Вопросы для самопроверки

1. Что такое компьютерная сеть?

2. Для чего создаются локальные сети ЭВМ?

3. Что такое сервер? рабочая станция?

4. Как обеспечивается совместимость добавляемых компонентов сети?

5. Что такое открытая система?

6. Функции сетевых ОС?

3.2.Основы компьютерной коммуникации

Абоненты сети – объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети.

Для организации взаимодействия абонентов необходима физическая передающая среда – линии связи или пространство, в котором распространяются электрические сигналы и аппаратура передачи данных.

На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информации между абонентами.

Для передачи сообщений в вычислительных сетях используются различные типы каналов связи – выделенные телефонные каналы, специальные каналы для передачи цифровой информации, радиоканалы, каналы спутниковой связи. В локальных вычислительных сетях в качестве передающей среды используются витая пара проводов, коаксиальный кабель и оптоволоконный кабель.

Чтобы обеспечить передачу информации из ЭВМ в коммуникационную среду, необходимо согласовать сигналы внутреннего интерфейса ЭВМ с параметрами сигналов, передаваемых по каналам связи. Технические устройства, выполняющие функции сопряжения ЭВМ с каналами связи, называются сетевыми адаптерами. Один адаптер обеспечивает сопряжение с ЭВМ одного канала связи. Устройство сопряжения ЭВМ с несколькими каналами связи называется мультиплексором передачи данных.

Для передачи цифровой информации по каналу связи необходимо поток битов преобразовать в аналоговые сигналы, а при приеме информации из канала связи в ЭВМ выполнить обратное действие. Такие преобразования выполняет специальное устройство – модем. Модем – устройство, выполняющее модуляцию и демодуляцию информационных сигналов при передаче их из ЭВМ в канал связи и при приеме в ЭВМ из канала связи.

Коммутируемый канал – обычная телефонная линия. По видам передаваемой информации бывают следующие разновидности модемов:

• только для обмена данными между компьютерами;

• факс-модемы (передача данных + прием-передача факсов);

• факс-голос-модемы.

По компоновке различают внутренние (устанавливаемые в слот материнской платы PCI) и внешние (подключаемые к системному блоку через СОМ-порт или USB-разъем) модемы.

Модем является стандартным устройством для подключения компьютера к мировой сети Интернет. В качестве канала связи между компьютером пользователя и компьютером поставщика услуг Интернет может использоваться обычная (коммутируемая, т.е. переключаемая) телефонная линия, называемая удаленным доступом, либо специально выделенная телефонная линия, называемая прямым доступом.

Установление соединения с Интернет осуществляет организация-провайдер (provider), которая будет перенаправлять информацию с помощью сетевого протокола TCP/IP по телефонным линиям на компьютер пользователя. Такой способ доступа называется Dial-Up, пропускная способность данного способа ограничена скоростью используемого модема и качеством телефонных линий.

Наиболее дорогим компонентом вычислительной сети является радиоканал. Концентратор – устройство, коммутирующее несколько внутренних каналов связи на один внешний путем частотного разделения.

В локальных вычислительных сетях, где физическая передающая среда представляет собой кабель ограниченной длины, для увеличения протяженности сети используются специальные устройства – повторители, которые обеспечивают сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большее, чем предусмотрено данным типом физической среды, расстояние.

Характеристики коммуникационной сети:

- скорость передачи данных по каналу связи. Измеряется количеством битов информации, передаваемых за единицу времени. Единицы измерения [бит/с] =1бод;

- пропускная способность. Оценивается количеством знаков, передаваемых по каналу за единицу времени [знаков/с];

- достоверность. Оценивают как отношение количества ошибочно переданных знаков к общему числу переданных знаков. Единица измерения [ошибок/знак];

- надежность. Определяется средним временем безотказной работы. Единица измерения безотказной работы – час. Для вычислительных сетей время безотказной работы должно быть большим и составлять как минимум несколько тысяч часов.

Локальные сети состоят из программных и аппаратных средств. Аппаратные средства включают в себя платы сетевого интерфейса и связывающие их кабели, а программные средства – драйверы для работы с периферийными устройствами и сетевую ОС, которая управляет всей работой.

Сеть может включать в себе серверы, рабочие станции, платы сетевого интерфейса, кабели, совместно используемые ресурсы и периферию. Упрощенно говорят, что ЛВС - это совокупность серверов и рабочих станций. Сервер – компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами. Сервер – источник ресурсов сети. Рабочая станция – персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам.

