Тема №4

Используемое программное обеспечение. Текстовые процессоры и электронные таблицы. Графика и САПР (системы автоматизированного проектирования). Программное обеспечение баз данных. Электронная почта. ПО коллективного пользования.

Техническое обеспечение информационно-вычислительных сетей Структурно ИВС содержит:

□ компьютеры (хост-компьютеры, сетевые компьютеры, рабочие станции, серверы), размещенные в узлах сети;

□ аппаратуру и каналы передачи данных, с сопутствующими им периферийны­ми устройствами;

□ интерфейсные платы и устройства (сетевые платы, модемы);

□ маршрутизаторы и коммутационные устройства.

Серверы и рабочие станции

В сетях могут объединяться как однопользовательские мини- и микрокомпьютеры (в том числе и персональные), оснащенные терминальными устройствами для связи с пользователем или выполняющие функции коммутации и маршрутизации сообщений, так и мощные многопользовательские компьютеры (мини-компьютеры, большие компьютеры). Последние выполняют эффективную обработку данных и дистанционно обеспечивают пользователей сети всевозможными информационно-вычислительными ресурсами. В локальных сетях эти функции реализуют серверы и рабочие станции.

Рабочая станция (workstation) — подключенный к сети компьютер, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам. Часто рабочую станцию (равно как и пользователя сети, и даже прикладную задачу, выполняемую в сети) называют клиентом сети. В качестве рабочих станций могут выступать как обыч­ные и мощные компьютеры, так и специализированные — «сетевые компьюте­ры» (NЕТ РС –Network Computer).

Рабочая станция сети на базе обычного компьютера функционирует как в сете­вом, так и в локальном режимах. Она оснащена собственной операционной сис­темой и обеспечивает пользователя всем необходимым для решения прикладных задач. Рабочие станции иногда специализируют для выполнения графических, инженерных, издательских и других работ. В этом случае они должны строиться на базе мощного компьютера, имеющего два процессора, емкий и быстродейст­вующий жесткий диск с интерфейсом SCSI, хороший 19-21-дюймовый монитор (а иногда и оснащенные соответствующей графической платой два монитора — например, один для отображения проекта, а второй для отображения меню или сообщений электронной почты).

Рабочие станции на базе сетевых компьютеров могут функционировать, как пра­вило, только в сетевом режиме при наличии в сети сервера приложений. Отличие сетевого компьютера (Network Personal Computer— NET РС) от обычного в том, что он максимально упрощен: классический NET РС не содержит диско­вой памяти (часто его называют бездисковым ПК). Он имеет упрощенную мате­ринскую плату, основную память, а из внешних устройств присутствуют только дисплей, клавиатура, мышь и сетевая карта обязательно с чипом ПЗУ BootROM, обеспечивающим возможность удаленной загрузки операционной системы с сер­вера сети (это классический «тонкий клиент» сети). Для работы, например, в интранет-сети такой компьютер должен иметь столько вычислительных ресурсов, сколько требует web-браузер.

Поскольку оставить клиента сети совсем без возможностей локального исполь­зования компьютера, например, для работы в текстовом или табличном процес­соре со своим персональным «рабочим столом», не совсем гуманно, то иногда ис­пользуются версии сетевого компьютера, имеющего небольшую дисковую память. Сменные дисководы и дисководы для сменных дисков должны отсутствовать и целях обеспечения информационной безопасности: чтобы через них не занести в сеть (или вынести) нежелательную информацию — программы, данные, компь­ютерные вирусы. Конструктивно NЕТ РС выполнены в виде компактного системного блока — подставки под монитор (Network Computer ТС фирмы Boundless Technologies) или встроенной в монитор системной платы NЕТ РС Wintern фирмы Wyse Technology).

Cервер (server) — это выделенный для обработки запросов от всех рабочих стан­ции сети многопользовательский компьютер, предоставляющий этим станциям доступ к общим системным ресурсам (вычислительным мощностям, базам данных, библиотекам программ, принтерам, факсам и т. д.) и распределяющий эти ресурсы. Сервер имеет свою сетевую операционную систему, под управлением которой и происходит совместная работа всех звеньев сети. Из наиболее важных требований, предъявляемых к серверу, следует выделить высокую производительность и надежность работы.

Сервер, кроме предоставления сетевых ресурсов рабочим станциям, может и сам выполнять содержательную обработку информации по запросам клиентов -такой сервер часто называют сервером приложений. Сервер приложений — это работающий в сети мощный компьютер, имеющий программное обеспечение (приложения), с которым могут работать клиенты сети. Существуют два варианта использования сервера приложений. Приложение по запросу клиента может загружаться по сети в рабочую станцию и выполняться там (такая технология иногда называется «толстым клиентом»); на рабочую станцию по запросу допускается загружать не только программу-приложение, но и нужную операционную систему (удаленная загрузка компьютера), но для этого необходимо наличие на компьютере пользователя сетевой карты с сетевым ПЗУ. Приложение по запросу пользователя может в другом варианте выполняться непосредственно на сервере, а на рабочую станцию тогда передаются лишь результаты работы (технология иногда называется «тонким клиентом» или «режимом терминала»).

Серверы в сети часто специализируются.

Специализированные серверы используются для устранения наиболее «узких» мест в работе сети: это создание и управление базами данных и архивами данных, поддержка многоадресной факсимильной связи и электронной почты, управление многопользовательскими терминалами (принтеры, плоттеры) и т. д.

Примеры специализированных серверов:

1. Файл-сервер (File Server) предназначен для работы с базами данных, имеет объемные дисковые запоминающие устройства, часто на отказоустойчивых: дисковых массивах RAID емкостью до терабайта.

2. Сервер резервного копирования (Storage Express System) применяется для ре­зервного копирования информации в крупных многосерверных сетях, исполь­зует накопители на магнитной ленте (стримеры) со сменными картриджами емкостью до 5 Гбайт; обычно выполняет ежедневное автоматическое архиви­рование со сжатием информации от серверов и рабочих станций по сценарию, заданному администратором сети (естественно, с составлением каталога архива) .

