Определение вычислительной сети

Лекция 7. Локальные и глобальные сети ЭВМ.

Вычислительная (компьютерная) сеть – сложная система программных и аппаратных компонент, взаимосвязанных друг с другом. Главные функции всех видов компьютерных сетей сводятся к следующим:

1) обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;

2) обеспечение совместного доступа к ресурсам данных.

К аппаратным компонентам сетей относят:

Компьютеры (рабочие станции и серверы);

Коммуникационное оборудование (кабельные системы, концентраторы, повторители, маршрутизаторы, мосты, и др.).

Рабочие станции – это пользовательские компьютеры, подключенные к сети. По наличию локального диска различают два типа рабочих станций:

1) рабочая станция с локальным диском – операционная система загружается с этого диска,

2) бездисковая рабочая станция – операционная система загружается с диска сервера сети, а программа начальной загрузки хранится в микросхеме сетевого адаптера.

Для подключения к сети используют три основных способа:

Непосредственное подключение к кабельной системе сети через плату сетевого адаптера (это самый надежный и скоростной способ, но используется только для сетей, сосредоточенных на небольшой площади),

Подключение станции через выделенную (некоммутируемую) линию,

Подключение станции через коммутируемую (например, телефонную) линию.

Сервер сети – компьютер сети для предоставления определенных услуг пользователям сети. По выполняемым функциям часто выделяют следующие группы серверов:

Файловый сервер – компьютер с большим объемом дискового пространства, служащий для хранения, архивирования данных, согласования изменений данных, выполняемых разными пользователями, передачу данных.

Сервер баз данных – компьютер сети, выполняющий функции хранения, обработки и управления файлами баз данных с согласованием их совместного использования и разграничением доступа пользователей.

Сервер резервного копирования данных – устройство создания, хранения и восстановления копий данных, существующих на компьютерах сети.

Сервер приложений – мощный компьютер, на котором выполняются прикладные программы пользователей по их запросам.

Основными элементами коммуникационного оборудования служат:

1) повторители (разветвители, HUB), усиливающие или регенерирующие пришедший на него сигнал и ретранслирующий его на входы других сегментов сети. Объединяя разные сегменты сети с множеством компьютеров, одновременно повторители связывают лишь две рабочих станции;

2) коммутатор (swich) – устройство для объединения сегментов сети, но способное, в отличие от повторителя, поддерживать одновременный обмен данными между несколькими парами рабочих станций из разных сегментов;

3) маршрутизатор (router) – устройство, соединяющее сети одного или разных типов по одному протоколу обмена данными. Анализируя адреса отправителей и получателей маршрутизаторы направляют данные по оптимально выбранному маршруту;

4) шлюз (gateway) – устройство для организации обмена данными между сетями с разными протоколами обмена данными.

К программным компонентам относят:

- сетевые операционные системы , предназначенные для управления работой сети компьютеров,

- сетевые приложения – программные комплексы, которые расширяют возможности сетевых операционных систем (почтовые программы, системы коллективной работы, и др.).

Вы сами можете менять содержимое

Форма сообщений

Заказать

Недорогой но высококачественный сайт . Такое может быть? Да. У нас может быть всё. Достойное качество по доступной цене.
С точки зрения нашей студии создание сайта недорого значит, прежде всего, отменно, технологично и потом уже - недорого.
Удаленная форма работы с клиентами оптимизирует наши расходы и мы можем делать сайты по всему миру . Вам совсем не нужно приезжать к нам. Мы сэкономим Ваше время и средства.

В столь непростое время глобального финансового кризиса, когда отмирают старые схемы бизнеса, появляются новые. Самое лучше время для начала своей деятельности. Вы начинаете свой бизнес, а я помогу создать вам свой сайт очень недорого , для вас.
Огромной популярностью пользуются так называемые сайты-визитки .
Создание сайта-визитки - это совсем недорого, и будет по карману даже начинающему предпринимателю. При разработке подобного сайта достаточно небольшого бюджета .

Сетевые специалисты утверждают, что 50 % знаний в этой динамичной области техники полностью устаревает за 5 лет. Можно, конечно, спорить о точном количестве процентов и лет, но факт остается фактом: набор базовых технологий, представления о перспективности той или иной технологии, подходы и методы решения ключевых задач и даже понятия о том, какие задачи при создании сетей являются ключевыми - все это изменяется очень быстро и часто неожиданно. И примеров, подтверждающих такое положение дел, можно привести достаточно много. Концепция вычислительных сетей является логическим результатом эволюции компьютерной технологии. Первые компьютеры 50-х годов - большие, громоздкие и дорогие - предназначались для очень небольшого числа избранных пользователей. Часто эти монстры занимали целые здания. Такие компьютеры не были предназначены для интерактивной работы пользователя, а использовались в режиме пакетной обработки.

Компьютерные сети

1.1.3. Основные программные и аппаратные компоненты сети

Даже в результате достаточно поверхностного рассмотрения работы в сети становится ясно, что вычислительная сеть - это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Изучение сети в целом предполагает знание принципов работы ее отдельных элементов:

• компьютеров;
• коммуникационного оборудования;
• операционных систем;
• сетевых приложений.

Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной моделью. В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ. В настоящее время в сетях широко и успешно применяются компьютеры различных классов - от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров в сети должен соответствовать набору разнообразных задач, решаемых сетью.

Второй слой - это коммуникационное оборудование. Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства. Кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы из вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным обеспечением как по влиянию на характеристики сети, так и по стоимости. Сегодня коммуникационное устройство может представлять собой сложный специализированный мультипроцессор, который нужно конфигурировать, оптимизировать и администрировать. Изучение принципов работы коммуникационного оборудования требует знакомства с большим количеством протоколов, используемых как в локальных, так и глобальных сетях.

Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети. При проектировании сети важно учитывать, насколько просто данная операционная система может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени она позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компьютер другого типа и многие другие соображения.

Самым верхним слоем сетевых средств являются различные сетевые приложения, такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др. Очень важно представлять диапазон возможностей, предоставляемых приложениями для различных областей применения, а также знать, насколько они совместимы с другими сетевыми приложениями и операционными системами.

дальше | содержание | назад

• Из чего складывается стоимость современного сайта

Почти всегда целью создания сайта является получение прибыли, которая в свою очередь, зависит от его внешнего вида. Статистика говорит, что около 94% людей, при выборе товара, сначала обращают внимание на упаковку, а потом уже на её содержимое. И если эта упаковка не привлекательная и безвкусная, мало кто обратит на нее внимание, и, соответственно, товар не будет пользоваться спросом.
В случае с интернет, “упаковкой” выступает ваш сайт, а “товаром” - его контент . Если сайт выглядит непривлекательно, то каким бы ценным и нужным не было его содержимое, люди будут обходить его стороной. Наша задача - сделать ваш сайт привлекательным и удобным, чтобы люди чувствовали себя уютно и комфортно, чтоб они возвращались к вам еще и еще. Соответствие между ценой и качеством вас, несомненно, порадуют. .
Мы делаем сайты для бизнеса , а не красочную картинку , которая увешена тяжеловесными флэшами и огромными фотографиями.
Пользователя , когда он попадает на абсолютно любой сайт , прежде всего интересует информация , затем, как реализовать на этом сайте полученную информацию, чтобы было удобно и просто (юзабилити), подбор цветовой гаммы, расположение блоков на странице и многое другое.

Перед тем, как заказывать создание сайта, рекомендуем прочесть статью А зачем мне (нам) сайт? или Что нужно знать заказчику сайта
Да и вообще, обратите внимание на раздел Статьи о продвижении сайта и бизнеса там вы найдёте ответы на многие вопросы.

Концепция вычислительных сетей представляет собой логический результат эволюции компьютерных технологий. Первые компьютеры 1950-х гг. были большими, громоздкими и дорогими. Их основным предназначением являлось небольшое число избранных операций. Данные компьютеры не применялись для интерактивной работы пользователя, а использовались в режиме пакетной обработки.

Системы пакетной обработки обычно строились на базе мейнфрейма, который является мощным и надежным компьютером универсального назначения. Пользователи готовили перфокарты, содержащие данные и команды программ, и передавали их в вычислительный центр. Операторы вводили эти карты в компьютер и на следующий день отдавали пользователям результаты. При этом одна неправильно набитая карта могла привести как минимум к суточной задержке.

Для пользователей был бы намного удобней интерактивный режим работы, который подразумевает возможность оперативно руководить процессом обработки данных с терминала. Однако на этом этапе именно пакетный режим являлся самым эффективным режимом использования вычислительной мощности, так как он позволял выполнить в единицу времени больше пользовательских задач, чем любые другие режимы. Во главе угла находилась эффективность работы самого дорогого устройства вычислительной машины, которым являлся процессора, в ущерб эффективности работы использующих его специалистов.

В начале 1960-х гг. затраты на производство процессоров уменьшились и появились новые способы организации вычислительного процесса, позволяющие учесть интересы пользователей. Началось развитие интерактивных многотерминальных систем разделения времени. В данных системах на компьютере работали сразу несколько пользователей. Каждый из них получал в распоряжение терминал, который помогал ему производить общение с компьютером. При этом время реакции вычислительной системы было достаточно мало для того, чтобы пользователь не замечал параллельную работу с компьютером других пользователей. Поделив таким образом компьютер, пользователи могли за сравнительно небольшую плату обладать преимуществами компьютеризации.

Терминалы, при выходе за пределы вычислительного центра, были рассредоточены по всему предприятию. Несмотря на то что вычислительная мощность оставалась полностью централизованной, многие операции, например ввод и вывод данных, стали распределенными. Данные многотерминальные централизованные системы внешне стали очень похожи на локальные вычислительные сети. На самом деле каждый пользователь воспринимал работу за терминалом мейнфрейма приблизительно так же, как сейчас работу за подключенным к сети ПК. Он имел доступ к общим файлам и периферийным устройствам и при этом был убежден в единоличном владении компьютером. Это было вызвано тем, что пользователь мог запустить необходимую ему программу в любой момент и почти сразу же получить результат.

Таким образом, многотерминальные системы, работающие в режиме разделения времени, явились первым шагом на пути создания локальных вычислительных сетей. Однако до появления локальных сетей необходимо было еще преодолеть большой путь, так как многотерминальные системы, хотя и имели внешние черты распределенных систем, все еще сохраняли централизованный характер обработки информации, и потребность предприятий в создании локальных сетей к данному моменту времени еще не созрела. Это объяснялось тем, что в одном здании просто нечего было объединять в сеть. Высокая стоимость вычислительной техники не давала возможности предприятиям приобретать несколько компьютеров. В данный период был справедлив так называемый закон Гроша, эмпирически отражающий уровень технологии того времени. По этому закону производительность компьютера была пропорциональна квадрату его стоимости, следовательно, за одну и туже сумму было выгоднее купить одну мощную машину, чем две менее мощных, так как их суммарная мощность оказывалась намного ниже мощности дорогой машины.

Однако потребность в соединении компьютеров, находившихся на большом расстоянии друг от друга, к этому времени вполне назрела. Разработка компьютерных сетей началась с решения более простой задачи – доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на многие сотни или даже тысячи километров. Терминалы соединялись с компьютерами посредством телефонных сетей через модемы. Такие сети позволяли многочисленным пользователям осуществлять удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса суперЭВМ. После этого появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа терминал-компьютер использовались и удаленные связи типа компьютер-компьютер. Компьютеры смогли обмениваться данными в автоматическом режиме, что и представляет собой базовый механизм любой вычислительной сети. На основе данного механизма в первых сетях была организована служба обмена файлами, синхронизация баз данных, электронной почты и других, которые в настоящее время стали традиционными сетевыми службами.

Итак, хронологически первыми были разработаны и применены глобальные вычислительные сети. Именно при построении глобальных сетей были предложены и отработаны почти все базовые идеи и концепции существующих вычислительных сетей, например многоуровневое построение коммуникационных протоколов, технология коммутации пакетов, маршрутизация пакетов в составных сетях.

В 1970-х гг. наблюдался технологический прорыв в сфере производства компьютерных компонентов, что выразилось в появлении БИС. Их небольшая стоимость и огромные функциональные возможности позволили создать мини-компьютеры, которые стали реальными конкурентами мейнфреймов. Закон Гроша перестал действовать, так как десять мини-компьютеров были способны выполнять некоторые задачи намного быстрее одного мейнфрейма, а стоила такая мини-компьютерная система меньше.

Небольшие подразделения предприятий теперь могли приобретать для себя компьютеры. Мини-компьютеры были способны выполнять задачи управления технологическим оборудованием, складом и решать другие проблемы, соответствующие уровню подразделения предприятия, т. е. появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по предприятию, но при этом все компьютеры одной организации продолжали работать независимо.

Со временем потребности пользователей вычислительной техники увеличивались, появлялась необходимость получения возможности обмена данными с другими близко расположенными компьютерами. По этой причине предприятия и организации стали использовать соединение своих мини-компьютеов и разработали программное обеспечение, необходимое для их взаимодействия. В итоге это привело к появлению первых локальных вычислительных сетей. Они еще значительно отличались от современных сетей, в частности в устройстве сопряжения. Изначально для соединения компьютеров друг с другом применялись самые разнообразные нестандартные устройства с собственными способами представления данных на линиях связи, своими типами кабелей и т. п. Такие устройства были способны соединять только те типы компьютеров, для которых были разработаны. Данная ситуация породила большой простор для творчества студентов. Названия многих курсовых и дипломных проектов было посвящено устройству сопряжения.

