Сетевой режим автоматизированной обработки информации

Сетевой режим автоматизированной обработки информации.

План.

• Понятие компьютерной сети.
• Основные характеристики архитектуры сетей.
• Топология локальных сетей.
• Многозначность понятия «топология».

Компьютерная сеть - это совокупность программных, технических и коммуникационных средств, обеспечивающих эффективное распределение вычислительных ресурсов.

Сеть позволяет:

• построить распределенные хранилища информации (базы данных);
• расширить перечень решаемых задач по обработке информации;
• создать новые виды сервисного обслуживания (электронная почта);
• снизить стоимость обработки информации и повысить надежность ИС за счет дублирования работы ПК.

Архитектура сетей имеет следующие характеристики:

• Открытость , т.е. возможность подключения в контур сети ПК любых типов.
• Ресурсы , т.е. ценность сети определяется хранящимися в ней данными и знаниями, а также способностью технических средств их обрабатывать.
• Надежность , т.е. система должна предупреждать об аварийных ситуациях.

• Динамичность , т.е. время отклика сети на запрос пользователя должно быть минимальным.
• Интерфейс , т.е. сеть обеспечивает набор функций по обслуживанию пользователя.
• Автономность , т.е. возможность независимой работы сетей различного уровня.
• Коммуникации , т.е. обеспечение четкого взаимодействия ПК по любой принятой пользователем конфигурации сети.

Аппаратное обеспечение сети

Для передачи и приема информации в сети каждый компьютер должен иметь специальную плату – сетевой адаптер

Соединение компьютеров между собой производится с помощью кабелей различных типов:

коаксиального

витая пара

оптоволоконного

В зависимости от типа сетевого адаптера и типа кабеля скорость передачи информации по локальной сети обычно находится в диапазоне от 10 до 100 Мбит/c.

Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи .

Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом , надежность работы, возможности расширения сети.

Существует три базовые топологии сети:

• Кольцо (ring),
• Шина (bus) ,
• Звезда (star).

Кольцо (ring) - компьютеры последовательно объединены в кольцо. Передача информации в кольце всегда производится только в одном направлении.

Каждый из компьютеров передает информацию только одному компьютеру, следующему в цепочке за ним, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера

Кольцо

Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и проходят через каждый компьютер.

Преимущества:

Недостатки:

• У кабеля нет свободного конца и поэтому не нужен терминатор
• Каждый компьютер усиливает сигналы передавая их следующему компьютеру

При выходе из строя одного компьютера прекращает функционировать вся сеть

Шина (bus) - все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи . Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам

Шина

терминатор

терминатор

Используется один кабель вдоль которого подключены все компьютеры сети. Терминатор необходим для поглощения передаваемого сигнала на концах.

Недостатки:

Преимущества:

• В каждый момент времени только один компьютер может вести передачу данных
• Разрыв кабеля приводит к прекращению работы сети
• При большом количестве компьютеров сеть работает медленно

• Простота
• При выходе одного компьютера из строя это не скажется на работе остальных

Звезда (star) - к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи .

Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального — одному или нескольким периферийным.

Сервер

Преимущества:

Недостатки:

• Управление сетью централизовано
• При выходе из строя одного компьютера сеть остается работоспособной

• При выходе из строя сервера сеть прекращает функционировать
• Для больших сетей значительно увеличивается расход кабеля

Другие виды топологий

Сетевую топологию дерево (tree) можно рассматривать как комбинацию нескольких звезд. Причем, как и в случае звезды, дерево может быть активным (или истинным) и пассивным.

При активном дереве в центрах объединения нескольких линий связи находятся центральные компьютеры, а при пассивном - концентраторы (хабы).

Рис. Топология активное дерево

Рис. Топология пассивное дерево. К - концентраторы

Довольно часто применяются комбинированные топологии , среди которых наиболее распространены звездно-шинная и звездно-кольцевая.

В звездно-шинной (star-bus) топологии используется комбинация шины и пассивной звезды. К концентратору подключаются как отдельные компьютеры, так и целые шинные сегменты. На самом деле реализуется физическая топология шина, включающая все компьютеры сети. В данной топологии может использоваться и несколько концентраторов, соединенных между собой и образующих так называемую магистральную, опорную шину.

К каждому из концентраторов при этом подключаются отдельные компьютеры или шинные сегменты. В результате получается звездно-шинное дерево. Таким образом, пользователь может гибко комбинировать преимущества шинной и звездной топологий , а также легко изменять количество компьютеров, подключенных к сети.

С точки зрения распространения информации данная топология равноценна классической шине.

