесплатная сеть. Это ИС, основанная соответствующим сообщест­вом и обычно имеющая модемный доступ к Internet по телефону.

1. Введение - 1 стр.

2. Постановка задачи - 2 стр.

3. Анализ методов решения задачи - 2 стр.

4. Базовая модель OSI - 4 стр.

5. Сетевые устройства и средства коммуникаций - 7 стр.

6. Топологии вычислительной сети - 10стр.

7. Типы построения сетей - 16стр.

8. Сетевые операционные системы - 18стр.

9. Техническое решение - 25стр.

10.Литература - 28стр.

Введение.

На сегодняшний день в мире существует более 130 миллионов ком­пьютеров и бо­лее 80 % из них объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа Internet. Всемирная тенденция к объ­единению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение пе­редачи ин­формационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, E - Mail писем и прочего) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного получения любой информации из лю­бой точки земного шара, а так же об­мен информацией между компьютерами разных фирм производителей ра­бо­тающих под разным программным обеспечением.

Такие огромные потенциальные возможности которые несет в себе вычислитель­ная сеть и тот новый потенциальный подъем который при этом испытывает информацион­ный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса не дают нам право не принимать это к разра­ботке и не применять их на практике.

Поэтому необходимо разработать принципиальное решение вопроса по организа­ции ИВС (информационно-вычислительной сети) на базе уже существующего компьютер­ного парка и программного комплекса отвечаю­щего современным научно-техническим требованиям с учетом возрастаю­щих потребностей и возможностью дальнейшего посте­пенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений.

Постановка задачи.

На текущем этапе развития объединения сложилась ситуация когда:

1. В объединении имеется большое количество компьютеров работаю­щих отдельно от всех остальных компьютеров и не имеющих возможность гибко обмениваться с другими компьютерами информацией.

2. Невозможно создание общедоступной базы данных, накопление информации при сущест­вующих объемах и различных методах обработки и хранения ин­формации.

3. Существующие ЛВС объединяют в себе небольшое количество ком­пьютеров и работают только над конкретными и узкими задачами.

4. Накопленное программное и информационное обеспечение не исполь­зуется в полном объеме и не имеет общего стандарта хранения.

5. При имеющейся возможности подключения к глобальным вычисли­тельным сетям типа Internet необходимо осуществить подключение к ин­формационному каналу не одной группы пользователей, а всех пользовате­лей с помощью объединения в группы.

Анализ методов решения данной задачи.

Для решения данной проблемы предложено создать единую инфор­мационную сеть (ЕИС) предприятия. ЕИС предприятия должна выполнять следующие функции:

1. Создание единого информационного пространства которое способно охватить и применять для всех пользователей информацию созданную в разное время и под разными типами хранения и обработки данных, распа­раллеливание и контроль выполне­ния работ и обработки данных по ним.

2. Повышение достоверности информации и надежности ее хранения пу­тем создания устойчивой к сбоям и потери информации вычислительной системы, а так же создание архивов данных которые можно использовать, но на текущий момент необходимости в них нет.

3. Обеспечения эффективной системы накопления, хранения и поиска технологической, технико-экономической и финансово-экономической ин­формации по текущей работе и проделанной некоторое время назад (ин­формация архива) с помощью создания глобальной базы данных.

4. Обработка документов и построения на базе этого действующей сис­темы анализа, прогнозирования и оценки обстановки с целью принятия оп­тимального решения и выработки глобальных отчетов.

5. Обеспечивать прозрачный доступ к информации авторизованному пользователю в соответствии с его правами и привилегиями.

В данной работе на практике рассмотрено решение 1-го пункта “ За­дачи ” - Создание единого информационного пространства - путем рассмотрения и выбора лучшего из существующих способов или их комбинации.

Рассмотрим нашу ИВС. Упрощая задачу можно сказать, что это локальная вычислительная сеть (ЛВС).

Что такое ЛВС? Под ЛВС понимают совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих мест (рабочих станций) к еди­ному каналу передачи данных. Благодаря вычислительным сетям мы полу­чили возможность одновременного использо­вания программ и баз данных несколькими пользователями.

Понятие локальная вычислительная сеть - ЛВС (англ. LAN - Lokal Area Network) относится к географически ограниченным (территориально или производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых не­сколько компьютерных систем связанны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций. Благодаря такому со­единению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой ЛВС.

В производственной практики ЛВС играют очень большую роль. По­средством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, распо­ложенные на многих удален­ных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объеди­няются в единую систему. Рассмотрим преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети.

Разделение ресурсов.

Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы, на­пример, управлять периферийными устройствами, такими как лазерные пе­чатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций.

Разделение данных .

Разделение данных предоставляет возможность доступа и управле­ния базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в инфор­мации.

Разделение программных средств.

Разделение программных средств предоставляет возможность одно­временного использования централизованных, ранее установленных программных средств.

Разделение ресурсов процессора .

При разделение ресурсов процессора возможно использование вы­числительных мощностей для обработки данных другими системами, вхо­дящими в сеть. Предоставляе­мая возможность заключается в том, что на имеющиеся ресурсы не “набрасываются” мо­ментально, а только лишь че­рез специальный процессор, доступный каждой рабочей станции.

Многопользовательский режим.

Многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию централизованных прикладных программных средств, ранее установленных и управляемых, например, если пользователь системы работает с другим заданием, то те­кущая вы­полняемая работа отодвигается на задний план.

Все ЛВС работают в одном стандарте принятом для компьютерных сетей - в стандарте Open Systems Interconnection (OSI).

Базовая модель OSI (Open System Interconnection)

Для того чтобы взаимодействовать, люди используют общий язык. Если они не могут разговаривать друг с другом непосредственно, они применяют соответствующие вспомогательные средства для передачи сообще­ний.

Показанные выше стадии необходимы, когда сообщение передается от отправителя к получателю.

Для того чтобы привести в движение процесс передачи данных, использовали машины с одинаковым кодированием данных и связанные одна с другой. Для единого представления данных в линиях связи, по которым передается информация, сформи­рована Международная организация по стандартизации (англ. ISO - International Standards Organization).

ISO предназначена для разработки модели международного комму­никационного протокола, в рамках которой можно разрабатывать международные стандарты. Для наглядного по­яснения расчленим ее на семь уровней.

Международных организация по стандартизации (ISO) разработала базовую модель взаимодействия открытых систем (англ. Open Systems In­terconnection (OSI)). Эта модель явля­ется международным стандартом для передачи данных.

Модель содержит семь отдельных уровней:

Уровень 1 : физический - битовые протоколы передачи информации;

Уровень 2 : канальный - формирование кадров, управление доступом к среде;

Уровень 3 : сетевой - маршрутизация, управление потоками данных;

Уровень 4 : транспортный - обеспечение взаимодействия удаленных процес­сов;

Уровень 5 : сеансовый - поддержка диалога между удаленными про­цессами;

Уровень 6 : представлении данных - интерпретация передаваемых данных;

Уровень 7 : прикладной - пользовательское управление данными.

Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится кон­кретная ролью в том числе и транспортной среде. Благодаря этому общая задача передачи дан­ных расчленяется на отдельные легко обозримые задачи. Необходимые соглашения для связи одного уровня с выше- и нижерасположенными называют про­токолом.

Так как пользователи нуждаются в эффективном управлении, система вычис­лительной сети представляется как комплексное строение, которое координирует взаимодействие задач пользователей.

С учетом вышеизложенного можно вывести следующую уровневую модель с админи­стративными функциями, выполняющимися в пользова­тельском прикладном уровне.

Отдельные уровни базовой модели проходят в направлении вниз от источника данных (от уровня 7 к уровню 1) и в направлении вверх от прием­ника данных (от уровня 1 к уровню 7). Пользовательские данные переда­ются в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень.

На приемной стороне поступающие данные анализируются и, по мере надоб­ности, передаются далее в вышерасположенный уровень, пока ин­формация не будет передана в пользо­вательский прикладной уровень.

Уровень 1. Физический.

На физическом уровне определяются электрические, механические, функ­циональные и процедурные параметры для физической связи в системах. Физическая связь и неразрывная с ней экс­плуатационная готовность явля­ются основной функцией 1-го уровня. Стандарты физического уровня вклю­чают рекомендации V.24 МККТТ (CCITT), EIA RS232 и Х.21. Стандарт ISDN (Integrated Services Digital Network) в будущем сыграет определяющую роль для функций передачи данных. В качестве среды передачи данных исполь­зуют трехжильный медный провод (экранированная витая пара), коакси­аль­ный кабель, оптоволоконный проводник и радиорелейную линию.

Уровень 2. Канальный.

Канальный уровень формирует из данных, передаваемых 1-м уров­нем, так на­зываемые "кадры" последовательности кадров. На этом уровне осуществляются управление доступом к передающей среде, используемой несколькими ЭВМ, синхро­низация, обнаружение и исправле­ние ошибок.

Уровень 3. Сетевой.

Сетевой уровень устанавливает связь в вычислительной сети между двумя абонентами. Соединение происходит благодаря функциям маршрути­зации, которые требуют наличия сете­вого адреса в пакете. Сетевой уровень должен также обеспечи­вать обработку ошибок, мультип­лексирование, управление потоками данных. Самый известный стандарт, относящийся к этому уровню, - рекомендация Х.25 МККТТ (для сетей общего пользования с коммутацией пакетов).

Уровень 4. Транспортный.

Транспортный уровень поддерживает непрерывную передачу данных между двумя взаимодействующими друг с другом пользовательскими про­цессами. Качество транспорти­ровки, безошибочность передачи, независи­мость вычислительных сетей, сервис транспорти­ровки из конца в конец, ми­нимизация затрат и адресация связи га­рантируют непрерывную и безоши­бочную передачу данных.

Уровень 5. Сеансовый.

Сеансовый уровень координирует прием, передачу и выдачу одного сеанса связи. Для координации необходимы контроль рабочих параметров, управление потоками данных промежуточных накопителей и диалоговый контроль, гарантирующий передачу, имеющихся в распоряжении данных. Кроме того, сеансовый уровень содержит дополнительно функции управле­ния паролями, подсчета платы за пользование ресурсами сети, управления диалогом, синхрони­зации и отмены связи в сеансе передачи после сбоя вследствие ошибок в нижерасположенных уровнях.

Уровень 6. Представления данных.

Уровень представления данных предназначен для интерпретации данных; а также под­готовки данных для пользовательского прикладного уровня. На этом уровне происходит преоб­разование данных из кадров, ис­пользуемых для передачи данных в экранный формат или фор­мат для пе­чатающих устройств оконечной системы.

Уровень 7. Прикладной.

В прикладном уровне необходимо предоставить в распоряжение пользовате­лей уже пе­реработанную информацию. С этим может спра­виться системное и пользовательское приклад­ное программное обеспече­ние.

Для передачи информации по коммуникационным линиям данные преобразу­ются в це­почку следующих друг за другом битов (двоичное коди­рование с помощью двух состояний:"0" и "1").

Передаваемые алфавитно-цифровые знаки представляются с помо­щью бито­вых комби­наций. Битовые комбинации располагают в определен­ной кодовой таблице, содержащей 4-, 5-, 6-, 7- или 8-битовые коды.

Количество представленных знаков в ходе зависит от количества би­тов, ис­пользуемых в коде: код из четырех битов может представить макси­мум 16 значений, 5-битовый код - 32 зна­чения, 6-битовый код - 64 значения, 7-битовый - 128 значений и 8-битовый код - 256 алфавитно-цифровых зна­ков.

При передаче информации между одинаковыми вычислительными системами и разли­чающимися типами компьютеров применяют следующие коды:

На международном уровне передача символьной информации осуще­ствляется с помо­щью 7-битового кодирования, позволяющего закодировать заглавные и строч­ные буквы англий­ского алфавита, а также некоторые спец­символы.

Национальные и специальные знаки с помощью 7-битово кода пред­ставить нельзя. Для представления национальных знаков применяют наи­более употребимый 8-битовый код.