В 1980-х гг. положение дел в локальных сетях начало кардинально меняться. Появились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть – Ethernet, Arcnet, Token Ring. Сильный импульс для их развития дали ПК. Данные массовые продукты стали идеальными элементами для построения сетей. Они, с одной стороны, были достаточно мощными и способными работать с сетевым программным обеспечением, а с другой – нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач. Персональные компьютеры стали преобладать в локальных сетях, при этом не только как клиентские компьютеры, но и как центры хранения и обработки данных, т. е. сетевых серверов, потеснив при этом с привычных ролей мини-компьютеры и мейнфреймы.

Обычные сетевые технологии обратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу. Для того чтобы создать сети, достаточно было приобрести сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, стандартный кабель, соединить адаптеры и кабель стандартными разъемами и установить на компьютер какую-либо из имеющихся сетевых операционных систем, например NetWare. Теперь сеть начинала работать, и присоединение нового компьютера не приводило к появлению проблем. Соединение происходило естественно, если на нем был установлен сетевой адаптер той же технологии.

Локальные сети по сравнению с глобальными внесли много нового в технологии организации работы пользователей. Доступ к разделяемым ресурсам стал намного удобнее, так как пользователь мог просто изучать списки наличествующих ресурсов, а не запоминать их идентификаторы или имена. При соединении с удаленным ресурсом можно было работать с ним при помощи уже известных пользователю по работе с локальными ресурсами команд. Последствием и при этом движущей силой такого прогресса стало появление большого числа непрофессиональных пользователей, которые совершенно не нуждались в изучении специальных (и достаточно сложных) команд для сетевой работы. Возможность использовать все эти удобства разработчики локальных сетей получили при появлении качественных кабельных линий связи, с помощью которых даже сетевые адаптеры первого поколения могли обеспечить скорость передачи данных до 10 Мбит/с.

Однако о таких скоростях разработчики глобальных сетей не подозревали, так как им приходилось использовать те каналы связи, которые были в наличии. Это было вызвано тем, что прокладка новых кабельных систем для вычислительных сетей протяженностью в тысячи километров вызвала бы колоссальные капитальные вложения. Доступными на тот период были только телефонные каналы связи, плохо приспособленные для высокоскоростной передачи дискретных данных, – скорость в 1200 бит/с стала для них хорошим достижением. По этой причине экономное использование пропускной способности каналов связи становилось основным критерием эффективности методов передачи данных в глобальных сетях. В таких условиях разные процедуры прозрачного доступа к удаленным ресурсам, стандартные для локальных сетей, для глобальных сетей значительное время оставались непозволительной роскошью.

В настоящий момент вычислительные сети непрерывно развиваются, и достаточно быстро. Разделение между локальными и глобальными сетями постоянно уменьшается во многом благодаря появлению высокоскоростных территориальных каналов связи, которые не уступают по качеству кабельным системам локальных сетей. В глобальных сетях образовались службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Такие примеры в огромном количестве показывает самая популярная глобальная сеть – Интернет.

Преобразуются и локальные сети. Соединяющий компьютеры пассивный кабель в них сменили разнообразные типы коммуникационного оборудования – коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы. Из-за использования такого оборудования появилась возможность построения больших корпоративных сетей, которые насчитывают тысячи компьютеров и имеют сложную структуру. Вновь появился интерес к крупным компьютерам. Это было вызвано тем, что после спада эйфории по поводу легкости работы с ПК стало ясно, что системы, которые состоят из сотен серверов, обслуживать сложнее, чем несколько больших компьютеров. Поэтому на новом этапе эволюции мейнфреймы возвращаются в корпоративные вычислительные системы. При этом они являются полноправными сетевыми узлами, поддерживающими Ethernet или Token Ring, а также стек протоколов TCP/IP, которые стали благодаря Интернет сетевым стандартом де-факто.

Образовалась еще одна важная тенденция, затрагивающая в равной степени как локальные, так и глобальные сети. В них начала обрабатываться несвойственная ранее вычислительным сетям информация, такая, как голос, видеоизображения, рисунки. Это привело к необходимости внесения изменений в работу протоколов, сетевых ОС и коммуникационного оборудования. Затруднение передачи данной мультимедийной информации по сети связано с ее чувствительностью к задержкам в случае передачи пакетов данных. Задержки чаще всего вызывают искажения такой информации в конечных узлах сети. Так как обычные службы вычислительных сетей, среди которых передача файлов или электронная почта, образуют малочувствительный к задержкам трафик и все элементы сетей изобретались в расчете на него, то появление трафика реального времени стало причиной больших проблем.

В настоящий момент эти проблемы решаются различными способами, например с помощью специально рассчитанной на передачу разного типа трафика технологии ATM. Однако, несмотря на большие усилия, предпринимаемые в данном направлении, до приемлемого решения проблемы пока далеко, и в этой области еще много следует предпринять, чтобы достичь слияния технологий не только локальных и глобальных сетей, но и технологий любых информационных сетей – вычислительных, телефонных, телевизионных и т. п. Несмотря на то что сегодня эта идея многим кажется нереальной, специалисты считают, что предпосылки для такого объединения уже существуют. Данные мнения расходятся только в оценке приблизительных сроков такого объединения – называются сроки от 10 до 25 лет. При этом считается, что основой для синтеза послужит технология коммутации пакетов, применяемая сегодня в вычислительных сетях, а не технология коммутации каналов, которая используется в телефонии.

5.2. Основные программные и аппаратные компоненты сети

В результате даже поверхностного рассмотрения работы в сети понятно, что вычислительная сеть является сложным комплексом взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Исследование сети в целом предполагает изучение принципов работы ее отдельных элементов, среди которых можно выделить:

1) компьютеры;

2) коммуникационное оборудование;

3) операционные системы;

4) сетевые приложения.

Все программно-аппаратные средства сети можно описать многослойной моделью. Первым является аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ. В настоящий момент в сетях обширно и успешно используются компьютеры различных классов – от ПК до мейнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров сети должен быть сопоставлен с набором разнообразных задач, которые решаются сетью.

Второй слой представляет собой коммуникационное оборудование. Несмотря на то что компьютеры и являются центральными элементами обработки информации в сетях, в настоящее время большую роль стали играть коммуникационные устройства, например кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы. В настоящий момент коммуникационное устройство может являться сложным специализированным мультипроцессором, который следует конфигурировать, оптимизировать и администрировать. Для внесения изменений в принципы работы коммуникационного оборудования необходимо изучить множество протоколов, применяемых как в локальных, так и в глобальных сетях.

Третий слой, образующий программную платформу сети, представляет собой операционную систему. Видом концепций управления локальными и распределенными ресурсами, положенными в основу сетевой ОС, определяется эффективность работы всей сети. При проектировании сети следует учитывать, насколько просто эта система может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она способна обеспечить безопасность и защищенность данных, до какой степени она дозволяет наращивать число пользователей.

В четвертый, самый верхний, слой сетевых средств входят различные сетевые приложения, такие, как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др. Важно знать спектр возможностей, которые предоставляются приложениями для различных областей применения, а также, что они совместимы с другими сетевыми приложениями и ОС.

5.3. Виды локальных сетей

Для того чтобы связать между собой два ПК, их соединяют специальным нуль-модемным кабелем. Данный кабель подсоединяют при выключенных ПК, при этом для каждого способа соединения следует использовать свой вид кабеля.

Если используется прямое соединение ПК, то существует два типа их взаимодействия:

1) прямой доступ, при котором возможна только переправка информации с одного компьютера на другой;

2) удаленное управление, при котором возможно выполнение программы, размещенной на другом компьютере.

При прямом доступе один из компьютеров является ведущим, а второй – ведомым. Управляет работой компьютеров, объединенных между собой, пользователь с ведущего ПК. При этом важно произвести следующие подготовительные операции:

установка программных компонент Клиент, Протокол, Службы;

установка службы доступа к файлам и принтерам сети Microsoft. На компьютере, который предоставляет ресурсы, должен быть помечен флаг. Файлы данного компьютера можно сделать общими;

обеспечение доступа на уровне ресурсов;

определение как разделяемых ресурсов ПК-сервера, участвующих в обмене;

подключение с компьютера-клиента к разделяемым информационным ресурсам.

Все действия по команде Прямое соединение осуществляются Мастером прямого соединения с применением последовательных окон диалога Прямое соединение. В этих окнах указывается, какой из компьютеров ведомый, а какой ведущий; порт, используемый для связи; применяемый пароль входа.

В последнем окне Прямое соединение, в случае правильного задания параметров, на ведущем компьютере нужно щелкнуть по кнопке Прием команд, а на ведомом – по кнопке Управление. После этого ведущий ПК может использовать разделяемые ресурсы ведомого и всей локальной сети, если ведомый ПК подключен к сети.

При удаленном управлении сервер является как бы продолжением клиента. Основная схема синхронизации включает в себя следующие шаги:

1) объединение стационарного и портативного компьютеров. Стационарный компьютер должен быть ведущим, а папки, содержащие необходимые файлы, – разделяемыми;

2) копирование файлов со стационарного компьютера на портативный в папку Портфель;

3) отсоединение портативного компьютера от стационарного и дальнейшее редактирование файлов в папке Портфель;

4) повторное соединение портативного компьютера с тем стационарным компьютером, с которого изначально были скопированы в папку Портфель исходные файлы. В этом случае портативный компьютер должен быть ведомым, а папки с исходными файлами на стационарном компьютере – разделяемыми;

5) открытие папки Портфель и выполнение команды Портфель/Обновить. Если исходные файлы остались неизменными за истекший период, все измененные файлы в папке Портфель будут автоматически скопированы на место исходных. Для файлов, измененных на стационарном ПК, будет выдано предупреждение, после которого необходимо выбрать любое из следующих действий:

обновление на портативном ПК;

обновление на стационарном ПК;

отмена какого-либо обновления.

Объекты по команде Портфель/Обновить можно синхронизировать не все, а только группу файлов, отмеченную в папке.

5.4. Организация доменной структуры сети

Когда компьютеры объединяются в сеть на платформе Windows NT, они группируются в рабочие группы или домены.

Группа компьютеров, составляющих административный блок и не принадлежащих доменам, называется рабочей. Она формируется на платформе Windows NT Workstation. Любой из компьютеров рабочей группы включает в себя собственную информацию по бюджетам пользователей и групп и не делит ее с другими компьютерами рабочей группы. Члены, которые входят в состав рабочих групп, регистрируются только на рабочей станции и могут по сети просматривать каталоги других членов рабочей группы. Компьютеры одноранговой сети образуют рабочие группы, которые следует формировать, исходя из организационной структуры предприятия: рабочая группа бухгалтерии, рабочая группа планового отдела, рабочая группа отдела кадров и т. д.

Рабочую группу можно создать на основе компьютеров с разными ОС. Члены данной группы могут выполнять роль как пользователей ресурсов, так и их поставщиков, т. е. они равноправны. Право предоставления другим ПК доступа ко всем или некоторым имеющимся в их распоряжении локальным ресурсам принадлежит серверам.

Когда в сеть входят компьютеры разной мощности, то самый производительный в конфигурации сети компьютер может использоваться в качестве невыделенного сервера файлов. При этом в нем можно хранить информацию, которая постоянно необходима всем пользователям. Остальные компьютеры работают в режиме клиентов сети.

При установке Windows NT на компьютере указывается, является он членом рабочей группу или домена.

Логическое объединение одного или нескольких сетевых серверов и других компьютеров, обладающих общей системой безопасности и информацией в виде централизованно управляемой базы данных о бюджетах пользователей, называется доменом. Каждый из доменов обладает индивидуальным именем.

Компьютеры, входящие в один домен, могут располагаться в локальной сети или в разных странах и континентах. Они могут быть связаны различными физическими линиями, например телефонными, оптоволоконными, спутниковыми и др.

Каждый компьютер, входящий в домен, обладает собственным именем, которое, в свою очередь, должно разделяться точкой с именем домена. Членом данного имени является компьютер, и домен образует полное имя домена для компьютера.

Контроллером домена является организация доменной структуры в сети, установление в ней определенных правил, управление взаимодействием между пользователем и доменом.

Компьютер, который работает под управлением Windows NT Server и использует один разделяемый каталог для сохранения информации по бюджетам пользователей и безопасности, касающейся всего домена, называется контроллером домена. Его задачей является управление внутри домена взаимодействием между пользователем и доменом.

Все изменения информации о бюджетах домена отбирает, сохраняет информацию в базе данных каталога и постоянно тиражирует на резервные домены главный контроллер домена. Благодаря этому обеспечивается централизованное управление системой безопасности.

Используется несколько моделей построения сети с доменной архитектурой:

Однодоменная модель;

Модель с мастер-доменом;

Модель с несколькими мастер-доменами;

Модель полностью доверительных отношений.

5.5. Многоуровневый подход. Протокол. Интерфейс. Стек протоколов

Взаимодействие между устройствами в сети является сложной задачей. Для ее решения применяют универсальный прием – декомпозицию, который заключается в разбиении одной сложной задачи на несколько более простых задач-модулей. Декомпозиция состоит из четкого определения функций каждого модуля, который решает отдельную задачу, и интерфейсов между ними. В итоге достигается логическое упрощение задачи, к тому же появляется возможность преобразования отдельных модулей без изменения остальной части системы.

При декомпозиции иногда применяют многоуровневый подход. В этом случае все модули разбивают на уровни, которые образуют иерархию, т. е. имеются вышележащие и нижележащие уровни. Модули, составляющие каждый уровень, сформированы таким образом, что для выполнения своих задач они обращаются с запросами только к тем модулям, которые непосредственно примыкают к нижележащим уровням. Однако результаты работы всех модулей, которые принадлежат некоторому уровню, могут быть переданы только модулям соседнего вышележащего уровня. При данной иерархической декомпозиции задачи необходимо четкое определение функции каждого уровня и интерфейсов между уровнями. Интерфейс устанавливает набор функций, предоставляемых нижележащим уровнем вышележащему. В итоге иерархической декомпозиции достигается значительная независимость уровней, т. е. возможность их легкой замены.

