| ЛОКАЛЬНЫЕ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ. ТОПОЛОГИЯ. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ
Локальная
вычислительная сеть объединяет абонентов, находящихся на небольшом
расстоянии друг от друга (в пределах 10-15 км). Обычно такие сети строятся
в пределах одного предприятия или организации.
Информационные системы,
построенные на базе локальных вычислительных сетей, обеспечивают решение
следующих задач:
- хранение данных;
- обработка данных;
- организация доступа
пользователей к данным;
- передача данных
и результатов их обработки пользователям.
Компьютерные сети
реализуют распределенную обработку данных. Здесь обработка данных распределяется
шежду двумя объектами: клиентом и сервером. В процессе обработки данных
клиент формирует запрос к серверу на выполнение сложных процедур. Сервер
выполняет запрос и результаты выполнения передает клиенту. Шервер обеспечивает
хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и
передает данные клиенту. Подобная модель вычислительной сети получила
название архитектуры клиент — сервер.
По признаку распределения
функций локальные компьютерные сети делятся на одноранговые и двухранговые
(иерархические сети или сети с выделенным сервером).
В одноранговой сети
компьютеры равноправны по отношению друг к другу. Каждый пользователь
в сети решает сам, какие ресурсы своего компьютера он предоставит в общее
пользование. Таким образом, компьютер выступает и в роли клиента, и в
роли сервера. Одноранговое разделение ресурсов является вполне приемлемым
для малых офисов с 5-10 пользователями, объединяя их в рабочую группу.
Двухранговая сеть
организуется на основе сервера, на котором регистрируются пользователи
сети.
Для современных компьютерных
сетей типичной является смешанная сеть, объединяющая рабочие станции и
серверы, причем часть рабочих станций образует одноранговые сети, а другая
часть принадлежит двухранговым сетям.
Геометрическая схема
соединения (конфигурация физического подключения) узлов сети называется
топологией сети. Существует большое количество вариантов сетевых топологий,
базовыми из которых являются шина, кольцо, звезда.
- Шина.
Канал связи, объединяющий узлы в сеть, образует ломаную линию — шину.
Любой узел может принимать информацию в любое время, а передавать —
только тогда, когда шина свободна. Данные (сигналы) передаются компьютером
на шину. Каждый компьютер проверяет их, определяя, кому адресована информация,
и принимает данные, если они посланы ему, либо игнорирует. Если компьютеры
расположены близко друг друга, то организация КС с шинной топологией
недорога и проста — необходимо просто проложить кабель от одного компьютера
к другому. Затухание сигнала с увеличением расстояния ограничивает длину
шины и, следовательно, число компьютеров, подключенных к ней.
Проблемы шинной топологи возникают, когда происходит разрыв (нарушение
контактов) в любой точке страны; сетевой адаптер одного из компьютеров
выходит из строя и начинает передавать на шину сигналы с помехами; необходимо
подключить новый компьютер.
- Кольцо.
Узлы объединены в сеть замкнутой кривой. Передача данных осуществляется
только в одном нийравлении. Каждый узел помимо всего прочего реализует
функции ретранслятора. Он принимает и передает сообщения, а воспринимает
только обращенные к нему. Используя кольцевую топологию, можно присоединить
к сети большое количество узлов, решив проблемы помех и затухания сигнала
средствами сетевой платы каждого узла.
Недостатки кольцевой организации: разрыв в любом месте кольца прекращает
работу всей сети; время пере-рачи сообщения определяется временем последовательного
срабатывания каждого узла, находящегося между рггправителем и получателем
сообщения; из-за прохождения данных через каждый узел существует возможность
непреднамеренного искажения информации.
- Звезда.
Узлы сети объединены с центром лучами. Вся информация передается через
центр, что позволяет относительно просто выполнять поиск неисправностей
и добавлять новые узлы без прерывания работы сети. Однако расходы на
организацию каналов связи здесь обычно выше, чем у шины и кольца.
Комбинация базовых топологий — гибридная топология — обеспечивает получение
широкого спектра решений, аккумулирующих достоинства и недостатки базовых.
Кроме проблем создания
локальных вычислительных сетей имеется также проблема расширения (объединения)
компьютерных сетей. Дело в том, что созданная на определенном этапе развития
информационной системы вычислительная сеть со временем может перестать
удовлетворять потребности всех пользователей. В то же время физические
свойства сигнала, каналов передачи данных и конструктивные особенности
сетевых компонент накладывают жесткие ограничения на количество узлов
и геометрические размеры сети.
Для объединения локальных
вычислительных сетей применяются следующие устройства.
1. Повторитель
— устройство, обеспечивающее усиление и фильтрацию сигнала без изменения
его информативности. По мере передвижения по линиям связи сигналы затухают.
Для уменьшения влияния затухания используются повторители. Причем повторитель
не только копирует или повторяет принимаемые сигналы, но и восстанавливает
характеристики сигнала: усиливает сигнал и уменьшает помехи.
2. Мост
— устройство, выполняющее функции повторителя для тех сигналов (сообщений),
адреса которых удовлетворяют заранее наложенным ограничениям.
Одной
из проблем больших сетей является напряженный сетевой трафик (поток
сообщений в сети). Эта проблема может решаться следующим образом.
Компьютерная
сеть делится на сегменты. Передача сообщений из сегмента в сегмент
осуществляется только целенаправленно, если абонент одного сегмента
передает сообщение абоненту другого сегмента. Мост является устройством,
ограничивающим движение по сети и не позволяющим сообщениям попадать
из одной сети в другую без подтверждения права на переход.
Мосты бывают локальные
и удаленные.
Локальные мосты соединяют
сети, расположенные на ограниченной территории в пределах уже существующей
системы.
Удаленные мосты соединяют
сети, разнесенные территориально, с использованием каналов связи и модемов.
Локальные мосты,
в свою очередь, разделяются на внутренние и внешние.
Внутренние мосты
обычно располагаются на одном компьютере и совмещают функцию моста с функцией
абонентской ЭВМ. Расширение функций осуществляется путем установки дополнительной
сетевой платы.
Внешние мосты предусматривают
использование отдельного компьютера со специальным программным обеспечением.
3. Маршрутизатор
— это устройство, соединяющее сети разного типа, но использующие одну
операционную систему. Это, по сути, тот же мост, но имеющий свой сетевой
адрес. Используя возможности адресации маршрутизаторов, узлы в сети
могут посылать маршрутизатору сообщения, предназначенные для другой
сети. Для поиска лучшего маршрута к любому адресату в сети используются
таблицы маршрутизации. Эти таблицы могут быть статическими и динамическими.
4. Шлюз
— специальный аппаратно-программный комплекс, предназначенный для обеспечения
совместимости между сетями, использующими различные протоколы взаимодействия.
Шлюз преобразует форму представления и форматы данных при передачи их
из одного сегмента в другой. Шлюз осуществляет свои функции на уровне
выше сетевого. Он не зависит от используемой передающей сроеды, но зависит
от используемых протоколов обмена данными. Обычно шлюз выполняет преобразования
между протоколами.
С помошью шлюзов можно
подключить локальную вычислительную сеть к главному компьютеру, а также
к глобальной вычислительной сети. |