Для правильной и, следовательно, полной и безошибочной передачи данных необхо­димо придерживаться согласованных и установленных пра­вил. Все они огово­рены в протоколе передачи данных.

Протокол передачи данных требует следующей информации:

Синхронизация

Под синхронизацией понимают механизм распознавания начала блока данных и его конца.

Инициализация

Под инициализацией понимают установление соединения между взаимодейст­вующими партнерами.

Блокирование

Под блокированием понимают разбиение передаваемой информации на блоки данных строго определенной максимальной длины (включая опо­знава­тельные знаки начала блока и его конца).

Адресация

Адресация обеспечивает идентификацию различного используемого оборудо­вания дан­ных, которое обменивается друг с другом информацией во время взаимодей­ствия.

Обнаружение ошибок

Под обнаружением ошибок понимают установку битов четности и, следова­тельно, вы­числение контрольных битов.

Нумерация блоков

Текущая нумерация блоков позволяет установить ошибочно переда­ваемую или поте­рявшуюся информацию.

Управление потоком данных

Управление потоком данных служит для распределения и синхрони­зации ин­формаци­онных потоков. Так, например, если не хватает места в бу­фере устройства данных или данные не достаточно быстро обрабатыва­ются в периферийных устройст­вах (например, принтерах), со­общения и / или за­просы накапливаются.

Методы восстановления

После прерывания процесса передачи данных используют методы восстанов­ления, чтобы вернуться к определенному положению для повтор­ной передачи инфор­мации.

Разрешение доступа

Распределение, контроль и управление ограничениями доступа к данным вме­няются в обязанность пункта разрешения доступа (например, "только передача" или "только прием").

Сетевые устройства и средства коммуника­ций.

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают сле­дующие показатели:

стоимость монтажа и обслуживания,

скорость передачи информации,

Ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополни­тельных усилителей-повторителей(репитеров)),

безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показате­лей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально воз­можным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращивае­мость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.

Витая пара.

Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двух­жильное про­водное соединение часто называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет пе­редавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако явля­ется помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимущест­вами являются низкая цена и бес проблемная уста­новка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экраниро­ванную ви­тую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и при­ближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

Коаксиальный кабель.

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применя­ется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Ко­аксиальный кабель используется для основ­ной и широкополосной передачи инфор­мации.

Широкополосный коаксиальный кабель.

Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко на­ращива­ется, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При пе­редачи информации в базисной полосе частот на рас­стояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (повторитель). Поэтому суммарное расстоя­ние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или дерево коаксиальный кабель должен иметь на конце согласую­щий резистор (терминатор).

Еthernet-кабель.

Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротив­лением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (thick) или жел­тый кабель (yellow ca­ble). Он использует 15-контактное стандартное включе­ние. Вследствие помехоза­щищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Мак­симально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее рас­стояние сети Ethernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, ис­пользует в конце лишь один нагрузочный резистор.

Сheapernеt-кабель.

Более дешевым, чем Ethernet-кабель является соединение Cheaper­net-кабель или, как его часто называют, тонкий (thin) Ethernet. Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит / с.

При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются по­вторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и мини­мальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помо­щью широко используемых малогабаритных байо­нетных разъемов (СР-50). Дополни­тельное экранирование не требуется. Ка­бель присоединяется к ПК с помощью тройни­ковых соединителей (T-connectors).

Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей мо­жет состав­лять максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet располо­жен на сетевой плате и как для гальваниче­ской развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала

Оптоволоконные линии.

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловоло­конным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требу­ется передача информа­ции на очень большие расстояния без использования повтори­телей. Они обладают противоподспушивающими свойствами, так как техника ответв­ле­ний в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединя­ются в JIBC с помощью звездообразного соединения.

Показатели трех типовых сред для передачи приведены в таблице.

Показатели	Среда передачи данных
	Коаксиальный ка­бель	Оптоволо­кон­ный кабель
Цена	Невысокая	Относительно высо­кая	Высокая
Наращивание	Очень простое	Проблематично	Простое
Защита от про­слушивания	Незначительная	Хорошая	Высокая
Показатели	Среда передачи данных
Двух жильный кабель - витая пара	Коаксиальный ка­бель	Оптоволо­кон­ный кабель
Проблемы с заземлением	Нет	Возможны	Нет
Восприимчи­вость к поме­хам	Существует	Существует	Отсутствует

Существует ряд принципов построения ЛВС на основе выше рассмот­ренных компонентов. Такие принципы еще называют - топологиями.

Топологии вычислительной сети.

Топология типа звезда.

Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с пе­риферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте RELCOM. Вся информация между двумя периферийными рабочими мес­тами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Топология в виде звезды

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощно­стью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других тополо­гиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким ме­стом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла на­рушается работа всей сети.

Центральный узел управления - файловый сервер мотает реализо­вать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Кольцевая топология.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с дру­гой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3

Кольцевая топология

с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца (например, в линию).

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посы­лает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффектив­ной, так как большинство сообщений можно отправлять “в дорогу” по ка­бельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличи­вается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычисли­тельную сеть.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информа­ции, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограниче­ния на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

Структура логической кольцевой цепи

Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение звездных топо­логий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутато­ров (англ. Hub -концентратор), которые по-русски также иногда называют “хаб”. В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабо­чими станциями применяют активные или пассивные концентраторы. Актив­ные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключи­тельно разветвительным устройством (максимум на три рабочие станции). Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети про­исходит так же, как и в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается соответствующий ей адрес, по которому передается управ­ление (от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему). Разрыв соединения происходит только для нижерасположенного (ближайшего) узла вычислительной сети, так что лишь в редких случаях мо­жет нарушаться работа всей сети.

Шинная топология.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут не­посредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

Шинная топология

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычис­лительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функциони­рование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль с тройниковым соединителем. Выклю­чение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вы­зывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание сис­темы.

Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, че­рез которые можно отключать и / или включать рабочие станции во время работы вычислительной сети.

Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерыва­ния сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослуши­вать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предот­вращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропуск­ной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке снижа­ются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции при­соединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point - точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедря­ется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.

В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на ко­торой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пе­ресылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции. Техника широкопо­лосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуни­кационной среде довольно большой объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая перво­начальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.

Характеристики топологий вычислительных сетей приведены в таб­лице.

Характери­стики	Топология
Звезда	Кольцо	Шина
Стоимость расширения	Незначительная	Средняя	Средняя
Присоединение абонентов	Пассивное	Активное	Пассивное
Защита от от­казов	Незначительная	Незначительная	Высокая
Характери­стики	Топология
Звезда	Кольцо	Шина
Размеры сис­темы	Любые	Любые	Ограниченны
Защищенность от прослуши­вания	Хорошая	Хорошая	Незначительная
Стоимость подключения	Незначительная	Незначительная	Высокая
Поведение системы при высоких на­грузках	Хорошее	Удовлетворитель­ное	Плохое
Возможность работы в ре­альном режиме времени	Очень хорошая	Хорошая	Плохая
Разводка ка­беля	Хорошая	Удовлетворитель­ная	Хорошая
Обслуживание	Очень хорошее	Среднее	Среднее

Древовидная структура ЛВС.

На ряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидна структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вы­шеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычис­лительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются ком­муникационные линии информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответст­венно адаптерным платам применяют сетевые усилители и / или коммута­торы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, на­зывают активным концентратором.

На практике применяют две их разновидности, обеспечивающие под­ключение соответственно восьми или шестнадцати линий.

Устройство к которому можно присоединить максимум три станции, называют пассивным концентратором. Пассивный концентратор обычно ис­пользуют как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения пассивного концентратора является то, что максимальное возможное расстояние до рабочей станции не должно превышать несколь­ких десятков метров.

Типы построения сетей по методам передачи информации.

Локальная сеть Token Ring

Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей среды применяется неэкранированная или экранированная витая пара (UPT или SPT) или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с. В качестве метода управле­ния доступом станций к передающей среде используется метод - маркерное кольцо (Тоken Ring). Основные положения этого метода:

¨ устройства подключаются к сети по топологии кольцо;

¨ все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только получив разрешение на передачу (маркер);

¨ в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом.

Типы пакетов.

В IВМ Тоkеn Ring используются три основных типа пакетов:

¨ пакет управление/данные (Data/Соmmand Frame);

¨ маркер (Token);

¨ пакет сброса (Аbort).

Пакет Управление/Данные . С помощью такого пакета выполняется

передача данных или команд управления работой сети.

Маркер. Станция может начать передачу данных только после получения такого пакета, В одном кольце может быть только один маркер и, соответственно, только одна станция с правом передачи данных.

Пакет Сброса. Посылка такого пакета называет прекращение любых передач.

В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда или кольцо.

Локальная сеть Arknet.

Arknet (Attached Resource Computer NETWork) - простая, недорогая, надежная и достаточно гибкая архитектура локальной сети. Разработана корпорацией Datapoint в 1977 году. Впоследствии лицензию на Аrcnet приобрела корпорация SМС (Standard Microsistem Corporation), которая стала основным разработчиком и производителем оборудования для сетей Аrcnet. В качестве передающей среды используются витая пара, коаксиальный кабель (RG-62) с волновым сопротивлением 93 Ом и оптоволоконный кабель. Скорость передачи данных - 2,5 Мбит/с. При подключении устройств в Аrcnet применяют топологии шина и звезда. Метод управления доступом станций к передающей среде - маркерная шина (Тоken Bus). Этот метод предусматривает следующие правила:

¨ Все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные

¨ только получив разрешение на передачу (маркер);

¨ В любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом;

¨ Данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Основные принципы работы.

Передача каждого байта в Аrcnet выполняется специальной посылкой ISU(Information Symbol Unit - единица передачи информации), состоящей из трех служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных. В начале каждого пакета передается начальный разделитель АВ (Аlегt Вurst), который состоит из шести служебных битов. Начальный разделитель выполняет функции преамбулы пакета.

В Аrcnet определены 5 типов пакетов:

1. Пакет IТТ (Information To Transmit) - приглашение к передаче. Эта посылка передает управление от одного узла сети другому. Станция, принявшая этот пакет, получает право на передачу данных.

2. Пакет FBE (Free Buffeг Еnquiries) - запрос о готовности к приему данных. Этим пакетом проверяется готовность узла к приему данных.

3. Пакет данных. С помощью этой посылки производиться передача данных.

4. Пакет АСК ( ACKnowledgments) - подтверждение приема. Подтверждение готовности к приему данных или подтверждение приема пакета данных без ошибок, т.е. в ответ на FBE и пакет данных.

5. Пакет NAK (Negative AcKnowledgments) - неготовность к приему. Неготовность узла к приему данных (ответ на FBE) или принят пакет с ошибкой.

В сети Arknet можно использовать две топологии: звезда и шина.

Локальная сеть Ethernet

Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов предложила компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту присоединились компании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation. В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе Ethernet институтом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3. Различия между ними незначительные.

Основные принципы работы.

На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина:

¨ все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая станция может начать передачу в любой момент времени(если передающая среда свободна);

¨ данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Сетевые операционные системы для локальных сетей.

Основное направление развития современных Сетевых Операционных Систем (Network Operation System - NOS) - перенос вычислительных операций на рабочие станции, создание систем с распределенной обра­боткой данных. Это в первую очередь связано с ростом вычислительных возможностей персональных компьютеров и все более активным внедрением мощных многозадачных операционных систем: OS/2, Windows NТ, Windows 95. Кроме этого внедрение объектно-ориентированных технологий (ОLЕ, DСЕ, IDAPI) позволяет упростить организацию распределенной обработки данных. В такой ситуации основной задачей NOS становится объединение неравноценных операционных систем рабочих станций и обеспечение транспортного уровня для широкого круга задач: обработка баз данных, передача сообщений, управление распределенными ресурсами сети (directoгу/namе service).