Рис. Пример звездно-шинной топологии

В случае звездно-кольцевой (star-ring) топологии в кольцо объединяются не сами компьютеры, а специальные концентраторы, к которым в свою очередь подключаются компьютеры с помощью звездообразных двойных линий связи . В действительности все компьютеры сети включаются в замкнутое кольцо, так как внутри концентраторов линии связи образуют замкнутый контур.

Данная топология дает возможность комбинировать преимущества звездной и кольцевой топологий . Например, концентраторы позволяют собрать в одно место все точки подключения кабелей сети. Если говорить о распространении информации, данная топология равноценна классическому кольцу.

Если говорить о распространении информации, данная топология равноценна классическому кольцу.

Рис. Пример звездно-кольцевой топологии

При сеточной топологии (mesh) компьютеры связываются между собой не одной, а многими линиями связи , образующими сетку.

Бывает полная сеточная топология и частичная.

В полной сеточной топологии каждый компьютер напрямую связан со всеми остальными компьютерами. В этом случае при увеличении числа компьютеров резко возрастает количество линий связи . Кроме того, любое изменение в конфигурации сети требует внесения изменений в сетевую аппаратуру всех компьютеров, поэтому полная сеточная топология не получила широкого распространения.

Частичная сеточная топология предполагает прямые связи только для самых активных компьютеров, передающих максимальные объемы информации. Остальные компьютеры соединяются через промежуточные узлы.

Сеточная топология позволяет выбирать маршрут для доставки информации от абонента к абоненту , обходя неисправные участки. С одной стороны, это увеличивает надежность сети, с другой же – требует существенного усложнения сетевой аппаратуры, которая должна выбирать маршрут.

Рис. Сеточная топология: полная (а) и частичная (б)

Рис.   Примеры использования разных топологий

В литературе при упоминании о топологии сети принято подразумевать четыре совершенно разные понятия, относящиеся к различным уровням сетевой архитектуры:

• Физическая топология (географическая схема расположения компьютеров и прокладки кабелей). В этом смысле, например, пассивная звезда ничем не отличается от активной, поэтому ее нередко называют просто звездой.

• Логическая топология (структура связей, характер распространения сигналов по сети). Это наиболее правильное определение топологии .

• Топология управления обменом (принцип и последовательность передачи права на захват сети между отдельными компьютерами).

• Информационная топология (направление потоков информации, передаваемой по сети).

Протокол в информационной сети - это правила взаимодействия одноименных уровней, работающих друг с другом абонентов. Эти правила определяют список команд, которыми могут обмениваться программы, порядок их передачи, размеры передаваемых блоков данных и правила их проверки.

Сетевые технологии принято классифицировать по следующим признакам:

• по специализации:

- универсальные

- специализированные

• по способу организации:

- одноранговые

- двухуровневые

• по способу связи:

- проводные

- беспроводные

- спутниковые

• по составу ПК:

- однородные

- неоднородные

• по охвату территории:

- локальные

- региональные

- глобальные

- федеральные.

1.Универсальные сети предназначены для решения всех задач пользователей. (Академсеть РФ).

Специализированные – для решения небольшого количества специализированных задач (технология резервирования мест на авиационные рейсы).

2. В двухуровневых сетях кроме ПК пользователей, которые называют рабочими станциями, имеются специальные компьютеры, называемые серверами.

В одноуровневой (одноранговой) сети пользовательский ПК совмещает функции рабочей станции и сервера. Каждый ПК предоставляет другому ПК свои ресурсы.

3.В проводных сетях в качестве каналов связи используют:

- плоский двужильный кабель;

- витая пара проводов;

- коаксиальный кабель;

- световод.

4.Однородные сетевые технологии предполагают наличие в сети ПК одной фирмы.

5. ЛВС предполагает, что все ее компоненты размещаются на небольшой территории одной организации.

Территориальной (региональной) называют сеть, в которой компьютеры находятся на небольшом удалении друг от друга, от десятков до сотен километров. Иногда территориальную сеть называют корпоративной или ведомственной.

Выбор стратегии сети – сложная задача. Сеть должна быть настолько мощной, чтобы обеспечить весь набор услуг для клиента, с другой стороны - она должна быть экономичной, чтобы расходы на ее создание и эксплуатацию не повысили доходов от ее внедрения.

На рынке информационных технологий свои услуги по созданию и сетевого ПО и средств коммуникации представляют десятки фирм. Однако надо выбрать наиболее удачное решение. Анализ выбора осуществляется совместно с заказчиком и разработчиком на стадии ТЭО и ТЗ.