3. Совместное использование ресурсов Главной целью объединения компьютеров в сеть было разделение между пользователями ресурсов: пользователи компьютеров, подключенных к сети, или приложения, выполняемые на этих компьютерах, получают возможность доступа к ресурсам остальных компьютеров сети, к числу которых относятся: n периферийные устройства (диски, принтеры, плоттеры, сканеры и др. ); n данные хранящиеся в оперативной памяти или на внешних запоминающих устройствах; n вычислительная мощность (за счет удаленного запуска своих программ на чужих компьютерах). Для достижения этой цели аппаратное и программное компьютеров должно быть дополнено специальными сетевыми средствами. 1
n Для обмена данными с внешними устройствами (как с собственной периферией, так и с другими компьютерами) в компьютере предусмотрены физические интерфейсы или порты (определяется набором электрических связей и характеристиками сигналов) и логические интерфейсы или протокол (набор информационных сообщений которыми обмениваются два устройства или две программы). n Логикой передачи физических сигналов на внешний интерфейс управляют аппаратное устройство компьютера – контроллер (интерфейсная карта) и программный модуль - драйвер. n Наиболее простым случаем связи двух устройств является их непосредственное соединение физическим каналом, такое соединение называется связью «точка-точка» (point-to-point). 2
Взаимодействие с периферийным устройством n Компьютер В Приложение В 1 Буфер Операционная система Интерфейс задает параметры, процедуры и характеристики взаимодействия объектов. 2 Периферийное устройство Драйвер ПУ 3 Контроллер ПУ Интерфейс компьютера 6 УУ 4 5 Интерфейс устройства 3
Взаимодействие с периферийным устройством 4
Возможное распределение функций между драйвером и контроллером q Ведение очередей запросов q Буферизация данных q Подсчет контрольной суммы последовательности байтов Преобразование байта из регистра (порта) в последовательность бит q Анализ состояния ПУ Передача каждого бита в линию связи q Загрузка очередного байта данных (или команды) в регистр контроллера Обрамление байта стартовым и стоповым битами - синхронизация q Считывание байта данных или байта состояния ПУ из регистра контроллера Формирование бита четности Установка признака завершения приема/передачи байта 5
n Взаимодействие 2 -х компьютеров Компьютер В Компьютер А Приложение В Приложение А Буфер 1 ОС ОС 5 6 Драйвер COMпорта 2 3 Контроллер COM-порта 4 Интерфейс компьютера COM-порт (communications port) — после довательный порт, интерфейс стандарта RS-232. Драйвер ПУ 7 Интерфейс Контроллер COM Контроллер компьютера -порта ПУ 8 9 ПУ 10 УУ Интер. устройс тва 6
Взаимодействие двух компьютеров 7
Сетевая ОС nl Для реализации потребностей в доступе к удаленным ресурсам многих приложений (текстового редактора, графического редактора, СУБД, . . . ) операционная система компьютера должна быть дополнена клиентским и серверным модулем, а также средствами передачи данных между компьютерами. В результате операционная система компьютера становится сетевой ОС. 8
Сетевые службы и сервисы Потребность в доступе к удаленному принтеру может возникнуть у пользователей самых различных приложений: текстового редактора, графического редактора, СУБД. Дублирование в каждом из приложений общих для всех них, функций по организации удаленной печати является избыточным. Более эффективным представляется подход, при котором эти функции исключаются из приложений и оформляются в виде пары специализированных программных модулей – клиента и сервера баз данных, печати, функции которых ранее выполнялись приложениями на компьютерах А и В соответственно. Теперь эта пара клиент-сервер может быть использована любым приложением, выполняемым на компьютере А. Обобщая такой подход его можно применить и к другим типам разделяемых ресурсов, например: доступу к файлам, различным 9 базам данных и т. п.