3. Факс-сервер (Fax Server) — выделенная рабочая станция для организации эффективной многоадресной факсимильной связи, с несколькими факс - мо­демными платами, со специальной защитой информации от несанкционирован­ного доступа в процессе передачи, с системой хранения электронных факсов (один из вариантов —Net SatisFAXion Software в сочетании с факс-модемом SatisFAXion).

4. Почтовый сервер (Mail Server) — то же, что и факс-сервер, но для организа­ции электронной корреспонденции, с электронными почтовыми ящиками.

5. Сервер печати (Print Server) предназначен для эффективного использования системных принтеров.

6.Серверы-шлюзы в Интернет выполняют роль маршрутизатора, почти всегда совмещенную с функциями почтового сервера и сетевого брандмауэра, обеспечивающего безопасность сети.

7. Прокси-сервер (Proxy Server) — эффективное и популярное средство под­ключения локальных корпоративных сетей к сети Интернет. Прокси-сер­вер — компьютер, постоянно подключенный к сети Интернет, загружающий информацию из сети Интернет в базу данных и передающий ее дальше по ло­кальной сети. Общение корпоративной сети с сетью Интернет происходит че­рез прокси-сервер, поэтому эффективно организуется защита корпоративной информации, осуществляется контроль всех соединений с глобальной сетью, запрет общения с определенными сайтами Интернета, запрет использования ряда протоколов и получения определенных типов файлов, а также фильт­рация данных, выполняемая с помощью защитных экранов (брандмауэров) сервера.

Компьютеры, имеющие непосредственный доступ в глобальную сеть, часто называют хост-компьютерами.

Маршрутизаторы и коммутирующие устройства

Основным назначением узлов коммутации является прием, анализ, а в сетях с маршрутизацией еще и выбор маршрута, и отправка данных по выбранному на­правлению. В общем случае узлы коммутации включают в себя и устройства межсетевого интерфейса.

Узлы коммутации вычислительных сетей содержат устройства коммутации (ком­мутаторы). Если они выполняют коммутацию на основе иерархических сете­вых адресов, их называют маршрутизаторами.

Устройства коммутации занимают важное место в системах передачи инфор­мации в вычислительных сетях. С помощью устройств коммутации значительно сокращается протяженность каналов связи в сетях с несколькими взаимодейст­вующими абонентами: вместо того, чтобы прокладывать несколько каналов свя­зи от данного абонента ко всем остальным, можно проложить лишь по одному каналу от каждого абонента к общему коммутационному узлу. В связи с этим, если не предъявляются чрезвычайно жесткие требования к оперативности и до­стоверности передачи данных в вычислительных сетях, используются коммути­руемые каналы связи.

Узлы коммутации осуществляют один из трех возможных видов коммутаци при передаче данных:

□ коммутацию каналов;

□ коммутацию сообщений;

□ коммутацию пакетов.

Сообщения и пакеты часто называют дейтаграммами.

Дейтаграмма (datagram) — это самостоятельный пакет данных (сообщение), содержащий в своем заголовке достаточно информации, чтобы его можно было передать от источника к получателю независимо от всех предыдущих и последующих сообщений.

Коммутация каналов

Между пунктами отправления и назначения устанавливается непосредственное физическое соединение путем формирования составного канала из последовательно соединенных отдельных участков каналов связи. Такой сквозной физический составной канал организуется в начале сеанса связи, поддерживается в течение всего сеанса и разрывается после окончания передачи. Формирование сквозного канала обеспечивается путем последовательного включения ряда коммутационных устройств в нужное положение постоянно на все время сеанса связи. Время создания такого канала сравнительно большое, и это один из недостатков данного метода коммутации. Образованный канал недоступен для посторонних абонентов. Монополизация взаимодействующими абонентами подканалов, образующих физический канал, обусловливает снижение общей пропускной способности сети передачи данных. И это при том, что образованный физический канал часто бывает недогружен.

Основные достоинства метода:

- возможность работы и в диалоговом режиме, и в реальном масштабе времени;

- обеспечение полной прозрачности канала.

Применяется метод коммутации каналов чаще всего при дуплексной передаче аудиоинформации (обычная телефонная связь — типичный пример).

Коммутация сообщений

Данные передаются в виде дискретных порций разной длины (сообщений), при чем между источником и адресатом сквозной физический канал не устанавливается и ресурсы коммуникационной системы предварительно не распределяются. Отправитель лишь указывает адрес получателя. Узлы коммутации анализируют адрес и текущую занятость каналов и передают сообщение по свободному в данный момент каналу на ближайший узел сети в сторону получателя. В узлах коммутации имеются коммутаторы, управляемые связным процессором, который также обеспечивает временное хранение данных в буферной памяти, контроль достоверности информации и исправление ошибок, преобразование форматов данных, формирование сигналов подтверждения получения сообщения. Ввиду наличия буферной памяти появляется возможность устанавливать согласованную скорость передачи сообщения между двумя узлами. Прозрачность передачи данных в этом режиме только кодовая (битовая); временная прозрачность не обеспечивается. Вследствие этого фактора затруднена работа в диалоговом режиме и в режиме реального времени. Некоторые возможности реализации означенных

режимов остаются реализуемыми лишь благодаря высокой скорости передачи и возможности выполнять приоритетное обслуживание заявок. Применяется этот вид коммутации в электронной почте, телеконференциях, электронных новостях и т.п.