В современных NOS применяют три основных подхода к организации управления ресурсами сети.

Первый - это Таблицы Объектов (Bindery). Используется в сетевых операционных системах NetWare 28б и NetWare v3.1х. Такая таблица находится на каждом файловом сервере сети. Она содержит информацию о пользователях, группах, их правах доступа к ресурсам сети (данным, сервисным услугам и т.п.). Такая организация работы удобна, если в сети только один сервер. В этом случае требуется определить и контролировать только одну информационную базу. При расширении сети, добавлении новых серверов объем задач по управлению ресурсами сети резко возрастает. Администратор системы вынужден на каждом сервере сети определять и контролировать работу пользователей. Абоненты сети, в свою очередь, должны точно знать, где расположены те или иные ресурсы сети, а для получения доступа к этим ресурсам - регистрироваться на выбранном сервере. Конечно, для информационных систем, состоящих из большого количества серверов, такая организация работы не подходит.

Второй подход используется в LANServer и LANMahager - Структура Доменов (Domain). Все ресурсы сети и пользователи объединены в группы. Домен можно рассматривать как аналог таблиц объектов (bindery), только здесь такая таблица является общей для нескольких серверов, при этом ресурсы серверов являются общими для всего домена. Поэтому пользователю для того чтобы получить доступ к сети, достаточно подключиться к домену (зарегистрироваться), после этого ему ста­новятся доступны все ресурсы домена, ресурсы всех серверов и устройств, входящих в состав домена. Однако и с использованием этого под­хода также возникают проблемы при построении информационной системы с большим количеством пользователей, серверов и, соответственно, доменов. Например, сети для предприятия или большой разветвленной организации. Здесь эти проблемы уже связаны с организацией взаимодействия и управления несколькими доменами, хотя по содержанию они такие же, как и в первом случае.

Третий подход - Служба Наименований Директорий или Каталогов (Directory Name Services - DNS) лишен этих недостатков. Все ресурсы сети: сетевая печать, хранение данных, пользователи, серверы и т.п. рассматриваются как отдельные ветви или директории информационной системы. Таблицы, определяющие DNS, находятся на каждом сервере. Это, во-первых, повышает надежность и живучесть системы, а во-вторых, упрощает обращение пользователя к ресурсам сети. Зарегистрировавшись на одном сервере, пользователю становятся доступны все ресурсы сети. Управление такой системой также проще, чем при использовании доменов, так как здесь существует одна таблица, определяющая все ресурсы сети, в то время как при доменной организации необходимо определять ресурсы, пользователей, их права доступа для каждого домена отдельно.

В настоящее время по оценке компании IDC наиболее распростра­ненными являются следующие сетевые операционные системы:

¨ NetWare v2.х и vЗ.х, Nowell Inc. 65%

¨ LAN Server, IВМ Согр. 14%

¨ LAN Manager, Microsoft Corp. 3%

¨ VINES, Ваnуаn Systems Inc. 2%

Рассмотрим более подробно возможности этих и некоторых других сетевых операционных систем и требования, которые они предъявляют к программному и аппаратному обеспечению устройств сети.

NetWare 3.11, Nowell Inc.

Отличительные черты:

¨ самая эффективная файловая система среди современных NOS;

¨ самый широкий выбор аппаратного обеспечения

¨ Минимальный объем жесткого диска: 9 МБайт.

¨ Объем ОП (Оперативной Памяти) на сервере: 4 МБайт - 4ГБайт.

¨ Минимальный объем ОП РС (Рабочей Станции) клиента: б40 Кбайт.

¨ Операционная система: собственная разработка Nowell

¨ Протоколы: IРХ/SРХ.

¨ Мультипроцессорность: нет.

¨ Количество пользователей: 250.

¨ Максимальный размер файла: 4ГБайт.

¨ Шифрование данных: нет.

¨ Монитор UPS: есть.

¨ ТТS: есть.

¨ Управление распределенными ресурсами сети: таблицы bindeгу на сервере.

¨ Система отказоустойчивости: дублирование дисков, зеркальное отражение дисков, SFT II,SFT III, поддержка накопителя на магнитной ленте, резервное копирование таблиц bindery и данных.

¨ Фрагментация блоков (Block suballocations): нет.

¨ Файловая система клиентов: DOS, Windows, Мас(доп.), ОS/2(доп.), UNIX(доп.), Windows NT.

LAN Server, IВМ Согр.

Отличительные черты:

¨ использование доменной организации сети упрощает управление и доступ к ресурсам сети;

¨ обеспечивает полное взаимодействие с иерархическими системами (архитектурой SNА).

Целостная операционная система с широким набором услуг. Рабо­тает на базе ОS/2, поэтому сервер может быть невыделенным (nondedicated). Обеспечивает взаимодействие с иерархическими системами, поддерживает межсетевое взаимодействие.

Выпускаются две версии LAN Server: Entry и Advanced. Advanced в отличие от Entry поддерживает высокопроизводительную файловую систему (High Perfomance File System - HPFS). Она включает системы отказоустойчивости (Fail Tolerances) и секретности (Local Security).

Серверы и пользователи объединяются в домены. Серверы в до­мене работают как единая логическая система. Все ресурсы домена дос­тупны пользователю после регистрации в домене. В одной кабельной системе могут работать несколько доменов. При использовании на рабочей станции OS/2 ресурсы этих станций доступны пользователям других рабочих станций, но только одному в данное время. Администратор может управлять работой сети только с рабочей станции, на которой установлена операционная система OS/2. LAN Server поддерживает удален­ную загрузку рабочих станций DOS, OS/2 и Windows (Remote Interface Procedure Load - RIPL).

К недостаткам можно отнести:

¨ сложная процедура установки NOS;

¨ ограниченное количество поддерживаемых драйверов сетевых адаптеров.

Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.

¨ Центральный процессор: 38б и выше.

¨ Минимальный объем жесткого диска: 4.6 МБайт для клиента (requestor)/7.2 МБайт для сервера.

¨ Минимальный объем ОП на сервере: 1.3 МБайт - 16 МБайт.

¨ Минимальный объем ОП РС клиента: 4.2 Мбайт для OS/2, 640 КБайт для DOS.

¨ Операционная система: OS/2 2.х.

¨ Протоколы: NetBIOS, ТСР/IР.

¨ Количество пользователей: 1016.

¨ Максимальный размер файла: 2 Гбайт.

¨ Шифрование данных: нет.

¨ Монитор UPS: есть.

¨ ТТS: есть.

¨ Система отказоустойчивости: дублирование дисков, зеркальное отражение дисков, поддержка накопителя на магнитной ленте, резервное копирование таблиц домена.

¨ Компрессирование данных: нет.

¨ Файловая система клиентов: DOS, Windows, Мас (доп.), OS/2, UNIX, Windows NT (доп.).

VINES 5.52, Banyan System Inc.

Отличительные черты:

¨ возможность взаимодействия с любой другой сетевой операционной системой;

¨ использование службы имен StreetTalk позволяет создавать разветвленные системы.

До появления NetWare 4 VINES преобладала на рынке сетевых операционных систем для распределенных сетей, для сетей масштаба предприятия (enterprise network). Тесно интегрирована с UNIX.

Для организации взаимодействия используется глобальная служба имен - StreetTalk, во многом схожая с NetWare Directory Services. Позволяет подключиться пользователю, находящемуся в любом месте сети. StreetTalk - база данных, распределенная по всем серверам сети.

Поддержка Х.29 позволяет удаленной рабочей станции DOS подключиться к локальной сети через сети Х.25 или ISDN.

VINES критична к типу компьютера и жестких дисков. Поэтому при выборе оборудования необходимо убедиться в совместимости аппаратного обеспечения и сетевой операционной системы VINES.

Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.

¨ Центральный процессор: 386 и выше.

¨ Минимальный объем жесткого диска: 80 Мбайт.

¨ Объем ОП на сервере: 8 Мбайт - 25б Мбайт.

¨ Минимальный объем ОП РС клиента: б40 КБайт.

¨ Операционная система: UNIX.

¨ Протоколы: VINES IР, AFP, NetBIOS, ТСР/IР, IРХ/SРХ.

¨ Мультипроцессорность: есть - SMP(Symmetric MultiProcesing).

¨ Максимальный размер файла; 2ГБайт.

¨ Шифрование данных: нет.

¨ Монитор UPS: есть.

¨ ТТS: нет.

¨ Управление распределенными ресурсами сети: StreetTalk.

¨ Система отказоустойчивости: резервное копирование таблиц StreetTalk и данных.

¨ Компрессирование данных: есть.

¨ Фрагментация блоков (Block suballocation): нет.

¨ Файловая система клиентов: DOS, Windows, Мас(доп.), ОS/2, UNIX(доп.), Windows NT (доп.).

Windows NT Advanced Server 3.1, Microsoft Corp.

Отличительные черты:

¨ простота интерфейса пользователя

¨ доступность средств разработки прикладных программ и поддержка прогрессивных объектно-ориентированных технологий

Всё это привело к тому, что эта операционная система может стать одной из самых популярных сетевых операционных систем.

Интерфейс напоминает оконный интерфейс Windows 3.1, инсталяция занимает около 20 минут. Модульное построение системы упрощает внесение изменений и перенос на другие платформы. Обеспечивается защищенность подсистем от несанкционированного доступа и от их взаимного влияния (если зависает один процесс, это не влияет на работу остальных). Есть поддержка удаленных станций - Remote Access Service (RAS), но не поддерживается удаленная обработка заданий.

Windows NT предъявляет более высокие требования к производительности компьютера по сравнению с NetWare.

Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.

¨ Минимальный объем жесткого диска: 90 Мбайт.

¨ Минимальный объем ОП на сервере: 16 Мбайт.

¨ Минимальный объем ОП РС клиента; 12 Мбайт для NТ/512 КБайт для DOS.

¨ Операционная система: Windows NT.

¨ Протоколы: NetBEUI, ТСР/IР, IРХ/SРХ, АррlеТаlk, АsyncBEUI.

¨ Мультипроцессорность: поддерживается.

¨ Количество пользователей: неограниченно.

¨ Максимальный размер файла: неограничен.

¨ Шифрование данных: уровень С-2.

¨ Монитор UPS: есть.

¨ ТТS: есть.

¨ Управление распределенными ресурсами сети: домены.

¨ Система отказоустойчивости: дублирование дисков, зеркальное отражение дисков, RAID 5, поддержка накопителя на магнитной ленте, резервное копирование таблиц домена и данных.

¨ Компрессирование данных: нет.

¨ Фрагментация блоков (Block suballocation): нет.

¨ Файловая система клиентов: DOS, Windows, Мас, ОS/2, UNIX, Windows NT.

NetWare 4, Nowell Inc.

Отличительная черта:

¨ применение специализированной системы управления ресурсами сети (NetWare Directory Services - NDS) позволяет строить эффективные информационные системы с количеством пользователей до 1000. В NDS определены все ресурсы, услуги и пользователи сети. Эта информация распределена по всем серверам сети.

Для управления памятью используется только одна область (рооl), поэтому оперативная память, освободившаяся после выполнения каких-либо процессов, становится сразу доступной операционной системе (в отличие от NetWare 3).

Новая система управления хранением данных (Data Storage Managment) состоит из трех компонент, позволяющих повысить эффективность файловой системы:

1. Фрагментация Блоков или Разбиение Блоков Данных на Подблоки (Block Suballocation). Если размер блока данных на томе 64 КБайта, а требуется записать файл размером 65 КБайт, то ранее потребовалось бы выделить 2 блока по б4 Кбайта. При этом 6З Кбайта во втором блоке не могут использоваться для хранения других данных. В NetWare 4 система выделит в такой ситуации один блок размером 64 КБайта и два блока по 512 Байт. Каждый частично используемый блок делится на подблоки по 512 Байт, свободные подблоки доступны системе при записи других файлов.

2. Упаковка Файлов (File Compression). Долго не используемые данные система автоматически компрессирует, упаковывает, экономя таким образом место на жестких дисках. При обращении к этим данным автоматически выполняется декомпрессия данных.

3. Перемещение Данных (Data Migration). Долго не используемые данные система автоматически копирует на магнитную ленту либо другие носители, экономя таким образом место на жестких дисках.

Встроенная поддержка Протокола Передачи Серии Пакетов (Packet-Burst Migration). Этот протокол позволяет передавать несколько пакетов без ожидания подтверждения о получении каждого пакета. Подтверждение передается после получения последнего пакета из серии.

При передаче через шлюзы и маршрутизаторы обычно выполня­ется разбиение передаваемых данных на сегменты по 512 Байт, что уменьшает: скорость передачи данных примерно на 20%. Применение в NetWare 4 протокола LIP (Large Internet Packet) позволяет повысить эффективность обмена данными между сетями, так как в этом случае разбиение на сегменты по 512 Байт не требуется.

Все системные сообщения и интерфейс используют специальный модуль. Для перехода к другому языку достаточно поменять этот модуль или добавить новый. Возможно одновременное использование не­скольких языков: один пользователь при работе с утилитами использует английский язык, а другой в это же время немецкий.

Утилиты управления поддерживают DOS, Windows и OS/2-интерфейс.

Основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.

¨ Центральный процессор: 38б и выше.

Минимальный объем жесткого диска: от 12 Мбайт до 60 Мбайт.

Объем ОП на сервере: 8 Мбайт - 4ГБайт.

Минимальный объем ОП РС клиента: б40 КБайт.

Операционная система: собственная разработка Nowell.

Протоколы: IРХ/SРХ.

Мультипроцессорность: нет.

Количество пользователей: 1000.

Максимальный размер файла: 4 Гбайт.

Шифрование данных: С-2.

Монитор UPS: есть.

ТТS: есть.

Управление распределенными ресурсами сети: NDS.

Система отказоустойчивости: дублирование дисков, зеркальное отражение дисков, SFT II,SFT III, поддержка накопителя на магнитной ленте, резервное копирование таблиц NDS.

Компрессирование данных: есть.

¨ Фрагментация блоков (Block suballocation): есть.

¨ Файловая система клиентов: DOS, Windows, Мас(5), ОS/2, UNIX(доп.), Windows NT.

Техническое решение.

В виду рассмотренного материала который дает сравнительное рас­смотрение максимального количества всех возможных вариантов решений основанных на существующих технологиях и мировом опыте, а также на су­ществующих и принятых во всем мире стандартах построения ЛВС, мы мо­жем принять следующую концепцию за основу построения сети как макси­мально отвечающую поставленным требованиям и технико-экономически законченную.

Шаг 1. У нас есть (см. пл-т 1) небольшие сети (отдел, подразделение, цех) и отдельно стоящие компьютеры ни с кем не соединенные (начальники отделов и административный корпус). На первом этапе мы объединим все компьютеры в одном здании в одну сеть, по способам и технологиям рассматриваемым конкретно к каждому случаю. В каждом корпусе (пучке) (см. пл-т 2) будет выделенный сервер имеющий связь с центральным сервером предприятия, но дающий возможность связи простым компьютерам только через себя. Так как ряд компьютеров имеют достаточно слабые технические характеристики, то рационально объединить их в сети под управлением ОС Nowell NetWare 4.02 или Windows 3.11 for WorkGroups так как они дают возможность подключения “клиентов” на уровне DOS.

Шаг 2. На втором шаге нам необходимо объединение корпусов в единую сеть (см. пл-т 3). Для этого мы возьмём мощный сервер с большой производительностью и соединим его через опто-волоконную связь со всеми 6-ю корпусами по топологии “звезда” как самой защищенной от сбоев и полного выхода сети из работы и имеющую максимальную пропускную способность. Управлять сетью будет Nowell NeWare 4.02 как ОС дающая возможность присоединения любых компьютеров и работы со всеми другими ОС (см. пл-т 4). Для увеличения спектра решаемых задач к центральному серверу мы подключим и Sun Spark Station работающий под управлением ОС Unix и SQL Server Windows NT подключенные под управлением математических мостов в объединенных средах Unix/NetWare и Windows NT/NetWare дающие возможность взаимного выступления серверов и клиентами и серверами по отношению друг к другу.

Организация сети.

Объединение локальных сетей отделов и “рабочих групп”, информационно связанных по функциональному взаимодействию при решении их производственных задач осуществляется по принципу “клиент-сервер” с последующим предоставлением сводной результирующей технологической и финансово-экономической информации на уровень АРМ руководителей предприятия (и объединения, в дальнейшем) для принятия управленческих решений.

Программно-структурная организация сети.

Предлагается решить данную задачу путем создания на основе Nowell технологии и операционной системы Nowell NetWare 4.02 корпоративную сеть предприятия по принципу "распределенная звезда", работающую под управлением нескольких серверов и поддерживая основные транспортные протоколы (IPX/SPX и TCP/IP) в зависимости от протокола под которым работают местные локальные сети и имеющая сегменты типа Ethernet .

Кабельная структура

Пассивная часть кабельной структуры ЕИС предприятия содержит в себе:

¨ 6 магистральных сегментов волоконно-оптических кабелей связи FXOHBMUK-4GKW-57563-02;

¨ соединительные кабели F/O Patch Cable;

¨ коммутирующие панели F/O Patch Panel;

¨ экранированные радиочастотные кабели RG-58;

¨ кабели "витая пара" 10Base-T Level 5;

¨ коммутирующие панели TP Patch Panel;

¨ соединители T-connector;

¨ концевые радиочастотные терминаторы.

Применение оптико-волоконных линий связи оправдано значитель­ным удалением производственных объектов и зданий друг от друга и высо­ким уровнем индустриальных помех. Кабели RG-58 используются при под­клю­чении к сети автоматизированных промышленных установок, также тре­бую­щих защиты обрабатываемой на этих АРМах и передаваемой на другие АРМы технологической и другой информации от различного вида индустри­альных помех. "Витая пара" 10Base-T Level 5 используется для подключения рабочих станций пользователей сети в местах, не требующих повышенных требований к защите среды передачи информации от помех.

Активная часть кабельной структуры ЕИС представлена следующей аппаратурой:

¨ репитер CMMR-1440 Multi-Media Repeater;

¨ коммутирующие концентраторы 10Base-T UTPC-1220 Concentrator;

¨ коммутирующие концентраторы 10Base-T UTPC-6100 Concentrator.

Аппаратно-программая организация

ЕИС, представленная на рисунке, содержит 3 сервера баз данных (файл-сервера),2 из которых представлены компьютерами IBM PC/AT486DX, 3-й - Pentium 120/40/4.2G, функционирующих под управлением сетевой ОС Novell NetWare и Unix-сервера на базе Sun Sparkstation. Серверы, кроме сво­его прямого назначения обработки и хранения информации, решают задачу маршрутизации и транспортировки информации, с одной стороны снижая трафик на основной информационной магистрали и с другой - обеспечивают прозрачный доступ к информации других серверов.

Серверы в настоящее время обслуживают порядка 60-ти рабочих станций, обрабатывающих различного вида технологическую информацию, а также свыше 40-ка рабочих станций в административно-управленческих и финансово-экономических подразделениях предприятия.

В качестве сетевых аппаратных средств серверов и рабочих станций используются следующие сетевые адаптерные карты:

Сетевые потоколы - IEEE 802.2, IEEE 802.3 CSMA/CD.

Транспортные протоколы - IPX/SPX - для NetWare-серверов, TCP/IP -

со своими правами и привилегиями.

Для программно-аппаратного объединения сетевых сред NetWare и Unix использовать программный мост на базе совмещенного транспортного протокола IPX/IP, в дальнейшем с возможным переходом на сетевую интегрированную ОС Unix/Ware.

Наряду с сетевой ОС NetWare 3.11 для групп клиентов, функционально взаимосвязанных между собой при решении производственных задач, используется сетевая среда Artisoft LANtastic 6.0 и Windows for Workgroup 3.11 предоставляющие прозрачный доступ пользователям этих одноранговых сетей к информации друг друга. В то же время пользователи среды LANtastic 6.0 и Windows for Workgroup 3.11 являются клиентами NetWare-серверов, имея доступ к их ресурсам и информации на жестких дисках в соответствии со своими правами и привилегиями.

Таким образом Мы получили реально работающую корпоративную сеть имеющую множество оригинально работающих узлов и принципов решений задачи которая на сегодня в мире является одной из самых интересных и передовых в мире в области информационных технологий. Эта сеть даст в дальнейшем возможность переходить на новые более мощные программные и аппаратные средства связи и коммуникаций которые будут разработаны в мире, так как вся сеть реализована на основе ISO и полностью соответствует мировым стандартам.

Литература.

· Д.Веттинг “ Nowell NetWare для пользователя”

· С.И.Казаков “Основы сетевых технологий”

· “ Nowell NetWare 4.02 for Lan Managers” Nowell Corp.

· Б.Г. Голованов “ Введение в программирование в сетях Nowell NetWare”

Определение . Информационно-вычислительная сеть – это система компьютеров, объединенных каналами передачи данных.

Соединение компьютеров в сеть обеспечивает следующие основные возможности:

> Объединение ресурсов - возможность резервировать вычислительные мощности и средства передачи данных на случай выхода из строя отдельных из них с целью быстрого восстановления нормальной работы сети.

> Разделение ресурсов - возможность стабилизировать и повысить уровень загрузки компьютеров и дорогостоящего периферийного оборудования, управлять периферийными устройствами.

> Разделение данных - возможность создавать распределенные базы данных, размещаемые в памяти отдельных компьютеров, и управлять ими с периферийных рабочих мест

> Разделение программных средств - возможность совместного использования программных средств.

> Разделение вычислительных ресурсов - возможность организовать параллельную обработку данных; используя для обработки данных другие системы, входящие в сеть.

> Многопользовательский режим.

Основная задача существования ИВС – информационное обслуживание пользователей, в том числе:

Хранение и обработка данных;

Предоставление данных пользователям.

Современные ИС, как правило, являются распределенными. Таким образом, ИВС представляет собой комплекс технических средств, обеспечивающих функционирование ИС (техническую обеспечивающую подсистему).

Показатели качества ИВС:

Полнота функциональности;

Производительность (среднее количество запросов, обрабатываемых за единицу времени). Важным показателем производительности является пропускная способность сети – количество данных, передаваемых через сеть за единицу времени.

Надежность (устойчивость к помехам и отказам)

Защищенность информации , передаваемой по сети;

Прозрачность для пользователя – он должен использовать ресурсы сети точно так же как и локальные ресурсы собственного компьютера.

Масштабируемость и универсальность – возможность расширения сети без существенного снижения производительности, а также возможность подключать и использовать разнообразное техническое и программное обеспечение.

12.1. Архитектура ивс. Территориальные и локальные вычислительные сети. Протоколы ивс.

Концептуальное описание информационно-вычислительной сети часто называют ее архитектурой .

Понятие Архитектура ИВС обычно включает в себя описание следующих элементов:

Геометрию построения (топологию) сети;

Протоколы передачи данных;

Техническое обеспечение информационно-вычислительных сетей.

Определение . Топология – это схема соединения сетевых компьютеров, кабельной системы и других сетевых компонентов.

Топологии ИВС принято разделять на 2 основных класса:

широковещательные;

последовательные.

В широковещательных конфигурациях каждый компьютер передает сигналы, которые могут быть восприняты всеми остальными компьютерами.

общая шина;

дерево (соединение общих шин);

звезда с пассивным центром.

Широковещательные топологии применяются в основном для ЛВС.

В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному компьютеру.

К таким конфигурациям относятся:

звезда с интеллектуальным центром;

2. иерархическое соединение;

   снежинка;

   произвольное соединение (ячеистая конфигурация);

Последовательные топологии применяются для глобальных сетей.

