Скачать: lk_1.zip [17,62 Kb] (cкачиваний: 0)

Введение.

Введение. ЛВС, Общие понятия

Содержание курса, его задачи, связь с другими дисциплинами. Для чего нужны локальные сети?Особенности ЛВС. Два типа локальных сетей: одноранговые сети и сети на основе сервера. Комбинированные сети. Основные характеристики сетей. Компоненты сервера.

В 60-х гг. появились первые вычислительные сети ЭВМ. По сути, они произвели своего рода техническую революцию, сравнимую с появлением первых ЭВМ, так как была предпринята попытка, объединить технологию сбора, хранения, передачи и обработки информации на ЭВМ с техникой связи.

Одной из первых сетей, оказавших влияние на дальнейшее их развитие, явилась сеть АРПА, созданная пятьюдесятью университетами и фирмами США.

Она охватывала всю территорию США, часть Европы и Азии. Сеть АРПА доказала техническую возможность и экономическую целесообразность разработки больших сетей для более эффективного использования ЭВМ и программного обеспечения. В настоящее время она преобразовалась в сеть Internet.

В Европе сначала были разработаны и внедрены международные сети EIN и Евронет, затем появились национальные сети. В 1972 г. в Вене была создана сеть МИПСА, в 1979 г. к ней присоединились 17 стран Европы, СССР, США, Канада, Япония. Она создана для проведения фундаментальных работ по проблемам энергетики, продовольствия, сельского хозяйства, здравоохранения и т.д. Кроме того, она создала технологию, позволяющую всем национальным институтам развивать связь друг с другом.

В СССР первая сеть была разработана в 60-х гг. в Академии наук в Ленинграде. В 1985 г. к ней подсоединилась региональная подсеть «Северозапад» с академическими центрами в Риге и Москве. В 1980 г. была сдана в эксплуатацию система телеобработки статистической информации СТОСИ, обслуживавшая Главный вычислительный центр Центрального статистического управления СССР в Москве и республиканские вычислительные центры в союзных республиках.

В настоящее время в мире зарегистрировано более 200 глобальных сетей, 54 из которых созданы в США, 16 – в Японии.

С появлением микроЭВМ и персональных компьютеров возникли локальные вычислительные сети (ЛВС). Они позволили поднять на качественно новую ступень управление производственными объектами, повысить эффективность использования ЭВМ, поднять качество обрабатываемой информации, реализовать безбумажную технологию, создать новые технологии. Объединение ЛВС и глобальных сетей позволило получить доступ к мировым информационным ресурсам.

ЭВМ, объединенные в сеть, делятся на основные и вспомогательные. Основные ЭВМ – это абонентские ЭВМ (клиенты). Они выполняют все необходимые информационно-вычислительные работы и определяют ресурсы сети. Вспомогательные ЭВМ (серверы) служат для преобразования и передачи информации от одной ЭВМ к другой по каналам связи и коммутационным машинам (host-ЭВМ). К качеству и мощности серверов предъявляются повышенные требования.

·Введем ряд понятий:

Клиент – это приложения, посылающие запрос к серверу. Он отвечает за обработку и вывод информации, а также передачу запросов серверу. ЭВМ – клиент может быть любой.

Сервер – это персональная или специализированная ЭВМ, выполняющая функции по обслуживанию клиента. Он распределяет ресурсы системы: принтеры, базы данных, программы, внешнюю память и т.д. Существуют сетевые, файловые, терминальные, серверы баз данных, почтовые и др.

Сетевой сервер – поддерживает выполнение следующих функций сетевой операционной системы: управление вычислительной сетью, планирование задач, распределение ресурсов, доступ к сетевой файловой системе, защиту информации.

Терминальный сервер – поддерживает выполнение функций многопользовательской системы.

Файл-сервер – обеспечивает доступ к центральной базе данных удаленным пользователям.

Сервер баз данных – многопользовательская система, обеспечивающая обработку запросов клиентов к базам данных. Он является средством решения сетевых задач, в которых локальные сети используются для совместной обработки данных, а не просто для организации коллективного использования удаленных внешних устройств.

Почтовые серверы – содержат программы, базы данных, каталоги почтовых ящиков и обеспечивают работу электронной почты.

Host-ЭВМ – ЭВМ, установленная в узлах сети и решающая вопросы коммутации в сети, доступа к сетевым ресурсам: модемам, факс-модемам, серверам и др.

Вывод: Таким образом, можно сказать, что с развитием компьютерной техники и появлением микропроцессоров интенсифицируется обмен информацией. Развитие компьютерных сетей было вызвано практической потребностью в совместном использовании данных. Начиная с 70-х гг. увеличилось количество оборудования обработки на базе микропроцессорной техники. Проводная связь не обеспечивала надежность, качество и скорость передачи больших массивов данных.