Средства сетевого взаимодействия тоже могут быть представлены в форме иерархически организованного множества модулей. В этом случае модули нижнего уровня способны, в частности, решать все вопросы, связанные с надежной передачей электрических сигналов между двумя соседними узлами. Модули более высокого уровня создадут транспортировку сообщений в пределах всей сети, используя для этого средства нижележащего уровня. На верхнем уровне работают модули, которые предоставляют пользователям доступ к различным службам, среди которых файловая служба, служба печати и т. п. Однако это только один из множества возможных способов для деления общей задачи организации сетевого взаимодействия на частные, более мелкие подзадачи.

Многоуровневый подход, применяемый к описанию и реализации функций системы, используется не только в отношении сетевых средств. Данная модель действия применяется, например, в локальных файловых системах, если поступивший запрос на доступ к файлу по очереди обрабатывается несколькими программными уровнями, в первую очередь верхним уровнем, осуществляющим последовательный разбор составного символьного названия файла и определение уникального идентификатора файла. Последующий уровень находит по уникальному имени все оставшиеся характеристики файла: адрес, атрибуты доступа и т. п. После этого на более низком уровне производится проверка прав доступа к этому файлу, и затем, после расчета координат области файла, содержащей необходимые данные, выполняется физический обмен с внешним устройством с помощью драйвера диска.

Многоуровневое представление средств сетевого взаимодействия обладает своей спецификой, которая связана с тем, что в обмене сообщениями участвуют две машины, т. е. в этом случае следует организовать согласованную работу двух «иерархий». При передаче сообщений оба участника сетевого обмена должны принять много соглашений. Например, им необходимо согласовать уровни и форму электрических сигналов, способ определения длины сообщений, договориться о способах контроля достоверности и т. п. Таким образом, соглашения должны быть приняты для всех уровней, начиная от самого низкого, которым являются уровни передачи битов, до самого высокого, который выполняет сервис для пользователей сети.

Модули, которые реализуют протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными нормами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила называют интерфейсом. Интерфейс – это набор сервисов, которые предоставляются данным уровнем соседнему уровню. На самом деле протокол и интерфейс определяют одно и то же понятие, но традиционно в сетях за ними закрепили различные области действия: протоколы назначают правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, а интерфейсы определяют модули соседних уровней в одном узле.

Средства любого из уровней должны отрабатывать, во-первых, свой собственный протокол, а во-вторых, интерфейсы с соседними уровнями.

Иерархически организованный набор протоколов, который достаточен для организации взаимодействия узлов в сети, носит название стеков коммуникационных протоколов.

Коммуникационные протоколы можно выполнить как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней чаще всего реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней – обычно чисто программными средствами.

Программный модуль, который реализует некоторый протокол, часто для краткости также именуют протоколом. В данном случае соотношение между протоколом – формально определенной процедурой и протоколом – программным модулем, который выполняет эту процедуру, аналогично соотношению между алгоритмом решения некоторой задачи и программой, решающей эту задачу.

Один и тот же алгоритм можно запрограммировать с разной степенью эффективности. Аналогично и протокол может обладать несколькими программными средствами реализации. Исходя из этого при сравнении протоколов необходимо учитывать не только логику их работы, но и качество программных решений. Кроме того, на эффективность взаимодействия устройств в сети оказывает влияние качество всей совокупности протоколов, которые составляют стек, в частности, насколько рационально распределены функции между протоколами различных уровней и насколько хорошо определены интерфейсы между ними.

Протоколы организуются не только компьютерами, но и другими сетевыми устройствами, например концентраторами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами и т. д. В общем случае связь компьютеров в сети выполняется не напрямую, а через различные коммуникационные устройства. В зависимости от вида устройства в нем необходимы определенные встроенные средства, которые реализуют тот или иной набор протоколов.

5.6. Организация учетных записей. Управление группами пользователей

Все сведения о пользователе, которые необходимы для его идентификации и работы в сети Windows NT, называются учетной записью. Она создается для каждого пользователя и содержит уникальное имя, которое набирается пользователем при регистрации в сети, и пароль для входа в сеть.

При создании учетной записи необходимо внести следующие сведения:

1) группа пользователей, включающая в себя пользователя;

2) путь к профилю пользователя, который определяет среду пользователя и доступные ему программы;

3) время, в которое пользователю разрешено войти в сеть;

4) рабочая станция, через которую данный пользователь может войти в сеть;

5) сроки действия учетной записи и вид учетной записи;

6) права пользователя на средства удаленного доступа и обратного вызова.

С помощью управления учетной записью вносят изменения в учетные записи. Данные изменениями могут включать в себя: изменение пароля, переименование учетной записи, изменение пользовательской группы (удаление из одной и включение в другую), блокировка доступа, удаление учетной записи. Учетные записи контроллера домена могут являться действительными и для других доменов, при этом данные домены должны вызывать доверие.

В Windows NT 4 присутствует концепция управления группами пользователей. Основу данной концепции составляет назначение прав сразу целой группе пользователей и исполнение контроля доступа через добавление и удаление пользователей из разных групп. Этот подход к ведению учетной записи предоставляет все права доступа той группе, в которую помещена данная учетная запись.

Учетные записи пользователей, которые имеют доступ к серверам и рабочим станциям в своем и других доменах, с которыми установлены доверительные отношения, называются глобальными группами. Они управляются диспетчером пользователей для доменов.

Локальные группы состоят из учетных записей пользователей, имеющих доступ к ресурсам только в локальной системе в пределах ее собственного домена, и учетных записей пользователей глобальных групп, которые имеют доступ к серверам, входящим в их домен.

Администраторами называют группу, отвечающую за общую конфигурацию домена и его серверов. Эта группа обладает наибольшими правами. В ее состав входит глобальная группа администраторов домена, которые обладают теми же правами, что и администраторы.

Операторы бюджета имеют право создания новых групп и учетных записей пользователей. Однако у них ограничены права администрирования учетных записей, серверов и групп домена. Правами со значительными ограниченными возможностями обладают также группы пользователей, пользователей домена, гостей домена, гостей. Возможно копировать, корректировать и удалять созданные пользователем группы. Мастер управления группами имеет право добавлять и создавать пользователей. Он работает в полуавтоматическом режиме и оказывает поэтапную помощь в выполнении следующих административных задач:

создание пользовательских учетных записей;

управление группами;

осуществление контроля доступа к файлам и папкам;

ввод драйверов принтеров;

инсталляция и деинсталляция программ;

управление лицензированием;

администрирование сетевых клиентов.

5.7. Управление политикой защиты

Одной из важнейшей задач администрирования является управление политикой защиты. В нее входят: интерактивная аутентификация пользователя, управление доступом пользователя к сетевым ресурсам, аудит.

Интерактивную аутентификацию пользователя осуществляют нажатием клавиш Ctrl + Alt + Del, что приводит к запуску утилиты WINLOGIN, открывающей окно Вход в систему.

Когда пользователь входит в рабочую группу, его учетная запись создается и хранится в SAM (оперативной памяти компьютера) его рабочей станции и локальное программное обеспечение аутентификации обращается для проверки вводимых параметров регистрации в базу данных SAM рабочей станции. Если пользователь регистрируется в домене, то обращение для проверки вводимых параметров регистрации происходит к базе данных SAM домена, к которому относится его машина.

Управление доступом пользователя к сетевым ресурсам выполняют благодаря применению бюджета пользователя, правил пользователя или группы пользователей, прав доступа к объектам и др.

Бюджет пользователя формируется администратором после создания учетной записи. В бюджет входят время работы в сети, область ОП, которая предоставляется пользователю, и другие права пользователя в системе.

Правила, которые устанавливают действия, доступные для применения, называются правами пользователя или группы пользователей. Предоставленные права и ограничения, которые накладываются на отдельного пользователя или группу пользователей, определяют возможности пользователя по доступу к сетевым ресурсам.

Пользователь может обладать обычными и расширенными правами. Обычно расширенные права предоставляются только программистам и иногда администраторам рабочих станций, но не предоставляются группам пользователей.

Редактор системной политики применяется для корректировки и установки новых прав некоторого пользователя администратором.

В Windows NT административные функции чаще всего выполняются с помощью диспетчера пользователя, диспетчера серверов и др.

Права пользователя устанавливает администратор при создании учетной записи пользователя. Элементы системы в Windows NT являются объектами, и каждый объект определяется типом, набором служб и атрибутов.

Типами объектов в Windows NT являются каталоги, файлы, принтеры, процессы, устройства, окна и т. д.; они влияют на допустимые наборы служб и атрибутов.

Совокупность действий, выполняемых объектом или с объектом, представляет собой набор служб.

Имя объекта, данные и список управления доступом – составная частью атрибутов. Список управления доступом является обязательной принадлежностью объекта. В данном списке находятся следующие сведения: список служб объекта, список пользователей и групп, имеющих разрешение на выполнение каждого действия.

В случае необходимости могут быть защищены некоторые права пользователей: права доступа к объектам определяются дескриптором безопасности.

Разрешения файловой системы NTFS (запись, чтение, выполнение, удаление, изменение разрешений) входят в локальные права.

Контроль над. удаленными правами осуществляется общими ресурсами, которые, в свою очередь, контролируются сетевым ресурсом, позволяющим пользователям удаленных компьютеров получать доступ по сети к объектам.

Аудит применяется для фиксации всех событий, которые происходят в локальной сети; он информирует администратора обо всех запрещенных действиях пользователя, предоставляет возможность получить сведения о частоте обращений к тем или иным ресурсам, установить последовательность действий, которые провели пользователи.

Существует три уровня управления аудитом:

1) включение и отключение аудита;

2) аудирование любого из семи возможных типов событий;

3) проверка конкретных объектов.

5.8. Управление ресурсами сети

Управление ресурсами сети многогранно и включает в себя следующие задачи:

1) выборочное компрессирование томов, папок и файлов NTFS, осуществляемое для экономии дискового пространства. Электронные таблицы, текстовые файлы и некоторые графические файлы способны уменьшиться в несколько раз;

2) архивация данных и решение сходных с этим задач;

3) разработка сценариев, которые задаются набором команд. Среди них можно выделить: сценарий автоматического выполнения задач при регистрации пользователя в системе, сценарий определенного собственного каталога пользователя, установления соответствующих сетевых связей при использовании разных пользовательских имен, фамилий и т. д.;

4) репликация папок на другие компьютеры, которая санкционирует тиражирование сценариев регистрации с одного контроллера домена на другой, базы данных с одного сервера на другой в целях поддержки и организации доверительных отношений;

5) совместное с диспетчером сервисов управление запуском и работой сервисов. Среди них могут быть приложения, функционирующие на сервере в фоновом режиме и обеспечивающие поддержку других приложений;

6) контроль производительности системы, осуществляемый при помощи программы Системный монитор;

7) управление дисками с использованием программы Администратор дисков, в том числе создание основных и расширенных разделов, форматирование разделов, создание составных томов и т. д.;

8) оптимизация работы Windows NT 4 как файлового сервера, как сервера приложений (контроль процессора сервера приложений, контроль виртуальной памяти, устранение сетевых проблем) и др. В этом случае осуществляется оптимизация работы жестких дисков, устранение проблем доступа к дискам на программном уровне, повышение пропускной способности сети;

9) управление службой печати. Обслуживание принтеров производится благодаря применению программы, доступ к которой осуществляется через папку Принтеры из панели управления или Настройка;

10) управление вводом компьютеров в состав домена своего сервера, организация доменов, удаление компьютеров, назначение сервера главным контроллером домена, репликация данных на другие серверы, объединение доменов, управление доверительными отношениями между доменами, аудит сетевых ресурсов каждого пользователя и т. д. Все перечисленные действия выполняются с помощью программ Диспетчер серверов и Диспетчер пользователей для доменов;

11) управление общими ресурсами. При загрузке компьютера системой Windows NT для каждого из дисков системы создаются системные общие ресурсы, заданные по умолчанию, в целях поддержки работы в сети и управления внутренними операциями;

12) установка управления удаленным доступом. Установка клиента и сервера удаленного доступа приводится в действие с помощью утилиты Сеть из панели управления. Модемы, протоколы и коммуникационные порты устанавливаются с помощью этой же утилиты;

13) управление всеми соединениями в сети и доступом к информации сервера удаленного доступа, для которого применяется утилита Управление удаленным доступом;

14) поиск неисправностей в сети с помощью сетевого монитора, которым можно пользоваться для просмотра поступающих на Windows NT и отправляемых пакетов.

5.9. Сетевые службы

Для пользователя сеть представляет собой не компьютеры, кабели и концентраторы и даже не информационные потоки, а является прежде всего набором сетевых служб, которые позволяют просмотреть список имеющихся в сети компьютеров или удаленный файл, распечатать документ на «чужом» принтере или послать почтовое сообщение. Именно совокупность перечисленных возможностей – насколько широк их выбор, насколько они удобны, надежны и безопасны – устанавливает для пользователя облик каждой из сетей.

