лекции ТКС. Введение 6 Лекция Обзор и архитектура вычислительных сетей 8 Тема Основные определения и термины 8 Тема Преимущества использования сетей 10 Тема Архитектура сетей 12

• Название: Введение 6 Лекция Обзор и архитектура вычислительных сетей 8 Тема Основные определения и термины 8 Тема Преимущества использования сетей 10 Тема Архитектура сетей 12
• Дата: 01.03.2022
• Размер: 1.76 Mb.
• Имя файла: лекции ТКС.doc
• Тип: Лекция; #379097
• страница: 3 из 33

Тема 2.Преимущества использования сетей

Компьютерные сети представляют собой вариант сотрудничества людей и компьютеров, обеспечивающего ускорение доставки и обработки информации. Объединять компьютеры в сети начали более 30 лет назад. Когда возможности компьютеров выросли и ПК стали доступны каждому, развитие сетей значительно ускорилось.

Соединенные в сеть компьютеры обмениваются информацией и совместно используют периферийное оборудование и устройства хранения информации рис. 1.2.



Рис. Обзор и архитектура вычислительных сетей.2 Использование периферийного оборудования

С помощью сетей можно разделять ресурсы и информацию. Ниже перечислены основные задачи, которые решаются с помощью рабочей станции в сети, и которые трудно решить с помощью отдельного компьютера:

Компьютерная сеть позволит совместно использовать периферийные устройства, включая:

• 
  принтеры;
  
• 
  плоттеры;
  
• 
  дисковые накопители;
  
• 
  приводы CD-ROM;
  
• 
  дисководы;
  
• 
  стримеры;
  
• 
  сканеры;
  
• 
  факс-модемы;
  

Компьютерная сеть позволяет совместно использовать информационные ресурсы:

• 
  каталоги;
  
• 
  файлы;
  
• 
  прикладные программы;
  
• 
  игры;
  
• 
  базы данных;
  
• 
  текстовые процессоры.
  

Компьютерная сеть позволяет работать с многопользовательскими программами, обеспечивающими одновременный доступ всех пользователей к общим базам данных с блокировкой файлов и записей, обеспечивающей целостность данных. Любые программы, разработанные для стандартных ЛВС, можно использовать в других сетях.

Совместное использование ресурсов обеспечит существенную экономию средств и времени. Например, можно коллективно использовать один лазерный принтер вместо покупки принтера каждому сотруднику или беготни с дискетами к единственному принтеру при отсутствии сети.

Организация электронной почты. Можно использовать ЛВС как почтовую службу и рассылать служебные записки, доклады и сообщения другим пользователям.

Тема 3.Архитектура сетей

Архитектура сети определяет основные элементы сети, характеризует ее общую логическую организацию, техническое обеспечение, программное обеспечение, описывает методы кодирования. Архитектура также определяет принципы функционирования и интерфейс пользователя.

В данном курсе будет рассмотрено три вида архитектур:

• 
  архитектура терминал – главный компьютер;
  
• 
  одноранговая архитектура;
  
• 
  архитектура клиент – сервер.
  

Архитектура терминал – главный компьютер

Архитектура терминал – главный компьютер (terminal – host computer architecture) – это концепция информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется одним или группой главных компьютеров.



Рис. Обзор и архитектура вычислительных сетей.3 Архитектура терминал – главный компьютер

Рассматриваемая архитектура предполагает два типа оборудования:

• 
  Главный компьютер, где осуществляется управление сетью, хранение и обработка данных.
  
• 
  Терминалы, предназначенные для передачи главному компьютеру команд на организацию сеансов и выполнения заданий, ввода данных для выполнения заданий и получения результатов.
  

Главный компьютер через мультиплексоры передачи данных (МПД) взаимодействуют с терминалами, как представлено на рис. 1.3.

Классический пример архитектуры сети с главными компьютерами – системная сетевая архитектура (System Network Architecture – SNA).

Одноранговая архитектура

Одноранговая архитектура (peer-to-peer architecture) – это концепция информационной сети, в которой ее ресурсы рассредоточены по всем системам. Данная архитектура характеризуется тем, что в ней все системы равноправны.

