Техническое обеспечение сетей ЭВМ

должны быть соответствующим образом адаптированы.

Существует ряд принципов построения ЛВС на основе выше рассмотренных

компонентов. Такие принципы еще называют топологиями.

4. Топологии вычислительных сетей.

Термин «топология сети» относится к пути, по которому данные

перемещаются по сети. Существуют три основных вида топологий: «звезда»,

«кольцо» и «общая шина».

Топология типа «звезда».

Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ,

в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных

устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в

системах передачи данных, например, в электронной почте сети RelCom. Вся

информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через

центральный узел вычислительной сети.

Файл-сервер

Рисунок 1

Структура топологии ЛВС в виде «звезды».

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла

и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных

не возникает.

Кабельное соединение довольно простое, мак как каждая рабочая станция

связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда

центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее

выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо

прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде «звезды» является наиболее быстродействующей из всех

топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими

станциями проходит через центральный узел (при его хорошей

производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими

станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой

невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от

мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом

вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается

работа всей сети.

Центральный узел управления - файловый сервер реализует оптимальный

механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся

вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Кольцевая топология.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по

кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция3 с

рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой.

Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть

довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географическое расположение

рабочих станций далеко от формы кольца.

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по

определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца

запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, мак как большинство

сообщений можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность

передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих

станций, входящих в вычислительную сеть.

Файл-сервер

Рисунок 2

Структура кольцевой топологии ЛВС.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что

каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и

в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется.

Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения

сети, мак как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения

на протяженность вычислительной сети не существует, мак как оно, в конечном

счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими

станциями.

Шинная топология.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме

коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они

все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно

вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей

вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены.

Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной

рабочей станции.

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют

тонкий кабель или Cheapernet – кабель с тройниковым соединителем.

Отключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что

вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

Файловый сервер

Рисунок 3

Структура шинной топологии ЛВС.

Новые технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через

которые можно отключать и/или подключать рабочие станции во время работы

вычислительной сети.

Благодаря тому, что рабочие станции можно подключать без прерывания

сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать

информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может

существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения

коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения,

согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные

моменты времени предоставляется исключительное право на использование

канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности

вычислительной сети при повышенной нагрузке повышаются, например, при вводе

новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством

устройств ТАР (англ. Terminal Access Point – точка подключения терминала).

ТАР представляет собой специальный тип подсоединения к коаксиальному

кабелю. Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего

проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к

нему.

В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные

рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти

рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные

модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой

передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модели

для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет

одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой

объем информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки

данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем

(аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет

преобразована.

Таблица 2

Основные характеристики трех наиболее типичных типологий

вычислительных сетей.

|Характеристики |Топологии вычислительных сетей |

| |Звезда |Кольцо |Шина |

|Стоимость |Незначительна|Средняя |Средняя |

|расширения |я | | |

|Присоединение |Пассивное |Активное |Пассивное |

|абонентов | | | |

|Защита от отказов|Незначительна|Незначительная |Высокая |

| |я | | |

|Размеры системы |Любые |Любые |Ограниченны |

|Защищенность от |Хорошая |Хорошая |Незначительная |

|прослушивания | | | |

|Стоимость |Незначительна|Незначительная |Высокая |

|подключения |я | | |

|Поведение системы|Хорошее |Удовлетворительно|Плохое |

|при высоких | |е | |

|нагрузках | | | |

|Возможность |Очень хорошая|Хорошая |Плохая |

|работы в реальном| | | |

|режиме времени | | | |

|Разводка кабеля |Хорошая |Удовлетворительна|Хорошая |

| | |я | |

|Обслуживание |Очень хорошее|Среднее |Среднее |

5. Типы построения сетей по методам передачи информации.

Локальная сеть Token Ring.

Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей среды

применяется неэкранированная или экранированная витая пара (англ. UPT или

SPT) или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16 Мбит/с. В

качестве метода управления доступом станций к передающей среде используется

метод – маркерное кольцо (англ. Token Ring).

Основные положения этого метода:

- устройства подключаются к сети по топологии кольцо;

- все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные, только

получив разрешение на передачу (маркер);

- в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким

правом.

Типы пакетов:

- пакет «управление/данные» (англ. Data/Command Frame) – выполняется

передача данных или команд управления работой сети;

- пакет «маркер» (англ. Token) - станция может начать передачу данных

только

после получения такого пакета. В одном кольце может быть только один

маркер и , соответственно, только одна станция с правом передачи

данных;

- пакет «сброса» (англ. Abort) - посылка такого пакета вызывает

прекращение

любых передач. В сети можно подключать компьютеры по топологии

«звезда»

или «кольцо».

Локальная сеть ArcNet.

ArcNet (англ. Attached Resource Computer Network) – простая,

недорогая, надежная и достаточно гибкая архитектура локальной сети.

Разработана корпорацией Datapoint в 1997 году. В качестве передающей

среды используются витая пара, коаксиальный кабель (RC-62) с волновым

сопротивлением 93 Ом и оптоволоконный кобель. Скорость передачи данных –

2,5 Мбит/с, существует также расширенная версия – ArcNetplus – поддерживает

передачу данных со скоростью 20 Мбит/с. При подключении устройств в ArcNet

применяют топологии «шина» и «звезда». Метод управления доступом станций к

передающей среде – маркерная шина (англ. Token Bus). Этот метод

предусматривает следующие правила:

- все устройства, подключенные к сети, могут передавать данные только

получив разрешение на передачу (маркер) в любой момент времени

только

одна станция в сети обладает таким правом;

- данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

Основные принципы работы.

