11

Компьютерные комплексы и сети. Топология сетей.

1. Компьютерные комплексы

Компьютерный комплекс представляет собой автоматизированную систему, полностью решающую поставленные перед ней задачи.

В качестве комплекса в зависимости от его предназначения могут выступать:

• компьютер с установленным прикладным и системным программным обеспечением (персональный, сервер, суперкомпьютер и т.д.);

• компьютер в совокупности со специализированным аппаратным обеспечением (комплексы диагностики в медицине и технике и т.д.);

• компьютерная сеть.

2. Понятие «компьютерная сеть»

Компьютерная сеть - представляет собой систему распределенной обработки информации, состоящую как минимум из двух компьютеров, взаимодействующих между собой с помощью специальных средств связи.

По принадлежности различают ведомственные и государственные сети. Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории. Государственные сети используются в государственных структурах.

В зависимости от удалённости компьютеров и масштабов сети условно разделяют на локальные и глобальные.

Локальные сети¹ - сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку – около шести миль (10 км) в радиусе; использование высокоскоростных каналов. Локальные сети развёртываются обычно в рамках некоторой организации, поэтому их называют также корпоративными сетями.

Иногда выделяют сети промежуточного класса² - городская или региональная сеть, т.е. сеть в пределах города, области и т.п.

Глобальная сеть¹ покрывает большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN – сети с коммутацией пакетов (Frame Relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети практически имеют те же возможности, что и локальные. Но они расширяют область их действия. Польза от применения глобальных сетей ограничена в первую очередь скоростью работы: глобальные сети работают с меньшей скоростью, чем локальные.

Сеть – это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонент, таких как²:

1. Среда передачи информации:

• кабели: витая пара, оптоволоконный, коаксиальный;

• атмосфера (беспроводные оптические и радио линии связи).

2. Сетевые интерфейсные платы.

3. Модемы.

4. Рабочие станции.

5. Серверы (файловые, печати, модемный пул, прокси, межсетевой экран, баз данных, безопасности и т.д.).

6. Коммуникационное оборудование (повторители, концентраторы, коммутаторы, мосты, маршрутизаторы, шлюзы и т.д.).

7. Прикладное и системное программное обеспечение (операционные системы и сетевые приложения).

Весь комплекс может быть описан многослойной моделью: в основе сети лежит аппаратный слой компьютерных платформ, второй слой – это коммуникационное оборудование, третий – операционные системы и четвёртый – сетевые приложения.

В зависимости от способа организации обработки данных и взаимодействия пользователей, который поддерживается конкретной сетевой операционной системой, выделяют два типа информационных систем:

• иерархические сети;

• сети клиент - сервер.

В иерархических сетях все задачи, связанные с хранением, обработкой данных, их представлением пользователям, выполняет центральный компьютер. Достоинства иерархических систем: отработанная технология обеспечения отказоустойчивости, сохранности данных; надежная система защиты информации и обеспечения секретности. Недостатки: высокая стоимость аппаратного и программного обеспечения, высокие эксплуатационные расходы; быстродействие и надежность сети зависят от центрального компьютера.

В системах клиент - сервер обработка данных разделена между двумя объектами: клиентом и сервером. Клиент - это задача, рабочая станция, пользователь. Он может сформировать запрос для сервера: считать файл, осуществить поиск записи и т.п. Сервер - это устройство или компьютер, выполняющий обработку запроса. Он отвечает за хранение данных, организацию доступа к этим данным и передачу данных клиенту. В системах клиент - сервер нагрузка по обработке данных распределена между клиентом и сервером, поэтому требования к производительности компьютеров, используемых в качестве клиента и сервера, значительно ниже, чем в иерархических системах.

По организации взаимодействия принято выделять два типа систем, использующих метод клиент - сервер:

• равноправная сеть;

• сеть с выделенным сервером.

Равноправная сеть - это сеть, в которой нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций, нет единого устройства хранения данных. Операционная система такой сети распределена по всем рабочим станциям, поэтому каждая рабочая станция одновременно может выполнять функции как сервера, так и клиента. Пользователю в такой сети доступны все устройства (принтеры, жесткие диски и т.п.), подключенные к другим рабочим станциям.

Достоинства: низкая стоимость (используются все компьютеры, подключенные к сети, и умеренные цены на программное обеспечение для работы сети), высокая надежность (при выходе из строя одной рабочей станции, доступ прекращается лишь к некоторой части информации). Недостатки: работа сети эффективна только при количестве одновременно работающих станций не более 10, трудности организации эффективного управления взаимодействием рабочих станций и обеспечение секретности информации, трудности обновления и изменения программного обеспечения рабочих станций.

Сеть с выделенным сервером - здесь один из компьютеров выполняет функции хранения данных общего пользования, организации взаимодействия между рабочими станциями, выполнения сервисных услуг - сервер сети. На таком компьютере выполняется операционная система, и все разделяемые устройства (жесткие диски, принтеры, модемы и т.п.) подключаются к нему, выполняет хранение данных, печать заданий, удаленная обработка заданий. Рабочие станции взаимодействуют через сервер, поэтому логическую организацию такой сети можно представить топологией «звезда», где центральное устройство - сервер. Достоинства: выше скорость обработки данных (определяется быстродействием центрального компьютера, и на сервер устанавливается специальная сетевая операционная система, рассчитанная на обработку и выполнение запросов, поступивших одновременно от нескольких пользователей); обладает надежной системой защиты информации и обеспечения секретности; проще в управлении по сравнению с равноправными. Недостатки: такая сеть дороже из-за отдельного компьютера под сервер, менее гибкая по сравнению с равноправной.

Любая компьютерная сеть характеризуется: топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами.

Наиболее распространены следующие технологии¹:

• для локальных сетей: Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG – AnyLAN², Gigabit Ethernet.

• для глобальных сетей: X.25, Frame Relay, ATM.