Сетевые службы и сервисы § Программы, реализующие сетевые сервисы, относятся к классу распределенных программ. § Распределенная программа – программа, которая состоит из нескольких взаимодействующих частей, каждая из которых выполняется, как правило, на отдельном компьютере сети. § Сетевые службы – системные распределенные программы, реализующие сетевые сервисы. Они часто представляют собой пару «клиент-сервер» и являются неотъемлемыми компонентами ОС. 10
§ Клиент – модуль для формирования и передачи запросов к ресурсам удаленной машины от разных приложений и приема результатов запросов и передачи их соответствующим приложениям. n Сервер – модуль выполняющий запросы клиентов с участием локальной или сетевой ОС; один сервер может обслуживать запросы сразу нескольких клиентов (поочередно или параллельно). n Редиректор – клиентский модуль отличающий запрос к удаленному ресурсу от запроса к локальному ресурсу. 11
Взаимодействие программных компонент КЛИЕНТ СЕРВЕР Компьютер А Компьютер В Приложение А Редиректор Локальная ОС Клиентска я часть Сообщения А Серверная - В часть Локальная ОС Драйвер порта Локальные ресурсы Сеть 12
Распределенный характер сетевых приложений Сетевая ОС Клиент ос Запрос р Зап Сервер Клиент в От ет Сетевая ОС Ответ 13
Сетевые службы и сервисы Каждая служба связана с определенным типом сетевых ресурсов. Так, можно выделить следующие сетевые службы: q Служба печати - модули клиента и сервера, реализующие удаленный доступ к принтеру; q Файловая служба – позволяет получить доступ к файлам, хранящимся на дисках других компьютеров. Серверный компонент файловой службы называют файл-сервером; q Веб-служба - службу образуют веб-браузер (клиент), веб-сервер и DNC-сервер. Разделяемым ресурсом в данном случае является веб -сайт, организованный набор файлов, содержащих связанную информацию и хранящуюся на внешнем накопителе веб-сервера. Кроме того можно выделить службу электронной почты, службу сетевой безопасности и т. п. , 14
Сетевая операционная система Сетевой операционной системой называют операционную систему компьютера, которая помимо управления локальными ресурсами предоставляет пользователям и приложениям возможность эффективного и удобного доступа к информационным и аппаратным ресурсам других компьютеров сети. Удаленный доступ к сетевым ресурсам обеспечивается: Ш сетевыми службами; Ш средствами транспортировки сообщений по сети. Среди сетевых служб можно выделить такие, которые ориентированы не только на пользователя, как, например, файловая служба или служба печати, а и на администратора. Такие службы направлены на организацию работы сети. Например, централизованная справочная служба, или служба каталогов, предназначена для ведения базы данных о пользователях сети, обо всех ее программных и аппаратных компонентах. Другими примерами являются: служба мониторинга сети, служба безопасности, служба резервного копирования и архивирования. 15
Компоненты сетевой операционной системы Сетевая операционная система Средства управления локальными ресурсами Сетевые средства Сетевые службы Клиент Сервер Транспортные средства 16
Компоненты сетевой операционной системы Помимо сетевых служб сетевая ОС должна включать программные коммуникационные (транспортные) средства, обеспечивающие совместно с аппаратными коммуникационными средствами передачу сообщений, которыми обмениваются клиентские и серверные части сетевых служб. Задачу коммуникации между компьютерами сети решают драйверы и протокольные модули. Они выполняют функции формирования сообщений, разбиение (фрагментация) сообщений на части (пакеты, кадры), преобразование имен компьютеров в числовые адреса, дублирование пакетов в случае их потери, определение маршрута в сложной сети, маршрутизацию пакетов. И сетевые службы, и транспортные средства могут являться неотъемлемыми (встроенными) компонентами ОС или существовать в виде отдельных программных продуктов. 17
