Информационно-вычислительная сеть

3. Анализ методов решения задачи - 2
стр. 5. Сетевые устройства и средства коммуникаций - 7 стр. 7. Типы
построения сетей - 16стр. 9.
Техническое решение -
25стр. 11.Содержание
-
29стр. На сегодняшний день в мире существует более 130
миллионов ком­пьютеров и бо­лее 80 % из них объединены в различныеинформационно-
вычислительные сети от малых локальных сетей в офисах до глобальных сетей типа
Internet. Всемирная тенденция к объ­единению компьютеров в сетиобусловлена рядом
важных причин, таких как ускорение пе­редачи ин­формационных сообщений,
возможность быстрого обмена информацией между пользователями,получение и
передача сообщений ( факсов, E - Mail писем и прочего ) не отходя от рабочего
места, возможность мгновенного получения любой информации из лю­бойточки земного
шара, а так же об­мен информацией между компьютерами разных фирм производителей
ра­бо­тающих под разным программным обеспечением. Такие огромные
потенциальные возможности которые несет в себе вычислитель­ная сеть и тот новый
потенциальный подъем который при этомиспытывает информацион­ный комплекс, а так
же значительное ускорение производственного процесса не дают намправо не
принимать это к разра­ботке и не применять их на практике. Поэтому
необходимо разработать принципиальное решение вопроса по организа­ции ИВС (
информационно-вычислительной сети ) на базе ужесуществующего компьютер­ного
парка и программного комплекса отвечаю­щего современным научно-техническим
требованиям с учетом возрастаю­щих потребностейи возможностью дальнейшего
посте­пенного развития сети в связи с появлением новых технических и программных
решений. На текущем этапе развития
объединения сложилась ситуация когда : 1. В объединении имеется
большое количество компьютеров работаю­щих отдельно от всехостальных компьютеров
и не имеющих возможность гибко обмениваться с другими компьютерами информацией.
2. Невозможно создание общедоступной базы данных, накопление
информации при сущест­вующихобъемах и различных методах обработки и хранения
ин­формации. 3. Существующие ЛВС объединяют в себе небольшое
количество ком­пьютеров и работают только над конкретными и узкими
задачами. 4. Накопленное программное и информационное обеспечение не
исполь­зуется в полномобъеме и не имеет общего стандарта хранения.
5. При имеющейся возможности подключения к глобальным вычисли­тельным сетям
типаInternet необходимо осуществить подключение к ин­формационному каналу не
одной группы пользователей, а всех пользовате­лей с помощью объединения в
группы. Для решения данной проблемы предложено создать единую
инфор­мационную сеть (ЕИС) предприятия. ЕИС предприятия должна выполнять
следующиефункции: 1. Создание единого информационного пространства
которое способно охватить и применятьдля всех пользователей информацию созданную
в разное время и под разными типами хранения и обработки данных,
распа­раллеливание и контроль выполне­ния работ иобработки данных по
ним. 2. Повышение достоверности информации и надежности ее хранения
пу­тем созданияустойчивой к сбоям и потери информации вычислительной системы, а
так же создание архивов данных которые можно использовать, но на текущий
моментнеобходимости в них нет. 3. Обеспечения эффективной системы
накопления, хранения и поиска технологической,технико-экономической и финансово-
экономической ин­формации по текущей работе и проделанной некоторое время назад
( ин­формация архива) с помощью созданияглобальной базы данных. 4.
Обработка документов и построения на базе этого действующей сис­темы
анализа,прогнозирования и оценки обстановки с целью принятия оп­тимального
решения и выработки глобальных отчетов. 5. Обеспечивать прозрачный
доступ к информации авторизованному пользователю в соответствии с его правами
ипривилегиями. В данной работе на практике рассмотрено решение 1-го
пункта " За­дачи " - Созданиеединого информационного пространства - путем
рассмотрения и выбора лучшего из существующих способов или их
комбинации. Что такое ЛВС? Под ЛВС понимают
совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих мест ( рабочих
станций ) к еди­номуканалу передачи данных. Благодаря вычислительным сетям мы
полу­чили возможность одновременного использо­вания программ и баз данных
несколькими пользователями. Понятие локальная вычислительная сеть - ЛВС
( англ. LAN - Lokal Area Network ) относитсяк географически ограниченным (
территориально или производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых
не­сколько компьютерных системсвязанны друг с другом с помощью соответствующих
средств коммуникаций. Благодаря такому со­единению пользователь может
взаимодействовать с другимирабочими станциями, подключенными к этой
ЛВС. В производственной практики ЛВС играют очень большую роль.
По­средством ЛВС всистему объединяются персональные компьютеры, распо­ложенные
на многих удален­ных рабочих местах, которые используют совместно оборудование,
программные средстваи информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть
изолированными и объеди­няются в единую систему. Рассмотрим преимущества,
получаемые при сетевом объединенииперсональных компьютеров в виде
внутрипроизводственной вычислительной сети. Разделение ресурсов позволяет экономно использовать
ресурсы, на­пример, управлятьпериферийными устройствами, такими как лазерные
пе­чатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций. Разделение данных предоставляет
возможность доступа и управле­ния базами данных с периферийныхрабочих мест,
нуждающихся в инфор­мации. Разделение программных средств предоставляет
возможность одно­временного использования централизованных,ранее установленных
программных средств. При разделение ресурсов процессора возможно
использование вы­числительных мощностей для обработкиданных другими системами,
вхо­дящими в сеть. Предоставляе­мая возможность заключается в том, что на
имеющиеся ресурсы не "набрасываются" мо­ментально, атолько лишь че­рез
специальный процессор, доступный каждой рабочей станции. Многопользовательские свойства
системы содействуют одновременному использованию централизованных прикладных
программных средств,ранее установленных и управляемых, например, если
пользователь системы работает с другим заданием, то те­кущая вы­полняемая работа
отодвигается на задний план. Все ЛВС работают в одном стандарте принятом
для компьютерных сетей - в стандарте Open Systems Interconnection
(OSI). Для того
чтобы взаимодействовать, люди используют общий язык. Если они не могут
разговаривать друг с другом непосредственно, ониприменяют соответствующие
вспомогательные средства для передачи сообще­ний. Для того чтобы привести в движение процесс передачи данных,
использовали машины с одинаковымкодированием данных и связанные одна с другой.
Для единого представления данных в линиях связи, по которым передается
информация, сформи­рована Международнаяорганизация по стандартизации (англ. ISO
- International Standards Organization). ISO предназначена для
разработки модели международного комму­никационного протокола, в рамках которой
можно разрабатывать международные стандарты. Длянаглядного по­яснения расчленим
ее на семь уровней. Международных организация по стандартизации (ISO)
разработала базовую модель взаимодействия открытых систем (англ. OpenSystems
In­terconnection (OSI)). Эта модель явля­ется международным стандартом для
передачи данных. - битовые протоколы передачи
информации; Уровень 3 - обеспечение взаимодействия удаленных процес­сов; Уровень 6
- пользовательское управление данными. Основная идея этой модели
заключается в том, что каждому уровню отводится кон­кретная ролью в том числе и
транспортной среде.Благодаря этому общая задача передачи дан­ных расчленяется на
отдельные легко обозримые задачи. Необходимые соглашения для связи одного
уровня с выше- и нижерасположенными называютпро­токолом. Так как
пользователи нуждаются в эффективном управлении, система вычис­лительной
сетипредставляется как комплексное строение, которое координирует взаимодействие
задач пользователей. С учетом вышеизложенного можно вывести следующую
уровневую модель с админи­стративными функциями,выполняющимися в
пользова­тельском прикладном уровне. Отдельные уровни базовой модели
проходят в направлении вниз от источника данных (отуровня 7 к уровню 1) и в
направлении вверх от прием­ника данных (от уровня 1 к уровню 7).
Пользовательские данные переда­ются в нижерасположенный уровеньвместе со
специфическим для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут
последний уровень. На приемной стороне поступающие данные анализируются
и, по мере надоб­ности, передаютсядалее в вышерасположенный уровень, пока
ин­формация не будет передана в пользо­вательский прикладной уровень. На физическом уровне определяются
электрические, механические, функ­циональные и процедурные параметры для
физической связи всистемах. Физическая связь и неразрывная с ней
экс­плуатационная готовность явля­ются основной функцией 1-го уровня. Стандарты
физического уровня вклю­чаютрекомендации V.24 МККТТ (CCITT), EIA RS232 и Х.21.