Кроме самого обмена данными, сетевые службы призваны решать и другие, более специфические, задачи, в частности порождаемые распределенной обработкой данных. Это задачи, направленные на обеспечение непротиворечивости нескольких копий данных, размещенных на разных машинах (служба репликации), или организация выполнения одной задачи одновременно на нескольких машинах сети (служба вызова удаленных процедур). Из сетевых служб можно выделить административные, т. е. ориентированные не на простого пользователя, а на администратора и предназначенные для организации правильной работы сети в целом. К ним относятся: служба администрирования учетных записей о пользователях, позволяющая администратору вести общую базу данных о пользователях сети; система мониторинга сети, в функции которой входит захват и анализ сетевого трафика; служба безопасности, которая среди прочего выполняет процедуры логического входа с последующей проверкой пароля, и т. д.

Работа сетевых служб производится программными средствами. Основными службами являются файловая служба и служба печати, которые обычно предоставляются сетевой ОС, а вспомогательными – служба баз данных, факса или передачи голоса, выполняемые системными сетевыми приложениями или утилитами, которые работают в тесном контакте с сетевой ОС. Распределение служб между ОС и утилитами вполне условно и меняется в конкретных реализациях этой системы.

При разработке сетевых служб необходимо решать проблемы, свойственные любым распределенным приложениям, среди которых определение протокола взаимодействия между клиентской и серверной частями, распределение функций между ними, выбор схемы адресации приложений и др.

Одним из главных показателей качества сетевой службы является ее удобство. Для одного и того же ресурса можно разработать несколько служб, которые по-разному решают одну и туже задачу. Основные проблемы заключаются в производительности или уровне удобства предоставляемых услуг. Например, файловая служба может основываться на применении команды передачи файла из одного компьютера в другой по имени файла, а для этого необходимо, чтобы пользователь знал имя нужного файла. Та же файловая служба может быть организована так, что пользователь монтирует удаленную файловую систему к локальному каталогу, а затем обращается к удаленным файлам как к своим собственным, что намного удобнее. Качество сетевой службы определяется качеством пользовательского интерфейса – интуитивной понятности, наглядности, рациональности.

В случае определения степени удобства разделяемого ресурса часто используют термин «прозрачность». Прозрачным является такой доступ, при котором пользователь не замечает, где находится нужный ему ресурс – на его компьютере или на удаленном. После монтирования удаленной файловой системы в свое дерево каталогов, доступ к удаленным файлам становится для него абсолютно прозрачным. Сама операция монтирования также может обладать разной степенью прозрачности. В сетях с меньшей прозрачностью пользователю необходимо знать и задавать в команде имя компьютера, хранящего удаленную файловую систему, в сетях с большей степенью прозрачности соответствующий программный компонент сети осуществляет поиск разделяемых томов файлов безотносительно мест их хранения, а затем показывает их пользователю в удобном для него виде, например в виде списка или набора пиктограмм.

Для достижения прозрачности важен способ адресации (именования) разделяемых сетевых ресурсов. Имена таких ресурсов не должны зависеть от их физического расположения на том или другом компьютере. В лучшем случае пользователь не должен ничего менять в своей работе, если администратор сети переместил том или каталог между компьютерами. Администратор и сетевая ОС обладают информацией о расположении файловых систем, однако от пользователя она скрыта. Эта степень прозрачности пока редко встречается в сетях. Чаще всего для получения доступа к ресурсам определенного компьютера следует устанавливать с ним логическое соединение. Данный подход применяется, в частности, в сетях Windows NT.

5.10. Средства, обеспечивающие взаимодействие с другими операционными системами сети

Сетевой можно назвать ОС, взаимодействующую с сетевым оборудованием и обеспечивающую межкомпьютерные коммуникации. Пользовательский интерфейс к сети позволяет разделять файлы и периферийное оборудование. Операционная система Windows NT способна взаимодействовать и обмениваться данными со многими существующими сетями, построенными на основе различных систем поддержки сетей. Обстоятельствами, которые могут привести к возникновению данной необходимости, могут быть: наличие уже построенных на основе других ОС сетей, ресурсов, необходимых пользователям Windows NT; создание новых сетей, основанных на Wndows NT, и другие ОС поддержки сетей для повышения их эффективности.

Взаимодействие сетей, построенных на Windows NT, с другими ОС поддержки сетей предназначены для обеспечения следующих средств.

1. Открытая сетевая структура, механизмы динамической загрузки и выгрузки встроенной сетевой поддержки различных сетевых компонентов. Данные механизмы могут применяться для загрузки и выгрузки программного обеспечения других производителей, что позволяет Windows NT поддерживать множество различных сетевых протоколов, сетевых плат и драйверов.

2. Совместимые с другими сетями и устанавливающие связь с ними протоколы, поддерживающие Windows NT. Служба удаленного доступа для передачи данных от одной локальной сети к другой удаленной локальной сети через Интернет применяет следующие протоколы: РРР – протокол параллельного соединения по нескольким телефонным каналам; SLIP – межсетевой протокол для последовательного канала; РРТР – протокол, содержащий механизм шифрования для Интернет.

3. Сетевые драйверы и интерфейсы. Они предоставляют возможность Windows NT подключаться к различным типам сетей и взаимодействовать с различными типами вычислительных систем.

4. Сервис многопользовательского удаленного доступа для систем с Windows NT Server и однопользовательского удаленного доступа для систем Windows NT Workstation. Он предоставляет удаленный доступ по глобальной сети к системе Windows NT. Соединения сетей, которые построены на основе разных ОС, поддерживающих сети, способны обслуживать сервер службы удаленного доступа. Осуществляется это благодаря возможности транслировать сообщения из одних форматов в другие, а также наличию маршрутизатора многосетевого доступа, выполняющего установление и разрыв сетевого соединения, удаленную печать и передачу данных по сети сетевому компоненту, обрабатывающему запросы на ресурс.

5. Возможность выполнения многих приложений для разных ОС благодаря наличию в Windows NT различных API. Протокол API ввода-вывода Win-32 необходим при обработке запросов на ввод-вывод информации из файла, которые находятся на удаленной машине, и пр.

6. Встроенная поддержка различных типов файловых систем (NTFS, FAT, CD-ROM, VFAT, Macintosh), которая имеет возможность конвертирования FAT– и HPFS-разделов в NTFS-разделы, поддержка в NTFS-разделах каталогов формата Macintosh.

7. Поддержка Windows NT и NetWare общих служб каталогов NTDSmNDS. Например: защищенная база каталога, распределенная архитектура, однократная регистрация в сети, простое администрирование.

8. Возможность подключения к доменам новых пользователей, например пользователей других сетей, поддержание необходимого уровня безопасности системы путем установления доверительных отношений между до менами. К ним относятся встроенные средства работы с глобальными сетями, применяющиеся для подключения одних локальных сетей к другим через глобальную сеть.

5.11. Организация работы в иерархической сети

Иерархические сети имеют один или несколько серверов. В них находится информация, которую используют одновременно различные пользователи. Различают файловые серверы, серверы баз данных, принт-серверы и почтовые серверы.

В файловом сервере располагаются совместно обрабатываемые файлы и совокупно используемые программы. На рабочих станциях располагается только небольшая часть этих программ, которые требуют незначительных ресурсов. Программы, допускающие такой режим работы, называются программами с возможностью инсталляции в сети.

На сервере баз данных располагается база данных, например «КонсультантПлюс», «Гарант», «Счета клиентов банка» и др. Базу данных на сервере можно пополнять с различных рабочих станций или предоставлять информацию по запросам с рабочей станции. При этом возможны три принципиально различающихся режима обработки запросов с рабочей станции или редактирования записей в базе данных:

1) с сервера последовательно посылаются записи базы данных на рабочую станцию, на которых происходит сама фильтрация записей и отбор необходимых. В этом случае снижаются требования к серверу, однако увеличивается нагрузка на каналы сети и требования к вычислительной мощности рабочих станций;

2) сервер выбирает требуемые записи из базы данных и посылает их на рабочую станцию. При этом уменьшается нагрузка на сеть и понижается уровень требований к рабочим станциям. В этом случае резко возрастают требования к вычислительной мощности сервера. Этот способ наиболее лучший и реализуется специальными средствами работы с современными сетевыми базами данных;

3) используется режим «слив-разлив» при малой мощности сервера, рабочей станции или сети. Он применяется для ввода новых записей или их редактирования в случае, если запись БД может изменяться не более одного раза в день.

Для создания принт-сервера к компьютеру небольшой мощности подключается достаточно производительный принтер, применяемый с целью распечатки информации одновременно с нескольких рабочих станций.

Почтовый сервер предназначен для хранения информации, отправляемой и получаемой как по локальной сети, так и извне по модему. При этом пользователь может просмотреть в любое удобное время пришедшую для него информацию или отправить через почтовый сервер свою.

Для каждого пользователя на жестком диске сервера выделяется три области:

1) личная, доступная только пользователю со всеми правами, например создания в ней папок и файлов, редактирования и применения файлов, их удаления. Другим пользователям не предоставляется доступа в «чужие личные области», они не видят их средствами файловой системы, так как личные области используются для хранения конфиденциальной информации пользователя;

2) общая, к которой одновременно имеют одновременный доступ все пользователи сети с правом чтения и записи. Данная область применяется для обмена информацией между различными пользователями сети или рабочими станциями. Для осуществления этого информация из личной области пользователя или с локального диска рабочей станции записывается в общую область. Из данной области другой пользователь переписывает ее в свою личную область или на локальный диск другого ПК;

3) область чтения, в которой пользователь может только читать информацию.

Для того чтобы получить доступ к личной области на сервере, пользователь должен выполнить процедуры входа в сеть или регистрации в сети. Процедура входа в сеть осуществляется после включения или перезагрузки компьютера.

5.12. Организация одноранговых сетей и технология работы в них

Установить программное обеспечение для одноранговой сети может сам пользователь. Программные компоненты управления данной сетью позволяют организовать прямое кабельное соединение между двумя ПК с помощью нуль-модемного кабеля. Одноранговыми называются сети равноправных компьютеров (рабочих станций), в которых отсутствует серверная часть программного обеспечения. На каждой рабочей станции устанавливается клиентское программное обеспечение, состоящее из четырех компонентов:

1) клиент – программа, реализующая общие функции управления взаимодействием рабочей станции с другими компьютерами в сети;

2) службы – программа, устанавливающая вид доступа к ресурсам и обеспечивающая преобразование конкретного локального ресурса в сетевой и обратно;

3) протокол – программа, управляющая передачей информации в сети;

4) сетевая плата – драйвер, управляющий работой сетевого адаптера, однако при организации прямого кабельного соединения между ПК этот компонент может отсутствовать.

При установке сетевых программных компонент следует иметь в виду следующее.

1. Для организации одноранговой сети (в качестве клиента) необходимо установить программу Клиент для сетей Microsoft. Одноранговые сети позволяют осуществить чтение и редактирование разделяемых информационных ресурсов, а также запуск программы с «чужого компьютера». При этом каждый пользователь может иметь собственный вид рабочего стола, набор пиктограмм на нем, личные настройки для работы в Интернет и др.

2. В качестве Службы при организации одноранговых сетей Microsoft или прямого кабельного соединения следует выбрать Службу доступа к файлам и принтерам сетей Microsoft.

3. Вид протокола определяется типом установленного клиента и видом сетевой платы. При этом протокол нередко автоматически устанавливается при инсталляции.

4. Для сетевых карт класса РпР следует применять программный компонент Сетевая плата. Установка карты производится автоматически при перезагрузке ПК, если драйверы для сетевой карты имеются в составе драйверов Windows.

При организации работы в одноранговой сети следует использовать ресурсы различных компьютеров. Ресурсами рабочей станции в одноранговой сети является любой из представленных элементов:

устройства долговременной памяти, включающие в себя логические диски НЖМД, накопители и другие аналогичные устройства (информационные);

папки, причем с вложенными папками более низкого уровня или без них (информационные);

подключенные к компьютеру, в том числе принтеры, модемы и др. (технические).

Ресурс компьютера, доступный с других компьютеров сети, называетсяразделяемым или сетевым, а также общим, совместно используемым. Выделяют разделяемые информационные ресурсы и разделяемые технические устройства. Понятия локального и разделяемого ресурса – динамические; это означает, что всякий локальный ресурс может быть в любое время преобразован в сетевой ресурс и обратно самим «хозяином» рабочей станции.

Перед использованием сетевого ресурса в одноранговых сетях необходимо провести следующие организационные мероприятия:

уточнить состав разделяемых ресурсов и выбрать компьютеры, на которых они будут располагаться;

определить круг пользователей, которые получают к ним доступ;

дать информацию будущим потребителям этого ресурса об именах ПК, на которых они созданы, о сетевых именах ресурсов, правах и паролях доступа к ним;

образовать в случае необходимости группы и включить в нее все ПК, которым будет предоставлен доступ к данному ресурсу.

5.13. Модемные виды сетей

Модем – это устройство, обеспечивающее возможность обмена информацией между компьютерами с помощью телефонной сети. На время сеанса связи оба компьютера с помощью модема должны быть подключены к телефонной линии.

Факсмодемы имеют специальную схему, позволяющую обмениваться информацией не только между компьютерами, но и между компьютерами и факсимильными устройствами. Факсмодемы способны работать в двух режимах: режиме модема и режиме факс-модема, и при этом обмениваться факс-сообщениями. В том и в другом случае отдельные элементы работы в ряде отношений схожи, возможности каждого режима и технология работы с ними существенно отличаются.

Использование модема позволяет произвести следующие сетевые информационные технологии и информационные услуги.

1. Прямая связь. Это простейший способ связи двух компьютеров и организации обмена информацией между ними без посредников и дополнительной оплаты. Если не применяется система почасовой оплаты за телефонные разговоры, то работа по модему в пределах местной телефонной сети осуществляется бесплатно. Когда соединение по модему было установлено с помощью сотовой или междугородней связи, оплата производится по установленному для данного вида связи повременному тарифу. Прямую связь обеспечивают специальные коммутационные программы.

