–PAGE_BREAK–1. Особенности организации ЛВС
Функциональные группы устройств в сети
Основное назначение любой компьютерной сети – предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям.
С этой точки зрения локальную вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.
Сервер–компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами.
Серверымогут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций, потребность в которых может возникнуть у пользователей сети. Сервер – источник ресурсов сети.
Рабочая станция — персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам.
Рабочая станциясети функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой (MSDOS, Windowsи т.д.), обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.
Особое внимание следует уделять одному из типов серверов – файловому серверу (FileServer). В распространенной терминологии для него принято сокращенное название – файл-сервер.
Файл-сервер хранит данные пользователей сети и обеспечивает им доступ к этим данным. Это компьютер с большой емкостью оперативной памяти, жесткими дисками большой емкости.
Он работает под управлением специальной операционной системы, которая обеспечивает одновременный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным.
Файл-сервер выполняет следующие функции: хранение данных, архивирование данных, синхронизацию изменений данных различными пользователями, передачу данных.
Для многих задач использование одного файл-сервера оказывается недостаточным. Тогда в сеть могут включаться несколько серверов. Возможно также применение в качестве файл-сервера мини-ЭВМ.
Управление взаимодействием устройств в сети
Информационные системы, построенные на базе компьютерных сетей, обеспечивают решение следующих задач: хранение данных, обработка данных, организация доступа пользователей к данным, передача данных и результатов обработки данных пользователям.
В системе централизованной обработки эти функции выполняла центральная ЭВМ (Mainframe, Host).
Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя объектами: клиентом и сервером.
Клиент – задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети.
В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтение файла, поиск информации в базе данных и т.д.
Сервер, определенный ранее, выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту.
Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя. В принципе обработка данных может быть выполнена и на сервере. Для подобных систем приняты термины – системы клиент-сервер или архитектура клиент-сервер.
Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных вычислительных сетях, так и в сети с выделенным сервером.
1.1. Одноранговая сеть. В такой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть.
Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям (диски, принтеры).
Достоинстваодноранговых сетей: низкая стоимость и высокая надежность.
Недостатки одноранговых сетей:
· зависимость эффективности работы сети от количества станций;
· сложность управления сетью;
· сложность обеспечения защиты информации;
· трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.
Наибольшей популярностью пользуются одноранговые сети на базе сетевых операционных систем LANtastic, NetWareLite.
1.2. Сеть с выделенным сервером. В сети с выделенным сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций.
Такой компьютер обычно называют сервером сети. На нем устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все разделяемые внешние устройства – жесткие диски, принтеры и модемы.
Взаимодействие между рабочими станциями в сети, как правило, осуществляется через сервер. Логическая организация такой сети может быть представлена топологией звезда. Роль центрального устройства выполняет сервер. В сетях с централизованным управлением существует возможность обмена информацией между рабочими станциями, минуя файл-сервер. Для этого можно использовать программу NetLink. После запуска программы на двух рабочих станциях можно передавать файлы с диска одной станции на диск другой (аналогично операции копирования файлов из одного каталога в другой с помощью программы NortonCommander).
Достоинства сети с выделенным сервером:
· надежная система защиты информации;
· высокое быстродействие;
· отсутствие ограничений на число рабочих станций;
· простота управления по сравнению с одноранговыми сетями.
Недостатки сети:
· высокая стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер;
· зависимость быстродействия и надежности сети от сервера;
· меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.
Сети с выделенным сервером являются наиболее распространенными у пользователей компьютерных сетей. Сетевые операционные системы для таких сетей – LANServer(IBM), WindowsNTServerверсий 3,51 и 4,0 и NetWare(Novell).
2. Классификация ЛВС
В качестве классифицирующих признаков ЛВС используются такие категории, как сфера применения, функциональное назначение, размеры, вид трафика, топология, физическая среда, метод доступа к среде, используемое программное обеспечение.
2.1. Физическая среда
Физическая среда представляет собой физический материал, на котором размещается и по которому передается информация:
витая пара; многожильный кабель; коаксиальный кабель; волоконно-оптический кабель; радиоканал; инфракрасный канал; микроволновый канал.
При выборе типа физической среды учитывают следующие показатели:
стоимость монтажа и обслуживания; скорость передачи информации; ограничения на величину расстояния передачи информации без дополнительных усилителей; безопасность передачи данных.
Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показателей. Например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально возможным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращиваемость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.
Характеристики наиболее распространенных типов физической среды ЛВС приводятся в следующей таблице:
Тип физической среды
Показатели
Витая пара
Многож. кабель
Коаксиал. кабель
ВО линия
Эфир
1
Скорость передачи, Мбит/с
до 10
300 — 500
до 10
до 1000
до 20000
2
Дальность передачи
по одному сегменту, км
0,01-0,1
до 300
до 2,5
до 200
до 20
3
Типичное число узлов в сети
10-100
сотни на канал
до 100
2 кольцевые точки
–
4
Сложность соединения
низкая
высокая
средняя
очень высокая
низкая
5
Помехозащищенность
средняя
высокая
очень высокая
высокая
высокая
6
Относительная стоимость
1
5
10
50
–
Витая пара
Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение, называемое «витой парой» (twisted pair). Конструктивно такая среда представляет из себя оболочку, внутри которой содержится одна или несколько свитых в виде спирали пар проводников.
Витая пара позволяет передавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и простота монтажа. Обычно применяются в кольцевых сетях с использованием усилителей, или повторителей (repeater).
Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее по цене к коаксиальному кабелю.
Достоинства:
o надежность;
o простота конструкции и монтажа;
o низкая цена.
Недостатки:
o простота несанкционированного доступа;
o чувствительность к электромагнитным помехам.
Многожильные кабели
Отдельные жилы такого кабеля могут использоваться для различных целей. Передача данных по параллельным линиям увеличивает пропускную способность среды, что позволяет увеличить скорость передачи по всему кабелю. При этом скорость передачи по одному проводу сохраняется небольшой, что снимает проблемы отражения сигналов, упрощает и удешевляет схемы интерфейсов.
Недостатки:
o необходимость экранирования;
o высокая стоимость.
Коаксиальный кабель
Состоит из центрального проводника, окруженного слоем изоляционного материала, проводящего экрана и внешней оболочки. Экранирование помогает решить проблемы с излучением проводников, так как провод может действовать как антенна.
Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с.
Достоинства:
o надежность;
o простота конструкции;
o умеренная масса.
Существует несколько модификаций коаксиального кабеля.
Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется повторитель. Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с конфигурацией «шина» или «дерево» коаксиальный кабель должен иметь на конце согласующий резистор (терминатор).
Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще «толстый Ethernet» (thick Ethernet) или «желтый кабель» (yellow cable). Он использует 15-контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общая протяженность сети Ethernet составляет около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.
Более дешевым, чем «толстый Ethernet», является Cheapernet-кабель, или, как его часто называют, «тонкий Ethernet» (thin Ethernet). Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в десять миллионов бит в секунду.
При соединении сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet-кабелем имеют небольшую стоимость и требуют минимальных затрат при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР-50). Дополнительного экранирования не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T-connectors).
Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может достигать максимум 300 м, а общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеле составляет около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате и используется как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала
Волоконно-оптический кабель
Проводящей средой кабеля является сверхпрозрачное стекловолокно. Такой тип среды называют также оптопроводником или стекловолоконным кабелем. Применяется в кольцевой и звездообразной конфигурациях ЛВС.
Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление — более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Конструкция кабелей предусматривает противоподслушивающую защиту, так как техника ответвлений в волоконно-оптических кабелях очень сложна.
Достоинства:
o высокая скорость передачи;
o высокая помехозащищенность;
o защита от несанкционированного доступа.
Недостатки:
o высокая стоимость;
o сложность подключения новых станций;
o невозможность передачи электроэнергии для питания повторителей;
o ослабление сигналов;
o однонаправленность передачи.
Эфир
Физическая среда может быть организована в виде радио-, инфракрасных и микроволновых каналов.
Радиоканалы. Мало используются в ЛВС из-за экранированности зданий, узкой полосы частот, низких скоростей. Достоинством является отсутствие кабелей, и следовательно, возможность обслуживать мобильные станции.
Инфракрасный канал. Основное достоинство — нечувствительны к электромагнитным помехам. Недостаток такого канала? работа только на расстоянии прямой видимости.
Микроволновый канал. По сравнению с инфракрасными каналами микроволновые обеспечивают более высокую скорость на расстоянии 15-20 км (при прямой видимости).
продолжение
–PAGE_BREAK–