Локальная сеть и компьютер

Содержание

Введение.

На сегодняшний  день в мире существует более 130 миллионов компьютеров и более 80% из них объединены в различные информационно-вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах и домах, до глобальных сетей типа Internet.

Особенностью  локальных сетей является использование  пользователями сети единой среды передачи данных. Этим определяется необходимость использования специфичных методов доступа к моноканалу. В условиях рыночной экономики информация выступает как один из важнейших товаров. Успех коммерческой и предпринимательской деятельности связан с муниципальными, банковскими, биржевыми информационными системами, электронной почты, электронным обменом данными и др. Как правило, работа этих систем базируется на локальных сетях различной архитектуры или их объединениях, получивших название корпоративных сетей. Наличие в офисе, конторе, учреждении локальной сети (ЛС)  создает для ее пользователей новые возможности интегрального характера, благодаря системам персонального компьютера и другому оборудованию сети. Организуется электронная почта, создаются различные массивы управленческой, коммерческой и другой информации общего назначения, и персонально используются вычислительные ресурсы всей сети, а не только отдельного компьютера. Появляются возможности использования различных средств или инструментов решения различных задач (инженерных, финансовых, издательских и т.д.). 

Локальная сеть и компьютер.

Локальные сети позволяют обеспечить:

1. Коллективную обработку данных пользователями подключенных в сеть компьютеров и обмен данными между этими пользователями;
2. Совместное использование программ;
3. Совместное использование принтеров, модемов и других устройств.

Поэтому практически  все фирмы, имеющие более одного компьютера, объединяют их в локальные сети. Многие пользователи портативных компьютеров подключаются к локальной сети фирмы либо приходя в офис, либо соединяясь с компьютером фирмы по телефонным каналам посредством модема.

Для объединения компьютеров  в локальную сеть требуется:

1. Вставить в каждый подключаемый к сети компьютер сетевой контроллер, который позволяет компьютеру получать информацию из локальной сети и передавать данные в сеть;
2. Соединить компьютеры кабелями, по которым происходит передача данных между компьютерами, а также другими подключенными к сети устройствами (принтерами, сканерами и т.д.). В некоторых типах сетей кабели соединяют компьютеры непосредственно, в других соединение кабелей осуществляется через специальные устройства – концентраторы, коммутаторы и др.

Замечание: в некоторых сетях вместо кабелей данные передаются по радиочастотам (как в радиотелефонах или сотовых телефонах). Однако такие сети стоят дороже и они сложнее в эксплуатации.

Для обеспечения  функционирования локальной сети часто выделяется специальный компьютер — сервер, или несколько таких компьютеров. На дисках серверов располагаются совместно используемые программы, базы данных и т.д. Остальные компьютеры локальной сети часто называются рабочими станциями. На тех рабочих станциях, где требуется обрабатывать только данные на сервере (например, вводить сведения в совместно используемую базу данных о заказах и продажах), часто для экономии (или по соображениям безопасности) не устанавливают жестких дисков. В сетях, состоящих более чем из 20-25 компьютеров, наличие сервера обязательно — иначе, как правило, производительность сети будет неудовлетворительной. Сервер необходим и при интенсивной совместной работе с какой-либо базой данных.

Иногда серверам назначается определенная специализация (хранение данных, программ, обеспечение модемной и факсимильной связи, вывод на печать и т.д.). Серверы, как правило, не используются в качестве рабочих мест пользователей. Серверы, обеспечивающие работу с ценными данными, часто размещаются в изолированном помещении, доступ в которое имеют только специально уполномоченные люди (как в банковское хранилище).

Для обеспечения  функционирования локальной сети необходимо соответствующее программное обеспечение:

Операционные  системы Windows for Workgroups, Windows 95, Windows NT Workstation имеют встроенные возможности по организации локальных сетей без выделенного сервера. Обычно такие сети называются одноранговыми, поскольку в них все компьютеры равноправны, каждый из них выполняет как роль рабочего места пользователя, так и роль сервера по обеспечению доступа к своим данным и ресурсам.