После установления соединения между компьютерами коммутационные программы сразу позволяют пересылать файлы между ними. Когда используется прямая коммутация, можно передавать файлы любого типа или текстовую информацию, непосредственно набираемую на клавиатуре. Вид документа, который передается или принимается при передаче сообщений, может или совпадать, или различаться в зависимости от применяемого способа передачи.

2. Связь с доской объявлений (BBS). В этом случае происходит соединение с компьютером или локальной сетью, в которой существует база данных и специальное программное обеспечение, реализующее язык запросов, осуществляющее поиск в базе необходимой информации и копирование ее на компьютер абонента. В пределах местной телефонной сети услуги данных информационных систем предоставляются всем пользователям и являются бесплатными. Для работы с BBS можно использовать коммутационные программы и специальное программное обеспечение, которое считывается с самой BBS после первого обращения к ней с помощью коммутационной программы. Кроме копирования файлов некоторые BBS предлагают дополнительные возможности – адресную переписку между ее абонентами или помещение сообщений, адресованных конкретной группе абонентов или всем абонентам BBS.

3. Удаленный доступ. Это один из способов подключения к отдельному компьютеру или локальной сети офиса. После этого подключения удаленный компьютер приобретает статус полноправной рабочей станцией этой сети, а модем одновременно выполняет функции сетевой карты.

4. Подключение к глобальным сетям. Глобальной называется сеть компьютеров, распределенных по всему миру, которая предоставляет на коммерческой основе информационные и другие виды услуг всем желающим. Подключение к глобальной сети осуществляется после соединения с компьютером или локальной сетью по модему посредника – провайдера. Сайтами называются мощные информационные узлы, которые представляют собой компьютеры или локальные сети провайдеров, связанные высокоскоростными каналами с узлами других провайдеров во всем мире и в совокупности образующие глобальную сеть. Самой известной глобальной сетью является Интернет. Провайдер осуществляет услуги на коммерческой основе, а для их получения следует предварительно заключить контракт.

5.14. Установка и конфигурирование модема

Работа с модемом включает в себя однократно проводимый этап его установки и операции, которые выполняются при каждом сеансе связи. Под установкой модема понимают его физическое и программное подключение.

Способ физического подключения определяется видом модема. Модем может быть внутренним или внешним. Внутренний модем представляет собой плату, которая вставляется в слот расширения на материнской плате. При его применении создается дополнительный асинхронный (СОМ) порт. Настройка данного порта может потребовать определенного профессионализма пользователя. В этом случае модем не является транспортабельным. К достоинствам внутреннего модема относятся его дешевизна, и то, что он не требует отдельного подключения к электрической сети, не использует СОМ-порт и готов кработе непосредственно после включения компьютера.

Внешние модемы представляют собой автономные устройства, которые соединяются специальными кабелями с ПК через асинхронные порты. Для данного типа модема необходимо подключение к электросети, чаще всего через прилагаемый к нему преобразователь напряжения.

Оба типа модема при физическом подключении могут сопрягаться с голосовым телефоном. Существуют следующие способы подключения:

модем подключен к телефонной розетке, а телефон подключается к модему;

и телефон, и модем подключены к телефонной розетке через разъем на ней.

Соединение с абонентом при обоих способах подключения осуществляется как с помощью телефона, так и посредством модема. Активным (занимающим линию) является только то устройство (модем или телефон), с которого первым начинают набирать телефонный номер. В коммутационных программах при использовании первого способа подключения можно, переговорив по телефону и не разрывая связи, передать управление модему, после чего, положив телефонную трубку, осуществить сеанс модемной связи. Данный способ подключения является удобным в том случае, когда необходимо предварительно позвонить абоненту, для того чтобы предупредить его о начале сеанса и оговорить параметры связи. Но второй способ сопряжения модема и телефона, а также наличие параллельного телефона или факсимильного аппарата делает работу модема худшей.

Модем в Windows программно подключается к ОС как новое устройство. Программное подключение выполняется с помощью Мастера подключения нового устройства, который вызывается командой Панель управления/Установка оборудования/Модем. Марку подключаемого модема указывает пользователь в окне списка модемов, распознаваемых ОС, или она определяется автоматически. Когда драйвера модема поставляются его производителем, он устанавливается обычным образом: щелчком по кнопке Установить с диска или с помощью инсталляционной программы по команде Пуск/Выполнить. После программного подключения модема в системе Windows можно произвести настройку его параметров путем выполнения следующей последовательности действий:

1) активизировать пиктограмму Мой компьютер/Панель управления/Модемы;

2) выбрать конкретный модем в открывшемся окне Модемы щелчком по кнопке Свойства;

3) задать необходимые значения конфигурационных параметров работы модема в полях вкладок Общие и Установка связи.

Быстродействие по порту характеризует скорость обмена информацией между ПК и модемом. При этом скорость по порту задается в поле Наибольшая скорость вкладки Общие окна Свойства модема. Если необходимо ограничить скорость передачи на линии, то уменьшают скорость по порту, но параметры подключения во вкладке Подключение не изменяют.

5.15. Организация соединения с удаленным персональным компьютером

При применении модема любой сеанс связи начинается с установления соединения с удаленным компьютером. Данное соединение в Wndows обеспечивается программой Удаленный доступ к сети, которая автоматически устанавливается при инсталляции Windows. При этом в момент инсталляции модем должен быть физичесьси подсоединен к ПК и вьслючен. В оьсне этой программы для каждого телефонного номера автоматически создается специальный элемент Соединение, в свойствах которого указывается номер телефона.

Для создания пиктограммы Соединение следует выполнить описанные ниже действия, при этом обязательным является только первый ьпаг.

1. Создание новой пиктограммы. В оьсне программы Удаленное соединение необходимо ьцелкнуть по пиктограмме Новое соединение, после чего в последовательно возникающих окнах Мастера создания соединения указать название соединения и телефонный номер абонента. После этого создается пиктограмма с указанным именем, телефоном адресата и некоторым стандартным набором параметров, которые управляют процессом соединения с абонентом. Эти параметры можно изменить с помоьцью действий следующего пункта.

2. Настройка параметров набора номера. Параметры данной группы зависят от типа используемой телефонной линии, они управляют технологией установления соединения. Для изменения параметров необходимо дважды ьцелкнуть по пиктограмме нужного соединения, в открывьпемся оьсне Установка связи ьцелкнуть по кнопке Параметры. В окно Параметры набора номера нужно занести все необходимые изменения. Смысл болььпинства параметров заключается в следующем:

тип набора номера определяет используемую систему набора, которая может быть импульсной и тоновой. При новом соединении по умолчанию устанавливается тоновый режим, поэтому чаьце всего его требуется заменить на импульсный. Это целесообразно, если не применяются описанные ниже меры, в противном случае соединение устанавливаться не будет (это относится ко всем видам соединений, в том числе к соединениям с Интернет);

поле Место вызова позволяет иметь несколько видов параметров номера для одного и того же соединения. Этим удобно пользоваться, когда с портативного компьютера приходится устанавливать связь из разных мест, которые различаются способом вызова абонента. Например, в одном случае напрямую, а в другом – через коммутатор или в одном случае с линии с тоновым набором, а в другом – с импульсным. При этом ьцелкают по кнопке Создать, после чего в поле Место вызова необходимо ввести имя, которое определяет соответствующий набор параметров. После этого нужно установить необходимые значения параметров, задание которых завершается щелчком по кнопке Применить. Затем место вызова выбирается в процессе установления соединения.

3. Согласование параметров связи с ПК-абонентом, устанавливающим протоколы передачи данных абоненту и другие характеристики, которые необходимы для соединения с удаленным компьютером. Важнейшие параметры задаются во вкладке Тип сервера. Эти параметры особенно важны при установлении связи с Интернет.

Соединение с конкретным абонентом производят с помощью:

двойного щелчка в окне программы Удаленный доступ по пиктограмме Соединение. К часто используемым соединениям для удобства доступа их пиктограммы можно вынести на Рабочий стол;

двойного щелчка по пиктограммам соединения, появляющимся в окнах коммутационных программ;

задания имени нужного соединения, которое производится в специальных полях программ работы в Интернет. Оно требуется для обеспечения автоматического установления требуемого соединения.

5.16. Работа с коммутационными программами

Коммутационные, или терминальные, программы позволяют с помощью модема организовать обмен информацией между двумя удаленными ПК, а также работать с BBS.

При прямой коммутации можно обмениваться текстовой информацией в интерактивном режиме, когда текст, набираемый на клавиатуре одного ПК, немедленно воспроизводится на мониторе абонента. С помощью такой коммутации можно пересылать файлы с одного ПК на другой. Для этого оба компьютера через модем должны быть подключены к телефонной линии, и на них должна быть загружена программа HyperTerminal. После этого один из компьютеров становится вызывающим, а другой – ожидающим. Распределение функций между компьютерами определяется предварительной договоренностью абонентов. При установлении соединения между компьютерами действия должны включать в себя следующие шаги:

1) на ожидающем компьютере в окне HyperTerminal необходимо дважды щелкнуть по пиктограмме Hypertrm, после чего по кнопке Отмена. Откроется пустое окно Новое подключение, являющиеся рабочим окном HyperTerminal, а в меню этого окна требуется выполнить команды Связь/Ждать звонка;

2) после выполнения указанных выше действий на ожидающем ПК, на вызывающем ПК необходимо в окне НурегТеrminal дважды щелкнуть по пиктограмме принимающего ПК или дважды щелкнуть по пиктограмме HyperTerminal с целью создания пиктограммы Соединение. После этого начинается установление соединения вызывающего компьютера с ожидающим.

Подключение к BBS производится при помощи коммутационной программы. Управляющая программа при первом соединении с BBS потребует указания имени регистрации пользователя, а также пароль. И пароль, и имя назначает сам пользователь. Для получения адресованной пользователю почты при последующем соединении с BBS следует в окне Соединение правильно указывать имя и пароль. После этого управляющая программа, как и Мастера в современных ОС, будет генерировать на мониторе последовательность меню. Например, элементы меню назначают следующие действия:

возвращение к предыдущему меню;

вызов системного оператора BBS для обмена сообщениями в интерактивном режиме;

просмотр содержимого текстовых файлов или архивов;

выбор тематики поиска файлов из приводимого перечня тем;

просмотр списка файлов в выбранной области;

задание списка файлов для их копирования на компьютер;

пересылка файлов на BBS;

просмотр почты и отправление ее конкретным адресатам;

выход из системы и окончание сеанса и др.

Для удаленного доступа к отдельному компьютеру и сети используется модем. С его помощью можно организовать удаленное управление одного ведущего компьютера другим, подчиненным, компьютером. В этом случае клавиатура ведущего компьютера становится как бы клавиатурой подчиненного; для этого на подчиненном компьютере должна быть инсталлирована программа Сервер удаленного доступа. Ее установка в первом случае должна быть затребована при инсталляции Windows, а во втором – выполнена чуть позже по команде Пуск/Настройка/Панель управления/Установка и удаление программ. После этого в группе Связь помечают флаг программы Сервер удаленного доступа. При ее установке для разрешения управления данным компьютером с удаленного компьютера следует запустить программу Удаленный доступ и в ее окне выполнить команду меню Соединения/Сервер удаленного доступа. Затем в открывающихся окнах необходимо установить протоколы и пароль доступа к компьютеру пользователя. Далее нужно создать Соединение для доступа к данному компьютеру, указав в его свойствах и параметрах все необходимые для соединения и доступа значения.

5.17. Работа с факс-модемом

При обмене информацией не только с другими компьютерами, но и между ПК и факсимильными устройствами используются современные модемы. С помощью модема возможно, например, переслать сообщение с компьютера на факс-аппарат и обратно. Модем, работающий в этом режиме, называется факс-модемом. Работа с данным аппаратом производится с помощью специальных коммутационных программ или универсальных программ-органайзеров. Установление факса осуществляется после инсталляции модема или при инсталляции программ работы с факсом, или при первом обращении к факсу. В группу Принтеры помещается пиктограмма факса, а сам факс, как и принтер, соединяется со специальным «логическим» портом. После установки факса к этому порту возможно обращаться и из других приложений как к принтеру. Одним из способов отправления на факс документа, который был создан каким-либо приложением, является его распечатка по команде Печать. При этом в качестве принтера указывается инсталлированный факс. Изменение параметров работы факса и его настройку выполняют в окне Свойства для соответствующего факса в группе Принтеры.

Факсимильное сообщение можно отправить с помощью:

1) программы, в которой подготовлен документ. Данный способ является самым простым, если в меню Файл программы, подготовившей документ, имеются команды Печать или Отправить. В качестве принтера устанавливается соответствующий факс и выдается команда печати;

2) программ-органайзеров;

3) коммутационных программ, которые обладают возможностью посылки факсимильных сообщений.

При отправке сообщения возникает окно, в котором необходимо заполнить заголовок сообщения, содержащий следующие поля:

Кому – с одним или несколькими адресами получателей сообщения;

Копия – с адресами получателей копий, при этом в некоторых системах основные адресаты могут быть как извещены, так и не ставиться в известность о наличии копий;

Тема – краткая информация о сообщении.

Для упрощения задания адресов есть адресные книги, включающие в себя список часто используемых адресов, а также формы сообщений, которые содержат целиком заголовки различного типа.