Коммутация пакетов

В современных системах для повышения оперативности, надежности передачи и уменьшения емкости запоминающих устройств узлов коммутации данные сообщения разбиваются на несколько более коротких стандартной длины, назы­ваемых пакетами (иногда очень короткие сообщения, наоборот, объединяются вместе в пакет). Стандартный размер пакетов обуславливает соответствующую стандартную разрядность оборудования узлов связи и максимальную эффектив­ность его использования. Пакеты могут следовать к получателю даже разными путями и непосредственно перед выдачей абоненту объединяются (разделяются) для формирования законченных сообщений. Этот вид коммутации обеспечивает наибольшую пропускную способность сети и наименьшую задержку при переда­че данных. Недостатком коммутации пакетов является трудность, а иногда и не­возможность его использования для систем, работающих в интерактивном режи­ме и в реальном масштабе времени. Хотя в последние годы в этом направлении достигнут заметный прогресс — активно развиваются технологии интернет-теле­фонии. Одно из направлений этой технологии — создание виртуального канала для передачи пакетов путем мультиплексирования во времени использования каждого узла коммутации. Временной ресурс порта узла разделяется между не­сколькими пользователями так, что каждому пользователю отводится постоянно множество минимальных отрезков времени и создается впечатление непрерыв­ного доступа.

Коммутация сообщений и пакетов относится к логическим видам коммутации, так как при таком использовании формируется лишь логический канал между абонентами. При логической коммутации взаимодействие абонентов выполняет­ся через запоминающее устройство, куда поступают сообщения от всех абонен­тов, обслуживаемых данным узлом. Каждое сообщение (пакет) имеет адресную часть, определяющую отправителя и получателя; в соответствии с адресом выби­рается дальнейший маршрут и передается сообщение из запоминающего устрой­ства узла коммутации.

Способ передачи, задействующий логическую коммутацию пакетов, часто требу­ет наличия в центре коммутации специальных связных мини- или микрокомпью­теров, осуществляющих прием, хранение, анализ, разбиение, синтез, выбор марш­рута и отправку сообщений адресату.

Коммутаторы применяются в узлах коммутации и в качестве межсетевого и внут-рисетевого интерфейсов, выполняя функции моста — соединителя нескольких сегментов сети воедино.

В узлах коммутации могут использоваться также концентраторы и удаленные мультиплексоры. Их основное назначение состоит в объединении и уплотнении входных потоков данных, поступающих от абонентов по низкоскоростным кана­лам связи, в один или несколько более скоростных каналов связи и наоборот.

Маршрутизация в сетях

Как уже говорилось, в сетях с маршрутизацией информации возникает зада маршрутизации данных. В системах с коммутацией каналов и при создании виртуального канала маршрутизация организуется один раз при установлении начального соединения. При обычных режимах коммутации пакетов и сообщений маршрутизация выполняется непрерывно по мере прохождения данных от одного узла коммутации к другому.

Существует два основных способа маршрутизации: с предварительным установлением соединения, при котором перед началом обмена данными между узлами сети должна быть установлена связь с определенными параметрами, и динами­ческий, использующий протоколы дейтаграммного типа, по которым сообщение предается в сеть без предварительного установления соединения.

Маршрутизация заключается в правильном выборе выходного канала в узле ком­мутации на основании адреса, содержащегося в заголовке пакета (сообщения).

Варианты адресации компьютеров в сети

Наибольшее распространение получили три варианта адресации:

- аппаратные адреса предназначены для сетей небольшого размера, поэтому они имеют простую неиерархическую структуру. Адреса могут быть закоди­рованы в двоичной или в шестнадцатеричной системах счисления. Разряд­ность адреса может быть любой — это внутреннее дело конкретной сети или подсети. Присвоение аппаратных адресов происходит автоматически: либо они встраиваются в аппаратуру (модемы, адаптеры и т. д.), либо генерируют­ся при каждом новом запуске оборудования;

- символьные адреса или имена предназначены для пользователей и поэтому должны нести смысловую нагрузку. В больших сетях такие адреса имеют ие­рархическую систему и состоят из отдельных доменов, идентифицируемых буквенными сокращенными наименованиями объектов, часто понятных пользователю (подобие доменных адресов в сети Интернет). Они могут иметь очень большую длину;

- числовые составные адреса фиксированного компактного формата. В качест­ве примера можно сослаться на IP-адреса в Интернете.

В современных сетях для адресации часто одновременно сочетаются все три варианта адресов. Пользователь указывает символьный адрес, который сразу же сети заменяется на числовой (по таблицам адресов, хранимых на сервере имен сети). При поступлении передаваемых данных в сеть назначения числовой адрес заменяется на аппаратный. Возможная технология адресации сообщений заключается в следующем. Компьютер-отправитель посылает всем компьютерам сети широковещательное сообщение с просьбой опознать свое числовое имя. Опознавшему адрес компьютеру высылается аппаратный адрес, а затем и само сообщение.

Оптимальная маршрутизация обеспечивает:

- максимальную пропускную способность сети;

- минимальное время прохождения пакета от отправителя к получателю;

- надежность доставки и безопасность передаваемой информации.

Маршрутизация может быть централизованной и децентрализованной. Централизованная маршрутизация допустима только в сетях с централизованным управлением: выбор маршрута осуществляется в центре управления сетью и коммутаторы в узлах лишь реализуют поступившее решение. При децентрализованной маршрутизации функции управления распределены между узлами коммутации, в которых, как правило, имеется связующий процессор.

Методы маршрутизации

1. Простая маршрутизация при выборе дальнейшего пути для сообщения (па­кета) учитывает лишь статическое априорное состояние сети, ее текущее со­стояние — загрузка и изменение топологии из-за отказов — не учитывается. Одно из направлений простой маршрутизации - лавинное отправление сооб­щения сразу по всем свободным каналам. О достоинствах такой маршрутиза­ции говорить не приходится.

2. Фиксированная маршрутизация учитывает только изменение топологии сети. Для каждого узла назначения канал передачи выбирается по электронной таблице маршрутов (route table), определяющей кратчайшие пути и время доставки информации до пункта назначения. Эта маршрутизация использу­ется в сетях с установившейся топологией.

3. Адаптивная маршрутизация учитывает и изменение загрузки, и изменение топологии сети. При выборе маршрута информация из таблицы маршрутов дополняется данными о работоспособности и занятости каналов связи, опера­тивной информацией о существующей очереди пакетов на каждом канале. В локальном варианте этой маршрутизации учитываются данные только о ка­налах, исходящих из текущего узла, а при распределенной адаптивной марш­рутизации и данные, получаемые от соседних узлов коммутации.

