Конфигурация локальных сетей и организация обмена информацией

В простейших сетях с небольшим числом компьютеров они могут быть полностью равноправными; сеть в этом случае обеспечивает передачу данных от любого компьютера к любому другому для коллективной работы над информацией. Такая сеть называется одноранговой.

Однако в крупных сетях с большим числом компьютеров оказывается целесообразным выделять один (или несколько) мощных компьютеров для обслуживания потребностей сети (хранение и передачу данных, печать на сетевом принтере). Такие выделенные компьютеры называют серверами; они работают под управлением сетевой операционной системы. В качестве сервера обычно используется высокопроизводительный компьютер с большим ОЗУ и винчестером (или даже несколькими винчестерами) большой емкости. Клавиатура и дисплей для сервера сети не обязательны, поскольку они используются очень редко (для настройки сетевой ОС).

Все остальные компьютеры называются рабочими станциями. Рабочие станции могут не иметь винчестерских дисков или даже дисководов вовсе. Такие рабочие станции называют бездисковыми. Первичная загрузка ОС на бездисковые рабочие станции происходит по локальной сети с использованием специально устанавливаемых на сетевые адаптеры рабочих станций микросхем ПЗУ, хранящих программу начальной загрузки.

ЛС в зависимости от назначения и технических решений могут иметь различные конфигурации (или, как еще говорят, архитектуру, или топологию), изображенные на рис. 1.

В кольцевой ЛС информация передается по замкнутому каналу. Каждый абонент непосредственно связан с двумя ближайшими соседями, хотя в принципе способен связаться с любым абонентом сети.

В звездообразной (радиальной) ЛС в центре находится центральный управляющий компьютер, последовательно связывающийся с абонентами и связывающий их друг с другом.

В шинной конфигурации компьютеры подключены к общему дляних каналу (шине), через который могут обмениваться сообщениями.

В древовидной - существует «главный» компьютер, которому подчинены компьютеры следующего уровня, и т.д.

Кроме того, возможны конфигурации без отчетливого характера связей; пределом является полносвязная конфигурация, когда каждый компьютер в сети непосредственно связан с любым другим компьютером.

В крупных ЛС предприятий и учреждений чаще всего используется шинная (линейная) топология, соответствующая архитектуре многих административных зданий, имеющих длинные коридоры и кабинеты сотрудников вдоль них. Для учебных целей в КУВТ чаще всего используют кольцевые и звездообразные ЛС.

Рис. 1.1 Кольцевая топология - локальной сети	Рис. 1.2. Радиальная топология локальной сети
Рис. 1.3. Шинная топология локальной сети	Рис. 1.4. Древовидная топология локальной сети

В любой физической конфигурации поддержка доступа от одного компьютера к другому, наличие или отсутствие выделенного компьютера (в составе КУВТ его называют «учительским», а остальные - «ученическими»), выполняется программой -сетевой операционной системой, которая по отношению к ОС отдельных компьютеров является надстройкой. Для современных высокоразвитых ОС персональных компьютеров вполне характерно наличие сетевых возможностей (например, OS/2, Windows Server 2000/2003).

Процесс передачи данных по сети определяют шесть компонент:

• компьютер-источник;

• блок протокола;

• передатчик;

• физическая кабельная сеть;

• приемник;

• компьютер-адресат.

Компьютер-источник может быть рабочей станцией, файл-сервером, шлюзом или любым компьютером, подключенным к сети. Блок протокола состоит из набора микросхем и программного драйвера для платы сетевого интерфейса. Блок протокола отвечает за логику передачи по сети. Передатчик посылает электрический сигнал через физическую топологическую схему. Приемник распознает и принимает сигнал, передающийся по сети, и направляет его для преобразования в блок протокола.

Как показано на рис. 2, цикл передачи данных начинается с компьютера-источника, передающего исходные данные в блок протокола. Блок протокола организует данные в пакет передачи, содержащий соответствующий запрос к обслуживающим устройствам, информацию по обработке запроса (включая, если необходимо, адрес получателя) и исходные данные для передачи. Пакет затем. направляется в передатчик для преобразования в сетевой сигнал. Пакет распространяется по сетевому кабелю пока не попадает в приемник, где перекодируется в данные. Здесь управление переходит к блок) протокола, который проверяет данные на сбойность, передает «квитанцию» о приеме пакета источнику, переформировывает пакеты и передает их в компьютер-адресат.

Рис. 2 Схема переноса информации в сети

В ходе процесса передачи блок протокола управляет логикой передачи по сети через схему доступа.

Правила организации передачи данных в сети называют протоколом. Определенный протокол поддерживается как аппаратно (адаптерами сети),так и программно (сетевой ОС). В ЛС данные передаются от одного компьютера к другому блоками, которые называют пакетами данных. Станция, передающая пакет данных, обычно указывает в его заголовке адрес назначения данных и свой собственный адрес. Пакеты могут передаваться между рабочими станциями без подтверждения - это тип связи на уровне датаграмм. Проверка правильности передачи пакетов в этом случае выполняется сетевой ОС, которая может сама посылать пакеты, подтверждающие правильную передачу данных. Важное преимущество датаграмм - возможность посылки пакетов сразу всем станциям в сети.