Сообщения могут содержать текст, непосредственно набираемый в специальном окне, и вложение (текстовой, графический и другие файлы или электронную таблицу). Сообщение может включать в себя только вложения. Оно имеет такой вид, если посылается из прикладной программы по команде Печать или Отправить. От незаконного доступа сообщения защищаются различными способами: паролем, ключами, электронной подписью и др.

При отправлении сообщения можно указать:

срочность доставки – немедленно, точно в заданные дату и время, в определенный интервал времени по «дешевому тарифу»;

наличие и вид титульного листа, отделяющего одно сообщение от другого;

качество печати и размер бумаги;

необходимость подтверждения получения сообщения и способ защиты;

количество повторных попыток переслать сообщение, когда это не удается сразу сделать;

необходимость сохранения сообщения.

Принимать сообщения можно автоматически и вручную. Модем и компьютер при автоматическом приеме должны быть включены, а коммуникационная программа запущена при передаче сообщения (если в процессе обмена не участвует почтовый сервер). Факс при автоматическом приеме должен быть установлен в режим Получать факс автоматически.

Назначение и краткая характеристика основных компонентов вычислительных сетей.

Вычислительной сетью называют совокупность взаимосвязанных и распределенных по некоторой территории ЭВМ.

Вычислительная сеть – вычислительный комплекс, включающий территориально распределенную систему компьютеров и их терминалов, объединенных в единую систему.

По степени географического распространения вычислительные сети подразделяются на локальные, городские, корпоративные, глобальные и др.

Вычислительная сеть состоит из трех компонент:

Сети передачи данных, включающей в себя каналы передачи данных и средства коммутации;

Компьютеров, связанных сетью передачи данных;

Сетевого программного обеспечения.

Вычислительная сеть – это сложный комплекс взаимосвязанных программных и аппаратных компонентов:

компьютеров (хост-компьютеры, сетевые компьютеры, рабочие станции, серверы), размещенных в узлах сети;

сетевой операционной системы и прикладного программного обеспечения , управляющих компьютерами;

коммуникационного оборудования – аппаратуры и каналов передачи данных с сопутствующими им периферийными устройствами; интерфейсных плат и устройств (сетевые платы, модемы); маршрутизаторов и коммутационных устройств.

Программные и аппаратные компоненты вычислительной сети

Вычислительная сеть, network - распределенная в пространстве система программных и аппаратных компонентов, связанных линиями компьютерной связи.

Среди аппаратных средств можно выделить компьютеры и коммуникационное оборудование. Программные компоненты состоят из операционных систем и сетевых приложений.

В настоящее время в сети используются компьютеры различных типов и классов с различными характеристиками. Это основа любой вычислительной сети. Компьютеры, их характеристики определяют возможности вычислительной сети. Но в последнее время и коммуникационное оборудование (кабельные системы, повторители, мосты, маршрутизаторы и др.) стало играть не менее важную роль. Некоторые из этих устройств, учитывая их сложность, стоимость и другие характеристики, можно назвать компьютерами, решающими сугубо специфические задачи по обеспечению работоспособности сетей.

Для эффективной работы сетей используются специальные сетевые операционные системы (сетевые ОС) , которые, в отличие от персональных операционных систем, предназначены для решения специальных задач по управлению работой сети компьютеров. Сетевые ОС устанавливаются на специально выделенные компьютеры.

Сетевые приложения - это прикладные программные комплексы, которые расширяют возможности сетевых ОС. Среди них можно выделить почтовые программы, системы коллективной работы, сетевые базы данных и др.

В процессе развития сетевых ОС некоторые функции сетевых приложений становятся обычными функциями ОС.

Все устройства, подключаемые к сети, можно разделить на три функциональные группы:

1) рабочие станции;

2) серверы сети;

3) коммуникационные узлы.

1) Рабочая станция , workstation - это персональный компьютер, подключенный к сети, на котором пользователь сети выполняет свою работу. Каждая рабочая станция обрабатывает свои локальные файлы и использует свою операционную систему. Но при этом пользователю доступны ресурсы сети.

Можно выделить три типа рабочих станций:

Рабочая станция с локальным диском,

Бездисковая рабочая станция,

Удаленная рабочая станция.

На рабочей станции с диском (жестким или гибким) операционная система загружается с этого локального диска. Для бездисковой станции операционная система загружается с диска файлового сервера. Такая возможность обеспечивается специальной микросхемой, устанавливаемой на сетевом адаптере бездисковой станции.

Удаленная рабочая станция - это станция, которая подключается к локальной сети через телекоммуникационные каналы связи (например, с помощью телефонной сети).

2) Сервер сети , network server - это компьютер, подключенный к сети и предоставляющий пользователям сети определенные услуги, например хранение данных общего пользования, печать заданий, обработку запроса к СУБД, удаленную обработку заданий и т. д.

По выполняемым функциям можно выделить следующие группы серверов.

Файловый сервер, file server - компьютер, хранящий данные пользователей сети и обеспечивающий доступ пользователей к этим данным. Как правило, этот компьютер имеет большой объем дискового пространства. Файловый сервер обеспечивает одновременный доступ пользователей к общим данным.

Файловый сервер выполняет следующие функций:

Хранение данных;

Архивирование данных;

Передачу данных.

Сервер баз данных, database server - компьютер, выполняющий функции хранения, обработки и управления файлами баз данных (БД).

Сервер баз данных выполняет следующие функции:

Хранение баз данных, поддержку их целостности, полноты, актуальности;

Прием и обработку запросов к базам данных, а также пересылку результатов обработки на рабочую станцию;

Согласование изменений данных, выполняемых разными пользователями;

Поддержку распределенных баз данных, взаимодействие с другими серверами баз данных, расположенными в другом месте.

Сервер прикладных программ, application server - компьютер, который используется для выполнения прикладных программ пользователей.

Коммуникационный сервер, communications server - устройство или компьютер, который предоставляет пользователям локальной сети прозрачный доступ к своим последовательным портам ввода/вывода.

С помощью коммуникационного сервера можно создать разделяемый модем, подключив его к одному из портов сервера. Пользователь, подключившись к коммуникационному серверу, может работать с таким модемом так же, как если бы модем был подключен непосредственно к рабочей станции.

Сервер доступа, access server - это выделенный компьютер, позволяющий выполнять удаленную обработку заданий. Программы, инициируемые с удаленной рабочей станции, выполняются на этом сервере.

От удаленной рабочей станции принимаются команды, введенные пользователем с клавиатуры, а возвращаются результаты выполнения задания.

Факс-сервер, fax server - устройство или компьютер, который выполняет рассылку и прием факсимильных сообщений для пользователей локальной сети.

Сервер резервного копирования данных, backup server - устройство или компьютер, который решает задачи создания, хранения и восстановления копий данных, расположенных на файловых серверах и рабочих станциях. В качестве такого сервера может использоваться один из файловых серверов сети.

Следует отметить, что все перечисленные типы серверов могут функционировать на одном выделенном для этих целей компьютере.

3) К коммуникационным узлам сети относятся следующие устройства:

Повторители;

Коммутаторы (мосты);

Маршрутизаторы;

Протяженность сети, расстояние между станциями в первую очередь определяются физическими характеристиками передающей среды (коаксиального кабеля, витой пары и т. д.). При передаче данных в любой среде происходит затухание сигнала, что и приводит к ограничению расстояния. Чтобы преодолеть это ограничение и расширить сеть, устанавливают специальные устройства - повторители, мосты и коммутаторы. Часть сети, в которую не входит устройство расширения, принято называть сегментом сети.

Повторитель , repeater - устройство, усиливающее или регенерирующее пришедший на него сигнал. Повторитель, приняв пакет из одного сегмента, передает его во все остальные. При этом повторитель не выполняет развязку присоединенных к нему сегментов. В каждый момент времени во всех связанных повторителем сегментах поддерживается обмен данными только между двумя станциями.

Коммутатор , switch, мост, bridge - это устройство, которое, как и повторитель, позволяет объединять несколько сегментов. В отличие от повторителя, мост выполняет развязку присоединенных к нему сегментов, то есть одновременно поддерживает несколько процессов обмена данными для каждой пары станций разных сегментов.

Маршрутизатор, router - устройство, соединяющее сети одного или разных типов по одному протоколу обмена данными. Маршрутизатор анализирует адрес назначения и направляет данные по оптимально выбранному маршруту.

Шлюз, gateway - это устройство, позволяющее организовать обмен данными между разными сетевыми объектами, использующими разные протоколы обмена данными.

Основными аппаратными компонентами сети являются следующие:

1. Абонентские системы: компьютеры (рабочие станции или клиенты и серверы); принтеры; сканеры и др.

2. Сетевое оборудование: сетевые адаптеры; концентраторы (хабы); мосты; маршрутизаторы и др.

3. Коммуникационные каналы: кабели; разъемы; устройства передачи и приема данных в беспроводных технологиях.

Основными программными компонентами сети являются следующие:

1. Сетевые операционные системы , где наиболее известные из них это: MS Windows; LANtastic; NetWare; Unix; Linux и т.д.

2. Сетевое программное обеспечение (Сетевые службы): клиент сети; сетевая карта; протокол; служба удаленного доступа.

ЛВС (Локальная вычислительная сеть) – это совокупность компьютеров, каналов связи, сетевых адаптеров, работающих под управлением сетевой операционной системы и сетевого программного обеспечения.

В ЛВС каждый ПК называется рабочей станцией, за исключением одного или нескольких компьютеров, которые предназначены для выполнения функций серверов. Каждая рабочая станция и сервер имеют сетевые карты (адаптеры), которые посредством физических каналов соединяются между собой. В дополнение к локальной операционной системе на каждой рабочей станции активизируется сетевое программное обеспечение, позволяющее станции взаимодействовать с файловым сервером.

Компьютеры, входящие в ЛВС клиент – серверной архитектуры, делятся на два типа: рабочие станции, или клиенты, предназначенные для пользователей, и серверы, которые, как правило, недоступны для обычных пользователей и предназначены для управления ресурсами сети.

Рабочие станции

Рабочая станция (workstation) – это абонентская система, специализированная для решения определенных задач и использующая сетевые ресурсы. К сетевому программному обеспечению рабочей станции относятся следующие службы:

Клиент для сетей;

Служба доступа к файлам и принтерам;

Сетевые протоколы для данного типа сетей;

Сетевая плата;

Контроллер удаленного доступа.

Рабочая станция отличается от обычного автономного персонального компьютера следующим:

Наличием сетевой карты (сетевого адаптера) и канала связи;

На экране во время загрузки ОС появляются дополнительные сообщения, которые информируют о том, что загружается сетевая операционная система;

Перед началом работы необходимо сообщить сетевому программному обеспечению имя пользователя и пароль. Это называется процедурой входа в сеть;

После подключения к ЛВС появляются дополнительные сетевые дисковые накопители;

появляется возможность использования сетевого оборудования, которое может находиться далеко от рабочего места.

Сетевые адаптеры

Для подключения ПК к сети требуется устройство сопряжения, которое называют сетевым адаптером, интерфейсом, модулем, или картой. Оно вставляется в гнездо материнской платы. Карты сетевых адаптеров устанавливаются на каждой рабочей станции и на файловом сервере. Рабочая станция отправляет запрос через сетевой адаптер к файловому серверу и получает ответ через сетевой адаптер, когда файловый сервер готов.

Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.

Различные типы сетевых адаптеров отличаются не только методами доступа к каналу связи и протоколами, но еще и следующими параметрами:

Скорость передачи;

Объем буфера для пакета;

Тип шины;

Быстродействие шины;

Совместимость с различными микропроцессорами;

Использованием прямого доступа к памяти (DMA);

Адресация портов ввода/вывода и запросов прерывания;

конструкция разъема.

Даже в результате достаточно поверхностного рассмотрения работы в сети стано­вится ясно, что вычислительная сеть - это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Изу­чение сети в целом предполагает знание принципов работы ее отдельных элемен­тов:

Компьютеров;

Коммуникационного оборудования;

Операционных систем;

Сетевых приложений.

Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан много­слойной моделью. В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизован­ных компьютерных платформ. В настоящее время в сетях широко и успешно применяются компьютеры различных классов - от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров в сети должен соответствовать набору разнообразных задач, решаемых сетью.

Второй слой - это коммуникационное оборудование. Хотя компьютеры и явля­ются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства. Кабельные сис­темы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концент­раторы из вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным обеспечением как по влиянию на харак­теристики сети, так и по стоимости. Сегодня коммуникационное устройство может

представвлять собой сложный специализированный мультипроцессор, который нуж­но контролировать, оптимизировать и администрировать. Изучение принципов работы коммуникационного оборудования требует знакомства с большим количе­ством протоколов, используемых как в локальных, так и глобальных сетях.

Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операци­онные системы (ОС). От того, какие концепции управления локальными и распре­деленными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети. При проектировании сети важно учитывать, насколько просто данная операционная система может взаимодействовать с другими ОС сети, на-сколько она обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени она позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компь­ютер другого типа и многие другие соображения.

Самым верхним слоем сетевых средств являются различные сетевые приложе­ния такие, как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данный системы автоматизации коллективной работы и др. Очень важно преставлять диапазон возможностей, предоставляемых приложениями для различных областей применения, а также знать, насколько они совместимы с другими сетемныи приложениями и операционными системами.

1.1.4. Что дает предприятию использование сетей?

Этот вопрос можно уточнить следующим образом: в каких случаях развертывание на предмете вычислительных сетей предпочтительнее использования автоном­ных компьютеров или многомашинных систем? Какие новые возможности появляются на предприятии с появлением там вычислительной сети? И наконец, всегда ли на предприятии нужна сеть?

