Реферат: Компьютерные сети Информационных технологий

Взаимодействие двух компьютеров

8.2. Устройства межсетевого интерфейса

Созданная на определенном этапе развития фирмы локальная вычислительная сеть с течением времени перестает удовлетворять потребности всех пользователей и воз­никает необходимость расширения ее функциональных возможностей или границ охватываемой ею территории. Может возникнуть необходимость объединения внутри фирмы ЛВС различных отделов и филиалов для организации обмена дан­ными. Наконец, стремление получить выход на новые информационные ресурсы может потребовать подключения ЛВС к сетям более высокого уровня.

В качестве межсетевого интерфейса для соединения сетей между собой используются:

o   повторители;

o   мосты;

o   маршрутизаторы;

o   шлюзы.

Повторители (repeater) — устройства, усиливающие электрические сигналы и обес­печивающие сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на боль­шие расстояния. Повторители описываются протоколами канального уровня мо­дели взаимодействия открытых систем, могут объединять сети, отличающиеся протоколами лишь на физическом уровне OSI (с одинаковыми протоколами уп­равления на канальном и выше уровнях), и выполняют лишь регенерацию паке­тов данных, обеспечивая тем самым электрическую независимость сопрягаемых сетей и защиту сигналов от воздействия помех. Использование усилителей позво­ляет расширить и протяженность одной сети, объединяя несколько сегментов сети в единое целое. При установке усилителя создается физический разрыв в линии связи, при этом сигнал воспринимается с одной стороны, регенерируется и направ­ляется к другой части линии связи.

Мосты (bridge) — описываются протоколами сетевого уровня OSI, регулируют тра­фик (передачу данных) между сетями, использующими одинаковые протоколы передачи данных на сетевом и выше уровнях, выполняя фильтрацию информаци­онных пакетов в соответствии с адресами получателей. Мост может соединять сети разных топологий, но работающие под управлением однотипных сетевых опера­ционных систем. Мосты могут быть локальными и удаленными. Локальные мо­сты соединяют сети, расположенные на ограниченной территории в пределах уже существующей системы. Удаленные мосты соединяют разнесенные территориаль­но сети с использованием внешних каналов связи и модемов. Маршрутизаторы (router) — описываются и выполняют свои функции на транспорт­ном уровне протоколов OSI и обеспечивают соединение логически не связанных се­тей (имеющих одинаковые протоколы на сеансовом и выше уровнях OSI); они анали­зируют сообщение, определяют его дальнейший наилучший путь, выполняют его некоторое протокольное преобразование для согласования и передачи в другую сеть, создают нужный логический канал и передают сообщение по назначению. Маршру­тизаторы обеспечивают достаточно сложный уровень сервиса: они могут, например, соединять сети с разными методами доступа; могут перераспределять нагрузки в ли­ниях связи, направляя сообщения в обход наиболее загруженных линий и т. д.

Шлюзы (gateway) — устройства, позволяющие объединить вычислительные сети, использующие различные протоколы OSI на всех ее уровнях; они выполняют про­токольное преобразование для всех семи уровней управления модели OSI. Кроме функций маршрутизаторов они выполняют еще и преобразование формата инфор­мационных пакетов и их перекодирование, что особенно важно при объединении неоднородных сетей.

Мосты, маршрутизаторы и шлюзы в локальной вычислительной сети — это, как правило, выделенные компьютеры со специальным программным обеспечением и дополнительной связной аппаратурой.

						Уровни OSI		ПРОТОКОЛЫ	Уровни OSI
					data	7	Прикладной	Управление прикладными процессами Управление представлением данных Управление сеансами Управление трафиком Управление сетью Управление информационным каналом Управление физическим каналом	1	Прикладной
				Н1	data	6	Представления		6	Представления
			Н2	Н1	data	5	Сеансовый		5	Сеансовый
		НЗ	Н2	Н1	data	4	Транспортный		4	Транспортный
	Н4	НЗ	Н2	Н1	data	3	Сетевой		3	Сетевой
Н5	Н4	НЗ	Н2	Н1	data	2	Канальный		2	Канальный
Н5	Н4	НЗ	Н2	Н1	data	1	Физический		1	Физический
ПЕРЕДАВАЕМЫЙ ПАКЕТ							ПЕРЕДАЮЩАЯ СРЕДА (коммуникационная подсеть)

Использование устройств межсетевого интерфейса

 

8.3. 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 системах 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. Дня подобных систем приняты термины — системы клиент-серверили архитектура клиент-сервер.

Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных вычислительных сетях, так и в сети с выделенным сервером.

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:

o  зависимость эффективности работы сети от количества станций;

o  сложность управления сетью;

o  сложность обеспечения защиты информации;

o  трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.

Наибольшей популярностью пользуются одноранговые сети на базе сетевых операци­онных систем LANtastic, NetWareLite.

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 файловиз 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.

Недостаткисети:

§  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).

9. Программное обеспечение информационно-вычислительных сетей.

Наряду с аппаратными средствами ИВС должны иметь в своем составе и сложное программное и информационное обеспечение.