Типы сетевых операционных систем Сетевая служба может быть представлена в ОС либо обеими частями (клиентской и серверной), либо только одной из них. Ш Одноранговая ОС – на каждом компьютере устанавливается и клиентская и серверная часть. Позволяет обращаться к ресурсам других компьютеров и предоставлять собственные ресурсы в распоряжение других компьютеров. Компьютеры, совмещающие функции клиента и сервера, называют одноранговыми. ШКлиентская ОС – устанавливается на компьютеры, обращающиеся с запросами к ресурсам других компьютеров сети. За такими компьютерами работают рядовые пользователи. Ш Серверная ОС – ориентирована на обработку запросов из сети к ресурсам своего компьютера и включает в себя в основном серверные части сетевых служб. Компьютер с установленной серверной ОС, занимающийся исключительно обслуживанием запросов других компьютеров, называется выделенным сервером сети. 18
Сетевые приложения Компьютер, подключенный к сети, может выполнять следующие типы приложений. q Локальное приложение целиком выполняется на данном компьютере и использует только локальные ресурсы. Для такого приложения не требуется никаких сетевых средств. q Централизованное сетевое приложение целиком выполняется на данном компьютере, но обращается в процессе своего выполнения к ресурсам других компьютеров сети. Например, приложение, которое выполняется на клиентском компьютере, обрабатывает данные из файла, хранящегося на файловом сервере, а затем распечатывает результаты на принтере, подключенному к серверу печати. Работа такого типа приложений не возможна без участия сетевых служб и средств транспортировки сообщений. q Распределенное сетевое приложение состоит из нескольких взаимодействующих частей, каждая из которых выполняет какую-то определенную законченную работу по решению прикладной задачи, причем каждая часть, как правило, выполняется на отдельном компьютере сети. Распределенное приложение имеет доступ ко всем 19 ресурсам сети.
Проблемы при передаче данных q Физическая передача сигналов по линиям связи q Топология физических связей q Адресация узлов сети q Коммутация и маршрутизация q Разделение линий связи q Структуризация сети 20
Задачи физической передачи данных по линии связи n Преобразование информации из параллельной в последовательную форму (экономия линий связи). n Преобразование цифровых сигналов в сигналы совместимые с характеристиками канала (кодирование, модуляция) n Синхронизация передатчика одного компьютера с приемником другого. n Обеспечение надежности передачи - контрольные суммы, квитирование. n Компрессия. Элементы, реализующие физическую передачу : Ø Сетевые адаптеры, сетевые интерфейсы коммутаторов, маршрутизаторов и т. д. Ø Аппаратура передачи данных (модемы). 21
Передача данных по линиям связи При соединении «точка-точка» на первый план выходит задача физической передачи данных по линиям связи (физическим каналам связи). Типы физических каналов: n Симплексный – однонаправленная передача. Станция В Станция А n Полудуплексный – поочередная передача в 2 -х направлениях. Станция А n или Станция В Дуплексный – одновременная передача в двух направлениях. Станция А и Станция В 22
Представление дискретной информации Для представления дискретной информации в среде передачи данных применяются сигналы двух типов: прямоугольные импульсы и синусоидальные волны. q В первом случае используется термин кодирование, во втором – модуляция*. q Для представления кодированных данных посредством модуляции модулятор меняет параметры несущего синусоидального сигнала. В зависимости от изменяемого параметра синусоиды, различают виды модуляции: q Амплитудная модуляция (Amplitude Shift Keying, ASK) q Частотная модуляция (Fregvency Shift Keying, FSK) q Фазовая модуляция (Phase Shift Keying, PSK) * Модуля ция (лат. modulatio — размеренность, ритмичность) — процесс изменения одного или q нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по закону низкочастотного информационного сигнала (сообщения). Передаваемая информация заложена в управляющем (модулирующем) сигнале, а роль переносчика информации выполняет высокочастотное колебание, называемое несущим (модулируемым). Модуляция, таким образом, представляет собой процесс «посадки» информационного колебания на заведомо известную несущую с целью получения нового, модулированного сигнала. 23