Если не вдаваться в частности, то конечной целью использования вычислительньх сетей на предприятии является повышение эффективности его работы, которой может выражаться, например, в увеличении прибыли предприятия. Действительно, если благодаря компьютеризации снизились затраты на производство уже сущтвующего продукта, сократились сроки разработки новой модели или ycкopилось обслуживание заказов потребителей - это означает, что данному предприятию действительно нужна была сеть.

Обстоятельно отвечая на вопрос, зачем предприятию сеть, начнем с рассмотрения тех принципиальных преимуществ сетей, которые вытекают из их принадлежности к распределенным системам.

Концептуальным преимуществом распределенных систем (а значит, и сетей) перед централизованными системами является их способность выполнять параллель­ные вычисления. За счет этого в системе с несколькими обрабатывающими узлами в принципе может быть достигнута производительность, превышающая максимально возможную на данный момент производительность любого отдельного процессора. Распределенные системы потенциально имеют лучшее соотно­шение производительность-стоимость, чем централизованные системы.

Еще одно очевидное и важное достоинство распределенных систем - это их более высокая отказоустойчивость. Под отказоустойчивостью понимается способность системы выполнять свои функции (может быть, не в пол­ном объёме) при отказах отдельных элементов аппаратуры и неполной доступности

данных. Основой повышенной отказоустойчивости распределенных систем явля­ется избыточность. Избыточность обрабатывающих узлов (процессоров в многопроцессорных системах или компьютеров в сетях) позволяет при отказе одного узла переназначать приписанные ему задачи на другие узлы. С этой целью в распределенной системе могут быть предусмотрены процедуры динамической или статической реконфигурации. В вычислительных сетях некоторые наборы дан­ных могут дублироваться на внешних запоминающих устройствах нескольких компьютеров сети, так что при отказе одного их них данные остаются доступ­ными.

Использование территориально распределенных вычислительных систем боль­ше соответствует распределенному характеру прикладных задач в некоторых предметных областях, таких как автоматизация технологических процессов, бан­ковская деятельность и т. п. Во всех этих случаях имеются рассредоточенные по некоторой территории отдельные потребители информации - сотрудники, органи­зации или технологические установки. Эти потребители достаточно автономно решают свои задачи, поэтому рациональнее предоставлять им собственные вычис­лительные средства, но в то же время, поскольку решаемые ими задачи тесно вза­имосвязаны, их вычислительные средства должны быть объединены в единую систему. Адекватным решением в такой ситуации является использование вычис­лительной сети.

Для пользователя, кроме выше названных, распределенные системы дают еще и такие преимущества, как возможность совместного использования данных и уст­ройств, а также возможность гибкого распределения работ по всей системе. Такое разделение дорогостоящих периферийных устройств - таких как дисковые масси­вы большой емкости, цветные принтеры, графопостроители, модемы, оптические диски - во многих случаях является основной причиной развертывания сети на предприятии. Пользователь современной вычислительной сети работает за своим компьютером, часто не отдавая себе отчета в том, что при этом он пользуется дан­ными другого мощного компьютера, находящегося за сотни километров от него. Он отправляет электронную почту через модем, подключенный к коммуникацион­ному серверу, общему для нескольких отделов его предприятия. У пользователя создается иллюзия, что эти ресурсы подключены непосредственно к его компьюте­ру или же «почти» подключены, так как для их использования нужны незначи­тельные дополнительные действия по сравнению с использованием действительно собственных ресурсов. Такое свойство называется прозрачностью сети.

В последнее время стал преобладать другой побудительный мотив развертыва­ния сетей, гораздо более важный в современных условиях, чем экономия средств за счет разделения между сотрудниками корпорации дорогой аппаратуры или про­грамм. Этим мотивом стало стремление обеспечить сотрудникам оперативный до­ступ к обширной корпоративной информации. |3 условиях жесткой конкурентной борьбы в любом секторе рынка выигрывает, в конечном счете, та фирма, сотрудни­ки которой могут быстро и правильно ответить на любой вопрос клиента - о воз­можностях их продукции, об условиях ее применения, о решении любых возможных проблем и т. п. В большой корпорации вряд ли даже хороший менеджер может знать все тонкости каждого из выпускаемых фирмой продуктов, тем более что их номенклатура обновляется сейчас каждый квартал, если не месяц. Поэтому очень важно, чтобы менеджер имел возможность со своего компьютера, подключенного к корпоративной сети, скажем в Магадане, передать вопрос клиента на сервер, расположенный в центральном отделении предприятия в Новосибирске, и оператив­но получить качественный ответ, удовлетворяющий клиента. В этом случае клиент не обратится к другой фирме, а будет пользоваться услугами данного менеджера и впредь.

Чтобы такая работа была возможна, необходимо не только наличие быстрых и надежных связей в корпоративной сети, но и наличие структурированной ин­формации на серверах предприятия, а также возможность эффективного поиска нужных данных. Этот аспект сетевой работы всегда был узким местом в органи­зации доставки информации сотрудникам - даже при существовании мощных СУБД информация в них попадала не самая «свежая» и не в том объеме, кото­рый был нужен. В последнее время в этой области наметился некоторый про­гресс, связанный с использованием гипертекстовой информационной службы WWW - так называемой технологии intranet. Эта технология поддерживает дос­таточно простой способ представления текстовой и графической информации в виде гипертекстовых страниц, что позволяет быстро поместить самую свежую ин­формацию на WWW-серверы корпорации. Кроме того, она унифицирует просмотр информации с помощью стандартных программ - Web-броузеров, работа с кото­рыми несложна даже для неспециалиста. Сейчас многие крупные корпорации уже перенесли огромные кипы своих документов на страницы WWW-серверов, и со­трудники этих фирм, разбросанные по всему миру, используют информацию этих серверов через Internet или intranet. Получая легкий и более полный доступ к информации, сотрудники принимают решение быстрее, и качество этого решения, как правило, выше.

Использование сети приводит к совершенствованию коммуникаций, то есть к улучшению процесса обмена информацией и взаимодействия между сотрудника­ми предприятия, а также его клиентами и поставщиками. Сети снижают потреб­ность предприятий в других формах передачи информации, таких как телефон или обычная почта. Зачастую именно возможность организации электронной по­чты является основной причиной и экономическим обоснованием развертывания на предприятии вычислительной сети. Все большее распространение получают новые;

технологии, которые позволяют передавать по сетевым каналам связи не только компьютерные данные, но голосовую и видеоинформацию. Корпоративная сеть, которая интегрирует данные и мультимедийную информацию, может использоваться для организации аудио- и видеоконференций, кроме того, на ее основе может быть создана собственная внутренняя телефонная сеть.

Конечно, вычислительные сети имеют и свои проблемы. Эти проблемы в основ­ном связаны с организацией эффективного взаимодействия отдельных частей распределенной системы.

Во-первых, это сложности, связанные с программным обеспечением - операци­онными системами и приложениями. Программирование для распределенных систем принципиально отличается от программирования для централизованных систем. Так, сетевая операционная система, выполняя в общем случае все функции по управлению локальными ресурсами компьютера, сверх того решает многочис­ленные задачи по предоставлению сетевых служб. Разработка сетевых приложений осложняется из-за необходимости организовать совместную работу их частей, вы­полняющихся на разных машинах. Много забот доставляет обеспечение совмести­мости программного обеспечения.

Во-вторых, много проблем связано с транспортировкой сообщений по каналам связи между компьютерами. Основные задачи здесь - обеспечение надежности (чтобы передаваемые данные не терялись и не искажались) и производительности (чтобы обмен данными происходил с приемлемыми задержками). В структуре об­щих затрат на вычислительную сеть расходы на решение «транспортных вопро­сов» составляют существенную часть, в то время как в централизованных системах эти проблемы полностью отсутствуют.

В-третьих, это вопросы, связанные с обеспечением безопасности, которые го­раздо сложнее решаются в вычислительной сети, чем в централизованной системе. В некоторых случаях, когда безопасность особенно важна, от использования сети лучше вообще отказаться.

Можно приводить еще много «за» и «против» использования сетей, но главным доказательством эффективности является бесспорный факт их повсеместного рас­пространения. Трудно найти сколь-нибудь крупное предприятие, на котором не было хотя бы односегментной сети персональных компьютеров; все больше и боль­ше появляется крупных сетей с сотнями рабочих станций и десятками серверов, некоторые большие организации и предприятия обзаводятся частными глобаль­ными сетями, объединяющими их филиалы, удаленные на тысячи километров. В каждом конкретном случае для создания сети были свои резоны, но верно и общее утверждение: что-то в этих сетях все-таки есть.

Вычислительные сети явились результатом эволюции компьютерных технологий.

* Вычислительная сеть - это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи. Линии связи образованы кабелями, сетевыми адаптерами и другими ком­муникационными устройствами. Все сетевое оборудование работает под управ­лением системного и прикладного программного обеспечения.

* Основная цель сети - обеспечить пользователям сети потенциальную возмож­ность совместного использования ресурсов всех компьютеров.

* Вычислительная сеть - это одна из разновидностей распределенных систем, достоинством которых является возможность распараллеливания вычислений, за счет чего может быть достигнуто повышение производительности и отказо­устойчивости системы.

Важнейший этап в развитии сетей - появление стандартных сетевых техноло­гий типа Ethernet, позволяющих быстро и эффективно объединять компьюте­ры различных типов.

* Использование вычислительных сетей дает предприятию следующие возмож­ности:

Разделение дорогостоящих ресурсов;

Совершенствование коммуникаций;

Улучшение доступа к информации;

Быстрое и качественное принятие решений;

Свобода в территориальном размещении компьютеров.

При создании вычислительных сетей их разработчикам пришлось решить много проблем. В этом разделе мы рассмотрим только наиболее важные из них, причем в той последовательности, в которой они естественно возникали в процессе развития и совершенствования сетевых технологий.

Механизмы взаимодействия компьютеров в сети многое позаимствовали у схе­мы взаимодействия компьютера с периферийными устройствами, поэтому начнем рассмотрение принципов работы сети с этого «досетевого» случая.

1.2.1. Связь компьютера с периферийными устройствами

Для обмена данными между компьютером и периферийным устройством (ПУ) в компьютере предусмотрен внешний интерфейс (рис. 1.6), то есть набор проводов, соединяющих компьютер и периферийное устройство, а также набор правил обме­на информацией по этим проводам (иногда вместо термина интерфейс употребля­ется термин протокол - подробней об этих важных терминах мы еще поговорим). Примерами интерфейсов, используемых в компьютерах, являются параллельный:

интерфейс Centronics, предназначенный, как правило, для подключения принте­ров, и последовательный интерфейс RS-232C, через который подключаются мышь, модем и много других устройств. Интерфейс реализуется со стороны компьютера, совокупностью аппаратных и программных средств: контроллером ПУ и специальной программой, управляющей этим контроллером, которую часто называют драйвером соответствующего периферийного устройства.

Со стороны ПУ интерфейс чаще всего реализуется аппаратным устройством управ- ления, хотя встречаются и программно-управляемые периферийные устройства.

Программа, выполняемая процессором, может обмениваться данными с помо­щью команд ввода/вывода с любыми модулями, подключенными к внутренней шине компьютера, в том числе и с контроллерами ПУ.

Периферийные устройства могут принимать от компьютера как данные, например байты информации, которую нужно распечатать на бумаге, так и команды управления, в ответ на которые ПУ может выполнить специальные действия, например перевести головку диска на требуемую дорожку или же вытолкнуть лист бумаги из принтера. Периферийное устройство использует внешний интерфейс компьютера не только для приема информации, но и для передачи информации в компьютер, то есть обмен данными по внешнему интерфейсу, как правило, является двунаправленным. Так, например, даже принтер, который по своей природе яв­ляется устройством вывода информации, возвращает в компьютер данные о своем состоянии.

Контроллеры ПУ принимают команды и данные от процессора в свой внутрен­ний буфер, который часто называется регистром или портом, затем выполняют необходимые преобразования этих данных и команд в соответствии с форматами, понятными ПУ, и выдают их на внешний интерфейс. Распределение обязанностей между контроллером и драйвером ПУ может быть разным, но обычно контроллер выполняет набор простых команд по управлению ПУ, а драйвер использует эти команды, чтобы заставить устройство совершать действия.

1.2. Основные проблемы построения сетей

более сложные действия по некоторому алгоритму. Например, контроллер принтера может поддерживать такие элементарные команды, как «Печать символа», «Перевод строки», «Возврат каретки» и т. п. Драйвер же принтера с помощью эти команд организует печать строк символов, разделение документа на страницы другие более высокоуровневые операции. Для одного и того же контроллера мои но разработать различные драйверы, которые будут управлять данным ПУ пс разному - одни лучше, а другие хуже - в зависимости от опыта и способносте программистов, их разработавших.

Команды контроллера:

«Установить начало листа», «Переместить магнитную головку», «Сообщить состояние устройства» и др.

Рис. 1.6. Связь компьютера с периферийным устройством

Рассмотрим схему передачи одного байта информации от прикладной програм­мы на периферийное устройство. Программа, которой потребовалось выполнить обмен данными с ПУ, обращается к драйверу этого устройства, сообщая ему в качестве параметра адрес байта памяти, который нужно передать. Драйвер загру­жает значение этого байта в буфер контроллера ПУ, который начинает последова­тельно передавать биты в линию связи, представляя каждый бит соответствующим электрическим сигналом. Чтобы устройству управления ПУ стало понятно, что начинается передача байта, перед передачей первого бита информации контроллер ПУ формирует стартовый сигнал специфической формы, а после передачи послед­него информационного бита - стоповый сигнал. Эти сигналы синхронизируют пе­редачу байта.

