III Локальные вычислительные сети

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой группу ПК, а также периферийное оборудование, объединенные одним или несколькими автономными высокоскоростными каналами передачи цифровых данных в пределах одного или нескольких близлежащих зданий. ЛВС служит для решения комплекса взаимосвязанных функциональных и/или информационных задач (например, в рамках какой-либо организации или ее автоматизированной системы), а также совместного использования объединенных информационных и вычислительных ресурсов.

В зависимости от принципов построения ЛВС подразделяются на виды: клиент-серверные и одноранговые. ЛВС могут иметь в своем составе средства для выхода в распределенные и глобальные вычислительные сети.

Одноранговая сеть. В такой сети:

· нет иерархии среди компьютеров, т.е. нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных (все компьютеры равны),

· сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. Каждая станция сети может выполнять функции, как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть.

· Пользователи сами решают, какие данные на своем компьютере сделать доступными по сети.

Достоинства одноранговых сетей:

· низкая стоимость и высокая надежность.

Недостатки одноранговых сетей:

• зависимость эффективности работы сети от количества станций;

• сложность управления сетью;

• сложность обеспечения защиты информации;

• трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.

Операционная система Windows имеет встроенную поддержку одноранговых сетей. Одноранговые сети чаще всего объединяют не более 10 компьютеров. Отсюда их другое название – рабочая станция (workgroup) т.е. небольшой коллектив пользователей.

Сеть с выделенным серверомВыделенным сервером называется компьютер, который выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочи­ми станциями, управляет взаимодействием между рабочими станциями и выполняет ряд сервисных функций. Выделенный сервер функционирует как сервер и не используется в качестве клиента или рабочей станции.

Основная функция сервера – выполнение специфических действий по запросам клиента (например, решение сложной математической задачи, поиск данных в базе, соединение клиента с другим клиентом и т.д.); при этом сам сервер не инициирует никаких взаимодействий с клиентом. Если сервер, к которому обратился клиент, не в состоянии решить задачу из-за нехватки ресурсов, то в идеале он сам находит другой, более мощный, сервер и передаёт задачу ему, становясь, в свою очередь, клиентом но, не информируя об этом без нужды начального клиента. Клиентом может быть весьма мощный компьютер, который в силу своих возможностей решает задачи самостоятельно.

Работу сервера обеспечивает специальная сетевая программа, которая ведет диалог с пользователями и поддерживает все действующие в сети протоколы связи.

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. В зависимости от вида ресурса различают разные виды серверов:

· Сервер файлов (файл сервер) и печати (принт сервер)-управляют доступом пользователей соответственно к файлам и принтерам. Сервер файлов предназначен для хранения данных.

· Сервер приложений – на этих серверах выполняются прикладные части клиент серверных приложений, а также находятся данные доступные клиентам. Сервер приложений отличается от файлового сервера тем, что в при работе с файловым сервером файл или данные целиком копируются на запрашиваемый компьютер, а при работе с сервером приложений присылаются только результаты запросов.

· Почтовые серверы- управляют передачей сообщений электронной почты между пользователями сети.

· Коммуникационные сервера – управляют проходящим через модем и телефонную линию потоком данных и почтовых сообщений между своей сетью и другими сетями мейнфреймами или удаленными пользователями.

Достоинства сети с выделенным сервером:

· Надежная система защиты информации

· Высокое быстродействие

· Отсутствие ограничений на число рабочих станций.

Топология сети.

Термин топология или топология сети обозначает физическое расположение компьютеров, кабелей и других сетевых компонентов. Топология– это стандартный термин, который используется для описания физической компоновки сети. Также, для описания физической компоновки сети, можно использовать следующие термины: физическое расположение; компоновка; диаграмма; схема.

Характеристики сети зависят от типа устанавливаемой топологии. Выбор топологии влияет:

· на состав оборудования;

· возможности сетевого оборудования;

· возможности расширения сети;

· способ управления сетью.

Все сети строятся на основе трех базовых топологий:

· шина

· звезда

· кольцо.

