Понятие Локальных вычислительных сетей

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет совокупность компьютеров, расположенных на ограниченной территории и объединенных каналами связи для обмена информацией и распределенной обработки данных.

Организация ЛВС позволяет решать следующие задачи:

• обмен информацией между абонентами сети, что позволяет сократить бумажный документооборот и перейти к электронному документообороту;

• Поддержка принятия управленческих решений, предоставляющая руководителю и управленческому персоналу организации, достоверную и оперативную информацию, необходимую для оценки ситуации и принятия правильных решений;

• Организация собственных информационных систем, содержащих автоматизированные банки данных;

• Коллективное использование ресурсов, таких, как высокоскоростные печатающие устройства, запоминающие устройства большой емкости, мощные средства обработки информации, прикладные программные системы, базы данных, базы знаний.

При этом эффективность функционирования локальной вычислительной сети характеризуется:

1). Производительность

Производительность ЛВС оценивается:

• временем реакции на запросы клиентов ЛВС;

• пропускной способностью, равной количеству данных, передаваемых за единицу времени;

• задержкой передачи пакета данных устройствами сети.

2). Надежность

Для оценки надежности ЛВС вводятся такие характеристики, как коэффициент готовности и устойчивости к отказам, т.е. способность работать при отказе части устройств. Сюдаже относят и безопасность, т.е. способность ЛВС защищать данные от несанкционированного доступа к ним.

3). Расширяемость

Расширяемость характеризует возможность добавления новых элементов и узлов ЛВС.

4). Управляемость

Управляемость – это возможность контролировать состояние узлов ЛВС, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, анализировать и планировать работу ЛВС.

5). Совместимость

Совместимость – это возможность компоновки ЛВС на основе разнородных программных продуктов.

2.1 Основные компоненты ЛВС

ЛВС включает следующие основные компоненты, представленные на рис.5.

Рис.5. Основные компоненты локальной вычислительной сети.

2.1.1 Рабочая станция

- персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам. Рабочая станция сети функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой (MS DOS, Windows и т.д.), обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.

2.1.2 Сервер

- компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций, потребность в которых может возникнуть у пользователей сети. Сервер - источник ресурсов сети.

Выделяют следующие виды серверов представленные в таблице 1.

Таблица 1.

Особое внимание следует уделить одному из типов серверов - файловому серверу (File Server). В распространенной терминологии для него принято сокращенное название- файл-сервер. Файл-сервер хранит данные пользователей сети и обеспечивает им доступ к этим данным. Это компьютер с большой емкостью оперативной памяти, жесткими дисками большой емкости и дополнительными накопителями на магнитной ленте (стриммерами). Он работает под управлением специальной операционной системы, которая обеспечивает одновременный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным, Файл-сервер выполняет следующие функции: хранение данных, архивирование данных, синхронизацию изменений данных различными пользователями, передачу данных. Для многих задач использование одного файл-сервера оказывается недостаточным. Тогда в сеть могут включаться несколько серверов. Возможно также применение в качестве файл-серверов мини-ЭВМ.

2.1.3 Сетевой адаптер (сетевая карта)

относится к периферийным устройствам персонального компьютера, непосредственно взаимодействующего со средой передачи данных, которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами. Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех или плохой работы оборудования.

Сетевые адаптеры выполняют семь основных операций при приеме и передаче сообщений:

• Прием и передача данных;

• Буферизация;

• Формирование пакета данных;

• Доступ к каналу связи;

• Идентификация адреса;

• Кодирование и декодирование данных;

• Передача и прием импульсов.

2.1.4 Повторители и концентраторы

Основная функция повторителя – повторение сигналов, поступающих на его порт. Повторитель улучшает электрические характеристики сигналов и их синхронность, и за счет этого появляется возможность увеличивать общую длину кабеля между самыми удаленными в сети узлами.

Многопортовый повторитель часто называют концентратором или хабом, что отражает тот факт, что данное устройство реализует не только функцию повторения сигналов, но и концентрирует в одном центральном устройстве функции объединения компьютеров в сеть.

2.1.5. Мосты и коммутаторы делят общую среду передачи данных на логические сегменты. Логический сегмент образуется путем объединения нескольких физических сегментов (отрезков кабеля) с помощью одного или нескольких концентраторов. Каждый логический сегмент подключается к отдельному порту моста или коммутатора. При поступлении кадра на какой-либо из портов мост или коммутатор повторяет этот кадр, но не на всех портах, как это делает концентратор, а только на том порту, к которому подключен сегмент, содержащий компьютер-адресат.

Основное отличие мостов и коммутаторов состоит в том, что мост обрабатывает кадры последовательно (один за другим), а коммутатор -- параллельно (одновременно между всеми парами своих портов).

2.1.6. Маршрутизаторы обмениваются информацией об изменениях структуры сетей, трафике и их состоянии. Благодаря этому выбирается оптимальный маршрут следования блока данных в разных сетях от абонентской системы-отправителя к системе-получателю.

2.1.7. Шлюз является наиболее сложнойретрансляционной системой, обеспечивающей взаимодействие сетей с различными наборами протоколов всех семиуровней модели открытых систем. Шлюзы оперируют на верхних уровнях модели OSI (сеансовом, представительском и прикладном) и представляют наиболее развитый метод подсоединения сетевых сегментов и компьютерных сетей. Необходимость в сетевых шлюзах возникает при объединении двух систем, имеющих различную архитектуру, т.к. в этом случае требуется полностью переводить весь поток данных, проходящих между двумя системами.

В качестве шлюза обычно используется выделенный компьютер, на котором запущено программное обеспечение шлюза и производятся преобразования, позволяющие взаимодействовать нескольким системам в сети.

2.1.8. Каналы связи позволяют быстро и надежно передавать информацию между различными устройствами локальной вычислительной сети.

2.1.9. Сетевая операционная система составляет основу любой вычислительной сети.

Каждый компьютер в сети автономен, поэтому под сетевой операционной системой

в широком смысле понимается совокупность операционных систем отдельных

компьютеров, взаимодействующих с целью обмена сообщениями и разделения

ресурсов по единым правилам – протоколам. В узком смысле сетевая ОС – это

операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность

работать в сети.

Рис. 7.1 Структура сетевой ОС

В соответствии со структурой, приведенной на рис. 7.1, в сетевой операционной

системе отдельной машины можно выделить несколько частей.

1. Средства управления локальными ресурсами компьютера: функции

распределения оперативной памяти между процессами, планирования и

диспетчеризации процессов, управления процессорами, управления периферийными

устройствами и другие функции управления ресурсами локальных ОС.

2. Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее

пользование – серверная часть ОС (сервер). Эти средства обеспечивают,

например, блокировку файлов и записей, ведение справочников имен сетевых

ресурсов; обработку запросов удаленного доступа к собственной файловой

системе и базе данных; управление очередями запросов удаленных пользователей

к своим периферийным устройствам.

3. Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам – клиентская

часть ОС (редиректор). Эта часть выполняет распознавание и перенаправление в

сеть запросов к удаленным ресурсам от приложений и пользователей. Клиентская

часть также осуществляет прием ответов от серверов и преобразование их в

локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных

запросов неразличимо.

4. Коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит обмен

сообщениями в сети. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизацию сообщений,

выбор маршрута передачи сообщения по сети, надежность передачи и т.п., т. е.

является средством транспортировки сообщений.