Маршрутизаторы иногда называют зеркалами: они получают сообщения из од­ного участка сети, определяют получателя сообщения и передают это сообщение на другой участок сети. Они широко используются и в качестве межсетевого ин­терфейса, обеспечивая соединение сетей на. более высоком уровне, нежели мос­ты, поскольку им доступна информация о структуре сети и связях ее элементов между собой.

Маршрутизаторы обычно создаются на базе одного или нескольких процессоров и имеют специализированную операционную систему.

Концентраторы также используются для коммутации каналов в компьютерных сетях. Описанные при рассмотрении СТОД функции концентраторов - это один достаточно простой частный случай. В сетях основные функции концен­тратора заключаются в повторении сигналов (повторитель) и концентрировании в себе (концентратор) как в центральном устройстве функций объединения компьютеров в единую сеть. Их часто называют хабами или многопортовыми повторителями. Концентратор образует из подключенных к его портам отдельных физических сегментов сети общую среду передачи данных - некий логиче­ский сегмент, обладающий всеми функциями физического.

Концентраторы-хабы могут быть трех типов:

□ пассивными, просто соединяющими сегменты сети одного типа, ничего ново­го не добавляя;

□ активными, которые кроме соединения сегментов выполняют и усиление (регенерирование) сигналов (они, как и повторители, позволяют увеличить рас­стояние между соединяемыми устройствами);

□ интеллектуальными, дополнительно к функциям активных хабов выполняю­щими маршрутизацию сигналов по сегментам (посылают данные только в те сегменты, для которых они предназначена) и обеспечивающими некоторые сервисные технологии, например, защиту информации от несанкционирован­ного доступа, самодиагностику и автоматическое отключение плохо работающих портов и т. д.

Модемы и сетевые карты

Модем (МОдулятор-ДЕМодулятор) — устройство прямого (модулятор) и обрат­ного (демодулятор) преобразования сигналов к виду, принятому для использо­вания в определенном канале связи.

Модемы бывают самые разные, но в первую очередь их можно разделить на ана­логовые и цифровые.

Аналоговые модемы

Это самые распространенные сейчас модемы. Первоначально аналоговый модем предназначен для выполнения следующих функций:

- при передаче для преобразования широкополосных импульсов (цифрового кода) в узкополосные аналоговые сигналы;

- при приеме для фильтрации принятого сигнала от помех и детектирования, то есть обратного преобразования узкополосного аналогового сигнала в циф­ровой код.

Преобразование, выполняемое при передаче данных, обычно связано с их модуляцией.

Модуляция — это изменение какого-либо параметра сигнала в канале связи (модулируемого сигнала) в соответствии с текущими значениями передаваемых данных (модулирующего сигнала).

Демодуляция — это обратное преобразование модулированного сигнала (возможнo, искаженного помехами при прохождении в канале связи) в модулирующий сигнал.

В современных модемах встречаются чаще всего три вида модуляции:

- частотная - FSK (Frequence Shift Keying);

- фазовая - PSK (Phase Shift Keying);

- квадратурная амплитудная — QAM (Quadrature Amplitude Modulation).

При частотной модуляции в соответствии с текущими значениями модулирующего сигнала (передаваемых данных) изменяется частота физического сигнала (обычно синусоидального) при неизменной его амплитуде. В простейшем случае значениям первого и нулевого битов данных соответствуют два значения частот, например 980 Гц и 1180 Гц, как было принято в одном из первых протоколов V.21 передачи данных. Частотная модуляция весьма помехоустойчива, так как передаче искажается обычно лишь амплитуда сигнала.

Внутренние и внешние модемы

Модемы бывают внутренние и внешние(Существуют так же специальные типы модемов в виде PC- карт (PCMCIA), но они предназначены для компьютеров типа ноутбуков, и по этому они здесь не рассматриваются.). Внутренние модемы выполнены в виде платы расширения, вставляемый в специальный слот расширения на материнской плате компьютера. Внешний модем, в отличие от внутреннего, выполнен в виде отдельного устройства, т.е. в отдельном корпусе и со своим блоком питания, когда внутренний модем получает электричество от блока питания компьютера. Так какие же достоинства и недостатки у внешних и внутренних модемов?

Внутренний модем

Достоинства

1. Все внутренние модели без исключения(в отличие от внешних) имеют встроенное FIFO. (First Input First Output - первым пришел, первым принят). FIFO это микросхема, обеспечивающая буферизацию данных. Обычный модем при прохождении байта данных через порт каждый раз запрашивает прерывания у компьютера. Компьютер по специальным IRQ(Interrupt Request) линиям прерывает на некоторое время работу модема, а потом опять возобновляет её. Это замедляет работу компьютера в целом. FIFO же позволяет использовать прерывания в несколько раз реже. Это имеет большое значение при работе в многозадачных средах. Таких как Windows95, OS/2, Windows NT, UNIX и других.

2. При использовании внутреннего модема уменьшается количество проводов, натянутых в самых неожиданных местах. Так же внутренний модем не занимает драгоценное место на рабочем столе.

3. Внутренние модемы являются последовательным портом компьютера и не занимают существующих портов компьютера.

4. Внутренние модели модемов всегда дешевле внешних.

Недостатки

1. Занимают слот расширения на материнской плате компьютера. Это очень неудобно на мультимедийных машинах, на которых установлено большое количество дополнительных плат, а также на компьютерах, которые работают серверами в сетях.

2. Нет индикаторных лампочек, которые при имении определённого навыка позволяют следить за процессами происходящими в модеме.

3. Если модем завис, то восстановить работоспособность можно восстановить только клавишей перезагрузки компьютера "RESET".

Внешние модемы

Достоинства

1. Они не занимают слот расширения, и при необходимости их можно легко отключить и перенести на другой компьютер.