Программное обеспечение информационно-вычислительных сетей выполняет ко­ординацию работы основных звеньев и элементов сети; организует коллективный доступ ко всем ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение ресурсов с целью повышения эффективности обработки информации; выполняет техническое обслуживание и контроль работоспособности сетевых устройств.

Сетевое программное обеспечение состоит из трех частей:

o   общего программного обеспечения;

o   системного программного обеспечения;

o   специального программного обеспечения.

Общее программное обеспечение образуется из компонентов базового программно­го обеспечения отдельных компьютеров, входящих в состав сети, и включает в себя операционные системы, системы автоматизации программирования и системы технического обслуживания.

Системное программное обеспечение представляет собой комплекс программных средств, поддерживающих и координирующих взаимодействие всех ресурсов сети как единой системы.

Специальное программное обеспечение предназначено для максимального удовлет­ворения пользователей программами часто решаемых задач и, соответственно, содержит прикладные программы пользователя, ориентированные на специфику его предметной области.

Особая роль в программном обеспечении отводится операционным системам. Они имеются как в составе общего программного обеспечения (операционные систе­мы отдельных компьютеров), так и в составе системного программного обеспече­ния: сетевая операционная система, устанавливаемая на сервере или на одном из компьютеров одноранговой сети.

Сетевая операционная система (СОС) включает в себя набор управляющих и об­служивающих программ, обеспечивающих:

o   координацию работы всех звеньев и элементов сети;

o   оперативное распределение ресурсов по элементам сети;

o   распределение потоков заданий между узлами вычислительной сети;

o   установление последовательности решения задач и обеспечение их общесете­выми ресурсами;

o   контроль работоспособности элементов сети и обеспечение достоверности вход­ной и выходной информации;

o   защиту данных и вычислительных ресурсов от несанкционированного доступа;

o   выдачу справок об использовании информационных, программных и техничес­ких ресурсов сети.

В большинство сетевых операционных систем встроена поддержка протоколов TCP/IP, IPX/SPX, NetBEUI.

Протоколы TCP/IP были разработаны в США для сети министерства обороны ARPANet. Ввиду высокой надежности управления сетью и универсальности в ча­сти используемых компьютеров (IBM PC, Macintosh и т. д.) и операционных сис­тем (Windows, UNIX и т. д.), эти протоколы стали базовыми протоколами для сети

Интернет.

Протоколы SPX/IPX разработаны фирмой Novell. Отличительная особенность этих протоколов — маршрутизация, обеспечивающая кратчайший путь для пере­дачи данных по сети и гарантированное установление надежной связи при этой передаче. Выбор кратчайшего пути основан на следующем механизме. Машина-источник посылает по сети широковещательный запрос по всем путям до маши­ны-приемника. Путь, обеспечивший минимальную задержку в получении ответного эхо-сигнала, принимается за кратчайший. Этот механизм, конечно, существенно увеличивает трафик по сети и в этом его основной недостаток.

Протокол NetBEUT — детище фирмы IBM и создавался для обслуживания не­больших сетей, в которых он очень популярен ввиду своей простоты и высокой скорости работы. Но в нем отсутствует маршрутизация и его поддерживают только операционные системы фирм IBM и Microsoft (не поддерживает, например, ОС UNIX).

Функциональные возможности операционных систем расширяются с помощью утилит — специальных программ, используемых операционной системой для вы­полнения прикладных функций.

Клиент                                              Компьютер А        Сервер                  Компьютер В

Взаимодействие программных компонентов при связи двух компьютеров

Заключение

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 до глобальных сетей типа Internet. 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 получения любой информации из лю­бой точки земного шара, а так же об­мен информацией между компьютерами разных фирм производителей ра­бо­тающих под разным программным обеспечением.

Такие огромные потенциальные возможности которые несет в себе вычислитель­ная 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.

Поэтому необходимо разработать принципиальное решение вопроса по организа­ции ИВС ( информационно-вычислительной сети ) на базе уже существующего компьютер­ного парка и программного комплекса отвечаю­щего современным научно-техническим требованиям с учетом возрастаю­щих потребностей и возможностью дальнейшего посте­пенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных решений.  

Литература:

1.      «Информатика» под редакцией Н. В. Макаровой, Третье переработанное издание, Москва «Финансы и статистика» 2001.

2.      «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации» учебник для ВУЗов, издательский дом «Питер» 2002.

3.      «Интернет у вас дома», С. В. Симонович, В. И. Мураховский, ООО «АСТ-Пресс Книга», Москва 2002.

4.      «Учебник пользователя IBM PC» А. Микляев, «Альтекс-А» Москва 2002.

5.      «Компьютерные сети», 2-е издание, учебник для ВУЗов, В. Г. Олифер, Н. А. Олифер, «Питер» 2003.

6.      http://zab.megalink.ru/depart/vm/infbook/gl03/33_1.htm.

7.      http://synopsis.kubsu.ru/informatic/master/lecture/themes5_3_1.htm.

8.      http://www.bolshe.ru/book/id=834&page=6.

[1] http://zab.megalink.ru/depart/vm/infbook/gl03/33_1.htm