Шина.

В топологии «шина» (линейная шина) используется один кабель, называемый магистралью или сегментом, к которому подключены все компьютеры сети.

В сети с топологией «шина» компьютеры адресуют данные конкретному компьютеру, передавая их по кабелю в виде сигналов. Таким образом, данные передаются всем компьютерам сети, но получить их может только тот компьютер, чей адрес соответствует адресу получателя, зашифрованному в сигнале. Причем в каждый момент времени вести передачу может только один компьютер, поэтому производительность сети зависит от количества компьютеров подключенных к шине.

Недостатки:

· чем больше компьютеров, тем медленнее сеть.

· при нарушении целостности сетевого кабеля, компьютеры остаются работоспособными, но не могут взаимодействовать друг с другом.

Преимущества:

· простота реализации;

· дешевизна.

· шина - пассивная топология(компьютеры только «слушают» передаваемые по сети данные, но не перемещают их от отправителя к получателю), поэтому при выходе из строя любого компьютера, это не скажется на работе сети.

Электрические сигналы распространяются от одного конца кабеля к другому, сигнал достигая конца кабеля, отражается и создает помехи, не позволяя другим компьютерам осуществлять передачу. Чтобы предотвратить отражение сигнала на каждом конце кабеля устанавливают терминаторы, поглощающие эти сигналы.

Расширение ЛВС.

Если требуется расширить сеть, в сети с топологией «шина» кабель удлиняют двумя способами:

1. Используют баррел- коннектор. Но злоупотреблять ими не стоит, т.к. при этом сигнал ослабевает, лучше купить один длинный кабель. При большом количестве «стыковок» нередко происходит искажение сигнала.

2. Используютповторитель. Простейший из коммуникационных устройств, используется для физического соединения различных сегментов кабеля локальной сети, с целью увеличения общей длины сети, восстанавливает форму сигнала искаженного прохождением в длинной линии, при этом не происходит обработка пакетов, поэтому с точки зрения обработки информации он является пассивным устройством. В результате его применения получается такая же сеть, но большего размера и с лучшим качеством передачи сигнала. Требуют внешнего питания от компьютера или внешнего источника. Т.е. в отличие от коннектора он усиливает сигнал перед передачей его в следующий сегмент

Звезда.

При топологии «звезда» все компьютеры с помощью сегментов кабеля подключаются к центральному компоненту- концентратору (hub). Сигналы от передающего компьютера поступают через концентратор ко всем остальным. Концентраторы обычно имеют 8, 16, …, крат ное 8 число портов для подключения компьютеров. Концентраторомназывается повторитель который имеет несколько портов и соединяет несколько физических сегментов в функциональный блок, обрабатывающий информацию. Преимущество их перед репитерами и трансиверами (соединители) за ф Сеть с топологией звезда ключается в том, что они позволяют собрать все важные точки сети в одном месте. Принцип работы: Пакет принимаемый по одному из портов концентратора рассылается во все другие порты, которые анализируют этот пакет (предназначен он для них или нет) если предназначен то порт принимает и передает рабочей станции, в случае увеличения числа пользователей начинает складываться конкуренция за полосу пропускания, что замедляет трафик сети.

Преимущества топологии «звезда»:

· подключение компьютеров к сети выполняется централизовано.

· если выйдет из строя один компьютер, на работу сети этот сбой не повлияет.

Недостатки:

· так как все компьютеры подключены к центральной точке, увеличивается расход кабеля.

· если концентратор выйдет из строя, остановиться вся сеть.

Кольцо.

При топологии «кольцо» компьютеры подключаются к кабелю, замкнутому в кольцо. Поэтому у кабеля просто не может быть свободного конца, на который надо поставить терминатор. Сигналы передаются в одном направлении и проходят через все компьютеры. В отличие от пассивной топологии «шина» здесь каждый компьютер выступает в роли повторителя, усиливая сигналы и передавая их следующему компьютеру. Поэтому, если выйдет из строя один компьютер, прекращает функционировать вся сеть.

Сеть с топологией «кольцо»