2. На передней панели есть индикаторы, которые помогают понять, какую операцию сейчас производит модем.

3. При зависании модема не нужно перезагружать компьютер, достаточно выключить и включить питание компьютера.

Недостатки

1. Необходима мультикарта со встроенным FIFO. Без FIFO модем конечно будет работать, но при этом будет падать скорость передачи данных.

2. Внешний модем занимает драгоценное место на рабочем столе и ему требуются дополнительные провода для подключения. Это тоже создает некоторое неудобство.

3. Он занимает последовательный порт компьютера.

4. Внешний модем всегда дороже аналогичного внутреннего, т.к. включает корпус с индикаторными лампочками и блок питания.

Роль индикаторных лампочек

1. MR(Modem Ready)

Показывает, что модем включен и готов к работе. 1. TR(Terminal Ready)

Этот индикатор горит, когда модем обнаруживает DTR(Data Terminal Ready), передаваемый коммуникационной программой.

1. HS(High Speed)

А этот индикатор загорается, когда модем работает с максимально возможной для него скоростью

1. CD(Carrier Detect)

Горит, когда модем обнаруживает несущую. Он должен гореть во время соединения модемов и на протяжении всего сеанса связи, пока один из модемов не "положит трубку"

1. AA(Auto Answer)

Показывает, что модем включен в режим автоответа, т.е. будет сам отвечать на все входящие звонки. Если модем обнаруживает Ring(AHni. - звонок), то этот индикатор мерцает.

1. OH(OffHook)

Этот индикатор эквивалентен снятой трубке телефона. Он горит, когда модем занимает линию.

1. RD(Receive Data)

Мерцает при приеме компьютером данных.

1. SD(SendData)

Этот индикатор мигает, когда компьютер посылает данные. Марки модемов

На сегодняшний день фактическим стандартом является модем со скоростью соединения 14400 и протоколами передачи данных V32 и V32bis( и улучшенные например, HST и V32terbo). Ориентироваться сегодня стоит на этот стандарт. Но и он, как и всё в компьютерном мире неустойчиво, и постепенно отмирает. Конечно, лучше всего брать модем со скоростью соединения 28800 и протоколами передачи данных V34( и его подмножества V.Fast и V.Everything). Также есть улучшенная разновидность протокола V34+. Он позволяет вести прием/передачу на скоростях до 33600. Модемы некоторых фирм имеют специализированные протоколы для особых условий эксплуатации. Обычно на сильно зашумленных линиях. На них эти протоколы ведут себя безупречно. Но какой тогда разговор об нормальных "чистых" линиях? Такими протоколами являются HST, разработанный фирмой USRobotics®. Так же существуют два протокола разработанные Zyxel® . Это Zyx и ZyCell. Zyx - это протокол с возможностью связи с аналогичными моделями на скоростях 16800 и 19200. A, ZyCell -специальный протокол для спутниковой и сотовой связи. Единственным недостатком таких протоколов является то, что они связываются на фирменных протоколах только с аналогичными моделями.

Теперь можно рассмотреть некоторые марки модемов.

GVC

Эта фирма известна прежде всего тем, что производит недорогие, но достаточно надежные модели.

Например модель GVC 14440 F1114HV - хорошо зарекомендовавшая в наших условиях модель. Она практически безошибочно ловит сигнал BUSY. Это факс-модем, и он имеет факс класса II. Так же в нем реализована подстройка уровня сигнала к качеству линии. Одним из его преимуществ является бесшумное герконовое реле.

ZyXEL

Пару лет назад это была одна из самых популярных и престижных моделей, но на сегодняшний день фирма сильно сдала свои позиции, в основном на фоне достижений USRobotics.

Все разновидности модемов фирмы ZyXEL разбиты на серии.

Серия 1496 - кроме стандартных протоколов V32 и V32bis, имеют собственные протоколы: Zyx и ZyCell. В этих моделях имеется голосовой режим (VOICE) для того, что бы посылать и принимать голосовые сообщения. Так же имеется режим определения номера (АОН -Автоматический определитель номера).

Модели серии 1496 обладают адаптивным факсом, это означает, что модем позволяет автоматически идентифицировать абонента и переключаться соответственно на факс, модем или голос.

Так же модемы ZyXEL могут работать на выделенных четырехпроводных линиях, развивая при этом скорость передачи до 115200 бод.

USRobotics

Эта фирма выпускает несколько серий модемов: USR Sportster, USR Courier, USR WorldPort и другие. Модели WorldPort предназначены для портативных компьютеров. Из-за этого они не получили широкого распространения. Высокопроизводительная серия Courier по некоторым изложенным ниже причинам не получила в нашей стране большого распространения. Остается только серия Sportster. Модемы этой серии охватывают всю гамму скоростей от 14400 до 33600. Они бывают как внутренними, так и внешними и имеют множество модификаций, различающихся как программно, так и аппаратно. Довольно удобно, что модемы серии Sportster имеют возможность программно-аппаратного апгрейда до более дорогой и намного более функциональной серии Courier. После апгрейда обычный USR Sportster

превращается в Courier. При этом он приобретает такое важное преимущество как встроенный протокол HST(High Speed Technology).

В 1991 году четыре канадских программиста задумались: а почему это Sportster так похож на старый Courier? Когда же они разобрали несколько модемов, то поняли что Sportster и Courier отличаются только прошивкой, которая автодетектирует тип модема по хитрым перемычкам и NVRAM (Non Violatible Random Access Memory - энергонезависимая память модема) и для серии Sportster просто отключает HST и все остальные возможности Courier.

Сетевые карты

Вместо модема в локальных сетях можно использовать сетевые адаптеры (сетевые карты, network adapter, net card), выполненные в виде плат расширения, устанавливаемых в разъем материнской платы. Еще есть карты, устанавливаемые в разъем ISA, но современные устанавливаются обычно в разъем PCI. Для портативных компьютеров имеются PCMCIA-адаптеры. Появились сетевые адаптеры и для интерфейса USB.