Но часто одноранговая сеть - это не лучший выход. Ведь пользовательская ОС мало приспособлена для выполнения функций сервера сети, которую  ей приходится выполнять. И если на каком-то компьютере пользователь играет в компьютерную игру или рисует картинку в Adobe Photoshop, а другие пользователи работают с файлами на этом же компьютере, то они будут сильно мешать друг другу — скорость их работы резко снизится. Да и многие другие особенности одноранговых сетей весьма неудобны — и отсутствие защиты информации, и децентрализованное хранение данных, усложняющее их резервирование, и недостаточная надежность, и многое другое. Поэтому обычно в локальных сетях применяются выделенные компьютеры, занимающиеся только обслуживанием локальной сети и совместно используемых данных — серверы.

В локальных  сетях с выделенным сервером на сервере  используются специальные операционные системы, обеспечивающие надежную и эффективную обработку многих запросов от рабочих мест пользователей. На рабочих станциях такой локальной сети может использоваться любая операционная система, например DOS, Windows и т.д., и должен быть запущен драйвер, обеспечивающий доступ к локальной сети.

На серверах уровня подразделения (скажем, до 100 компьютеров) используется операционная система Novell NetWare (версии 3.12 или 4.1) или Windows NT Server. Иногда применяются и другие ОС — OS/2 Server Advanced, различные варианты UNIX и др. В сетях с большим количеством серверов (скажем, десятком или несколькими десятками) часто используется операционная система Novell NetWare версии 4.1, так как она обеспечивает удобные средства по централизованному управлению ресурсами таких сетей (Novell Directory Service, NDS). Ведь, как известно, именно управление ресурсами сети обычно составляет более половины эксплуатационных расходов. В Windows NT Server аналогичные средства удобны лишь для небольших сетей, включающих один сервер или малое количество серверов.

В тех случаях, когда к некоторым данным требуется обеспечить доступ сотен и тысяч компьютеров, применяются так называемые серверы уровня предприятия. Они часто уже делаются не на основе микропроцессоров Intel, а скажем, на технике фирмы Sun, на больших компьютерах фирмы IBM и др. Там требуется особо высокая надежность, многопроцессорная обработка, высочайшая пропускная способность и т.д. Такими серверами управляют различные варианты UNIX, MVS фирмы IBM и др.

Кроме сетевой  ОС, для эффективной работы пользователей в локальной сети требуется и иное программное обеспечение, которое иногда поставляется вместе с сетевой ОС, а иногда его надо покупать отдельно:

Электронная почта обеспечивает доставку писем (а часто и произвольных файлов, а также голосовых сообщений) от одних пользователей локальной сети другим, а иногда позволяет общаться и с удаленными пользователями по модему или через Internet;

Средства удаленного доступа позволяют подключаться к локальной сети с помощью модема и работать на компьютере, как будто он непосредственно подключен в сеть (разумеется, при этом многие операции будут выполняться дольше, так как модем работает значительно медленнее сетевого контроллера);

Средства групповой работы (наиболее популярно из них Lotus Notes) позволяют совместно работать над документами, обеспечивают согласованность версий документов у разных пользователей, предоставляют средства для организации документооборота предприятия, позволяют организовывать телеконференции — письменный обмен мнениями по различным темам и т.д.;

Программы резервирования позволяют создавать резервные копии данных, хранящихся на серверах локальной сети и на компьютерах пользователей, а при необходимости — восстанавливать данные по их резервной копии;

Средства управления локальной сетью позволяют управлять ресурсами локальной сети с одного рабочего места, получать информацию о состоянии и загрузке сети, настраивать производительность сети, управлять системами пользователей сети (например, устанавливать на них программное обеспечение) и т.д.

Локальные сети, как массовые компьютерные системы.