Передача каждого байта в ArcNet выполняется специальной посылкой ISU

(англ. Information Symbol Unit – единица передачи информации), состоящей из

трех служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных. В начале каждого

пакета передается начальный разделитель АВ (англ. Alert Burst), который

состоит из шести служебных битов. Начальный разделитель выполняет функции

преамбулы пакета.

В ArcNet определены 5 типов пакетов:

1. Пакет ITT (англ. Information to Transmit) –приглашение к передаче.

Эта посылка передает управление от одного узла сети к другому.

Станция, принявшая этот пакет, получает право на передачу данных.

2. Пакет FBE (англ. Free Buffer Enguiries) – запрос о готовности к

приему данных. Этим пакетом проверяется готовность узла к приему

данных.

3. Пакет данных. С помощью этой посылки производиться передача данных.

4. Пакет ACK (англ. ACKnowledgments) – подтверждение приема.

Подтверждение готовности к приему данныхх или подтверждение приема

пакета даннх без ошибок, т.е. в ответ на FBE и пакет данных.

5. Пакет NAK Negative AcKnowiedgments) – неготовность к приему.

Неготовность узла к приему данных (ответ на FBE) или принят пакет с

ошибкой.

В сети ArcNet можно использовать две топологии: «звезда» и «шина».

Локальная сеть Ethernet.

Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов предложила компания

Xerox Cor.

Основные принципы работы.

На логическом уровне в Ethernet применяется топология шина.

- все устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая станция

может

начать передачу в любой момент времени (если передающая среда

свободна);

- данные, передаваемые одной станцией, доступны всем станциям сети.

6. Сетевые операционные системы для локальных сетей.

Основное направление развития современных Сетевых Операционных Систем

(англ. Network Operation System – NOS) – перенос вычислительных операций на

рабочие станции, создание систем с распределенной обработкой данных. Это в

первую очередь связано с ростом вычислительных возможностей персональных

компьютеров и все более активным внедрением мощных многозадачных

операционных систем: OS/2, Windows NT, Windows 95. Кроме этого внедрение

объектно-ориентированных технологий (OLE, ActiveX, ODBC и т.д.) позволяет

упростить организацию распределенной обработки данных. В такой ситуации

основной задачей NOS становится объединение неравноценных операционных

систем рабочих станций и обеспечение транспортного уровня для широкого

круга задач: обработка баз данных, передача сообщений, управление

распределенными ресурсами сети.

В современных NOS применяют три основных подхода к организации

управления ресурсами сети.

Первый – это Таблицы Объектов (англ. Bindery). Используется в сетевых

операционных системах NetWare 28б и NetWare 3.XX. Такая таблица находится

на каждом файловом сервере сети. Она содержит информацию о пользователях,

группах, их правах доступа к ресурсам сети (данным, сервисным услугам,

печати через сетевой принтер и т.п.). Такая организация работы удобна, если

в сети только один сервер. В этом случае требуется определить и

контролировать только одну информационную базу. При расширении сети,

добавлении новых серверов объем задач по управлению ресурсами сети резко

возрастает. Администратор системы вынужден на каждом сервере сети

определять и контролировать работу пользователей. Абоненты сети, в свою

очередь, должны точно знать, где расположены те или иные ресурсы сети, а

для получения доступа к этим ресурсам – регистрироваться на выбранном

сервере.

Второй подход используется в LANServer и Windows Nt Server – Структура

Доменов (англ. Domain). Все ресурсы сети и пользователи объединены в

группы. Домен можно рассматривать как аналог таблиц объектов, только здесь

такая таблица является общей для нескольких серверов, при этом ресурсы

серверов являются общими для всего домена. Поэтому пользователю для того

чтобы получить доступ к сети, достаточно подключиться к домену, после этого

ему становятся доступны все ресурсы домена, ресурсы всех серверов и

устройств, входящих в состав домена. Однако и с использованием этого

подхода также возникают проблемы при построении информационной системы с

большим количеством пользователей серверов и, соответственно, доменов.

Здесь эти проблемы уже связаны с организацией взаимодействия и управления

несколькими доменами, хотя по содержанию они такие же, как и в первом

случае.

Третий подход – Служба Наименований Директорий или Каталогов (англ.

Directory Name Services – DNS) лишен этих недостатков. Все ресурсы сети:

сетевая печать, хранение данных, пользователи, серверы и т.п.

рассматриваются как отдельные ветви или директории информационной системы.

Таблицы, определяющие DNS, находятся на каждом сервере. Это, во-первых,

повышает надежность и живучесть системы, а во-вторых, упрощает обращение

пользователя к ресурсам сети. Зарегистрировавшись на одном сервере,

пользователю становятся доступны все ресурсы сети. Управление такой

системой также проще, чем при использовании доменов, так как здесь

существует одна таблица, определяющая все ресурсы сети, в то время как при

доменной организации необходимо определять ресурсы, пользователей, их права

доступа для каждого домена отдельно.

В настоящее время наиболее распространенными сетевыми операционными

системами являются NetWare 3.XX и 4.XX (Novell Inc.), Windows NT Server

3.51и 4.00 (Microsoft Corp.) и LAN Server (IBM Corp.).

7. Организация сети.

Объединение локальных сетей отделов и «рабочих групп», информационно

связанных по функциональному взаимодействию при решении их производственных

задач осуществляется по принципу «клиент-сервер» с последующим

предоставлением сводной результирующей технологической и финансово-

экономической информации на уровень АРМ руководителей предприятия (и

Страницы: 1, 2, 3