Сетевые адаптеры можно разделить на две группы:

- адаптеры для клиентских компьютеров,

- адаптеры для серверов.

В адаптерах для клиентских компьютеров значительная часть работы по приему - передаче сообщений перекладывается на программу, выполняемую в ПК. Такой адаптер проще и дешевле, но он дополнительно загружает центральный процессор машины.

Адаптеры для серверов снабжаются собственными процессорами, выполняющи­ми всю нужную работу.

Основными характеристиками сетевых карт являются:

- установленная микросхема контроллера (микрочипа);

- разрядность — имеются 8-, 16-, 32- и 64-битовые сетевые карты (определяетется микрочипом);

- скорость передачи — от 10 до 1000 Мбит/с (наиболее популярные — \О и 100 Мбит/с);

- тип подключаемого кабеля — коаксиальный кабель толстый и тонкий, неэкранированная витая пара, волоконно-оптический кабель;

- поддерживаемые стандарты передачи данных — Ethernet, IEEE 802.3, Token Ring, FDDI и т. д.

Микросхема контроллера имеет важнейшее значение, она определяет многие па­раметры адаптера, в том числе надежность и стабильность работы. Так, микрочипы ряда фирм имеют конфликты с некоторыми компонентами компьютера, микрочипы Realtec, Intel в этом плане более «уживчивы» и надежны.

На сетевых картах может быть установлен также чип ПЗУ BootROM, обеспечи­вающий возможность удаленной загрузки операционной системы с сервера сети, то есть использования сетевого компьютера без дисковой памяти.

В качестве межсетевого интерфейса для соединения сетей между собой задействуются повторители, мосты, маршрутизаторы и шлюзы. Поскольку эти устройства наиболее активно применяются для объединения локальных вычислительных сетей, они подробнее рассмотрены в следующем разделе.

В качестве устройств сопряжения компьютера с аппаратурой передачи данных и с терминальными устройствами используются:

- линейные адаптеры;

- мультиплексоры передачи данных;

- связные процессоры.

Программное и информационное обеспечение сетей

Наряду с аппаратными средствами ИВС должны иметь в своем составе и сложное программное и информационное обеспечение.

Программное обеспечение информационно-вычислительных сетей

Программное обеспечение информационно-вычислительных сетей выполняет координацию работы основных звеньев и элементов сети; организует коллективный доступ ко всем ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение ресурсов с целью повышения эффективности обработки информации; выполняет техническое обслуживания и контроль работоспособности сетевых устройств.

Сетевое программное обеспечение состоит из трех составляющих:

- общего программного обеспечения;

- системного программного обеспечения;

- специального программного обеспечения.

Общее программное обеспечение образуется из компонентов базового программного обеспечения отдельных компьютеров, входящих в состав сети, и включает в себя операционные системы, системы автоматизации программирования и системы технического обслуживания.

Системное программное обеспечение представляет собой комплекс программных средств поддерживающих и координирующих взаимодействие всех ресурсов сети как единой системы.

Специальное программное обеспечение предназначено для максимального удовлетворения пользователей программами часто решаемых задач и, соответственно, содержит прикладные программы пользователя, ориентированные на специфику его предметной области.

Особая роль в программном обеспечении отводится операционным системам.

Они имеются как в составе общего программного обеспечения (операционные

системы отдельных компьютеров), так и в составе системного программного

сетевая операционная система, устанавливаемая на сервере или на одном из

компьютеров одноранговой сети.

Сетевая операционная система (СОС) включает в себя набор управляющих и обслуживающих программ, обеспечивающих:

- координацию работы всех звеньев и элементов сети;

- оперативное распределение ресурсов по элементам сети;

- распределение потоков заданий между узлами вычислительной сети;

- установление последовательности решения задач и обеспечение их общесетевыми ресурсами;

- контроль работоспособности элементов сети и обеспечение достоверности выходной информации;

- защиту данных и вычислительных ресурсов от несанкционированного доступа;

- выдачу справок об использовании информационных, программных и технических ресурсов сети.

В большинство сетевых операционных систем встроена поддержка протоколов TCP/IP, IPX/SPX, NetBEUI.

Протоколы TCP/IP были разработаны в США для сети Министерства обороны ARPAnet. Ввиду высокой надежности управления сетью и универсальности в части используемых компьютеров (IBM PC, Macintosh и т. д.) и операционных систем (Windows, UNIX и т.д.) эти протоколы стали базовыми протоколами для сети Интернет.

Протоколы SPX/IPX разработаны фирмой Novell. Отличительная особенность этих протоколов — маршрутизация, обеспечивающая кратчайший путь для пере­дачи данных по сети и сопутствующее гарантированное установление надежной связи. Выбор кратчайшего пути основан на следующем механизме. Машина-ис­точник посылает по сети широковещательный запрос по всем путям до машины-приемника. Путь, обеспечивший минимальную задержку в получении ответного эхо-сигнала, принимается за кратчайший. Этот механизм, конечно, существенно увеличивает трафик по сети, и в этом его основной недостаток.

Протокол NetBEUI — детище фирмы IBM и создавался для обслуживания не­больших сетей, в которых он очень популярен по причине своей простоты и вы­сокой скорости работы. Но в нем отсутствует маршрутизация, и его поддержива­ют только операционные системы фирм IBM и Microsoft (не поддерживает, например, ОС UNIX).

Функциональные возможности операционных систем расширяются с помощью утилит — специальных программ, используемых операционной системой для | выполнения прикладных функций.

Информационное обеспечение сетей

Информационное обеспечение сети представляет собой единый информацион­ный фонд, ориентированной на задачи, решаемые в сети, и содержащий массивы данных общего использования, доступные всем абонентам сети, и массивы индивидуального использования, доступные отдельным абонентам. В состав инфор­мационного обеспечения входят базы данных и знаний, локальные, хранящиеся n;i сервере или на одном компьютере, и распределенные, хранящиеся на не­скольких серверах или компьютерах, индивидуального и коллективного исполь­зования.