Локальные сети (ЛС) представляют собой системы распределенной обработки данных, которые охватывают небольшие территории (до 10 км) внутри отдельных офисов, фирм, банков, бирж, других учреждений. При помощи общего канала связи ЛС может объединять от десятков до сотен абонентских узлов, включающих компьютеры, внешние запоминающие устройства, дисплеи, печатающие устройства, копирующие устройства, кассовые и банковские аппараты, интерфейсные схемы и многое другое.

ЛС могут подключаться к другим локальным и глобальным сетям с помощью специальных шлюзов, мостов, маршрутизаторов, реализуемых на

специализированных  устройствах или на персональных компьютерах (ПК) с

соответствующим программным обеспечением. Современная стадия развития ЛС характеризуется почти повсеместным переходом от отдельных сетей к сетям, которые охватывают все предприятие (фирму, компанию) и объединяют разнородные вычислительные ресурсы в единой среде. Такие сети получили название корпоративные.

Важнейшей характеристикой ЛС является скорость передачи информации. В идеале при посылке и получении данных через сеть время отклика должно быть таким же, как если они были бы получены от ПК пользователя, а не из некоторого места вне сети. Это требует скорости передачи данных от 1 до 10 Мбит/с и более. Локальные сети ПК должны не только быстро передавать информацию, но и легко адаптироваться к новым условиям, иметь гибкую архитектуру, которая бы позволяла располагать рабочие места там, где потребуется. У пользователей должна быть возможность добавлять и перемещать рабочие места или другие устройства сети, а также отключать их в случае надобности без прерывания в работе сети. ЛС должна сохранять надежность, отказ какого-либо ПК не только не должен прекращать работу системы, но и обеспечивать возможность передачи функций отказавшего ПК на другой компьютер сети. Удовлетворение перечисленных требований достигается модульной организацией ЛС, которая позволяет строить компьютерные сети различной конфигурации и различных возможностей. Основными компонентами ЛС являются: рабочие станции (РС), платы интерфейса сети (сетевые платы), кабели, серверы сети. Каждое из устройств ЛС подключено к кабелю передачи данных, что позволяет им взаимодействовать. Кабели могут быть как простыми двужильными телефонными, так и дорогими оптоволоконными. Устройства сети соединяются кабелями с помощью сетевых плат.

Специфическими  компонентами ЛС являются серверы. Они выполняют функции управления распределением сетевых ресурсов общего доступа. Серверы - это аппаратно-программные системы. Аппаратным средством обычно является достаточно мощный ПК.

ЛС может иметь  несколько серверов для управления сетевыми ресурсами, однако всегда должен быть один или более файл-сервер или сервер базы данных. Он управляет внешними запоминающими устройствами общего доступа и позволяет организовать распределение базы данных.

Рабочими  станциями в ЛС служат, персональные компьютеры. Отдельные пользователи (различные должностные лица фирмы) реализуют на РС свои

прикладные системы. В основном это определенные функциональные задачи или комплекс задач. Выполнение любой задачи связано с понятием вычислительного процесса или просто процесса.

Такие территориально-рассредоточенные и взаимодействующие процессы в ЛС могут быть реализованы на основе двух глобальных концепций:

1. Устанавливаются произвольные связи между процессами без функциональной среды между ними.
2. Определяется связь только через функциональную среду.

Реализация протоколов связи процессов ЛС предполагает использование принципа пакетной коммутации для обмена информацией между взаимодействующими процессами. При пакетной коммутации информация перед подачей разбивается на сегменты (блоки), которые представляются в виде пакетов определенной длины, содержащих кроме информации пользователя некоторую служебную информацию, позволяющую различать пакеты и выявлять возникающие при передаче ошибки.

Классификация локальных сетей.

На сегодняшний  день в мире насчитывается огромное количество различных ЛС (как отечественных, так и зарубежных) и для их рассмотрения и сравнения необходимо иметь систему классификации. Окончательно установившейся классификации ЛС пока не существует, однако можно выявить определенные классификационные признаки ЛС. К ним следует отнести классификацию по назначению, типам используемых ЭВМ,

организации управления, организации передачи информации, по топологическим признакам, методам теледоступа, физическим носителям сигналов, управлению доступом к физической передающей среде и др.

