Вопрос 2. Основные компоненты локальных компьютерных сетей

Для организации локальной КС необходимо наличие аппаратного и программного компонентов. Аппаратный компонент КС составляют:

1. Компьютеры. В состав сети могут быть включены различные компьютеры. Их технические характеристики во многом определяют потенциальные возможности образованной с их помощью сети. Совместное использование вычислительных ресурсов КС привело к функциональному разделению компьютеров в сети на компьютеры, предоставляющие ресурсы (серверы), и компьютеры, потребляющие ресурсы (рабочие станции – клиенты).

Сервер сети – это компьютер подключенный к сети и предоставляющий пользователям сети набор некоторых услуг по использованию и распределению ресурсов сети, например, одновременный доступ пользователей к общим данным, печать заданий, прием и обработка запросов к базам данных и т.д. Сервером также называют программное обеспечение, хранящее соответствующую своему ресурсу информацию и отвечающее на запросы клиентского программного обеспечения.

Примерами серверов могут служить:

· сервер баз данных (SQL-сервер), принимающий запросы по локальной сети и возвращающий результаты;

· сервер телекоммуникаций, обеспечивающий услуги по связи данной локальной сети с внешним миром;

· вычислительный сервер, дающий возможность производить вычисления, которые невозможно выполнить на рабочих станциях;

· Web-сервер, сервер на котором размещаются HTML-страницы;

· Mail-сервер, почтовый сервер организации;

· файловый сервер, поддерживающий общее хранилище файлов для всех рабочих станций.

Рабочая станция – это подключенный к сети ПК, на котором пользователь непосредственно выполняет свою работу, использует свою операционную систему и с помощью которого имеет доступ к аппаратным, программным и информационным ресурсам сети. Рабочие станции могут отличаться объемом оперативной памяти, наличием и объемом внутренней дисковой памяти, характеристиками процессора и монитора. Так как рабочие станции в сети выступают клиентами, то клиентом называется и программа, устанавливаемая на компьютере пользователя для составления и посылки запросов соответствующему серверу, получения и отображения информации на компьютере пользователя. Серверы предоставляют материалы, а клиенты пользуются ими. В общем случае клиентом может быть и пользователь.

2. Линии связи или каналы передачи данных. При построении локальных КС в качестве линий связи используются различные типы физических сред передачи данных:

· проводные, построенные на основе кабеля с электрическим сигналом передачи данных – коаксиального(жесткий медный проводник, отделенный от оплетки толстым слоем изоляционного материала), витой пары (скрученная пара проводников, заключенная в оболочку); с оптическим сигналом передачи данных – волоконно-оптического(состоит из тонкие волокон, по которым распространяются световые сигналы);

· беспроводные (с радиосигналом, микроволновым или инфракрасным сигналом передачи данных) – каналы наземной и спутниковой связи.

Выбор той или иной линии связи определяется требуемой скоростью передачи данных, а также расстояниями между отдельными узлами сети.

Физически компьютеры могут объединяться в сеть разными способами. Структура физического соединения компьютеров в сеть называется топологией. Правильный выбор топологии сети является очень важным этапом, так как топология – это физически реализованная основа сети, ее непросто изменить после того, как сеть уже создана. Каждая КС обладает своей уникальной топологией, однако в ней всегда можно выделить базовые: общаяшина (компьютеры подключаются к одному общему кабелю (шине), по которому происходит обмен информацией), кольцо (сеть не имеет конечного пункта соединения, данные предаются от компьютера к компьютеру по кольцу в одном направлении) и звезда (каждый компьютер отдельным кабелем подключается к концентратору, находящемуся в центре сети).

Как правило, локальные сети ориентированы на передачу алфавитно-цифровой, текстовой, графической, мультимедийной информации. Совмещение в одной сети потоков разных видов информации является одним из основных требований, предъявляемых к локальным КС.

3. Коммутационное оборудование. Протяженность сети, расстояние между рабочими станциями в первую очередь определяются физическими характеристиками передающей среды. При передаче данных в любой среде происходит затухание сигнала. Кроме этого в локальных сетях могут наступать коллизии (передача несколькими компьютерами данных по одной и той же линии связи), что приводит к неработоспособности сети. Чтобы преодолеть эти и другие ограничения для связи сегментов[18][1] сети используется специальное коммутационное оборудование: концентраторы, повторители, коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы. Коммутационное оборудование в последнее время играет все большую роль при создании КС. Перечисленное оборудование рассматривается здесь с точки зрения выполнения базовых функций. В настоящее время наблюдается тенденция к универсализации коммутационного оборудования при сохранении базовых названий.