К одноранговым сетям относятся малые сети, где любая рабочая станция может выполнять одновременно функции файлового сервера и рабочей станции. В одноранговых ЛВС дисковое пространство и файлы на любом компьютере могут быть общими. Чтобы ресурс стал общим, его необходимо отдать в общее пользование, используя службы удаленного доступа сетевых одноранговых операционных систем. В зависимости от того, как будет установлена защита данных, другие пользователи смогут пользоваться файлами сразу же после их создания. Одноранговые ЛВС достаточно хороши только для небольших рабочих групп.



Рис. Обзор и архитектура вычислительных сетей.4 Одноранговая архитектура

Одноранговые ЛВС являются наиболее легким и дешевым типом сетей для установки. Они на компьютере требуют, кроме сетевой карты и сетевого носителя, только операционной системы Windows 95 или WindowsforWorkgroups. При соединении компьютеров, пользователи могут предоставлять ресурсы и информацию в совместное пользование.

Одноранговые сети имеют следующие преимущества:

• 
  они легки в установке и настройке;
  
• 
  отдельные ПК не зависят от выделенного сервера;
  
• 
  пользователи в состоянии контролировать свои ресурсы;
  
• 
  малая стоимость и легкая эксплуатация;
  
• 
  минимум оборудования и программного обеспечения;
  
• 
  нет необходимости в администраторе;
  
• 
  хорошо подходят для сетей с количеством пользователей, не превышающим десяти.
  

Проблемой одноранговой архитектуры является ситуация, когда компьютеры отключаются от сети. В этих случаях из сети исчезают виды сервиса, которые они предоставляли. Сетевую безопасность одновременно можно применить только к одному ресурсу, и пользователь должен помнить столько паролей, сколько сетевых ресурсов. При получении доступа к разделяемому ресурсу ощущается падение производительности компьютера. Существенным недостатком одноранговых сетей является отсутствие централизованного администрирования.

Использование одноранговой архитектуры не исключает применения в той же сети также архитектуры «терминал – главный компьютер» или архитектуры «клиент – сервер».

Архитектура клиент – сервер

Архитектура клиент – сервер (client-server architecture) – это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов (рис. 1.5). Рассматриваемая архитектура определяет два типа компонентов: серверы и клиенты.

Сервер - это объект, предоставляющий сервис другим объектам сети по их запросам. Сервис – это процесс обслуживания клиентов.



Рис. Обзор и архитектура вычислительных сетей.5 Архитектура клиент – сервер

Сервер работает по заданиям клиентов и управляет выполнением их заданий. После выполнения каждого задания сервер посылает полученные результаты клиенту, пославшему это задание.

Сервисная функция в архитектуре клиент – сервер описывается комплексом прикладных программ, в соответствии с которым выполняются разнообразные прикладные процессы.

Процесс, который вызывает сервисную функцию с помощью определенных операций, называется клиентом. Им может быть программа или пользователь. На рис. 1.6 приведен перечень сервисов в архитектуре клиент – сервер.

Клиенты – это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя. Интерфейсы пользователя это процедуры взаимодействия пользователя с системой или сетью.

Клиент является инициатором и использует электронную почту или другие сервисы сервера. В этом процессе клиент запрашивает вид обслуживания, устанавливает сеанс, получает нужные ему результаты и сообщает об окончании работы.



Рис. Обзор и архитектура вычислительных сетей.6 Модель клиент-сервер

В сетях с выделенным файловым сервером на выделенном автономном ПК устанавливается серверная сетевая операционная система. Этот ПК становится сервером. Программное обеспечение (ПО), установленное на рабочей станции, позволяет ей обмениваться данными с сервером. Наиболее распространенные сетевые операционная системы:

• 
  NetWare фирмы Novel;
  
• 
  Windows NT фирмы Microsoft;
  
• 
  UNIX фирмы AT&T;
  
• 
  Linux.
  

Помимо сетевой операционной системы необходимы сетевые прикладные программы, реализующие преимущества, предоставляемые сетью.

Сети на базе серверовимеют лучшие характеристики и повышенную надежность. Сервервладеет главными ресурсами сети,к которым обращаются остальные рабочие станции.

В современной клиент – серверной архитектуре выделяется четыре группы объектов: клиенты, серверы, данные и сетевые службы. Клиенты располагаются в системах на рабочих местах пользователей. Данные в основном хранятся в серверах. Сетевые службы являются совместно используемыми серверами и данными. Кроме того службы управляют процедурами обработки данных.