1. По назначению ЛС можно разделить на следующие:
• управляющие (организационными, административными и др. процессами);

• информационные (информационно-поисковые);
• расчетные;
• информационно-расчетные;
• обработки документальной информации;

2. По типам используемых в сети ЭВМ:

• однородные;
• неоднородные.

3. По организации сети:

• с выделенным сервером;
• с невыделенным сервером (одноранговые);

4. По топологическим признакам (конфигурации) ЛС делятся на сети:

• с произвольной конфигурацией;
• с кольцевой конфигурацией;
• с древовидной конфигурацией;
• сети типа “общая шина”.

5. По физической передающей среде:

• витая пара;
• многожильный кабель;
• коаксиальный кабель;
• оптоволоконный кабель (световоды).

Витая пара, хотя дешева и широко распространена, благодаря наличию на многих объектах резервных пар в телефонных кабелях, плохо защищена от электрических помех, от несанкционированного доступа, ограничена по дальности и скорости подачи данных.

Многожильные  кабели дороже, чем витая пара, но обладают почти такими же свойствами, хотя несколько повышают скорость передачи информации.

Наиболее распространенной средой передачи данных в современных  ЛС является коаксиальный кабель. Он прост по конструкции, имеет небольшую массу и умеренную стоимость. В тоже время обладает хорошей электрической изоляцией, допускает работу на довольно больших расстояниях (несколько километров) и высоких скоростях.

В последнее  время все более находят применение оптоволоконные кабели

(световоды), которые имеют ряд преимуществ. Они имеют небольшую массу, способны передавать информацию с очень высокой скоростью, невосприимчивы к электрическим помехам, сложны для несанкционированного доступа и полностью пожаро-  и взрывобезопасны (обгорает только оболочка). Однако световоды пока дороги и имеют ряд временных недостатков.

Радиосреда в ЛС используется мало из-за экранированности зданий и низких

скоростей передачи, характерных для этой среды. Достоинство  этой среды -

отсутствие кабелей. Также становится реальным применение в пределах одного помещения инфракрасных лучей. Когда установленная на потолке “интеллектуальная лампочка” могла бы служить интерфейсом с сетью здания, а также управлять сигналами на локальной «инфракрасной шине».

Сравнительная оценка основных характеристик  физической среды передачи

выглядит примерно следующим образом:

Конфигурация  локальных сетей.

Конфигурация  соединения элементов в ЛС наиболее интересна, чем другие

характеристики  сети. Это связано с тем, что именно конфигурация во многом определяет многие важнейшие свойства сети - надежность (живучесть), производительность и др.

Согласно одному из подходов к классификации конфигурации,  ЛС делят на два основных класса:

1. Широковещательные;
2. Последовательные.

В широковещательных  конфигурациях каждый ПК передает сигналы, которые могут быть восприняты остальными компьютерами.

К таким конфигурациям  относят:

• общая шина
• дерево
• звезда

В широковещательных конфигурациях  должны применяться сравнительно более мощные приемник и передатчик, которые могут работать с сигналами в большом диапазоне уровней. Эта проблема частично решается введением ограничений на длину кабельного сегмента и на число подключений или использованием цифровых повторителей.

Тип общая шина (рис.1) позволяет значительно упростить логическую и программную структуру ЛС, снизить расход кабеля. 

Конфигурация типа дерево (рис.2) представляет собой более развитый вариант конфигурации типа общая шина. Дерево образуется путем соединения

нескольких шин активными повторителями или сетевыми концентраторами («хабами»).

Оно обладает необходимой  гибкостью для того, чтобы охватить средствами ЛС несколько зданий на определенной территории. При наличии активных повторителей отказ одного сегмента не приводит к выходу из строя остальных. В случае отказа

повторителя дерево разделяется на два поддерева или на две шины.