Следовательно, появлению ЛВС способствовали следующие причины:

1. Разработка и интенсивное использование высокоскоростных БИС;

2. Разработка высокоскоростных кабелей связи;

3. Освоение методов пакетной коммутации.

Международный комитет IEEE в своем стандарте 802 дает следующее определение ЛВС:

ЛВС отличается от других сетей тем, что, они обычно ограниченны умеренными расстояниями или географической областью (группа зданий, сооружений) и осуществляют передачу информации со скоростью 10-100 Мбит/с с малой вероятностью ошибки (p=10^-9)

Следовательно, локальная вычислительная сеть представляет собой систему распределенной обработки данных, охватывающую небольшую территорию внутри учреждений, НИИ, вузов, банков, офисов и т.п., то есть это система взаимосвязанных и распределенных на фиксированной территории средств передачи и обработки информации, ориентированных на коллективное использование общесетевых ресурсов – аппаратных, информационных, программных. ЛВС можно рассматривать как коммуникационную систему, которая поддерживает в пределах одного здания или некоторой ограниченной территории один или несколько высокоскоростных каналов передачи информации, предоставляемых подключенным абонентским системам для кратковременного монопольного использования.

Особенности ЛВС:

·Обеспечивают возможность использования общей коммуникационной среды несколькими компьютерами одновременно;

·Размещаются на небольшой территории;

·Имеют общий интерфейс, позволяющий взаимодействовать между собой различному оборудованию.

Преимущество локальной сети в том, что она использует совместное использование ресурсов: принтера, диска памяти, модема (выход в глобальную сеть). Кроме локальных сетей, бывают глобальные сети (WAN) и городские сети (MAN). Глобальные сети позволяют организовать взаимодействие между абонентами на больших расстояниях. Эти сети работают на относительно низких скоростях и могут вносить значительные задержки в передачу информации. Протяженность глобальных сетей может составлять тысячи километров. Поэтому они, так или иначе, интегрированы с сетями масштаба страны.

Городские сети позволяют взаимодействовать на территориальных образованиях меньших размеров и работают на средних и высоких скоростях. Они меньше замедляют передачу данных, чем глобальные, но не могут обеспечить взаимодействие на больших расстояниях. Протяженность городских сетей находится в пределах от десятков до сотен километров.

Локальные вычислительные сети обеспечивают наивысшую скорость обмена информацией между компьютерами. Типичная локальная сеть занимает пространство в одно здание. Протяженность локальных сетей составляет около одного километра. Их основное назначение состоит в объединении пользователей для совместной работы. Такие сети организуются внутри здания, этажа или комнаты.

Цели создания локальных и глобальных сетей различны. Глобальная сеть создается для того, чтобы обеспечить связь для неограниченного числа потенциальных абонентов, которые располагаются на неограниченном расстоянии. Т.к. здесь важен факт связи, а не ее качество.

Локальная сеть создается для разделения и совместного использования ресурсов. Здесь важно качество связи.

Для того чтобы спроектировать локальную сеть необходимо решить несколько задач:

1. Определить количество и месторасположение компьютеров;

2. Выяснить какие прикладные задачи будет использовать сеть;

3. Исходя из этих задач, выбрать тип сети – либо - одноранговую сеть, либо – сеть с централизованным управлением;

4. Выбрать сетевую операционную систему;

5. Определить топологию сети и метод доступа к среде передачи;

6. Выбрать сетевое аппаратное обеспечение.

Все локальные сети имеют общие компоненты:

1. Сервер – это компьютер, который предоставляет свои ресурсы для сетевого общего пользования; и

2. Компьютер-клиент, который использует сетевые ресурсы сервера.

Необходимо добавить, что к ресурсамотносятся – файлы, каталоги, принтеры, модемы, факс-модемы, а средойявляется способ соединения компьютеров.

ЛВС обладают, как свойствами шины (параллельное кодирование), так и свойствами последовательного кодирования, которое применяется в сетях с пакетной коммутацией. В ЛВС информация передается в виде пакетов последовательными кодами, и эти пакеты обеспечивают взаимодействие каждого устройства с каждым за счет объединения их в один единый интерфейс.

Из рисунка следует, что сети ЛВС занимают промежуточное положение между сетями с коммутацией пакетов и внутренней шиной ЭВМ.

Существуют два типа локальных сетей: централизованные (на основе сервера) и одноранговые.

В одноранговой сети все компьютеры равноправны, нет иерархии и нет выделенного сервера. В таких сетях сетевое управление таково, что каждый узел может выступать и как рабочая станция, и как файл-сервер. Рабочие станции можно объединить и совместно использовать базы на файл-сервере. Пользователь сети является администратором, он сам решает какие данные сделать общедоступными в сети. Такие сети недорогие, но число пользователей невелико. Причем все пользователи имеют единообразное программное обеспечение. Одноранговые сети дешевы и просты.

Одноранговую сеть можно использовать, если:

1. Число компьютеров не превышает 10;

2. Пользователи расположены компактно;

3. Не критичны вопросы защиты данных и в ближайшем будущем не ожидается расширение сети.

В централизованной сети имеется хотя бы один выделенный сервер, который предназначен для быстрой обработки запросов пользователей и для управления защитой донных. Рабочие станции не контактируют друг с другом. В такой сети должен быть администратор, который выполняет следующие функции:

·Формирует пароли пользователей;

·Формирует пароли на ресурсы;

·Может осуществлять резервное копирование и дублирование данных.

Число пользователей в централизованных сетях более десяти. При увеличении объема сети увеличивается ее трафик и необходимо иметь не 1, а несколько серверов, на каждый из которых возлагаются собственные функции. В больших сетях может быть несколько выделенных серверов: файл-сервер (который управляет доступом к файлам), сервер файлов печати (который управляет доступом к принтеру, пользователь не ждет когда освободится принтер, а сбрасывает информацию печати на сервер), сервер-приложение (обеспечивает доступ к приложению и хранит данные в структурированном виде), сервер почтовый (управляет работой электронной почты), сервер факсов (управляет факсами), сервер коммуникационный (управляет работой модемов), сервер служб каталога (имеет информацию об остальных серверах и служит для их управления).

Кроме централизованных и одноранговых сетей, могут быть организованны и комбинированныесети, которые совмещают преимущества одноранговых сетей и сетей на основе сервера.

В комбинированных сетях функционируют 2 операционные системы:

1.Отвечает за совместное использование приложений и данных. Эта система ориентирована на централизованные сети.

2.Обеспечивает доступ к ресурсам сервера и предоставляет в совместное использование диски (блоки) пользователей. Эта система ориентирована на одноранговые сети.

К наиболее распространенным локальным сетевым ОС относят Unix для создания средних и больших сетей – с сотнями пользователей, NetWare 3.11 для создания средних сетей – от 20 до100 пользователей в пределах одного здания, Vines для создания больших распределенных ЛВС, LAN Manager для средних и больших сетей с числом пользователей от 25 до 200 и др.

Необходимо заметить, что наблюдается тенденция ускорения передачи данных до гигабитовых скоростей. Кроме того, в сетях стала обрабатываться несвойственная ранее вычислительным сетям информация – высококачественный звук, голос, видеоизображения, рисунки. Это потребовало внесения изменений в работу протоколов, сетевых операционных систем и коммутационного оборудования. Сложность передачи такой мультимедийной информации по сети связана с ее чувствительностью к задержкам, при передаче пакетов данных – задержки обычно приводят к искажению такой информации в конечных узлах связи. Так как традиционные службы вычислительных сетей, – такие как передачи файлов или электронная почта – создают малочувствительный к задержкам трафик и все элементы сетей разрабатывались в расчете на него, то появление трафика реального времени привело к большим проблемам. Все это приводит к отмиранию таких «древних» локальных сетей, как Token Ring, ArcNet, не позволяющих использовать новые информационные технологии.

Падает престиж сетевой операционной системы LAN Manager. Операционная система Windows NTфирмы Microsoftвытесняет с рынка операционную систему Unix.

В последнее время большой популярностью стали пользоваться виртуальные локальные сети VLAN. Их отличие от обычных ЛВС заключается в том, что они не имеют физических ограничений. Виртуальные ЛВС определяют, какие рабочие станции объединяются в конкретные физические группы на основе протокольной адресации, что позволяет располагать их в любом месте сети.

Виртуальные сети предоставляют большие преимущества пользователям, но порождают ряд проблем, решениями которых заняты ведущие фирмы.

Объединение нескольких ЛВС на основе протоколов TCP/IP и HTTP в пределах одного или нескольких зданий одной корпорации получило название интрасети. На принципе интрасети формируются корпоративные сети, подсоединяемые к глобальным сетям. Особое распространение интрасети получили в сети Internet, обеспечивающей так называемую технологию intranet/internet.

К современным сетям, передающим большие объемы видео-, аудио- и других видов информации, предъявляются следующие требования:

·Большая пропускная способность (до 15 Мбит/с);

·Предсказуемость и малые задержки, так как видеоизображение резко ухудшается при задержках даже несколько миллисекунд.

·Масштабируемость передачи данных, иначе требуются скорости передачи до 10 Мбит/с.

Для того чтобы достичь заветной цели –слияния технологий не только локальных и глобальных сетей, но и технологий любых информационных сетей – вычислительных, телефонных, телевизионных и т.п. - в области передачи различных типов трафика предстоит еще много сделать. И хотя сегодня эта идея многим кажется утопией, серьезные специалисты считают, что предпосылки для такого синтеза уже существуют, и их мнения расходятся только в оценке примерных сроков такого объединения, – называются сроки от 10 до 25 лет. Причем считается, что основой для объединения послужит технология коммутации пакетов, применяемая сегодня в вычислительных сетях.