Анализ и оценка. ВКР. Анализ и оценка типовых топологий вычислительных комьютерн. Анализ и оценка типовых топологий вычислительных компьютерных сетей
 Скачать 1.51 Mb.
|
Глава 1. Информационные компьютерные сети1.1. Основные принципы построения компьютерных сетейИнформационно-вычислительная сеть представляет собой систему компьютеров, объединенных каналами передачи данных. Основное назначение информационно-вычислительных сетей – обеспечение эффективного представления различных информационно-вычислительных услуг пользователям сети посредством организации удобного и надежного доступа к ресурсам, распределенным в этой сети. В последние годы подавляющая часть услуг большинства сетей лежит в сфере именно информационного обслуживания. В частности, информационные системы, построенные на базе информационно-вычислительных сетей, обеспечивают эффективное выполнение следующих задач: - хранение данных; - обработка данных; - организация пользователей к данным; - передача данных и результатов обработки данных пользователям. Эффективность решения указанных задач обеспечивается: распределенными в сети аппаратными, программными и информационными ресурсами; дистанционным доступом пользователя к любым видам этих ресурсов; возможным наличием централизованной базы данных наряду с распределенными базами данных; высокой надежностью функционирования системы, обеспечиваемой резервированием ее элементов; возможностью перераспределения нагрузки в пиковые периоды; специализацией отдельных узлов сети на решении задач определенного класса; решением сложных задач совместными усилиями нескольких узлов сети; оперативным дистанционным информационным обслуживанием клиентов. Основные показатели качества информационно-вычислительной сети: Полнота выполняемых функций. Сеть должна обеспечивать выполнение всех предусмотренных для нее функций и по доступу ко всем ресурсам, и по совместной работе узлов, и по реализации всех протоколов и стандартов работы. Производительность – среднее количество запросов пользователей сети, исполняемых за единицу времени. Производительность зависит от времени от реакции системы на запрос пользователя. Это время складывается из трех составляющих: времени передачи запроса от пользователя к узлу сети, ответственному за его исполнение; времени выполнения запроса в этом узле; времени передачи ответа на запрос пользователю. Значительную долю времени реакции составляет передача информации в сети. Следовательно, важной характеристикой сети является ее пропускная способность. Пропускная способность определяется количеством данных, передаваемых через сеть за единицу времени. Надежность сети – важная ее техническая характеристика. Надежность чаще всего характеризуется средним временем наработки на отказ. Поскольку сеть является информационной системой, то более важной потребительской характеристикой является достоверность ее результирующей информации. Существуют технологии, обеспечивающие высокую достоверность функционирования системы даже при ее низкой надежности. Современные сети часто имеют дело с конфиденциальной информацией, поэтому важнейшим параметром сети является безопасность информации в ней. Прозрачность сети – одна важная потребительская ее характеристика. Прозрачность означает невидимость особенностей внутренней архитектуры сети для пользователя. Масштабируемость – возможность расширения сети без заметного снижения ее производительности. Универсальность сети – возможность подключения к сети разнообразного технического оборудования и программного обеспечения от разных производителей. Основной целью создания компьютерных сетей является возможность совместного использования пользователями сети сетевых ресурсов. Под ресурсами персонального компьютера понимают любой из следующих элементов: Логические диски, в том числе накопители CD-ROM, DVD и др.; Каталоги (папки) и содержащиеся в них файлы; Подключенные к персональному компьютеру устройства (принтеры, модемы, сканеры и т.д.). Первые две группы перечисленных ресурсов являются информационными ресурсами, третья группа – технические ресурсы. Ресурсы, доступные только с ПК, на котором они находятся, называются локальными. Ресурсы ПК, доступные для других компьютеров сети, называют распределяемыми, или сетевыми. Особую группу сетевых ресурсов представляет разделяемое программное обеспечение. Использование разделяемого программного обеспечения позволяет пользователям сети совместно использовать на нескольких машинах одну копию программного продукта, установленного на сервере или, в одноранговых сетях, на одной из машин. Распределенное приложение состоит из нескольких частей, каждая из которых выполняет определенную задачу на отдельном компьютере сети. Сети имеют некоторые общие компоненты, функции и характеристики. Серверы - компьютеры, предоставляющие свои ресурсы сетевым пользователям. Клиенты - компьютеры, осуществляющие доступ к сетевым ресурсам, предоставляемым сервером. Среда - способ соединения компьютеров. Совместно используемые данные - файлы, предоставляемые серверами по сети. Совместно используемые периферийные устройства, например принтеры, библиотеки CD-ROM и т.