Концентратор или хаб (HUB) – устройство для объединения нескольких физических сегментов сетей, обычно с возможностью соединения сетей различных архитектур. Недостатком концентраторов является их невозможность предотвратить коллизии при больших размерах сегмента.

Повторитель – устройство для соединения сегментов одной сети, обеспечивающее промежуточное усиление сигнала и уменьшение шума (помех) сигналов. Позволяет расширять сеть по расстоянию и количеству подключенных узлов.

Коммутаторы используются для логической структуризации сетей с целью предотвращения коллизий, а значит и повышения пропускной способности сети.

Маршрутизатор– средство для обеспечения связи между отдельными сетями с помощью сетевых (IP) адресов. В общем случае, маршрутизатор может представлять собой как специальное устройство, так и универсальный компьютер. В настоящее время наблюдается тенденция вытеснения маршрутизаторов и замена их высокопроизводительными коммутаторами, совмещающими в себе как функции коммутации так и маршрутизации.

Шлюз– специальный программно-аппаратный комплекс, предназначенный для обеспечения совместимости между неоднородными[19][2] сетями.

Для передачи данных между двумя компьютерами необходимо организовать физическую связь. В локальных сетях традиционно используется некоммутируемая линия связи (линия связи соединяет два компьютера постоянно) и для физического подключения компьютера в сеть применяется специальное устройство– сетевой адаптер (сетевая карта), устанавливаемый обычно в компьютере и соединяющий его с линией связи. Для функционирования сетевых адаптеров необходимы специальные программы – драйверы.

Для соединения по коммутируемой линии (связь между компьютерами устанавливается только на время сеанса обмена данным между ними) используется модем. Модем (модулятор/демодулятор) – устройство, которое позволяет передавать (принимать) информацию по телефонной линии между удаленными компьютерами. Передающий модем преобразует цифровые данные в аналоговые сигналы, которые могут передаваться по телефонной линии. Принимающий модем переводит аналоговые сигналы в обратно цифровую форму.

4. Соединительное оборудование. К соединительному оборудованию относятся: коннекторы – разъемные и/или неразъемные соединители, прикрепляемые к кабелям, различные кабельные адаптеры и разветвлители – для стыковки разных типов кабелей, усилителии другие устройства. Соединительное оборудование обеспечивает возможность подключения различных сетевых устройств к линиям связи.

Программный компонент КС определяют:

1. Сетевая операционная системаОС – связывает все компьютеры и периферийные устройства в сети, координирует функции всех компьютеров и периферийных устройств в сети, обеспечивает защищённый доступ к данным и периферийным устройствам в сети, предоставляет собственные ресурсы и определенные услуги в общее пользование.

В зависимости от распределения функций (клиент/сервер) между компьютерами локальные сети делят на одноранговые и сети с выделенным сервером. В одноранговых локальных сетях каждый компьютер может выполнять как функции клиента, так и функции сервера. Одноранговые сети, как правило, строятся для небольшого количества компьютеров, иначе возникают проблемы по управлению работой сети и обеспечению защиты информации. Пользователю такой сети при соответствующих настройках могут быть доступны все ресурсы других компьютеров: жесткий диск, принтер, сканер и т.д. В одноранговых сетях на каждом компьютере устанавливается ОС, поддерживающая работу сети. В качестве ОС на рабочих станциях используют преимущественно Windows 9х, Windows ME, Windows 2000, Windows XP и Windows Nt Workstation. Однако возможности такого сервера сильно ограничены.

При построении сложных сетей, как правило, один или два компьютера выделяют для выполнения сетевых функций (сети с выделенным сервером). К таким серверам предъявляются более высокие требования по их техническому обеспечению, производительности, объему памяти, надежности защиты информации. В сетях с выделенным сервером на сервере устанавливают серверную ОС, обладающую значительными сетевыми возможностями. К преимуществам серверных ОС можно отнести обеспечение высокой производительности сети, наличие развитых средств управления и администрирования в сети. На серверах ведутся учетные записи пользователей сети, которые содержат информацию обо всех пользователях локальной сети, подключенных к данному серверу и их правах доступа к ресурсам сети, имена компьютеров, рабочих групп и т.д. Примером сетевой ОС, устанавливаемой на выделенном сервере является Windows 2000 Server. При этом на рабочие станции устанавливают те же ОС, что и в одноранговых сетях.

2. Сетевые программные приложения – это прикладные программы, которые расширяют возможности сетевых ОС. Среди них можно выделить сервер баз данных, сервер Интернета, сервер информационного обмена и т.д.