Кроме информационных бит, контроллер может передавать бит контроля чет­ности для повышения достоверности обмена. Устройство управления, обнаружив на соответствующей линии стартовый бит, выполняет подготовительные действия и начинает принимать информационные биты, формируя из них байт в своем приемном буфере. Если передача сопровождается битом четности, то выполняется проверка правильности передачи: при правильно выполненной передаче в соответ­ствующем регистре устройства управления устанавливается признак завершения приема информации.

Обычно на драйвер возлагаются наиболее сложные функции протокола (на­пример, подсчет контрольной суммы последовательности передаваемых байтов, анализ состояния периферийного устройства, проверка правильности выполнения команды). Но даже самый примитивный драйвер контроллера должен поддержи­вать как минимум две операции: «Взять данные из контроллера в оперативную память» и «Передать данные из оперативной памяти в контроллер».

Существуют как весьма специализированные интерфейсы, пригодные для под­ключения узкого класса устройств (например, графических мониторов высокого разрешения фирмы Vista), так и интерфейсы общего назначения, являющиеся стандартными и позволяющие подключать различные периферийные устройства. Примером такого интерфейса является интерфейс RS-232C, который поддерживается многими терминалами, принтерами, графопостроителями, манипуляторами типа «мышь» и многими другими устройствами.

1.2.2. Простейший случай взаимодействия двух компьютеров

В самом простом случае взаимодействие компьютеров может быть реализовано с помощью тех же самых средств, которые используются для взаимодействия компьютера с периферией, например, через последовательный интерфейс RS-232C»! В отличие от взаимодействия компьютера с периферийным устройством, когда программа работает, как правило, только с одной стороны - со стороны компьютера, в этом случае происходит взаимодействие двух программ, работающих на каждом и компьютеров.

Программа, работающая на одном компьютере, не может получить непосредственный доступ к ресурсам другого компьютера - его дискам, файлам, принтеру. Она может только «попросить» об этом программу, работающую на том компьютере, которому принадлежат эти ресурсы. Эти «просьбы» выражаются з виде сообгцений, передаваемых по каналам связи между компьютерами. Сообя щения могут содержать не только команды на выполнение некоторых действий но и собственно информационные данные (например, содержимое некоторог файла).

Рассмотрим случай, когда пользователю, работающему с текстовым редакторе на персональном компьютере А, нужно прочитать часть некоторого файла, расположенного на диске персонального компьютера В. (рис. 1.7). Предположим, что мь связали эти компьютеры по кабелю связи через СОМ-порты, которые, как известно, реализуют интерфейс RS-232C (такое соединение часто называют нуль-модемным). Пусть для определенности компьютеры работают под управлением MS-DOS, хотя принципиального значения в данном случае это не имеет.

1.2. Основные проблемы построения сетей

Драйвер СОМ-порта вместе с контроллером СОМ-порта работают примерно так же, как и в описанном выше случае взаимодействия ПУ с компьютером. Одна­ко при этом роль устройства управления ПУ выполняет контроллер и драйвер СОМ-порта другого компьютера. Вместе они обеспечивают передачу по кабелю между компьютерами одного байта информации. (В «настоящих» локальных се­тях подобные функции передачи данных в линию связи выполняются сетевыми адаптерами и их драйверами.)

Драйвер компьютера В периодически опрашивает признак завершения приема, устанавливаемый контроллером при правильно выполненной передаче данных, и при его появлении считывает принятый байт из буфера контроллера в оператив­ную память, делая его тем самым доступным для программ компьютера В. В неко­торых случаях драйвер вызывается асинхронно, по прерываниям от контроллера.

Рис. 1.7. Взаимодействие двух компьютеров

Таким образом, в распоряжении программ компьютеров А и В имеется сред­ство для передачи одного байта информации. Но рассматриваемая в нашем примере задача значительно сложнее, так как нужно передать не один байт, а определенную часть заданного файла. Все связанные с этим дополнительные проблемы должны решить программы более высокого уровня, чем драйверы СОМ-портов. Для оп­ределенности назовем такие программы компьютеров А и В приложением А и приложением В соответственно. Итак, приложение А должно сформировать сооб­щение-запрос для приложения В. В запросе необходимо указать имя файла, тип операции (в данном случае - чтение), смещение и размер области файла, содержа­щей нужные данные.

Чтобы передать это сообщение компьютеру В, приложение А обращается к драйверу СОМ-порта, сообщая ему адрес в оперативной памяти, по которому драйвер находит сообщение и затем передает его байт за байтом приложению В. Приложение В, приняв запрос, выполняет его, то есть считывает требуемую область файла диска с помощью средств локальной ОС в буферную область своей оперативной памяти, а далее с помощью драйвера СОМ-порта передает считанные данные по каналу связи в компьютер А, где они и попадают к приложению А..

Описанные функции приложения А могла бы выполнить сама программа тек­стового редактора, но включать эти функции в состав каждого приложения - тек­стовых редакторов, графических редакторов, систем управления базами данных и других приложений, которым нужен доступ к файлам, - не очень рационально (хотя существует большое количество программ, которые действительно самостоя­тельно решают все задачи по межмашинному обмену данными, например Kermit - программа обмена файлами через СОМ-порты, реализованная для различныхОС, Norton Commander 3.0 с его функцией Link. Гораздо выгоднее создать специальный программный модуль, который будет выполнять функции формирования со­общений-запросов и приема результатов для всех приложений компьютера. Как уже было ранее сказано, такой служебный модуль называется клиентом. На стороне же компьютера В должен работать другой модуль - сервер, постоянно ожидающий прихода запросов на удаленный доступ к файлам, расположенным на дискет этого компьютера. Сервер, приняв запрос из сети, обращается к локальному файлу и выполняет с ним заданные действия, возможно, с участием локальной ОС.

Программные клиент и сервер выполняют системные функции по обслужива­нию запросов приложений компьютера А на удаленный доступ к файлам компыютера В. Чтобы приложения компьютера В могли пользоваться файлами компьютера

А, описанную схему нужно симметрично дополнить клиентом для компьютера Ви

сервером для компьютера А.

Схема взаимодействия клиента и сервера с приложениями и операционной си­стемой приведена на рис. 1.8. Несмотря на то что мы рассмотрели очень простую схему аппаратной связи компьютеров, функции программ, обеспечивающих доступ к удаленным файлам, очень похожи на функции модулей сетевой операционной системы, работающей в сети с более сложными аппаратными связями компью­теров.

Рис. 1.8. Взаимодействие программных компонентов при связи двух компьютеров

1.2. Основные проблемы построения сетей

Очень удобной и полезной функцией клиентской программы является способ­ность отличить запрос к удаленному файлу от запроса к локальному файлу. Если клиентская программа умеет это делать, то приложения не должны заботиться о том, с каким файлом они работают (локальным или удаленным), клиентская про­грамма сама распознает и перенаправляет (redirect) запрос к удаленной машине. Отсюда и название, часто используемое для клиентской части сетевой ОС, -реди­ректор. Иногда функции распознавания выделяются в отдельный программный модуль, в этом случае редиректором называют не всю клиентскую часть, а только этот модуль.

1.2.3. Проблемы физической передачи данных по линиям связи

Даже при рассмотрении простейшей сети, состоящей всего из двух машин, можно увидеть многие проблемы, присущие любой вычислительной сети, в том числе проблемы, связанные с физической передачей сигналов по линиям связи, без реше­ния которой невозможен любой вид связи.

В вычислительной технике для представления данных используется двоичный код. Внутри компьютера единицам и нулям данных соответствуют дискретные электрические сигналы. Представление данных в виде электрических или оптичес­ких сигналов называется кодированием. Существуют различные способы кодирова­ния двоичных цифр 1 и 0, например, потенциальный способ, при котором единице соответствует один уровень напряжения, а нулю - другой, или импульсный спо­соб, когда для представления цифр используются импульсы различной или одной полярности.

Аналогичные подходы могут быть использованы для кодирования данных и при передаче их между двумя компьютерами по линиям связи. Однако эти линии связи отличаются по своим электрическим характеристикам от тех, которые суще­ствуют внутри компьютера. Главное отличие внешних линий связи от внутренних состоит в их гораздо большей протяженности, а также в том, что они проходят вне экранированного корпуса по пространствам, зачастую подверженным воздействию сильных электромагнитных помех. Все это приводит к значительно большим иска­жениям прямоугольных импульсов (например, «заваливанию» фронтов), чем внутри компьютера. Поэтому для надежного распознавания импульсов на приемном конце линии связи при передаче данных внутри и вне компьютера не всегда можно ис­пользовать одни и те же скорости и способы кодирования. Например, медленное нарастание фронта импульса из-за высокой емкостной нагрузки линии требует пе­редачи импульсов с меньшей скоростью (чтобы передний и задний фронты соседних импульсов не перекрывались и импульс успел дорасти до требуемого уровня).

В вычислительных сетях применяют как потенциальное, так и импульсное ко­дирование дискретных данных, а также специфический способ представления дан-ЯВД, который никогда не используется внутри компьютера, - модуляцию (рис. 1.9). При модуляции дискретная информация представляется синусоидальным сигна­лом той частоты, которую хорошо передает имеющаяся линия связи.

Потенциальное или импульсное кодирование применяется на каналах высоко­го качества, а модуляция на основе синусоидальных сигналов предпочтительнее в том случае, когда канал вносит сильные искажения в передаваемые сигналы. Обычно

модуляция используется в глобальных сетях при передаче данных через аналого­вые телефонные каналы связи, которые были разработаны для передачи голоса в аналоговой форме и поэтому плохо подходят для непосредственной передачи им­пульсов.

Рис. 1.9. Примеры представления дискретной информации

На способ передачи сигналов влияет и количество проводов в линиях связи между компьютерами. Для сокращения стоимости линий связи в сетях обычно стремятся к сокращению количества проводов и из-за этого используют не параллельную передачу всех бит одного байта или даже нескольких байт, как это делается внутри компьютера, а последовательную, побитную передачу, требующую всего» одной пары проводов.

Еще одной проблемой, которую нужно решать при передаче сигналов, является проблема взаимной синхронизации передатчика одного компьютера с приемников другого. При организации взаимодействия модулей внутри компьютера эта проблема решается очень просто, так как в этом случае все модули синхронизируются;

от общего тактового генератора. Проблема синхронизации при связи компьютеров может решаться разными способами, как с помощью обмена специальными такто­выми синхроимпульсами по отдельной линии, так и с помощью периодической синхронизации заранее обусловленными кодами или импульсами характерной формы, отличающейся от формы импульсов данных.

Несмотря на предпринимаемые меры - выбор соответствующей скорости обмена данными, линий связи с определенными характеристиками, способа синхронизации приемника и передатчика, - существует вероятность искажения некоторый бит передаваемых данных. Для повышения надежности передачи данных между компьютерами часто используется стандартный прием - подсчет контрольной суммы и передача ее по линиям связи после каждого байта или после некоторого блока байтов. Часто в протокол обмена данными включается как обязательный элемен! сигнал-квитанция, который подтверждает правильность приема данных и посылается от получателя отправителю.

Задачи надежного обмена двоичными сигналами, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, в вычислительных сетях решает определенный класс оборудования. В локальных сетях это сетевые адаптеры, a в глобальных сетях - аппаратура передачи данных, к которой относятся, например, устройства, выполняющие модуляцию и демодуляцию дискретных сигналов, - модемы. Это оборудование кодирует и декодирует каждый информационный бит, синхронизирует передачу электромагнитных сигналов по линиям связи, про­веряет правильность передачи по контрольной сумме и может выполнять неко­торые другие операции. Сетевые адаптеры рассчитаны, как правило, на работу с определенной передающей средой - коаксиальным кабелем, витой парой, оптово­локном и т. п. Каждый тип передающей среды обладает определенными электри­ческими характеристиками, влияющими на способ использования данной среды, и определяет скорость передачи сигналов, способ их кодирования и некоторые другие параметры.

1.2.4. Проблемы объединения нескольких компьютеров

До сих пор мы рассматривали вырожденную сеть, состоящую всего из двух машин. При объединении в сеть большего числа компьютеров возникает целый комплекс новых проблем.

Топология физических связей

В первую очередь необходимо выбрать способ организации физических связей, то есть топологию. Под топологией вычислительной сети понимается конфигура­ция графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (иногда и другое оборудование, например концентраторы), а ребрам - физические связи между ними. Компьютеры, подключенные к сети, часто называют станциями или узла­ми сети.

Заметим, что конфигурация физических связей определяется электрическими соединениями компьютеров между собой и может отличаться от конфигурации логических связей между узлами сети. Логические связи представляют собой марш­руты передачи данных между узлами сети и образуются путем соответствующей настройки коммуникационного оборудования.

Выбор топологии электрических связей существенно влияет на многие характе­ристики сети. Например, наличие резервных связей повышает надежность сети и делает возможным балансирование загрузки отдельных каналов. Простота присо­единения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко рас­ширяемой. Экономические соображения часто приводят к выбору топологий, для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи.

Рассмотрим некоторые, наиболее часто встречающиеся топологии.

Полносвязная топология (рис. 1.10, а) соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным. Действительно, каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров сети. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная электрическая линия связи. Полносвязные топологии применяются редко, так как не удовлетворяют ни одно­му из приведенных выше требований. Чаще этот вид топологии используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях при небольшом количестве компьютеров.

Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях, когда для обме-иа данными между двумя компьютерами может потребоваться промежуточная передача данных через другие узлы сети.

Ячеистая топология (mesh) получается из полносвязной путем удаления некото­рых возможных связей (рис. 1.10, б). В сети с ячеистой топологией непосредствен­но связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей.