Компьютерные сети Компьютерная сеть как распределенная вычислительная

Компьютерные сети

Компьютерная сеть как распределенная вычислительная система Телекоммуникационная вычислительная сеть (ТВС) — это сеть обмена и распределенной обработки информации, образуемая множеством взаимосвязанных абонентских систем и средствами связи; средства передачи и обработки информации ориентированы в ней на коллективное использование общесетевых ресурсов — аппаратных, информационных, программных.

Канал связи - система технических средств и среда распространения сигналов для передачи сообщений (не только данных) от источника к получателю (и наоборот). Канал связи, понимаемый в узком смысле (тракт связи), представляет только физическую среду распространения сигналов, например, физическую линию связи.

Линии связи В качестве линий связи применяются: кабельные (обычные телефонные линии связи, витая пара, коаксиальный кабель, волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), или световоды), радиорелейные и радиолинии.

Узел сети (англ. host, англ. node) — это устройство, соединённое с другими устройствами как часть компьютерной сети. Узлами могут быть компьютеры, мобильные телефоны, карманные компьютеры, а также специальные сетевые устройства, такие как маршрутизатор, коммутатор или концентратор.

Хост — любое устройство, предоставляющее сервисы формата «клиент-сервер» в режиме сервера по каким-либо интерфейсам и уникально определённое на этих интерфейсах. В более частном случае под хостом могут понимать любой компьютер, сервер, подключённый к локальной или глобальной сети.

Архитектура КС Архитектура - спецификации связи, разработанные для определения функций сети и установления стандартов различных моделей вычислительных систем, предназначенных для обмена и обработки данных.

Аппаратное обеспечение КС Структурно ИВС содержит: компьютеры (хост-компьютеры, сетевые компьютеры, рабочие станции, серверы), размещенные в узлах сети; аппаратуру и каналы передачи данных, с сопутствующими им периферийными устройствами; интерфейсные платы и устройства (сетевые платы, модемы); маршрутизаторы и коммутационные устройства.

Маршрутизаторы и коммутаторы Основным назначением узлов коммутации является прием, анализ, а в сетях с маршрутизацией еще и выбор маршрута, и отправка данных по выбранному направлению. В общем случае узлы коммутации включают в себя и устройства межсетевого интерфейса. Узлы коммутации вычислительных сетей содержат устройства коммутации (коммутаторы). Если они выполняют коммутацию на основе иерархических сетевых адресов, их называют маршрутизаторами.

Модемы Модем (МОдулятор-ДЕМодулятор) — устройство прямого (модулятор) и обратного (демодулятор) преобразования сигналов к виду, принятому для использования в определенном канале связи. Модемы бывают самые разные, но в первую очередь их можно разделить на аналоговые и цифровые.

Сетевые карты Вместо модема в локальных сетях можно использовать сетевые адаптеры (сетевые карты, network adapter, net card), выполненные в виде плат расширения, устанавливаемых в разъем материнской платы. Еще есть карты, устанавливаемые в разъем ISA, но современные устанавливаются обычно в разъем PCI. Для портативных компьютеров имеются PCMCIA-адаптеры. Появились сетевые адаптеры и для интерфейса USB.

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

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

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

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

Сетевая операционная система (СОС) включает в себя набор управляющих и обслуживающих программ, обеспечивающих: координацию работы всех звеньев и элементов сети; оперативное распределение ресурсов по элементам сети; распределение потоков заданий между узлами вычислительной сети; установление последовательности решения задач и обеспечение их общесетевыми ресурсами; контроль работоспособности элементов сети и обеспечение достоверности входной и выходной информации; защиту данных и вычислительных ресурсов от несанкционированного доступа; выдачу справок об использовании информационных, программных и технических ресурсов сети.

Информационное обеспечение сетей Информационное обеспечение сети представляет собой единый информационный фонд, ориентированной на задачи, решаемые в сети, и содержащий массивы данных общего использования, доступные всем абонентам сети, и массивы индивидуального использования, доступные отдельным абонентам. В состав информационного обеспечения входят базы данных и знаний, локальные, хранящиеся на сервере или на одном компьютере, и распределенные, хранящиеся на нескольких серверах или компьютерах, индивидуального и коллективного использования. Для работы с сетевыми базами данных применяются обычные СУБД (системы управления базами данных) и сетевые СУРБД (системы управления распределенными базами данных).

Территориальное расположение Информационно-вычислительные сети (ИВС) в зависимости от территории, ими охватываемой, подразделяются на: локальные (ЛВС или LAN — Local Area Network); региональные (РВС или MAN — Metropolitan Area Network); глобальные (ГВС или WAN — Wide Area Network).

Локальная сеть Локальной называется сеть, абоненты которой находятся на небольшом (до 10 -15 км) расстоянии друг от друга. ЛВС объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному объекту. К классу ЛВС относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов, корпораций и т. д. Если такие ЛВС имеют абонентов, расположенных в разных помещениях, то они (сети) часто используют инфраструктуру глобальной сети Интернет, и их принято называть корпоративными сетями или сетями интранет (Intranet).

Региональные сети связывают абонентов города, района, области или даже небольшой страны. Обычно расстояния между абонентами региональной ИВС составляют десятки - сотни километров.

Глобальные сети объединяют абонентов, удаленных друг от друга на значительное расстояние, часто находящихся в различных странах или на разных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, систем радиосвязи и даже спутниковой связи.