Сети с шинной топологией используют линейный общий канал связи, к которому все узлы присоединяются через интерфейсные устройства посредством коротких соединительных линий.

В сети с кольцевой топологией все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи. Выход одного узла соединяется со входом другого узла. Информация передается от узла к узлу и при необходимости (если сообщение адресовано не ему) ретранслируется им по сети дальше. Передача данных осуществляется с использованием специальной интерфейсной аппаратуры и ведется в одном направлении.

Основу сети с радиальной топологией составляет специальное сетевое устройство, к которому подключаются компьютеры – каждый по своей линии связи. Таким устройством может выступать активный или пассивный концентратор, через который рабочие станции сети, например, осуществляют взаимодействие с сервером.

Существуют также иные виды топологий, которые являются развитием базовых: цепочка, дерево, снежинка, сеть и т.д. Топология реальной сети может совпадать с одной из указанных выше, либо представлять собой их комбинацию.

В различных топологиях реализуются различные принципы передачи информации :

в широковещательных – селекция информации;

в последовательных – маршрутизация информации.

ИВС классифицируются по ряду признаков. Зависимо от расстояний меж связываемыми узлами различают вычислительные сети:

территориальные - обхватывающие существенное географическое место. Посреди территориальных сетей можно выделить сети региональные и глобальные, имеющие соответственно региональные либо глобальные масштабы; региональные сети время от времени именуют сетями MAN (Metropolitan Area Network), а общее английское заглавие для территориальных сетей - WAN (Wide Area Network);

локальные (ЛВС) - обхватывающие ограниченную местность (обычно в границах удаленности станций менее чем на несколько 10-ов либо сотен метров друг от друга, пореже - на 1.2 км). Локальные сети обозначают LAN (Local Area Network);

Определение . Сетевой протокол – это набор правил и методов взаимодействия объектов вычислительной сети, охватывающий основные процедуры, алгоритмы и форматы преобразования и передачи данных в сети.

Международная организация по стандартизации разработала систему стандартных протоколов, которые охватывают все уровни сетевого взаимодействия – от физического до прикладного. Эта система протоколов получила название модели взаимодействия открытых систем (OSI, Open System Interconnection).

Модель OSI включает в себя 7 уровней взаимодействия:

1 – физический (формирует физическую среду передачи данных). Пример : Ethernet;

2 – канальный (организация и управление физическим каналом передачи данных);

3 – сетевой (обеспечивает маршрутизацию передачи данных в сети, устанавливает логический канал передачи данных). Пример : IP;

4 – транспортный (обеспечивает сегментирование данных и их надежную передачу от источника к потребителю). Пример : TCP;

5 – сеансовый (инициализация сеансов связи между приложениями, управление очередностью и режимами передачи данных) Пример : RPC;

6 – Представления (обеспечивает представление передаваемых данных в удобном для прикладных программ виде, включая шифрование/дешифрование, синтаксис и т.п.) Практическое применение ограничено;

7 – прикладной (обеспечивает средства сетевого доступа для прикладных программ). Пример : FTP, HTTP, Telnet.

Бобылев Владислав, 8 класс

Исследовательская работа

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа с. Таежное

Хабаровского муниципального района

Хабаровского края

ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СЕТЬ

Работу выполнил:

Ученик 8 класса

Бобылев Владислав

Научный руководитель:

Больбат Н.Я.

с. Таежное, 2012

Введение…………………………………………………………………………….3

Глава 1. Понятие информационно-вычислительной сети……………………….4

Глава 2. Цель создания глобальной информационно-вычислительной сети….5

Глава 3. Виды вычислительной сети……………………………………………...6

3.1 Локальная сеть……………………………………………………………6

3.2 Глобальная сеть…………………………………………………………..7

3.2.1 Типы глобальной информационно-вычислительной сети…………..8

3.2.1.1 Спутниковая связь……………………………………………………8

3.2.1.2 Оптоволоконная связь………………………………………………..9

3.2.1.3 Радиосвязь…………………………………………………………….9

3.2.1.4 Модемная телефонная связь………………………………………..10

Глава 4. Технические характеристики и принципы работы глобальной информационно-вычислительной сети на основе стандартной телефонной линии связи………………………………………………………………………..11

Заключение………………………………………………………………………..19

Список литературы……………………………………………………………….20

Введение

В современном сложном и многоликом мире ни одну крупную технологическую проблему нельзя решить без переработки значительных объемов информации и коммуникационных процессов. Наряду с энерго и фондовооруженностью современному производству необходима и информационная вооруженность, определяющая степень применения прогрессивных технологий. Особое место в организации новых информационных технологий занимает компьютер.

Тема моего реферата является актуальной, так как телефонная сеть, а затем специализированные сети передачи данных послужили хорошей основой для объединения компьютеров в информационно-вычислительные сети. Компьютерные сети передачи данных являются результатом информационной революции и в будущем смогут образовать основное средство коммуникации. Сети появились в результате творческого сотрудничества специалистов по вычислительной технике, техники связи и являются связующим звеном между базами данных, терминалами пользователей, компьютерами.

Цель моей работы: исследовать информационно-вычислительную сеть и её разнообразие.

Задачи: 1) проанализировать научно-популярную, публицистическую литературу о компьютерных сетях; 2) выявить разнообразие видов компьютерных сетей на углублённом уровне; 3) выявить роль компьютерных сетей в современном мире.

Глава 1. Понятие информационно-вычислительной сети

Компьютерной (вычислительной) сетью называют совокупность взаимосвязанных через каналы передачи данных компьютеров, обеспечивающих пользователя средствами обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети (аппаратных, программных и информационных).

В настоящее время в сети используются компьютеры различных типов и классов с различными характеристиками. Но в последнее время и коммуникационное оборудование (кабельные системы, повторители, мосты, маршрутизаторы) стало играть важную роль.

Для эффективной работы сетей используется специальные операционные системы, которые в отличие от персональных операционных систем предназначены для решения специальных задач по управлению работой сети. Сетевые операционные системы устанавливаются на специально выделенные компьютеры, называемые серверами. Признанными лидерами сетевых операционных систем являются Windows NT и Not Ware .

Все устройства, подключаемые к сети, можно подразделить на три функциональные группы: рабочие станции, серверы сети и коммуникативные узлы.

Существующие сети по широте охвата пользователей можно классифицировать следующим образом: глобальные, региональные (городские) и локальные.

Глава 2. Цель создания глобальной информационно-вычислительной сети

Информационно-вычислительная сеть создается с целью повышения оперативности обслуживания абонентов.

Информационно-вычислительная сеть должна обеспечивать надежную передачу цифровой информации.

В качестве конечных терминалов могут выступать как отдельные персональные компьютеры, так и группы персональных компьютеров, объединенные в локальные вычислительные сети. Передача информационных потоков на значительные расстояния осуществляется с помощью проводных, кабельных, радиорелейных и спутниковых линий связи. В ближайшее время можно ожидать широкого применения оптической связи по оптоволоконным кабелям. По географическим масштабам вычислительные сети подразделяются на два вида: локальные и глобальные.

Глава 3. Виды вычислительной сети

3.1 Локальные сети

Небольшие компьютерные сети, работающие в пределах одного помещения, одного предприятия, называются локальными сетями. Обычно компьютеры одной локальной сети удалены друг от друга на расстояние не одного километра.

Локальная сеть даёт возможность пользователям не только быстрее обмениваться данными друг с другом, но и более эффективно использовать ресурсы объединённых в сеть компьютеров. Такими ресурсами могут быть дисковая память, устройство печати, сканер и другие технические средства, а также программное обеспечение и любая информация в файлах.

С точки зрения организации взаимодействия отдельных элементов ЛК выделяют два типа таких средств:

• одноранговую сеть ; в ней все объединенные компьютеры равноправны;
• сеть с выделенным сервером.

Пользователю одноранговой сети могут быть доступны ресурсы всех к ней компьютеров (в том случае, если эти ресурсы не защищены от постороннего доступа).

В школьных классах чаще всего используется ЛК с выделенным сервером, организованная по следующему принципу: имеется одна центральная машина, которая называется сервером, и множество подключённых к ней компьютеров- рабочих станций. Центральная машина обычно имеет большую дисковую память, к ней подключены устройства, которых нет на рабочих станциях: принтер, сканер, модем для выхода в глобальную сеть и пр. На сервере хранится программное обеспечение и другая информация, к которой могут обращаться пользователи сети. Название «сервер» происходит от английского «server» и переводится как «обслуживающее устройство».

На многих предприятиях на базе локальных сетей работают информационные системы. Например, в крупном торговом центре на сервере хранится база данных, содержащая сведение о товарах, имеющихся на складе. Рабочие станции установлены в торговых отделах. На них по запросам продавцов с сервера поступает информация о наличии нужного вида товара. С рабочей станции на сервер передаются сведения о проданном товаре. После этого сервер вносит соответствующие изменения в базу данных. Основой программного обеспечения локальной сети является сетевая операционная система. Важнейшая задача сетевой операционной системы - поддержка такого режима работы локальной сети, чтобы работающие в ней пользователи могли использовать общие ресурсы сети и при этом не мешали бы друг другу. Локальная сеть может иметь протяженность до 10 километров.

3.2 Глобальные сети

Другой разновидностью компьютерных сетей являются глобальные сети.

Глобальная сеть связывает между собой многие локальные сети, а также отдельные компьютеры, не входящие в локальные сети. Размер глобальных сетей не ограничены: могут существовать сеть от региональных до всемирных. Глобальную компьютерную сеть называют телекоммуникационной сетью, а процесс обмена информацией по такой сети называют телекоммуникацией (от греческого «tele» - «вдаль», «далеко» и латинский «comunicato» - «связь»). Организация связи в глобальных сетях похожа на организацию телефонной связи. Телефон каждого абонента подключён к определённому узлу-коммутатору. Связь между коммутаторами организована таким образом, чтобы любые два абонента, где бы они находились, могли бы поговорить друг с другом. И такая телефонная сеть «покрывает» весь мир. Аналогично работают компьютерные сети. Персональный компьютер пользователя сети (его также можно назвать абонентом) подключается к определённому узлу сети. Узлы связаны между собой, и эта связь действует постоянно.

Сети, обслуживающие какую-то отрасль государства (образование, наука, оборону и т.п.), называются отравленными (корпоративными) сетями. Если сеть существует в пределах определённого региона, то она называется региональной. Каждая региональная или отраслевая компьютерная сеть обычно имеет связь с другими сетями. Для этого один из узлов сети выполняет функцию шлюза. Он соединяет линией связи с аналогичными узлами других сетей.

Существует мировая система компьютерных сетей, через которую можно установить связь с самыми далёкими уголками планеты. Эта система называется «Интернет» (английский «net» - сеть; «Internet» - объединение сетей). Глобальная сеть может охватывать значительные расстояния - до сотен и десятков тысяч километров.

3.2.1 Типы глобальной информационно-вычислительной сети

3.2.1.1 Спутниковая связь

Первый спутник связи был запущен в 1958 году в США. Линия связи через спутниковый транслятор обладает большой пропускной способностью, перекрывает огромные расстояния, передает информацию вследствие низкого уровня помех с высокой надежностью. Эти достоинства делают спутниковую связь уникальным и эффективным средством передачи информации. Почти весь трафик спутниковой связи приходится на геостационарные спутники.

Но спутниковая связь весьма дорога, так как необходимо иметь наземные станции, антенны, собственно спутник, кроме того, требуется удерживать спутник точно на орбите, для чего на спутнике необходимо иметь корректирующие двигатели и соответствующие системы управления, работающие по командам с Земли и т.д. В общем балансе связи на спутниковые системы пока приходится примерно 3 % мирового трафика. Но потребности в спутниковых линиях продолжают расти, поскольку при дальности свыше 800 км спутниковые каналы становятся экономически более выгодными по сравнению с другими видами дальней связи.