Для работы с сетевыми базами данных применяются обычные СУБД (системы управления базами данных) и сетевые СУРБД (системы управления распреде­ленными базами данных).

Сетевые операционные системы

Структура сетевой операционной системы

Сетевая операционная система (сетевая ОС) составляет основу любой вы­числительной сети. Каждый компьютер в сети в значительной степени ав­тономен, поэтому в широком смысле под сетевой операционной системой 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.

В сетевой операционной системе отдельной рабочей станции можно выде­лить несколько частей, каждая из которых имеет определенное функцио­нальное назначение.

Средства управления локальными ресурсами компьютера:

• распределение оперативной памяти между процессами;

• планирование и диспетчеризация процессов;

• управление процессорами в мультипроцессорных компьютерах;

• управление периферийными устройствами и управление ресурсам; локальных ОС.

Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее пользо­вание — серверная часть ОС (сервер):

• блокировка файлов и записей, необходимая для их совместного ис­пользования;

• ведение справочников имен сетевых ресурсов;

• обработка запросов удаленных пользователей к собственной файловой системе и базе данных;

• управление очередями запросов удаленных пользователей к собствен­ным периферийным устройствам.

Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам и сред'"' использования этих ресурсов и услуг — клиентская часть ОС (редиректор):

• распознавание и перенаправление в сеть запросов доступа к удаленным ресурсам от приложений и пользователей (при этом запрос приложения поступает в локальной форме, а передается в сеть в форме, соответствующей требованиям сервера);

• прием ответов от серверов и преобразование их в локальную форму. В результате такого преобразования выполнение локальных и удаленных запросов для приложения неразличимо.

Коммуникационные средства ОС, с помощью которых происходит обмен сообщениями в сети — средства транспортировки сообщений:

• адресация и буферизация сообщений;

• выбор маршрута передачи сообщения по сети;

• обеспечение надежности передачи и т. п.

В зависимости от функций, возлагаемых на конкретный компьютер, в его операционной системе может отсутствовать либо клиентская, либо серверная часть.

Редиректор перехватывает все запросы, поступающие от приложений, и визирует их. Если выдан запрос к ресурсу данного компьютера, то он переадресуется соответствующей подсистеме локальной ОС, если же это запрос к удаленному ресурсу, то он перенаправляется в сеть. При этом клиентская часть преобразует запрос из локальной формы в сетевую и передает его транспортной подсистеме, которая отвечает за доставку сообщений указанному серверу. На принимающем компьютере серверная часть операционной системы преобразует запрос и передает его для выполнения своей локальной ОС. После того как результат получен, сервер обращается к транспортной подсистеме и направляет ответ клиенту, выдавшему запрос. Клиентская часть преобразует результат в соответствующий формат и адре­сует его тому приложению, которое выдало запрос.

Первые сетевые ОС представляли собой совокупность существующей локальной ОС и надстроенной над ней сетевой оболочки. При этом в локальную ОС встраивался минимум сетевых функций, необходимый для работы оболочки. Основные сетевые функции выполнялись сетевой оболочкой. Примером такой технологии является использование на каждой рабочей станции сети операционной системы MS-DOS (начиная с третьей версии DOS, у нее появились необходимые для совместного доступа к файлам встроенные функции, такие как блокировка файлов и записей). Принцип построения сетевых ОС в виде сетевой оболочки над локальной ОС используется в современных ОС, например, в LANtastic или Personal Ware.

Однако более эффективным представляется путь разработки операционных систем изначально предназначенных для работы в сети. Сетевые функции у ОС такого типа глубоко встроены в основные модули системы, что обеспечивает их логическую стройность, простоту эксплуатации и модификации, а также высокую производительность. Примером такой ОС является система Windows NT/2000 фирмы Microsoft, которая благодаря встроенным сетевым средствам обеспечивает более высокую производительность и защищенность информации, чем сетевая ОС LAN Manager (совместная разработка Microsoft и IBM), являющаяся надстройкой над локальной операционной системой OS/2.

В современных сетевых операционных системах (NOS — Network Operation System) вычислительные операции производятся преимущественно на рабочих станциях. На основе сетевых систем создаются и успешно применяются системы с распределенной обработкой данных. Это, в первую очередь, связано с ростом вычислительных возможностей персональных компьютеров и все более активным внедрением мощных многозначных операционных систем: OS/2, Windows NT/2000/XP, Windows95/98. Кроме того, внедрение объектно-ориентированных технологий (OLE, DCE, IDАРI) позволяет уп­ростить организацию распределенной обработки данных. В такой ситуации основной задачей сетевой ОС становится объединение неравноценных oперационных систем рабочих станций и обеспечение транспортного уровня для широкого круга задач, таких как обработка баз данных, передача сообщений, управление распределенными ресурсами сети (directory/name service — сервис имен/каталогов). Применяют три основных подхода к организации управления ресурсами

сети.

Первый подход — таблицы объектов (Bindery) — используется в сетевых операционных системах NetWare 286 — NetWare 4.1x. 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 только одну информационную базу и контролировать ее. При расширении сети, добавлении новых серверов объем задач по управлению ресурсами сети резко возрастает. Администратор системы вынужден определять и кон­тролировать работу пользователей на каждом сервере сети. Абоненты се­ти, в свою очередь, должны точно знать, где расположены те или иные сетевые ресурсы, 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 — структура доменов (Domain) — используется в таких сетевых ОС, как LAN Server и LANManager. Все ресурсы и пользователи сети объединены в группы. Домен можно рассматривать как аналог таблиц объектов (bindery), только здесь такая таблица является обшей для нескольких серверов, а ресурсы серверов — общими для всего домена. Чтобы получить доступ к сети, пользователю достаточно подключиться к домену (зарегистрироваться), после этого ему становятся доступны все ресурсы домена, ресурсы всех серверов и устройств, входящих в состав домена. Однако и при таком подходе возникают проблемы при построении информационной системы с большим количеством пользователей, серверов и, соответственно, доменов. Например, в сети для предприятия или большой разветвленной организации проблемы уже связаны с обеспечением взаимодействия и управления несколькими доменами. (По содержанию эти проблемы такие же, как и в первом случае.)