Стандарт ISDN ( Integrated Services Digital Network) в будущем сыграет
определяющую роль для функцийпередачи данных. В качестве среды передачи данных
исполь­зуют трехжильный медный провод (экранированная витая пара),
коакси­аль­ный кабель, оптоволоконныйпроводник и радиорелейную линию. Канальный уровень формирует из
данных, передаваемых 1-м уров­нем, так на­зываемые кадры
последовательности кадров. На этом уровне осуществляются управление доступом к
передающей среде, используемой несколькими ЭВМ, синхро­низация,обнаружение и
исправле­ние ошибок. Сетевой
уровень устанавливает связь в вычислительной сети между двумя
абонентами.Соединение происходит благодаря функциям маршрути­зации, которые
требуют наличия сете­вого адреса в пакете. Сетевой уровень должен также
обеспечи­ватьобработку ошибок, мультип­лексирование, управление потоками данных.
Самый известный стандарт, относящийся к этому уровню, - рекомендация Х.25 МККТТ
(длясетей общего пользования с коммутацией пакетов). Транспортный уровень поддерживает
непрерывную передачу данных между двумя взаимодействующимидруг с другом
пользовательскими про­цессами. Качество транспорти­ровки, безошибочность
передачи, независи­мость вычислительных сетей, сервис транспорти­ровкииз конца в
конец, ми­нимизация затрат и адресация связи га­рантируют непрерывную и
безоши­бочную передачу данных. Сеансовый уровень координирует прием, передачу и
выдачу одного сеанса связи. Длякоординации необходимы контроль рабочих
параметров, управление потоками данных промежуточных накопителей и диалоговый
контроль, гарантирующий передачу,имеющихся в распоряжении данных. Кроме того,
сеансовый уровень содержит дополнительно функции управле­ния паролями, подсчета
платы за пользование ресурсамисети, управления диалогом, синхрони­зации и отмены
связи в сеансе передачи после сбоя вследствие ошибок в нижерасположенных
уровнях. Уровень представления данных предназначен для
интерпретации данных; а также под­готовки данных для
пользовательскогоприкладного уровня. На этом уровне происходит преоб­разование
данных из кадров, ис­пользуемых для передачи данных в экранный формат или
фор­мат для пе­чатающихустройств оконечной системы. В прикладном уровне необходимо предоставить в распоряжение
пользовате­лей уже пе­реработанную информацию. С этим может спра­витьсясистемное
и пользовательское приклад­ное программное обеспече­ние. Для передачи
информации по коммуникационным линиям данные преобразу­ются в це­почку следующих
друг за другом битов (двоичное коди­рованиес помощью двух
состояний: 0 и 1 ). Передаваемые алфавитно-цифровые
знаки представляются с помо­щью бито­вых комби­наций. Битовые комбинации
располагают в определен­нойкодовой таблице, содержащей 4-, 5-, 6-, 7- или 8-
битовые коды. Количество представленных знаков в ходе зависит от
количества би­тов, ис­пользуемых в коде: код из четырех битов может
представитьмакси­мум 16 значений, 5-битовый код - 32 зна­чения, 6-битовый код -
64 значения, 7-битовый - 128 значений и 8-битовый код - 256 алфавитно-цифровых
зна­ков. При передаче информации между одинаковыми вычислительными
системами и разли­чающимися типамикомпьютеров применяют следующие коды: На
международном уровне передача символьной информации осуще­ствляется с помо­щью
7-битового кодирования, позволяющего закодироватьзаглавные и строч­ные буквы
англий­ского алфавита, а также некоторые спец­символы. Национальные и
специальные знаки с помощью 7-битово кода пред­ставить нельзя. Для представления
национальных знаков применяют наи­болееупотребимый 8-битовый код. Для
правильной и, следовательно, полной и безошибочной передачи данных необхо­димо
придерживаться согласованных и установленных пра­вил.Все они огово­рены в
протоколе передачи данных. Под синхронизацией
понимают механизм распознавания начала блока данных и его конца. Под инициализацией понимают установление
соединения между взаимодейст­вующими партнерами. Под блокированием понимают разбиение передаваемой
информации на блоки данных строго определенной максимальной длины (включая
опо­знава­тельныезнаки начала блока и его конца). Адресация обеспечивает идентификацию различного
используемого оборудо­вания дан­ных,которое обменивается друг с другом
информацией во время взаимодей­ствия. Под обнаружением ошибок понимают установку битов
четности и, следова­тельно, вы­числениеконтрольных битов. Текущая нумерация блоков позволяет
установить ошибочно переда­ваемую или поте­рявшуюсяинформацию. Управление потоком данных служит
для распределения и синхрони­зации ин­формаци­онныхпотоков. Так, например, если
не хватает места в бу­фере устройства данных или данные не достаточно быстро
обрабатыва­ются в периферийных устройст­вах(например, принтерах), со­общения и /
или за­просы накапливаются. После прерывания процесса передачи данных