3.2.1.2 Оптоволоконная связь

Благодаря огромной пропускной способности оптический кабель становится незаменимым в информационно-вычислительных сетях, где требуется передавать большие объемы информации с исключительно высокой надежностью, в местных телевизионных сетях и локальных вычислительных сетях. Ожидается, что в скором времени оптический кабель будет дешев в изготовлении и свяжет между собой крупные города, тем более, что техническое производство световодов и соответствующей аппаратуры развивается быстрыми темпами.

3.2.1.3 Радиосвязь

К сожалению, радио как беспроволочный вид связи не свободно от недостатков. Атмосферные и промышленные помехи, взаимное влияние радиостанций, замирание на коротких волнах, высокая стоимость специальной аппаратуры - все это не позволило использовать радиосвязь в информационно-вычислительной сети.

Радиорелейная связь. Освоение диапазона ультракоротких волн позволило создать радиорелейные линии. Недостатком радиорелейных линий связи является необходимость установки через определенные промежутки ретрансляционных станций, их обслуживание и т.д.

3.2.1.4 Модемная телефонная сеть

Модемная телефонная сеть на основе стандартной телефонной линии и персонального компьютера. Модемная телефонная сеть позволяет создавать информационно-вычислительные сети практически на неограниченной географической территории, при этом по указанной сети могут передаваться как данные, так и речевая информация автоматическим либо диалоговым способом. Для соединения компьютера с телефонной сетью используются специальная плата (устройство), называемая телефонным адаптером или модемом, а так же соответствующее программное обеспечение.

К несомненным достоинствам организации информационно-вычислительной сети на основе стандартной телефонной линии связи является то, что все компоненты сети стандартны и доступны, не требуются дефицитные расходные материалы, простота установки и эксплуатации.

Глава 4. Технические характеристики и принципы работы глобальной информационно-вычислительной сети на основе стандартной телефонной линии связи

Патент на изобретение телефона был выдан в 1876 году Александру Деллу и его право на это изобретение сейчас никем не оспаривается. Поэтому некоторые стандарты, определяющие порядок передачи данных, носят приставку Bell, например Bell 103 J, Bell 212A. Первые телефонные линии были однопроводными (вторым проводом служила Земля), в 1883 г. появились двухпроводные линии. В целом телефонная сеть охватила, хотя и неравномерно, почти весь Земной шар, сегодня в мире на каждые 100 человек приходится в среднем 15 телефонных номеров. Персональный компьютер появился почти через 100 лет после изобретения Белла, а компьютерные сети не дожили еще до возраста совершеннолетия. Сети появились в результате творческого сотрудничества специалистов по вычислительной технике, технике связи и являются связующим звеном между базами данных, терминалами пользователей, компьютерами.

В основе модемной связи, как уже было сказано выше, лежит существующая стандартная телефонная сеть. Связь такого рода удобна в случае передачи информации на большие расстояния, а также для непрофессиональных пользователей компьютеров. Она позволяет им обменивается сообщениями, дает возможность пользоваться общедоступными банками информации. Деятельность такой сети практически не ограничена и зависит только от состояния и качества телефонной сети. Количество абонентов такой информационно-вычислительной сети также практически не ограниченно. Перед включением компьютера (абонента) в сеть он должен быть оборудован специальным адаптером, являющимся расширением компьютера типа IBM РC (XT, AT). Разработано множество разновидностей адаптеров (модемов), которые обеспечивают подключение компьютера к телефонной линии.

Модем - это устройство, с помощью которого цифровая информация на выходе из компьютера преобразуется в модулированный сигнал. Когда компьютер применяется для приема информации из телефонной сети, модем должен принять сигнал из телефона и преобразовать его в цифровую информацию. На выходе модема информация подвергается модуляции, а на входе демодуляции. Отсюда и название модем. Стандартная телефонная линия приспособлена к передаче акустических сигналов частотой от 300 до 3400 Гц и полностью обеспечивает передачу речевой информации. Параметры линии недостаточны для цифровой передачи данных непосредственно между компьютерами. Назначение модема заключается в замене сигнала, поступающего из компьютера (сочетание нулей и единиц) электрическим сигналом с частотой, соответствующей рабочему диапазону телефонной линии. Акустический канал этой линии модем разделяет на две полосы низкой и высокой частоты. Полоса низкой частоты применяется для передачи данных, а полоса высокой частоты для приема данных. В модем, как правило, входит специализированный микрокомпьютер, содержащий 3-х разрядное арифметическое устройство, постоянное запоминающее устройство на 8 килобайт, оперативное запоминающее устройство на 128 байт, таймер, командный регистр, контроллер прерываний, стек, порт ввода (вывода).

Собственно модем - это электронная схема, обнаруживающая, кодирующая и декодирующая сигнал телефонной линии. Модем заключается в его подключении к компьютеру и подсоединении к гнездам на карте модема проводов телефонной линии и телефонного аппарата. После загрузки коммуникационной программы модем готов к работе. Коммуникационная программа принимает и записывает в память компьютера информацию из модема, а также передает в модем данные, указанные пользователем. Многие коммуникационные программы позволяют применять модемную связь не только для простых соединений типа "отправь/прими", но и для определения очереди файлов при передачи информации в запрограммированное время, а также для диалогового режима связи и т.д. Таким образом, наличие модема и компьютера дает возможность доступа к сети модемной связи. Но для успешного обмена информацией необходимо, чтобы и ваш компьютер, и модем, и сеть связи, и удаленный компьютер со своим программным обеспечением - все это работало согласовано. И как будет показано ниже такая согласованность достигается применением компьютеров и модемов, реализованным по международным стандартам и в соответствии с рекомендациями Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии (МККТТ).

В настоящее время существуют три типа модемов: акустический модем, внешний модем прямого включения, внутренний модем прямого включения. Акустические модемы представляют собой резиновые чашки, в которые вставляется телефонная трубка. Сейчас модемы этого типа используются довольно редко, в основном из-за относительно невысокой скорости передачи и приема данных, а также из-за отсутствия в них некоторых автоматически выполняемых функций, которые в настоящее время стали привычными. Наиболее широкое распространение получили модемы, подключаемые непосредственно к телефонной линии. Для IBM РC совместимых компьютеров такие модемы выпускаются двух типов: внешний модем, называемый так потому, что он располагается вне персонального компьютера и подключается к последовательному порту компьютера с помощью кабеля, и внутренний модем, который представляет собой дополнительную плату и встраивается непосредственно в компьютер. На задней панели модемов (как внешних, так и внутренних) обычно расположены два унифицированных телефонных гнезда, через одно из которых модем соединяют с телефонной розеткой. К другой розетке можно подсоединить свой телефон и передавать по одной телефонной линии в режиме диалога и речевые сообщения, и данные.

Программное обеспечение, которое вы выбираете для обеспечения связи, играет ключевую роль в процессе обмена информацией между компьютерами.

Если вы находитесь на приемном конце линии, то программа связи позволяет вам записать полученные данные на диск, вывести их на принтер либо просто просмотреть на экране. При передаче данных большинство программ связи позволяет сделать выбор между посылкой их из файла на диске и вводом непосредственно с клавиатуры. Коммуникационное программное обеспечение позволяет также хранить телефонные номера, команды управления модемом и другие необходимые параметры. Обычно эти параметры постоянно хранятся в специальном списке абонентов сети, так что их не приходится вводить заново всякий раз, когда нужно подключиться к удаленному компьютеру. Хорошо разработанная программа связи позволяет легко выбрать из этого списка параметры нужной вам удаленной системы и начать процесс установления связи. Многие программы связи сами дают модемам команды набора номера, автоответа на поступающие вызовы и т.п. Конечно, эти функции выполняет сам модем, но программа обеспечивает соответствующие инструкции. Например, когда программа посылает модему команду соединится с определенным абонентом, модем автоматически перестает реагировать на поступающие вызовы из сети (это аналогично поднятию трубки телефона) , ждет сигнала готовности телефонной станции и затем начинает генерировать щелчки, т.е. сигналы набора нужного номера. При соединении с такой удаленной системой, как оперативная информационная служба, вам, вероятно, потребуется ответить на один или несколько вопросов, появившихся на экране вашего ПК. Обычно надо осуществить процедуру идентификации, которая чаще всего заключается в наборе своего имени, номера и пароля. Этот короткий диалог часто называется процедурой входа в систему. Процедура входа в систему обычно используется в качестве средства защиты информации от несанкционированного доступа, а удаленная система при этом сохраняет запись, иначе говоря, справку о каждом обращении к ней. Многие программы связи обеспечивают режим автоматического входа в систему. После выполнения формальностей удаленная система обычно приветствует вас и ждет следующей команды. С этого момента коммуникационная программа превращает ваш персональный компьютер в видеотерминал удаленной вычислительной системы, позволяя использовать ее ресурсы так, как если бы вы работали непосредственно с ней. Одним из самых распространенных применений коммуникации является пересылка файлов между ЭВМ. Этими файлами может быть самая различная информация: текстовая, табличная и т.п.

Прежде чем установить связь, необходимо задать так называемые параметры связи или коммуникационные параметры, которые меняются в зависимости от типов компьютеров и программы связи. К счастью, большинство программ связи позволяет запоминать и восстанавливать в нужный момент параметры, применяемые для связи. Помимо совпадения параметров связи для передачи файлов требуется, чтобы оба компьютера, связывающиеся друг с другом, договорились об общем протоколе. Протокол состоит из набора правил и описаний, которые регулируют передачу информации. Современные программы связи освобождают пользователя от знаний деталей протокола. Для борьбы с ошибками, возникающими при передаче файлов, в большинстве современных протоколов имеются средства исправления ошибок. Конкретные методы в каждом протоколе свои, но принципиальная схема исправления ошибок одна и та же. Она заключается в том, что передаваемый файл разбивается на небольшие блоки - пакеты, а затем каждый принятый пакет сравнивается с посланным, чтобы удостовериться в их адекватности. Каждый пакет содержит дополнительный контрольный байт. Если принимающий компьютер, после некоторых логических действий, получит иное значение этого байта, он сделает вывод, что при пересылке пакета произошла ошибка, и запросит повторение передачи этого пакета. Несмотря на то, что такая процедура уменьшает объем полезной информации, передаваемой в единицу времени, проверка на наличие ошибок и их исправление обеспечивает надежность передачи файла.

В настоящее время в некоторых программах введены более современные сеансовые протоколы, которые обнаруживают ошибки на протяжении всего сеанса связи, т.е. поддерживают надежность и точность диалога. После того как вы закончили сеанс связи, надо осуществить выход из системы. Обычно система (сеть) выдает на экран сообщение, подтверждающее, что процедура выхода завершена благополучно. Если вы прервете связь, не выйдя из системы, удаленная система может принять ошибочное решение о том, что сеанс связи продолжается, при этом абонентская плата за пользование междугородным телефоном может быть весьма высока. Выбор модема весьма сложная системотехническая задача. Существует много стандартов и типов модемов. Кроме того, существуют несовместимые модемы, использующие не одинаковую скорость передачи данных, и наконец, сверх того, пользователи персональных компьютеров могут выбирать модемы как внешнего, так и внутреннего типа.

Как было сказано выше, существует три основных типа модемов, однако используются повсеместно только модемы двух типов: в виде плат и в виде самостоятельных устройств. Третий тип модемов: акустические соединители (которые соединяются с телефонной трубкой и представляют собой аналог телефона), в настоящее время почти не используются из-за низкой скорости, отсутствия возможности набора номера и чувствительности к внешним помехам. Основное преимущество модемов, поставляемых в виде отдельных устройств, заключается в том, что эти модемы могут использоваться с любым компьютером, который имеет последовательный порт, и имеет ряд световых сигналов состояния, которые помогают пользователю осуществлять управление вызовом абонента. Кроме того, эти модемы не связаны с определенным разъемом. Недостатком внешнего модема, как было сказано ранее, являются: необходимость отдельного источника питания, наличие последовательного порта у персонального компьютера, а также то обстоятельство, что это отдельное, легкоснимаемое, малогабаритное, дорогостоящее устройство.