Принцип организации По принципу организации передачи данных сети можно разделить на две группы: последовательные; широковещательные. В последовательных сетях передача данных выполняется последовательно от одного узла к другому и каждый узел ретранслирует принятые данные дальше. Практически все глобальные, региональные и многие локальные сети относятся к этому типу. В широковещательных сетях в каждый момент времени передачу может вести только один узел, остальные узлы могут только принимать информацию. К такому типу сетей относится значительная часть ЛВС, использующая один общий канал связи (моноканал) или одно общее пассивное коммутирующее устройство.

Администрирование КС Администрирование (организационно-техническое управление) больших корпоративных сетей — дело весьма сложное. При администрировании сети возникают проблемы не только с задачами распространения соответствующей среды для бизнес -вычислений на компьютеры пользователей, но и с поддержкой этой среды и расходами, связанными с простоями. Администраторы должны рассылать пользователям именно те приложения, которые необходимы им для выполнения задач, а также обеспечивать административное управление таким образом, чтобы поддерживать на должном уровне качество обслуживания и время безотказной работы оборудования для всей сети в целом.

Управление рабочими местами Цель управления: обеспечить пользователей необходимыми вычислительными ресурсами. Трудности возникают в связи с множеством конфигураций рабочих мест и различными технологиями управления.

Управление сетью Цель управления: обеспечить штатную работу сети. Основные проблемы связаны с большим числом и разнообразностью источников помех и нестационарностью трафика.

Управление центром обработки данных Основная цель: обеспечить доступность служб и достоверных данных. Основные требования: гарантированное качество обслуживания и сохранность ключевых данных.

Служба каталогов — один из наиболее важных компонентов корпоративной компьютерной сети, это та центральная ось, вокруг которой ≪вертится≫ большая распределенная система. Она существенно повышает управляемость, масштабируемость и надежность сети. Служба каталогов является как средством управления сетью, так и средством, используемым конечными пользователями.

Служба удаленнего доступа Требования к удаленной службе доступа: оперативность и простота обращения к данным и к сетевым ресурсам; обеспечение единой мультимедийной инфраструктуры для общего доступа к данным, их публикации и хранения; удобство доступа к web-сайтам, чтения и публикации данных на них; быстрый и простой способ поиска данных любого формата и в любом месте сети.

Файловая служба Одной из основных задач информационной системы является обеспечение доступа к распределенным файловым ресурсам. Пользователям часто приходится обращаться к большому числу файлов, расположенных на разных серверах, в разных подразделениях КИС. Обычным подходом к решению этой проблемы является подключение логических сетевых дисков на рабочих станциях пользователей. Но в больших информационных системах файловые ресурсы, как правило, сложным образом распределены по большому количеству серверов. Поэтому при интенсивной работе с файлами поиск и подключение к тому или иному файлу может оказаться довольно сложной процедурой.

Служба терминалов предоставляет возможность работать в операционной системе Microsoft Windows 2000 с клиентских мест, на которых в данный момент нельзя ее запустить непосредственно. Службы терминалов обеспечивают доступ клиентов к приложениям, полностью работающим на сервере с установленной операционной системой Windows. Это достигается благодаря выполнению на сервере сеансов с эмуляцией терминала клиента. Сервер управляет всеми вычислительными ресурсами каждого подключенного к серверу клиента и обеспечивает собственной средой всех вошедших в систему пользователей.

Служба сценариев позволяет автоматизировать задания администрирования как для того, чтобы снизить перегрузку, возникающую при многократном выполнении задания, так и для стабильности управляющих операций.

Служба групповой политики Для рассылки пользователям непротиворечивой и надежной информации в операционной системе Windows Server 2000 предусмотрен ряд средств управления групповой политикой и ряд возможностей, предназначенных для создания условий, при которых приложения, данные и конфигурации рабочего места могли бы перемещаться вслед за пользователями.

Служба безопасности Механизмы безопасности, которыми сложно управлять или которые сложно поддерживать, часто приводят к ослаблению безопасности системы независимо от реально заложенного в них принципа. Связанные с безопасностью инциденты чаще всего происходят не тогда, когда отсутствуют какие-либо элементы управления безопасностью, а когда они неправильно настроены, что, кстати, существенно подрывает доверие к ненадежным системам и ограничивает сферу использования сети.

Топологии По геометрии построения (топологии) ИВС могут быть: шинные (линейные, bus); кольцевые (петлевые, ring); радиальные (звездообразные, star); распределенные радиальные (сотовые, cellular); иерархические (древовидные, hierarchy); полносвязные (сетка, mesh); смешанные (гибридные).

Шинная топология Сети с шинной топологией используют линейный моноканал передачи данных, к которому все узлы подсоединены через интерфейсные платы посредством относительно коротких соединительных линий. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не ретранслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано. Шинная топология — одна из наиболее простых топологий. Такую сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам; она устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов.

Кольцевая топология В сети с кольцевой топологией все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи. Выход одного узла сети соединяется со входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу и каждый узел ретранслирует посланное сообщение. В каждом узле для этого имеются свои интерфейсная и приемо-передающая аппаратура, позволяющая управлять прохождением данных в сети. Передача данных по кольцу с целью упрощения приемопередающей аппаратуры выполняется только в одном направлении. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения.

Радиальная топология Основу последовательной сети с радиальной топологией составляет специальный компьютер — сервер, к которому подсоединяются рабочие станции, каждая по своей линии связи. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети. По своей структуре такая сеть по существу является аналогом системы телеобработки, у которой все абонентские пункты являются интеллектуальными (содержат в своем составе компьютер).

Требование к КС Главным требованием, предъявляемым к сетям, является выполнение сетью ее основной функции обеспечение пользователям потенциальной возможности доступа к разделяемым ресурсам всех компьютеров, объединенных в сеть. Все остальные требования - производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость - связаны с качеством выполнения этой основной задачи.