д., Сети делятся на глобальные и локальные. Локальные сети, они могут быть одноранговые и иерархические (сети на основе сервера). В одноранговой сети все компьютеры равноправны. Каждый компьютер функционирует и как клиент и как сервер, все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своём компьютере сделать общедоступными по сети. Такую сеть ещё можно назвать "Рабочая группа", в ней чаще всего не более 10 компьютеров. Одноранговые сети обычно дешевле сетей на основе сервера, но требуют более мощных компьютеров. В этих сетях уровень защиты сетевого программного обеспечения, как правило, ниже, чем в сетях с выделенным сервером. В такие операционные системы, как Windows NT Workstation, Windows 95, встроена поддержка одноранговых сетей. Поэтому, чтобы установить одноранговую сеть, дополнительного программного обеспечения не требуется. [18] Большинство сетей использует выделенные серверы (сети на основе сервера). Сервер — это компьютер, который функционирует только как сервер, исключая функции клиента или рабочей станции. Сети на основе сервера стали промышленным стандартом. Чтобы приспособиться к возрастающим потребностям пользователей, серверы в больших сетях стали специализированными, например: файл-сервер, принт-сервер, сервер приложений, почтовый сервер, факс-сервер, коммуникационный сервер. Преимущество данной сети перед одноранговой в том, что администрирование и управление доступом к данным осуществляется централизованно. Ресурсы расположены также централизованно, что облегчает их поиск и поддержку. Способ организации и хранения информации на сервере устанавливается специальным лицом – администратором сети. Сервер обычно располагается в особом помещении, доступ к нему имеет ограниченное число лиц. Компьютеры, с которых осуществляется доступ пользователей к информации, хранящейся на сервере, получили название клиентов или рабочих станций. В отличие от одноранговых, в иерархических сетях идентифицируются не компьютеры, а конкретные пользователи, каждому из которых администратор присваивает уникальное имя и пароль. Выбор типа локальной сети зависит: - от размеров предприятия; - от необходимого уровня безопасности; -от объема сетевого трафика; -от финансовых затрат; -от уровня доступности сетевой административной поддержки. Наилучшим образом иерархические сети зарекомендовали себя в крупных компаниях, имеющих до нескольких сотен компьютеров, пользователи которых обращаются к одной и той же разделяемой базе данных и другим информационным ресурсам, хранящимся на сервере, а также совместно используют дорогостоящие периферийные устройства (цветные лазерные принтеры, плоттеры). В то же время установка иерархической сети иногда может быть целесообразна и в небольшой организации, если большинство ее сотрудников работают с одной и той же базой данных или информационными ресурсами. Примером могут служить различные аналитические отделы. Существуют и комбинированные типы сетей, совмещающие лучшие качества одноранговых сетей и сетей на основе сервера. В таких сетях на компьютерах-клиентах могут выполняться операционные системы NT Workstation или Win98 или Win95, которые будут управлять доступом к ресурсам выделенного сервера и в то же время предоставлять в совместное использование свои жесткие диски, а по мере необходимости разрешать доступ и к своим данным. Все сети строятся на основе трёх базовых топологий: - шина; - звезда; - кольцо. Если компьютеры подключены вдоль одного кабеля, топология называется шиной. В том случае, когда компьютеры подключены к сегментам кабеля, исходящим из одной точки, или концентратора, топология называется звездой. Если кабель, к которому подключены компьютеры, замкнут в кольцо, такая топология носит название кольца. Хотя сами по себе базовые топологии несложны, в реальности часто встречаются довольно сложные комбинации, объединяющие свойства нескольких топологий. Например "Звезда-Шина"- это комбинация топологий "шина" и "звезда". Чаще всего это выглядит так: несколько сетей с топологией "звезда" объединяются при помощи магистральной линейной шины. Существуют также беспроводные сети передачи данных. Обычно беспроводные компоненты взаимодействуют с сетью, в которой - как среда передачи - используется кабель. Такая сеть со смешанными компонентами называется гибридной. Достоинства такой сети в том что: обеспечивается временное подключение к существующей кабельной сети, организуется резервное копирование в существующую кабельную сеть, гарантируется определённый уровень мобильности и т.