Представление дискретной информации 24
Характеристики физических каналов Предложенная нагрузка – поток данных поступающих на вход сети. Характеризуется скоростью поступления данных в сеть (бит/с; Кбит/с; Мбит/с). n Скорость передачи – фактическая скорость потока данных прошедшего через сеть. n Полоса пропускания – 1. Емкость канала; пропускная способность - максимально возможная скорость передачи информации по каналу (бит/с; Кбит/с; Мбит/с). Отражает не только характеристику физической среды, но и особенности выбранного способа передачи дискретной информации. 2. Ширина полосы частот, которую передает линия без существенных искажений (Гц). Характеризует среду передачи. n 25
Проблемы связи нескольких компьютеров Выбор конфигурации связей (топологии) полносвязные и неполносвязные структуры Проблема адресации узлов Способ коммутации (коммутация сообщений, каналов) пакетов, Способ разделения линий связи в неполносвязных системах 26
Топология - конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети и коммуникационное оборудование, а ребрам – физические или информационные связи между вершинами. Варианты связи сетевых узлов: 27
n Полносвязная топология S = n(n-1)/2 S –число связей n – число узлов 28
n. Ячеистая топология Индивидуальные каналы Разделяемые каналы 29
n. Топология «кольцо» n. Возможность контроля доставки 30
Топология «общая шина» - канал, разделяемый всеми Центральный элемент n Экономична, проста для установки n Низкая надежность n Плохая масштабируемость 31
n. Топология «звезда» Концентратор n Более надежна n Требует специального устройства 32
Топология «иерархическая звезда» 33
Смешанная топология 34
Адресация Адрес должен уникально идентифицировать интерфейс в сети любого масштаба. n сетевой n Схема назначения адресов должна сводить к минимуму ручной труд администратора и вероятность дублирования адресов. n Желательно, чтобы адрес имел иерархическую структуру, удобную для построения больших сетей. n Адрес должен быть удобен для пользователей сети, а это значит, что он должен допускать символьное представление, например, Server 3 или www. cisco. com. n Адрес должен быть по возможности компактным, чтобы не перегружать память коммуникационной аппаратуры — сетевых адаптеров, маршрутизаторов и т. п. 35
Классификация адресов q Уникальный адрес (unicast) – идентификация отдельных интерфейсов q Групповой адрес (multicast) – идентифицирует сразу несколько интерфейсов. Данные, помеченные групповым адресом, доставляются каждому из узлов входящему в группу. q Широковещательный адрес (broadcast) – данные доставляются всем узлам сети. Множество всех адресов, допустимых в рамках некоторой схемы адресации сети, называется адресным пространством сети. Адресное пространство может иметь плоскую или иерархическую организацию. 36
Плоское адресное пространство Адрес узла n Множество адресов узлов Например: МАС-адрес сетевой платы 0091705 А 46 С 3 37
Иерархическое адресное пространство Адрес сетевого интерфейса -n Множество адресов подгрупп интерфейсов L Множества адресов групп интерфейсов - K Иерархический адрес – (K, L, n) Например: IP-адрес - номер сети, номер узла 38
Адреса могут быть: n числовыми (аппаратными) - 2036 A 78 D 0015 n cетевыми - 125. 27. 108. 43 n cимвольными – www. kpi. kharkov. ua n Для преобразования адресов из одного вида в другой используются протоколы разрешения адресов (address resolution). n Конечной целью пересылаемых по сети данных, являются выполняемые на устройствах программы – процессы. Поэтому в адресе назначения, кроме адреса идентифицирующего интерфейс устройства, должен указываться адрес прикладного процесса, которому предназначаются посылаемые данные. 39
Цель обучения – научиться обходиться без учителя. Элберт Грин Хаббард (1856 — 1915) — американский писатель, философ, издатель, художник. № 3 END 40
Скачать презентацию 3 Совместное использование ресурсов Главной целью объединения компьютеров
3 ЛК Совм использ ресурсов 15.09.16.ppt