Третий подход — система доменных имен ( DNS — Domain Name System) — лишен этих недостатков. Все ресурсы сети: сетевая печать, хране­ние данных, пользователи, серверы и т. п. — рассматриваются как от­дельные ветви или каталоги информационной системы. Таблицы, опре­деляющие DNS, находятся на каждом сервере. Во-первых, это повышает надежность и работоспособность системы, а во-вторых, — упрощает об­ращение пользователя к ресурсам сети. Зарегистрировавшись на одном сервере, пользователь получает доступ ко всем ресурсам сети. При таком подходе управлять системой проще, чем при использовании доменов, поскольку в первом случае все ресурсы сети определяются при помощи одной таблицы, а при доменной организации необходимо определять ре­сурсы, список пользователей и права доступа для каждого домена отдельно.

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

Сетевые ОС фирмы Novell

Рассмотрим семейство сетевых ОС фирмы Novell в порядке появления

версий.

NetWare 3.11

Отличается самой эффективной файловой системой среди современных сетевых ОС, имеет самый широкий выбор аппаратного обеспечения.

Ниже приводятся основные характеристики и требования к аппаратному обеспечению.

Центральный процессор: класса 386 и выше.

Минимальный объем жесткого диска: 9 Мбайт.

Объем оперативной памяти (ОП) на сервере: 4 Мбайт—4 Гбайт.

Минимальный объем ОП рабочей станции клиента: 640 Кбайт.

Операционная система: собственная разработка Novell.

Протоколы: IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange — межсетевой пакетный обмен/Sequenced Packet Exchange— упорядоченный пакетный обмен).

Мультипроцессорность: нет.

Количество пользователей: 250.

Максимальный размер файла: 4 Гбайт.

Шифрование данных: нет.

Windows 2000 Server

Эта операционная система специально разработана для установки на серве­ре. На рабочей станции работать она, конечно, будет, но в этом нет никако­го смысла, поскольку основная ее задача — управление компьютерной сетью. Для Windows 2000 Server необходим компьютер с рабочей частотой не ниже 500 МГц, объемом оперативной памяти не ниже 256 Мбайт, разме­ром винчестера не менее 20 Гбайт. Требования для установки системы на­много скромнее, но практика показывает, что при указанных параметрах большинство задач сети сервер решает прекрасно.

Windows XP

Операционная система разрабатывалась специально для рабочей станции. Как и Windows 2000, имеет файловую систему (NTFS — New Technology File System, файловая система новой технологии). Имеет все положительные качества Windows 2000 и новый интерфейс, ориентированный на пользова­теля средней подготовки. Для тех, кто привык к классическому интерфейсу Windows, есть возможность перейти к нему. Требования к ресурсам компь­ютера такие же, как и у Windows 2000.

Есть возможность адаптации к старым приложениям, которые под управле­нием Windows 2000 не работают или работают плохо. По сравнению со всеми предыдущими операционными системами семейства Windows обладает повышенной стабильностью. Настройка компьютера под управлением Windows XP для работы как в локальном режиме, так и для работы в сети подобна настройкам в системе Windows 2000. Большое внимание разработчики уделили защите компьютера с установленной Windows XP от проникновения злоумышленников из сети. Все сетевые подключения, как и соединение с Интернетом, могут быть защищены встроенным межсетевым экраном.

Возможности применения Windows XP в качестве серверной операционной системы ограничены.

Windows Server 2003

Корпорация Microsoft постоянно совершенствует свои программные про­дукты. Новая операционная система для сервера Windows Server 2003, о вы­пуске которой объявлено в апреле 2003 года, предназначена для применения как в небольших, так и в очень крупных организациях. Предполагается выпустить локализованные версии системы для всех вариантов. Для нашей небольшой сети применение новой операционной системы, возможно, и не принесет существенных выгод и удобств. Но, поскольку она уже существует, рассмотрим некоторые особенности этой системы.

Установка может производиться, как из среды предыдущей версии Windows, так и при загрузке с компакт-диска. Процедура установки новой версии системы практически не отличается от установки Windows 2000 Server. Но когда дело доходит до настройки сервера, мы обнаруживаем, что, в отличие от предыдущей версии, сервисы не устанавливаются по умолчанию. Все, что вы хотите установить, необходимо выбирать самостоятельно. Кроме того, установив Active Directory, вы увидите, что политика безопасности не опре­делена. Необходимо самостоятельно определить правила доступа к домену для всех создаваемых групп и пользователей. С одной стороны, для начи­нающего администратора это представляет неудобство и сложность, с дру­гой — позволяет эффективно решить проблему безопасности. Ни одно из правил доступа к ресурсам домена не будет использоваться без вашего ве­дома. Работа с новой операционной системой мало отличается от работы с Windows 2000 Server. Новые возможности, которыми обладает Windows 2003, делают удобным управление большими сетями (эта операционная система разрабатывалась именно с этой целью). Добавлены новые функции для раз­работчиков программного обеспечения. Некоторые возможности Windows Server 2003 могут привлечь особое внимание, например встроенный почто-^1|ый сервер. Следует отметить и защиту сетевых соединений, существующую и в Windows XP. Если ваш сервер будет постоянно подключен к Интернету, злоумышленнику трудно будет проникнуть в вашу сеть извне, — система безопасности находится под вашим контролем! Очень хорошо построена справочная система. Из каждого окна ссылки вы имеете возможность пройти по дополнительным ссылкам. Но, учитывая, что массовое применение новой операционной системы только начинается, а настройка Windows Server 2003 требует более серьезной подготовки, чем настройка Windows 2000 Server, лучше выждать несколько месяцев перед принятием решения о переходе на нее, тем более что при необходимости вы сможете обновить свою систему, когда она будет отлажена.