Итак, компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных распределена между двумя объектами: клиентом и сервером. Клиент – это задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети. Клиент обрабатывает полученные от сервера по запросу данные и представляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя. В принципе обработка данных может быть выполнена и на сервере (архитектура клиент-сервер). В методологии клиент-сервер предполагается глубокое разделение функций компьютеров в сети.

Отметим, что в одной сети могут одновременно функционировать подсистемы, использующие различные сетевые операционные системы (ОС). Каждый компьютер подключается к сети с помощью платы сетевого интерфейса, которая поддерживает конкретную сетевую схему, например, Ethernet, ARC net или Token Ring. К плате сетевого интерфейса подключается сетевой кабель. Обычно применяют два типа сетевых кабелей: защищенная витая пара и волоконно-оптический кабель.

Витая пара почти повсеместно вытеснила коаксиальный кабель, обладающий невысокой скоростью передачи данных и малой надежностью. В единой изолирующей оболочке может быть несколько витых пар, каждая витая пара соединяет с сетью только один компьютер, что повышает надежность сети, но приводит к увеличению стоимости.

Волоконно-оптические кабели передают данные в виде световых импульсов по световодам. Такие кабели имеют высокую пропускную способность и надежность.

Беспроводные линии используются для связи удаленных сегментов ЛС на расстояниях 3-5 км с антенной типа "волновой канал" и 25 км с направленной параболической антенной при условии прямой видимости.

Для связи компьютеров с помощью линий связи ЛС требуются адаптеры сети (сетевые платы), которые вставляются непосредственно в свободный слот материнской платы ПК, и к нему на задней панели системного блока подстыковывается линия связи ЛС.

Помимо кабелей и адаптеров в сетях используются другие устройства:

концентратор, или хаб (hub) – устройство, объединяющее несколько ветвей звездообразной локальной сети и транслирующее пакеты во все ветви сети одинаково. Объединяемых ветвей может быть от двух до 32 по числу портов концентратора. Концентраторы могут связываться друг с другом в стеки, что еще более увеличивает число объединяемых ветвей;

коммутатор, или свич (switch), – устройство, объединяющее несколько ветвей звездообразной ЛС, но, в отличие от концентраторов, обеспечивающее трансляцию пакетов в заданные ветви. Это дает физическое разделение ветвей сети, оптимизацию потоков данных в ней и повышение защищенности от несанкционированного проникновения;

маршрутизатор, или роутер (router), – устройство, выполняющее преобразование данных между различными средами и стандартами передачи, обеспечивающее объединение локальных сетей с глобальными сетями, использующими разнообразные физические технологии передачи данных и интерфейсы.

ЛС в зависимости от назначения могут иметь различную конфигурацию (топологию).

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

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

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

В древовидной (иерархической) ЛС существует "главный" компьютер, которому подчинены компьютеры следующего уровня, и т. д.

Кроме того, возможны конфигурации без отчетливого характера связей; например, полносвязная конфигурация, когда каждый компьютер в сети непосредственно связан с любым другим компьютером. Наибольшее распространение получила радиальная архитектура локальных сетей.

Процесс передачи данных по сети определяет последовательность шести компонент: компьютер-источник, блок протокола, передатчик, физическая кабельная среда, приемник, компьютер-адресат. Существуют определенные стратегии доступа от одного компьютера к другому. В маркерных методах доступа (селективная передача) компьютер-абонент получает от центрального компьютера сети так называемый маркер-сигнал на право ведения передачи в течение определенного времени, после чего маркер передается другому абоненту.

При конкурентном методе доступа абонент начинает передачу данных, если обнаруживает линию свободной. При другом варианте этого метода – резервировании времени – у каждого абонента есть определенный промежуток, в течение которого линия принадлежит только ему. К конкурентным схемам относится, например, сеть Ethernet, а сети Token Ring и ARCnet являются сетями с маркерным доступом. Отметим, что сети Token Ring и ARCnet не смогли конкурировать в плане производительности с сетями Ethernet.

Появление компьютерных сетей привело к развитию сетевых операционных систем, обеспечивающих использование распределенных коллективных технологий при выполнений разнообразных работ. Для работы в сетях создан специальный класс программного обеспечения – групповое программное обеспечение (groupware). Оно позволяет пользователям взаимодействовать и координировать свою деятельность.