Развитием конфигурации типа дерево является сеть типа звезда (рис.3), которую можно рассматривать как дерево, имеющее корень с ответвлениями к каждому подключенному устройству. В ЛС в центре звезды может находиться пассивный соединитель или хаб - достаточно простые и надежные устройства. Звездообразные ЛС менее надежны, чем шина или дерево, но они могут быть защищены от нарушений в кабеле с помощью центрального реле, которое отключает вышедшие из строя кабельные лучи. Такая звезда требует большого количества кабеля.

В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному из ПК. К передатчикам или приемникам ПК здесь предъявляются более низкие требования, чем в широковещательных, и на различных участках сети могут использоваться разные виды физической среды.

Наиболее распространенные последовательные конфигурации:

1. Произвольная
2. Иерархическая
3. Кольцо
4. Цепочка
5. Звезда с «интеллектуальным» центром
6. Снежинка

При произвольном соединении (рис.4) все устройства соединены непосредственно. Каждая линия может использовать в себе различные методы передачи. Такой способ соединения устройств удовлетворителен для ЛС с ограниченным числом соединений. Преимущество данного типа- простота. Однако он имеет высокую стоимость, большое число каналов связи и необходимость

маршрутизации информации.

В иерархическом  соединении (рис.5) промежуточные узлы работают по принципу: «накопи и передай». Преимущества данного метода – оптимальное соединение элементов сети. Недостатки - сложность логической и программной структуры, различная скорость передачи информации на различных уровнях.

В конфигурациях  кольцо, цепочка, звезда с «интеллектуальным» центром, снежинка (рис.5 - 9) для правильного функционирования ЛС необходима постоянная работа всех блоков. Чтобы уменьшить эту зависимость в каждый блок включают реле, блокирующее блок при неисправностях. Для упрощения сигналы передаются по кольцу только в одном направлении. Недостатки- замедленная передача данных (в зависимости от числа рабочих станций), менее надежна. Достоинства - простота методов управления, высокая пропускная способность при

меньших энергозатратах, простота расширения ЛС.

Локальная сеть имеет множество различных протоколов:

Жизнедеятельность сети.

Сеть- это совместное пользование или разделение. Разделение файлов, ресурсов и программ. Сеть позволяет пользоваться общей информацией совместно с другими пользователями сети. В зависимости от того, каким образом устанавливается сеть, существует два способа доступа к информации. Самый простой способ - передать со своего компьютера прямо на другой. Другой - отправить файл на некоторый промежуточный пункт, где информация будет находиться пока ее не заберет тот, кому она предназначена.

Разделение  ресурсов - это значит установить определенные компьютерные (сетевые) ресурсы - диск, принтер, графопостроитель, CD-ROM, модем и т.п.- таким образом, чтобы все компьютеры могли им пользоваться. Диски также могут быть разделенными ресурсами. Это экономит деньги и средства. Иногда удобнее поместить используемую программу на общий диск, чем хранить копию программы на каждом ПК (разделение программ). Поскольку даже в самой простой сети могут возникнуть сложности, необходим человек, который будет нести ответственность за то, чтобы сеть работала нормально и не выходила из-под контроля. Этот человек называется администратором сети. В его обязанности входит обеспечивать как можно больше свободного места на серверном диске, поддерживать нормальную работу сервера, гарантировать возможность доступа в сеть новым пользователям, разграничивать доступ к различным сетевым ресурсам, определение приоритетов. Этот человек должен быть хорошим организатором.

Мое мнение о локальной  сети.

На мой взгляд, эта тема сейчас особенно актуальна, когда на пороге XXI век и во всем мире ценится мобильность, скорость и удобство, с наименьшей тратой времени, на сколько это возможно. Всемирная тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом важных причин, таких как ускорение передачи информационных сообщений, возможность быстрого обмена информацией между пользователями, получение и передача сообщений (факсов, E-mail писем и прочего) не отходя от рабочего места, возможность мгновенного обмена информацией между компьютерами. Такие огромные потенциальные возможности, которые несет в себе локальная сеть и тот новый потенциальный подъем, который при этом испытывает информационный комплекс, а так же значительное ускорение производственного процесса  не дают нам право не принимать это к разработке и не применять их на практике.