д. Применяются такие сети в основном из-за того что трудно проложить кабель, для людей, которые не работают на одном месте, в изолированных помещениях, в помещениях планировка которых часто меняется, в строениях где прокладывать кабель непозволительно [25]. В зависимости от технологии беспроводные сети делятся на три типа: - локальные вычислительные сети; - расширенные локальные вычислительные сети; - мобильные сети (переносные компьютеры). Основные различия между этими типами сетей - параметры передачи. Локальные и расширенные локальные ВС используют передатчики и приёмники, принадлежащие той организации, в которой функционирует сеть. Для мобильных сетей в качестве среды передачи сигналов выступают местные телефонные компании и их службы. Типичная беспроводная сеть выглядит и функционирует так же, как и обычная, за исключением среды передачи. Беспроводный сетевой адаптер с трансивером установлен в каждом компьютере, и пользователи работают так, будто их компьютеры соединены кабелем. Трансивер по-другому называется точкой доступа, он обеспечивает обмен сигналами между компьютерами с беспроводным подключением и остальной сетью. Беспроводные сети используют пять способов передачи данных: Инфракрасное излучение, используются для передачи инфракрасные лучи. Существует четыре типа инфракрасных сетей: сети прямой видимости, сети на рассеянном инфракрасном излучении, сети на отражённом инфракрасном излучении, широкополосные оптические сети [14]. Лазер. Лазерная технология похожа на инфракрасную тем, что требует прямой видимости между передатчиком и приёмником. Если по каким-либо причинам луч будет прерван, это прервёт передачу. Радиопередача в узком спектре (одночастотная передача). Этот способ напоминает вещание обыкновенной радиостанции. Пользователи настраивают передатчики и приёмники на определённую частоту. При этом прямая видимость необязательна. Сигнал высокой частоты, который используется, не проникает через металлические или железобетонные преграды. Доступ к такому способу связи осуществляется через поставщика услуг. Связь относительно медленная (около 4,8 Мбит/с). Радиопередача в рассеянном спектре. При этом способе сигналы передаются в некоторой полосе частот. Доступные частоты разделены на каналы, или интервалы. Адаптеры в течение предопределённого промежутка времени настроены на установленный интервал, после чего переключаются на другой интервал. Переключение всех компьютеров в сети происходит синхронно. Чтобы защитить данные от несанкционированного доступа, применяют кодирование. Скорость передачи в 250 Кбит/с относит данный способ к разряду самых медленных. Передача "точка-точка" Технология передачи "точка-точка" предусматривает обмен данными только между компьютерами, в отличие от взаимодействия между несколькими компьютерами и периферийными устройствами. Эта технология, основанная на последовательной передаче данных, обеспечивает: высокоскоростную и безошибочную передачу, применяя радиоканал, проникновение сигнала через стены и перекрытия. Подобные системы позволяют передавать сигналы между компьютерами, между компьютерами и другими устройствами (принтеры, сканеры). Некоторые типы беспроводных компонентов способны функционировать в локальных сетях, так беспроводный мост, например, соединяет сети находящиеся в разных местах. Сетевые архитектуры, используемые при построении сетей: - Ethernet (кабельная система толстый или тонкий коаксиальный кабель); - Token Ring (кабельная система, экранированная и неэкранированная витая пара); - AppleTalk и ArcNet (кабельная система, экранированная витая пара, но можно использовать оптоволоконный кабель). Локальные сети обладают множеством достоинств, однако они имеют и физические ограничения разменов. Так как одна ЛВС не может решить всех проблем бизнеса, необходима связь между удалёнными ЛВС. Благодаря услугам коммуникационных компаний, ЛВС может быть расширена от локального масштаба до сети, которая охватывает целые области, страны и планету. Такую сеть называют глобальной вычислительной сетью. Примером глобальной сети служит сеть Интернет. Интернет - это всемирное объединение сетей, шлюзов, серверов и компьютеров, использующее для связи единый набор протоколов. Интернет предоставляет глобальный доступ к информации и ресурсам, не покидая своего дома или офиса [4]. |