Внутренний модем встраивается в системный (базовый) блок персонального компьютера, не требует отдельного источника питания, не занимает последовательный порт, однако он занимает слот расширения, создает дополнительную нагрузку на блок питания персонального компьютера, выделяет лишнее тепло. Функционально оба модема (внешний и внутренний) равноценны, но внешний модем на 15-20% дороже внутреннего. Модемы классифицируются по своей функциональной скорости. Скорость их работы измеряется в битах в секунду, хотя наиболее распространенным является "бод". Вследствие способа передачи информации для передачи каждого символа используется десять битов. Это означает, что при скорости передачи данных, составляющих 300 бит/сек. (наименьшая скорость работы современного модема), информация передается со скоростью 30 символов в секунду. Может показаться, что такая скорость достаточно велика. Действительно, эта скорость достаточна при считывании информации, однако она оказывается мала при передаче данных другим абонентам. При такой скорости передачи данных для пересылки 5 страниц текста потребуется 5 минут. При переходе к использованию модема со скоростью 1200 бит/сек. время пересылки такого текста займет около минуты.

В настоящее время становятся доступными наиболее быстро действующие модемы: в настоящее время за приемлемую цену можно приобрести модемы, функционирующие со скоростью 14400 бит/сек, 16800 бит/сек. и модемы 28800 бит/сек, что является последним достижением среди производителей модемов на 1994 год. Однако следует заметить, что на территории России и других странах бывшего СССР использование таких высокоскоростных модемов несколько затруднено из-за весьма посредственного качества телефонных линий. Для улучшения надежности передачи данных и для улучшения надежности соединения двух модемов разработаны различные протоколы передачи данных, которые позволяют относиться менее критично к телефонным линиям.

Другой важной характеристикой модема является режим передачи данных. Разговор по телефону производится в "полностью дуплексном режиме". Вы можете прерывать беседу, вставлять реплики или даже оба говорить одновременно. Наоборот радиотелефонная система позволяет в каждый момент времени говорит только одному из двух беседующих абонентов. После того, как вы закончите говорить, необходимо нажать на кнопку освобождения линии для того, чтобы услышать ответ абонента.

Основное преимущество полностью дуплексного режима работы модема заключается в том, что каждый символ, введенный вами с клавиатуры, может быть принят на другом конце линии связи - то, что вы видите на экране, не является информацией, непосредственно введенной с клавиатуры, а данными переданными на удаленный компьютер и принятыми от него. Это означает, что вы можете немедленно определить, воздействовали ли помехи в линии на ту информацию, которую вам требовалось передать. В настоящее время практически все модемы работают в этом режиме, однако, многие программы связи имеют возможность установки "полудуплексного режима", в котором система не отображает на экране вашего терминала непосредственно переданную информацию. В отличие от многих других областей разработки вычислительных систем, имеется уже упоминаемая нами международная организация - Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии (МККТТ) - которая устанавливает стандарты на модемы. Это значит, что действительно имеется реальная возможность того, что ваш модем будем взаимодействовать с другими абонентами, которые находятся других частях земного шара. МККТТ является подразделением Международной организации стандартов (МОС). Стандарты, разрабатываемые этой организацией в области модемов, имеют индекс "V" (например - стандарт V21 для модемов, работающих со скоростью 300 бит/сек, а стандарт V34 для 28800 бит/сек). Кроме скорости передачи данных, каждый данный стандарт МККТТ определяет множество других характеристик, о которых (поскольку стандарт разработан и существует), средний пользователь модема может вообще ничего не знать. Эти характеристики включают такую информацию, как частота, на которой модемы осуществляют связь, способ модуляции данных в линии, описание ситуаций, возникающих в случае ответа модема на телефонный звонок, и тому подобное. В действительности, при выборе модема требуется знать скорость передачи данных и перечень действующих стандартов. И та, и другая информация необходима потому, что в некоторых случаях модемы различных стандартов функционируют с одинаковой скоростью. Например, модемы стандартов V. 29 и V. 32 имеют скорость передачи данных равную 9600 бит/сек., однако они не могут сопрягаться друг с другом, поскольку в этих модемах используются различные системы модуляции.

Заключение

Электронно-вычислительная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей.

В данном реферате мною перечислены основные вопросы о информационно-вычислительной сети, их свойствах и классификации. Затрагиваются и многие вопросы, связанные с разнообразием компьютерных сетей. А также выявлена цель создания и типы глобальной информационно-вычислительной сети, технические характеристики и принципы работы глобальной информационно-вычислительной сети на основе стандартной телефонной линии связи.

Современные сетевые технологии способствовали новой технической революции. Создание сети на предприятии, фирме благоприятствует высокому процессу обмена данными между различными структурными подразделениями, ускорению документооборота, контролю за движениями материалов и других средств, увеличению и ускорению передачи и обмену оперативной информацией. Созданию локальных сетей и глобальной единой сети компьютеров придают такое же значение, как и строительству скоростных автомагистралей в шестидесятые годы. Поэтому компьютерную сеть называют «информационной супермагистралью».

Список литературы

1. К. Ги. Введение в локально-вычислительные сети. Пер. с англ./ Под ред. Б. С. Иругова. - М.: Радио и связь, 1986.

2. А. В. Петраков. Введение, а электронную почту. - М.: Финансы и статистика. 1993

Цель моей работы: исследовать информационно-вычислительную сеть и её разнообразия. Задачи: 1) проанализировать научно-популярную, публицистическую литературу о компьютерных сетях; 2) выявить разнообразие видов компьютерных сетей на углублённом уровне; 3) выявить роль компьютерных сетей в современном мире.

Информационно-вычислительная сеть: совокупность взаимосвязанных через каналы передачи данных компьютеров, обеспечивающих пользователя средствами обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети (аппаратных, программных и информационных).

Виды сетей: Локальная сеть Глобальная сеть Региональная сеть

Глобальная вычислительная сеть: глобальная сеть- объединяет пользователей, расположеныхна на значительном друг от друга. Абонент такой сети могут находиться на расстоянии 10-15 тысяч километров. Обычно скорость WAN работать со скоростью от 9,6 мего бит в секунду до 45 мего бит в секунду.

Региональная вычислительная сеть: Региональная вычислительная сеть- объединяет различные города, области и небольшие страны. Абоненты могут находиться на расстоянии 10-100 километров. Типичные MAN работают со скоростью от 56 мего бит в секунду до 100 мего бит в секунду.

Локальная вычислительная сеть: локальная вычислительная сеть- объединяет компьютеры, как правило, одной организации, которые располагаются компактно в одном или нескольким зданиям. Например, типичная LAN занимает пространство такое же, как одно здание или небольшой научный городок, и работает со скоростью от 4 мего бит в секунду до 2 мего бит в секунду.

Информационно-вычислительная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей. В данном реферате мною перечислены основные вопросы о информационно-вычислительной сети, их свойствах и классификации. Затрагиваются и многие вопросы, связанные с разнообразием компьютерных сетей. А также выявил цель создания глобальной информационно-вычислительной сети. Современные сетевые технологии способствовали новой технической революции. Создание сети на предприятии, фирме благоприятствует высокому процессу обмена данными между различными структурными подразделениями, ускорению документооборота, контролю за движениями материалов и других средств, увеличению и ускорению передачи и обмену оперативной информацией. Созданию локальных сетей и глобальной единой сети компьютеров придают такое же значение, как и строительству скоростных автомагистралей в шестидесятые годы. Поэтому компьютерную сеть называют «информационной супермагистралью.

Главная > Лекция

Лекция 6. Информационно-вычислительные сети Понятие и виды информационно-вычислительных сетей Определение . Информационно-вычислительная сеть – это система компьютеров, объединенных каналами передачи данных. Основная задача существования ИВС – информационное обслуживание пользователей, в том числе:

Хранение и обработка данных; Предоставление данных пользователям.

Ср. с определением информационной системы. Современные ИС, как правило, являются распределенными. Таким образом, ИВС представляет собой комплекс технических средств, обеспечивающих функционирование ИС (техническую обеспечивающую подсистему). Показатели качества ИВС:

Полнота функциональности; Производительность (среднее количество запросов, обрабатываемых за единицу времени). Важным показателем производительности является пропускная способность сети – количество данных, передаваемых через сеть за единицу времени. Надежность (устойчивость к помехам и отказам) Защищенность информации , передаваемой по сети; Прозрачность для пользователя – он должен использовать ресурсы сети точно так же как и локальные ресурсы собственного компьютера. Масштабируемость и универсальность – возможность расширения сети без существенного снижения производительности, а также возможность подключать и использовать разнообразное техническое и программное обеспечение.

Виды ИВС:

Локальные (ЛВС, LAN – Local Area Network); Региональные (РВС, MAN – Metropolitan Area Network); Глобальные (ГВС, WAN – World Area Network).

Современные тенденции развития ИВС:

Конвергенция используемых технологий; Объединение сетей в единую структуру (многосетевую иерархию).

Основы архитектуры ИВС Концептуальное описание информационно-вычислительной сети часто называют ее архитектурой . Понятие Архитектура ИВС обычно включает в себя описание следующих элементов:

Геометрию построения (топологию) сети; Протоколы передачи данных; Техническое обеспечение информационно-вычислительных сетей.

Определение . Топология – это схема соединения сетевых компьютеров, кабельной системы и других сетевых компонентов. Топологии ИВС принято разделять на 2 основных класса:

широковещательные; последовательные.

В широковещательных конфигурациях каждый компьютер передает сигналы, которые могут быть восприняты всеми остальными компьютерами. К таким конфигурациям относятся:

общая шина; дерево (соединение общих шин); звезда с пассивным центром.

Широковещательные топологии применяются в основном для ЛВС. В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному компьютеру. К таким конфигурациям относятся:

звезда с интеллектуальным центром; кольцо; цепочка; иерархическое соединение; снежинка; произвольное соединение (ячеистая конфигурация);

Последовательные топологии применяются для глобальных сетей. Сети с шинной топологией используют линейный общий канал связи, к которому все узлы присоединяются через интерфейсные устройства посредством коротких соединительных линий. В сети с кольцевой топологией все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи. Выход одного узла соединяется со входом другого узла. Информация передается от узла к узлу и при необходимости (если сообщение адресовано не ему) ретранслируется им по сети дальше. Передача данных осуществляется с использованием специальной интерфейсной аппаратуры и ведется в одном направлении. Основу сети с радиальной топологией составляет специальное сетевое устройство, к которому подключаются компьютеры – каждый по своей линии связи. Таким устройством может выступать активный или пассивный концентратор, через который рабочие станции сети, например, осуществляют взаимодействие с сервером. Существуют также иные виды топологий, которые являются развитием базовых: цепочка, дерево, снежинка, сеть и т.д. Топология реальной сети может совпадать с одной из указанных выше, либо представлять собой их комбинацию. В различных топологиях реализуются различные принципы передачи информации :

в широковещательных – селекция информации; в последовательных – маршрутизация информации.

Определение . Сетевой протокол – это набор правил и методов взаимодействия объектов вычислительной сети, охватывающий основные процедуры, алгоритмы и форматы преобразования и передачи данных в сети. Международная организация по стандартизации разработала систему стандартных протоколов, которые охватывают все уровни сетевого взаимодействия – от физического до прикладного. Эта система протоколов получила название модели взаимодействия открытых систем (OSI, Open System Interconnection). Модель OSI включает в себя 7 уровней взаимодействия:

1 – физический (формирует физическую среду передачи данных). Пример : Ethernet; 2 – канальный (организация и управление физическим каналом передачи данных); 3 – сетевой (обеспечивает маршрутизацию передачи данных в сети, устанавливает логический канал передачи данных). Пример : IP; 4 – транспортный (обеспечивает сегментирование данных и их надежную передачу от источника к потребителю). Пример : TCP; 5 – сеансовый (инициализация сеансов связи между приложениями, управление очередностью и режимами передачи данных) Пример : RPC; 6 – Представления (обеспечивает представление передаваемых данных в удобном для прикладных программ виде, включая шифрование/дешифрование, синтаксис и т.п.) Практическое применение ограничено; 7 – прикладной (обеспечивает средства сетевого доступа для прикладных программ). Пример : FTP, HTTP, Telnet.

С точки зрения технического обеспечения ИВС содержит:

Компьютеры
Рабочие станции; Сетевые компьютеры (NetPC) – ЭВМ максимально упрощенно конфигурации, иногда без внешней памяти, предназначены для решения узкоспециализированных задач (классический «тонкий клиент» сети); Серверы – высокопроизводительные многопользовательские компьютеры, выделенные для обработки запросов пользователей сети. К специализированным серверам относятся:
Файл-серверы (например, на RAID-массивах); Серверы резервного копирования; Факс-серверы (для организации эффективной факсимильной связи); Почтовые серверы; Серверы печати (для эффективного использования устройств вывода информации); Серверы-шлюзы в Интернет (обеспечивают защищенный выход в Интернет); Прокси-серверы (обеспечивают фильтрацию и временное хранение данных при работе в глобальной сети).
Маршрутизаторы и коммутирующие устройства. Устройства коммутации необходимы для использования одних и тех же каналов связи для передачи информации между различными пользователями. Если при этом сеть относится к классу сетей с маршрутизацией, то необходимо также осуществлять выбор оптимального маршрута. Для этого используются указанные устройства. В настоящее время известно три вида коммутации при передаче данных:
Коммутация каналов – организация непосредственного физического соединения между пунктам отправления и назначения данных. Такой сквозной физический канал устанавливается в начале сеанса связи и поддерживается все время его жизни. При этом образованный канал недоступен для других абонентов. Пример : телефонная связь. Коммутация сообщений – передача данных в виде дискретных порций разной длины, при этом установления физического канала между источником и адресатом данных не происходит. Узлы коммутации передают сообщение по свободному на данный момент каналу на ближайший узел сети в сторону получателя. Коммутация пакетов – похожа на коммутацию сообщений, но применяется технология разбиения длинных сообщений на множество пакетов одинаковой (стандартной) длины. Это позволяет повысить эффективность использования каналов, уменьшить емкость запоминающих устройств узлов коммутации, обеспечить более высокий уровень надежности передачи данных. Развитие этой технологии: организация виртуальных каналов , то есть разделение по времени ресурса канала между всеми пользователями.
Кабельная система (каналы связи). Модемы и сетевые карты.
Модем – устройство прямого и обратного преобразования сигналов к виду, принятому для использования в определенном канале связи.
Аналоговые модемы – в настоящее время широко используются для передачи данных через телефонную линию. Первые версии протоколов передачи данных по телефонными проводам появились в середине 60-ых годов. Действующий с 1998 года протокол V.90 обеспечивает скорость передачи данных до 56 000 бит/с. Современные модемы поддерживают не только протоколы передачи данных, но и их кодирования, сжатия, коррекции. Аналоговые модемы бывают двух классов: программные и аппаратные. В первых выполнение работ по приему и передаче данных компьютером осуществляется с использованием соответствующего программного обеспечения (Пример : Win-модемы). Ко второму классу относятся устройства, в которых перечисленные функции реализованы аппаратно. Цифровые модемы – это устройства, обеспечивающие согласование и правильность передачи данных по цифровым линиям. Для каждой конкретной сетевой технологии (относящейся к нижним уровням модели OSI) выпускается свой цифровой модем. Примеры : ISDN-модемы, ADSL-модемы, сотовые модемы, спутниковые радиомодемы.
Сетевые карты (сетевые адаптеры) – устройства, служащие для подключения компьютера к локальной сети.
Иное сетевое оборудование, используемое для соединения между собой сетевых сегментов и сетей, в том числе:
Повторители – устройства, усиливающие электрические сигналы и обеспечивающие его сохранение при передаче на большие расстояния; Концентраторы – устройства, обеспечивающие коммутацию в сетях. Могут также выполнять роль повторителей (активные концентраторы); Мосты – регулируют трафик и осуществляют фильтрацию информационных пакетов в соответствии с адресами получателей при соединении нескольких сетей с различной топологией но под управлением однотипных ОС. Маршрутизаторы – интеллектуальные устройства, обеспечивающие соединение разнотипных сетей и предлагающие оптимальный маршрут для движения информационных пакетов. Шлюзы – обеспечивают объединение разнородных сетей, использующих различные протоколы на всех 7 уровнях OSI. Кроме маршрутизации выполняют преобразование формата информационных пакетов и их перекодирование.

Локальные ИВС Определение . Локальной вычислительной сетью (ЛВС) называют сеть, элементы которой – вычислительные машины, терминалы и связная аппаратура – располагаются на сравнительно небольшом удалении друг от друга. Виды ЛВС:

Одноранговые; С выделенным сервером.
С «толстым клиентом»; С «тонким клиентом»

Этапы проектирования ЛВС:

Анализ исходных данных; Выбор основных сетевых решений; Анализ финансовых затрат на проект и принятие окончательного решения; Прокладка кабельной системы; Организация силовой электрической сети; Установка оборудования и сетевого программного обеспечения; Конфигурирование (настройка параметров) сети.

Первые три этапа касаются непосредственно процесса проектирования и являются основополагающими. В результате их выполнения формулируется технико-экономическое обоснование (ТЭО), которое включает в себя анализ предметной области и обоснование необходимости создания в организации локальной информационно-вычислительной сети. Кроме того, ТЭО обязательно должно содержать расчеты экономической эффективности, а также итоговое заключение о целесообразности и получаемых перспективах от реализации проекта (в данном случае, создания ЛВС) Определение исходных данных На этом этапе на основе анализа предметной области определяются те базовые требования, которым должна удовлетворять проектируемая локальная сеть.

Анализ предметной области необходимо начинать с определения целей разработки ЛВС. В качестве общих можно назвать такие цели как: обеспечение связи, совместная обработка информации, совместное использование данных и файлов, централизованное управление компьютерами, контроль за доступом к важным данным. Разумеется, в каждом конкретном случае перечень целей должен быть уточнен и дополнен. Следует помнить, что всякая цель проектирования и реализации ЛВС возникает не сама по себе, а как одна из целей функционирования некоторой информационной системы. После определения списка целей необходимо выделить функционально-независимые группы пользователей локальной сети и указать для каждой из групп перечень их функций в ЛВС. Например , для пользователей группы «Клиенты туристической фирмы» можно предусмотреть функцию ознакомления с электронными презентациями новых маршрутов, а для пользователей «Менеджер туристической фирмы» – функции доступа к внутренней базе данных фирмы, подключения к глобальным сетям бронирования, связи с другими менеджерами и т.п. Следует помнить, что реализация каждой пользовательской функции должна способствовать достижению ранее заявленных целей разработки локальной сети. Проведенный анализ целей и функций позволяет выдвинуть общие требования к проектируемой ЛВС:

Размер сети (количество компьютеров и расстояние между ними в настоящее время, а также в ближайшем будущем и в перспективе); Структура сети (иерархия и основные части – по подразделениям, комнатам, этажам и т.п.); Основные направления, характер (данные, изображения, звук, видео) и интенсивность информационных потоков; Необходимость подключения к глобальным или другим локальным сетям. Типовые характеристики компьютеров ЛВС. Требования к программному обеспечению, устанавливаемому на компьютерах, объединяемых в сеть.

На основе выдвинутых требований проектировщик осуществляет поиск оптимального варианта ЛИВС. Выбор основных сетевых решений Выбор сетевых решений для локальной компьютерной сети осуществляется на основе следующих принципов:

Сеть должна соответствовать требованиям, сформулированным на этапе анализа исходных данных. Предложенный вариант проекта ЛВС должен быть наиболее оптимальным с точки зрения некоторого критерия. Архитектура сети должна обеспечивать возможность дальнейшего развития сети. Управление используемым оборудованием должны быть как можно более простым.

К основным сетевым решениям, которые проектировщик должен выбрать для проектируемой компьютерной сети, относятся:

Выбор сетевой архитектуры, что подразумевает:
Выбор топологии сети, то есть схемы соединения компьютеров, кабельной системы и других сетевых компонентов; Выбор протокола передачи данных; Выбор типа кабельной системы; Выбор сетевого оборудования.
Определение параметров серверного оборудования. Определение характеристик рабочих станций. Планирование мер по обеспечению информационной безопасности. Планирование мер защиты от перебоев электропитания. Выбор концепции совместного использования периферийных устройств. Выбор сетевого ПО.

Обеспечение безопасности информации в сетях Три базовых принципа информационной безопасности

Целостность данных (защита от сбоев, ведущих к потере информации, а также неавторизованного создания или уничтожения информации); Конфиденциальность информации; Доступность информации для всех авторизованных пользователей.

Аспекты рассмотрения вопросов информационной безопасности:

Угрозы безопасности; Сервисы (службы) безопасности (СБ); Механизмы реализации функций служб безопасности.

Угрозы безопасности описываются следующими показателями:

Характер проникновения (несанкционированного доступа в сеть): преднамеренное или случайное, кратковременное или долговременное, разовое или многократное. Воздействие проникновения на информационную среду:
Неразрушающее (сеть продолжает функционировать нормально); Разрушающее.
Вид воздействия на информацию:
Уничтожение (физическое удаление) информации; Разрушение данных и программ; Искажение информации; Подмена программ; Копирование информации (особенно опасно в случаях промышленного шпионажа); Добавление новых компонентов; Заражение вирусом.
Иные угрозы безопасности: несанкционированный обмен информацией между пользователями, отказ от информации, отказ в обслуживании. Объекты воздействия: сетевая ОС, служебные таблицы и файлы, программы и таблицы шифровки информации, ОС рабочих станций сети, таблицы и файлы с секретной информацией конечных пользователей, прикладные программы, текстовые файлы, сообщения электронной почты и т.д. Субъекты проникновения:
Взломщики сетей – хакеры (из корыстных или бескорыстных побуждений); Уволенные или обиженные сотрудники сети; Специалисты по промышленному шпионажу; Недобросовестные конкуренты. Некомпетентные и/или халатные администраторы и пользователи сети, а также разработчики используемого ПО (при случайном проникновении).

Службы безопасности (определяются в соответствии с документацией ISO):

Аутентификация подтверждение подлинности); Обеспечение целостности передаваемых данных; Засекречивание данных; Контроль доступа; Защита от отказов.

Механизмы реализации СБ:

Шифрование; Цифровая подпись; Контроль доступа; Обеспечение целостности данных; Обеспечение аутентификации (проверка подлинности пользователей); Подстановка трафика (генерация объектами сети фиктивной передачи данных для засекречивания потоков конфиденциальной информации); Управление маршрутизацией (выбор безопасных и надежных маршрутов передачи секретных сведений); Арбитраж (подтверждение подлинности отправителя и других характеристик передаваемых данных некоторой третьей стороной – арбитром).

Корпоративные компьютерные сети Корпоративные сети – это сети масштаба корпорации, активно использующие технологии сети Интернет для информационного обмена. Их относят к особому классу локальных сетей, имеющих значительную территорию охвата. Определение . Интранет – это частная внутрифирменная или межфирменная компьютерная сеть, обладающая расширенными возможностями благодаря использованию в ней технологий Интернета, имеющая доступ в сеть Интернет, но защищенная от обращений к своим ресурсам со стороны внешних пользователей. Элементы современной интранет-сети :

Сетевое управление; Сетевой каталог, отражающий все сетевые службы и ресурсы; Сетевая файловая система; Корпоративная база данных; Интегрированная передача сообщений (электронная почта, факс и др.); Средства работы в WWW; Сетевая печать; Защита информации от несанкционированного доступа.

Корпоративные компьютерные сети являются основой для построения корпоративных информационных систем .