Например, протокол передачи данных IPX (от слов «Internetwork Packet Exchange», что означает «межсетевой обмен пакетами») используется в сетевом программном обеспечении фирмы «Novell» и является реализацией датаграмм. Другой пример - разработанный фирмой IBM протокол NETBIOS, также получивший большую известность, тоже работает на уровне датаграмм.

Сетевой адрес состоит из нескольких компонентов:

• номера сети;

• адреса станции в сети;

• идентификатора программы на рабочей станции.

Номер сети - это номер сегмента сети (кабельногохозяйства), определяемого системным администратором при установке сетевой ОС.

Адрес станции - это число, являющееся уникальным для каждой рабочей станции. Уникальность адресов при использовании адаптеров Ethernet обеспечивается заводом-изготовителем плат (адрес станции записывается в микросхеме ПЗУ адаптера). На адаптерах ArcNet адрес станции устанавливается при помощи перемычек или микропереключателей.

Идентификатор программы на рабочей станции называется сокет. Это - число, которое используется для адресации пакетов в конкретной программе, работающей на станции под управлением многозадачной операционной системы (типа Windows, OS/2). Каждая программа для того, чтобы посылать или получать данные по сети, должна получить свой, уникальный для данной рабочей станции, идентификатор - сокет.

Глобальные сети

Общие принципы организации

Глобальные информационные сети - одно из основных достижений человечества в области информационных технологий, главная примета вхождения в эпоху информационного общества. Делая возможным оперативное общение на огромных расстояниях (в разных странах и даже на континентах), глобальные сети уже изменили для многих людей характер и возможности образования и профессиональной деятельности.

Пользователю глобальной сети доступен, по существу, весь мир. Самой известной глобальной сетью является Internet, представляющий собой объединение огромного числа сетей - национального, отраслевого и еще более узкого - регионального уровня. «Малые» сети имеют выходы (шлюзы) в сети более высокого ранга, в согласованную систему адресов и протоколов (правил) передачи данных, и так образуют Internet - сеть сетей.

В глобальных сетях существует два режима информационного обмена. Диалоговыйрежим (или режим реального времени), в котором пользователь, получив порцию информации, может немедленно на нее реагировать, подавать новую команду в сеть для получения новых порций информации, называется on-line. В пакетном режиме, называемом off-line, пользователь передает порцию информации (или принимает ее) в коротком сеансе связи и на некоторое время отключается от сети. Это время может быть достаточно длительным - от нескольких часов до нескольких суток - пока его запрос не будет обработан. On-line похож на разговор по телефону, off-line- на обмен обычными письмами по почте.

Первая сеть с коммутацией пакетов ARPANET начала действовать в США в 1969 г. Тогда в ней было всего лишь 4 компьютера. В настоящее время на Западе действует много глобальных сетей. Назовем для примера BITNET - сеть, объединяющую более 800 коллективных участников, преимущественно из числа университетов, колледжей и научных центров, охватывающую 35 стран Америки, Европы и Азии.

Из российских телекоммуникационных сетей крупнейшей (фактически действующей во всех странах СНГ и Прибалтики) является сеть RELCOM, созданная в 1990 г. Уже в 1996 г. она имела порядка 300 узлов и насчитывала десятки тысяч абонентов. Сеть является членом Европейского консорциума EUNET, объединяющего многие сети Восточной Европы и Северной Африки, которая, в свою очередь, является участником гигантского мирового сообщества INTERNET. Еще в 1994 г. пользователи RELCOM имели доступ к более чем миллиону компьютеров по всему миру. Шлюз, позволяющий RELCOM выходить в зарубежные сети, находится в Москве, оттуда информация, адресованная за рубеж, поступает в Хельсинки - Амстердам - и далее по всему миру с использованием всех существующих видов связи. Для оптимизации работы сети RELCOM она, имея в основе форму звезды, включает, тем не менее, множество перекрестных соединений между узлами, что позволяет установить дублирующие каналы связи и резко увеличить надежность и «живучесть» сети. Сеть универсальна, она предоставляет все виды услуг - от простой электронной почты в режиме off-line до выхода в Internet в режиме on-line.

Подключившись к сети RELCOM, пользователь получает возможность обмениваться любой информацией со всеми абонентами этой сети и десятков других сетей. Это может быть личная или служебная переписка, обмен научной и деловой информацией, двоичные данные (программы, графические файлы) и многое другое. При этом можно общаться с конкретным пользователем, с группой пользователей или со всеми пользователями, интересующимися данным вопросом (с помощью, так называемых, телеконференций). Компьютер пользователя с помощью модема соединяется по телефонной линии с ближайшим узлом сети RELCOM, забирает пришедшую для него информацию и передает новые сообщения. Узел сети анализирует адреса новых сообщений и, в зависимости от результата, передает информацию либо сразу на компьютер адресата, либо на ближайший к адресату узел. Узлы между собой могут быть соединены коммутируемыми линиями, выделенными линиями, оптоволоконным кабелем, спутниковой связью.

Кроме RELCOM'a в России действуют не менее трех десятков независимых сетей. Большинство из них являются ведомственными и имеют относительно немного клиентов. Например, любительская компьютерная сеть - FidoNet. В качестве каналов связи в ней используются практически только коммутируемые телефонные каналы. Пользователь сети имеет возможность обмена почтовыми сообщениями и файлами. На большинстве узлов сети действуют электронные «доски объявлений». Работа в сети ведется в режиме on-line только в определенные часы.