Сети клиент – серверной архитектуры имеют следующие преимущества:

• 
  позволяют организовывать сети с большим количеством рабочих станций;
  
• 
  обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;
  
• 
  эффективный доступ к сетевым ресурсам;
  
• 
  пользователю нужен один пароль для входа в сеть и для получения доступа ко всем ресурсам, на которые распространяются права пользователя.
  

Наряду с преимуществами сети клиент – серверной архитектуры имеют и ряд недостатков:

• 
  неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной, как минимум потерю сетевых ресурсов;
  
• 
  требуют квалифицированного персонала для администрирования;
  
• 
  имеют более высокую стоимость сетей и сетевого оборудования.
  

Выбор архитектуры сети

Выбор архитектуры сети зависит от назначения сети, количества рабочих станций и от выполняемых на ней действий.

Следует выбрать одноранговую сеть, если:

• 
  количество пользователей не превышает десяти;
  
• 
  все машины находятся близко друг от друга;
  
• 
  имеют место небольшие финансовые возможности;
  
• 
  нет необходимости в специализированном сервере, таком как сервер БД, факс-сервер или какой-либо другой;
  
• 
  нет возможности или необходимости в централизованном администрировании.
  

Следует выбрать клиент серверную сеть, если:

• 
  количество пользователей превышает десяти;
  
• 
  требуется централизованное управление, безопасность, управление ресурсами или резервное копирование;
  
• 
  необходим специализированный сервер;
  
• 
  нужен доступ к глобальной сети;
  
• 
  требуется разделять ресурсы на уровне пользователей.
  

Вопросы к лекции

1. 
   Дать определение сети.
   
2. 
   Чем отличается коммуникационная сеть от информационной сети?
   
3. 
   Как разделяются сети по территориальному признаку?
   
4. 
   Что такое информационная система?
   
5. 
   Что такое каналы связи?
   
6. 
   Дать определение физического канала связи.
   
7. 
   Дать определение логического канала связи.
   
8. 
   Как называется совокупность правил обмена информацией между двумя или несколькими устройствами?
   
9. 
   Как называется объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу данных, в состав, которого входят компьютер, программное обеспечение, пользователи и др. составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных?
   
10. 
    Каким параметром характеризуется загрузка сети?
    
11. 
    Что такое метод доступа?
    
12. 
    Что такое совокупность правил, устанавливающих процедуры и формат обмена информацией?
    
13. 
    Чем отличается рабочая станция в сети от обычного персонального компьютера?
    
14. 
    Какие элементы входят в состав сети?
    
15. 
    Как называется описание физических соединений в сети?
    
16. 
    Что такое архитектура сети?
    
17. 
    Как назвать способ определения, какая из рабочих станций сможет следующей использовать канал связи?
    
18. 
    Перечислить преимущества использования сетей.
    
19. 
    Чем отличается одноранговая архитектура от клиент серверной архитектуры?
    
20. 
    Каковы преимущества крупномасштабной сети с выделенным сервером?
    
21. 
    Какие сервисы предоставляет клиент серверная архитектура?
    
22. 
    Преимущества и недостатки архитектуры терминал – главный компьютер.
    
23. 
    В каком случае используется одноранговая архитектура?
    
24. 
    Что характерно для сетей с выделенным сервером?
    
25. 
    Как называются рабочие станции, которые используют ресурсы сервера?
    
26. 
    Что такое сервер?
    

Лекция 2.Семиуровневая модель OSI

Для единого представления данных в сетях с неоднородными устройствами и программным обеспечением международная организация по стандартам ISO (International Standardization Organization) разработала базовую модель связи открытых систем OSI (Open System Interconnection). Эта модель описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи. Основными элементами модели являются уровни, прикладные процессы и физические средства соединения. На рис. 2.1 представлена структура базовой модели. Каждый уровень моделиOSI выполняет определенную задачу в процессе передачи данных по сети. Базовая модель является основой для разработки сетевых протоколов. OSI разделяет коммуникационные функции в сети на семь уровней, каждый из которых обслуживает различные части процесса области взаимодействия открытых систем.



Рис. Семиуровневая модель OSI .7 Модель OSI

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Если приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI, то для обмена данными оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.