используют методы восстанов­ления, чтобывернуться к определенному положению для
повтор­ной передачи инфор­мации. Распределение, контроль и управление ограничениями
доступа к данным вме­няются в обязанностьпункта разрешения доступа (например,
только передача или только прием ). В качестве
средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель
оптоволоконные линии. При выборетипа кабеля учитывают сле­дующие
показатели: • ограничения на величину
расстояния передачи информации (без дополни­тельных усилителей-
повторителей(репитеров)), Главная проблема заключается в одновременном обеспечении
этих показате­лей, например,наивысшая скорость передачи данных ограничена
максимально воз­можным расстоянием передачи данных, при котором еще
обеспечивается требуемый уровеньзащиты данных. Легкая наращивае­мость и простота
расширения кабельной системы влияют на ее стоимость. Наиболее дешевым кабельным соединением является витое
двух­жильное про­водное соединениечасто называемое витой парой
(twisted pair). Она позволяет пе­редавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с,
легко наращивается, однако явля­етсяпомехонезащищенной. Длина кабеля не может
превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимущест­вами являются низкая
цена и бес проблемная уста­новка.Для повышения помехозащищенности информации
часто используют экраниро­ванную ви­тую пару, т.е. витую пару, помещенную в
экранирующую оболочку, подобно экранукоаксиального кабеля. Это увеличивает
стоимость витой пары и при­ближает ее цену к цене коаксиального
кабеля. Коаксиальный
кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применя­ется для связи на
большие расстояния (несколькокилометров). Скорость передачи информации от 1 до
10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Ко­аксиальный кабель
используется для основ­нойи широкополосной передачи
инфор­мации. Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к
помехам, легко на­ращива­ется, но цена его высокая. Скорость передачиинформации
равна 500 Мбит/с. При пе­редачи информации в базисной полосе частот на
рас­стояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый
репитер(повторитель). Поэтому суммарное расстоя­ние при передаче информации
увеличивается до 10 км. Для вычислительных сетей с топологией шина или
деревокоаксиальный кабель должен иметь на конце согласую­щий резистор
(терминатор).
Ethernet-кабель также является коаксиальным кабелем с волновым сопротив­лением
50 Ом. Его называютеще толстый Ethernet (thick) или жел­тый кабель (yellow
ca­ble). Он использует 15-контактное стандартное включе­ние. Вследствие
помехоза­щищенности являетсядорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям.
Мак­симально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее
рас­стояние сетиEthernet - около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей
магистральной топологии, ис­пользует в концелишь один нагрузочный
резистор. Более дешевым, чем
Ethernet-кабель является соединение Cheaper­net-кабель или, как его часто
называют, тонкий (thin) Ethernet. Этотакже 50-омный коаксиальный кабель со
скоростью передачи информации в десять миллионов бит / с. При соединении
сегментов Сhеарегnеt-кабеля также требуются по­вторители. Вычислительные сети с
Cheapernet-кабелем имеютнебольшую стоимость и мини­мальные затраты при
наращивании. Соединения сетевых плат производится с помо­щью широко используемых
малогабаритных байо­нетныхразъемов (СР-50). Дополни­тельное экранирование не
требуется. Ка­бель присоединяется к ПК с помощью тройни­ковых соединителей (T-
connectors). Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей
мо­жет состав­лять максимум 300 м, а общее расстояние для сети наCheapernet-
кабеля - около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet располо­жен на сетевой плате
и как для гальваниче­ской развязки между адаптерами, так и дляусиления внешнего
сигнала Наиболее дорогими
являются оптопроводники, называемые также стекловоло­конным кабелем. Скорость
распространения информации по нимдостигает нескольких гигабит в секунду.
Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически
отсутствует. На данный момент этонаиболее дорогостоящее соединение для ЛВС.
Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требу­ется
передача информа­ции на оченьбольшие расстояния без использования повтори­телей.
Они обладают противоподспушивающими свойствами, так как техника ответв­ле­ний в
оптоволоконных кабелях оченьсложна. Оптопроводники объединя­ются в JIBC с
помощью звездообразного соединения. Среда передачи данных Двух жильный кабель - витая пара Оптоволо­кон­ный кабель
Двух жильный
кабель - витая пара Оптоволо­кон­ный кабель Нет Существует ряд
принципов построения ЛВС на основе выше рассмот­ренных компонентов. Такие
принципы еще называют - топологиями.
Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой
головная машина получает и обрабатывает вседанные с пе­риферийных устройств как
активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи
данных, например, в электронной почтеRELCOM. Вся информация между двумя
периферийными рабочими мес­тами проходит через центральный узел вычислительной
сети. Топология в
виде звезды Пропускная способность сети определяется вычислительной
мощно­стью узла и гарантируется для каждой рабочей станции.Коллизий
(столкновений) данных не возникает. Кабельное соединение довольно
простое, так как каждаярабочая станция связана с узлом.Затраты на прокладку
кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в
центре топологии. При расширении вычислительных сетей не могут быть
использованы ранее выполненные кабельныесвязи: к новому рабочему месту
необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети. Топология в
виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологийвычислительных
сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через
центральный узел (при его хорошей производительности) поотдельным линиям,
используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи
информации от одной станции к другой невысокая по сравнению сдостигаемой в
других тополо­гиях. Производительность вычислительной сети в первую
очередь зависит от мощности центрального файловогосервера. Он может быть узким
ме­стом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла
на­рушается работа всей сети. Центральный узел управления - файловый
сервер мотает реализо­вать оптимальный механизм защитыпротив
несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может
управляться из ее центра. При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны
одна с дру­гой по кругу, т.е. рабочаястанция 1 с рабочей станцией 2, рабочая
станция 3 Кольцевая
топология с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с
первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо. Прокладка кабелей
от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и
дорогостоящей,особенно если географически рабочие станции расположены далеко от
кольца (например, в линию). Сообщения циркулируют регулярно по кругу.
Рабочая станция посы­лает по определенному конечному адресу информацию,
предварительнополучив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень
эффектив­ной, так как большинство сообщений можно отправлять "в дорогу" по
ка­бельной системеодно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на
все станции. Продолжительность передачи информации увеличи­вается
пропорционально количествурабочих станций, входящих в вычисли­тельную
сеть. Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что
каждая рабочая станциядолжна активно участвовать в пересылке информа­ции, и в
случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности
в кабельныхсоединениях локализуются легко. Подключение новой рабочей
станции требует кратко срочного выключения сети, так как во время установки
кольцо должно бытьразомкнуто. Ограниче­ния на протяженность вычислительной сети
не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно
расстоянием междудвумя рабочими станциями. Структура логической кольцевой цепи Специальной формой кольцевой
топологии является логическая кольцевая сеть. Физически она монтируется как
соединение звездныхтопо­логий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных
коммутато­ров (англ. Hub -концентратор), которые по-русски также иногда называют
"хаб". Взависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабо­чими
станциями применяют активные или пассивные концентраторы. Актив­ные
концентраторыдополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих
станций. Пассивный концентратор является исключи­тельно разветвительным
устройством(максимум на три рабочие станции). Управление отдельной рабочей
станцией в логической кольцевой сети про­исходит так же, как и в обычной
кольцевой сети.Каждой рабочей станции присваивается соответствующий ей адрес, по
которому передается управ­ление (от старшего кмладшему и от самого младшего к
самомустаршему). Разрыв соединения происходит только для нижерасположенного
(ближайшего) узла вычислительной сети, так что лишь в редких случаях
мо­жетнарушаться работа всей сети. При шинной топологии среда передачи информации
представляется в форме коммуникационного пути,доступного дня всех рабочих
станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут
не­посредственно вступать в контакт с любой рабочейстанцией, имеющейся в
сети. Шинная топология Рабочие станции в
любое время, без прерывания работы всей вычис­лительной сети, могут быть
подключены к ней или отключены. Функциони­рованиевычислительной сети не зависит
от состояния отдельной рабочей станции. В стандартной ситуации для
шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель илиCheapernet-кaбeль с
тройниковым соединителем. Выклю­чение и особенно подключение к такой сети
требуют разрыва шины, что вы­зывает нарушениециркулирующего потока информации и
зависание сис­темы. Новые технологии предлагают пассивные штепсельные
коробки, че­рез которые можно отключать и / или включать рабочие станции вовремя
работы вычислительной сети. Благодаря тому, что рабочие станции можно
включать без прерыва­ния сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко
прослуши­ватьинформацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной
среды. В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может
существовать только одна станция, передающая информацию. Дляпредот­вращения
коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно
которому для каждой подключенной рабочей станции вопределенные моменты времени
предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных.
Поэтому требования к пропуск­нойспособности вычислительной сети при повышенной
нагрузке снижа­ются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции
при­соединяются к шинепосредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point -
точка подключения терминала). ТАР представляет собой специальный тип
подсоединения ккоаксиальному кабелю. Зонд игольчатой формы внедря­ется через
наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему
проводнику иприсоединяется к нему. В ЛВС с модулированной широкополосной
передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности,
частоту, на ко­торойэти рабочие станции могут отправлять и получать информацию.
Пе­ресылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е.
между средой передачиинформации и рабочими станциями находятся соответственно
модемы для модуляции и демодуляции. Техника широкопо­лосных сообщений позволяет
одновременнотранспортировать в коммуни­кационной среде довольно большой объем
информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет
роли,какая перво­начальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая),
так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.
Хорошее Очень хорошая На ряду с известными
топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется
и комбинированная, на примердревовидна структура. Она образуется в основном в
виде комбинаций вы­шеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева
вычис­лительной сетирасполагается в точке (корень), в которой собираются
ком­муникационные линии информации (ветви дерева). Вычислительные сети с
древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное
применение базовых сетевыхструктур в чистом виде. Для подключения большого числа
рабочих станций соответст­венно адаптерным платам применяют сетевые усилители и
/ или коммута­торы.Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя,
на­зывают активным концентратором. На практике применяют две их
разновидности, обеспечивающие под­ключение соответственно восьмиили шестнадцати
линий. Устройство к которому можно присоединить максимум три станции,
называют пассивным концентратором.Пассивный концентратор обычно ис­пользуют как
разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения
пассивного концентратора является то,что максимальное возможное расстояние до
рабочей станции не должно превышать несколь­ких десятков
метров. Этот стандарт разработан фирмой IBM. В качестве передающей
среды применяется неэкранированная или экранированная витая пара(UPT или SPT)
или оптоволокно. Скорость передачи данных 4 Мбит/с или 16Мбит/с. В качестве
метода управле­ния доступом станций к передающей среде используетсяметод -
маркерное кольцо (Тоken Ring). Основные положения этого
метода: все устройства, подключенные к сети, могут передавать
данные, только получив разрешение на передачу(маркер); пакет
управление/данные (Data/Соmmand Frame); . С помощью такого пакета выполняется Станция может
начать передачу данных только после получения такого пакета, Водном кольце может
быть только один маркер и, соответственно, только одна станция с правом передачи
данных. В сети можно подключать компьютеры по топологии звезда
или кольцо. Arknet (Attached
Resource Computer NETWork ) - простая, недорогая, надежная и достаточно гибкая
архитектура локальной сети.Разработана корпорацией Datapoint в 1977 году.
Впоследствии лицензию на Аrcnet приобрела корпорация SМС (Standard Microsistem
Corporation), которая сталаосновным разработчиком и производителем оборудования
для сетей Аrcnet. В качестве передающей среды используются витая пара,
коаксиальный кабель (RG-62)с волновым сопротивлением 93 Ом и оптоволоконный
кабель. Скорость передачи данных - 2,5 Мбит/с. При подключении устройств в
Аrcnet применяют топологиишина и звезда. Метод управления доступом станций к
передающей среде - маркерная шина (Тоken Bus). Этот метод предусматривает
следующие правила: только получив разрешение на передачу
(маркер); Данные, передаваемые одной станцией,
доступны всем станциям сети. Передача каждого байта в Аrcnet выполняется специальной
посылкой ISU(Information Symbol Unit - единица передачиинформации), состоящей из
трех служебных старт/стоповых битов и восьми битов данных. В начале каждого
пакета передается начальный разделитель АВ (АlегtВurst), который состоит из
шести служебных битов. Начальный разделитель выполняет функции преамбулы
пакета.
(Information To Transmit) - приглашение к передаче. Эта посылка
передаетуправление от одного узла сети другому. Станция, принявшая этот пакет,
получает право на передачу данных. (Free Buffeг
Еnquiries) - запрос о готовности к приему данных. Этим пакетомпроверяется
готовность узла к приему данных. ACKnowledgments) - подтверждение приема. Подтверждение готовности к приему
данных илиподтверждение приема пакета данных без ошибок, т.е. в ответ на FBE и
пакет данных. ( Negative AcKnowledgments) -
неготовность к приему. Неготовность узла к приемуданных ( ответ на FBE ) или
принят пакет с ошибкой. Локальная сеть
Ethernet Спецификацию Ethernet в конце семидесятых годов
предложила компания Xerox Corporation. Позднее к этому проекту
присоединилиськомпании Digital Equipment Corporation (DEC) и Intel Corporation.
В 1982 году была опубликована спецификация на Ethernet версии 2.0. На базе
Ethernetинститутом IEEE был разработан стандарт IEEE 802.3. Различия между ними
незначительные. На
логическом уровне в Ethernet применяется топология шина : все
устройства, подключенные к сети, равноправны, т.е. любая станция может начать
передачу влюбой момент времени( если передающая среда
свободна); Основное направление
развития современных Сетевых Операционных Систем (Network Operation System - NOS
) - перенос вычислительных операций нарабочие станции, создание систем с
распределенной обра­боткой данных. Это в первую очередь связано с ростом
вычислительных возможностей персональныхкомпьютеров и все более активным
внедрением мощных многозадачных операционных систем: OS/2, Windows NТ, Windows
95. Кроме этого внедрениеобъектно-ориентированных технологий (ОLЕ, DСЕ, IDAPI)
позволяет упростить организацию распределенной обработки данных. В такой
ситуации основной задачейNOS становится объединение неравноценных операционных
систем рабочих станций и обеспечение транспортного уровня для широкого круга
задач: обработка базданных, передача сообщений, управление распределенными
ресурсами сети (directoгу/namе service). Первый - это
Таблицы Объектов (Bindery). Используется в сетевых операционных системах NetWare
28б и NetWare v3.1х. Такая таблицанаходится на каждом файловом сервере сети. Она
содержит информацию о пользователях, группах, их правах доступа к ресурсам сети
(данным, сервиснымуслугам и т.п.). Такая организация работы удобна, если в сети
только один сервер. В этом случае требуется определить и контролировать только
однуинформационную базу. При расширении сети, добавлении новых серверов объем
задач по управлению ресурсами сети резко возрастает. Администратор системы
вынужденна каждом сервере сети определять и контролировать работу пользователей.
Абоненты сети, в свою очередь, должны точно знать, где расположены те или
иныересурсы сети, а для получения доступа к этим ресурсам - регистрироваться на
выбранном сервере. Конечно, для информационных систем, состоящих из
большогоколичества серверов, такая организация работы не подходит. Второй
подход используется в LANServer и LANMahager - Структура Доменов (Domain). Все
ресурсы сети и пользователи объединены вгруппы. Домен можно рассматривать как
аналог таблиц объектов (bindery), только здесь такая таблица является общей для
нескольких серверов, при этом ресурсысерверов являются общими для всего домена.
Поэтому пользователю для того чтобы получить доступ к сети, достаточно
подключиться к домену (зарегистрироваться),после этого ему ста­новятся доступны
все ресурсы домена, ресурсы всех серверов и устройств, входящих в состав домена.
Однако и с использованием этого под­ходатакже возникают проблемы при построении
информационной системы с большим количеством пользователей, серверов и,
соответственно, доменов. Например, сети дляпредприятия или большой разветвленной
организации. Здесь эти проблемы уже связаны с организацией взаимодействия и
управления несколькими доменами, хотяпо содержанию они такие же, как и в первом
случае. Третий подход - Служба Наименований Директорий или Каталогов
(Directory Name Services - DNS) лишен этих недостатков. Все ресурсысети: сетевая
печать, хранение данных, пользователи, серверы и т.п. рассматриваются как
отдельные ветви или директории информационной системы. Таблицы,определяющие DNS,
находятся на каждом сервере. Это, во-первых, повышает надежность и живучесть
системы, а во-вторых, упрощает обращение пользователя кресурсам сети.
Зарегистрировавшись на одном сервере, пользователю становятся доступны все
ресурсы сети. Управление такой системой также проще, чем прииспользовании
доменов, так как здесь существует одна таблица, определяющая все ресурсы сети, в
то время как при доменной организации необходимо определятьресурсы,
пользователей, их права доступа для каждого домена отдельно. В настоящее
время по оценке компании IDC наиболее распростра­ненными являются следующие
сетевые операционные системы: LAN Server, IВМ
Согр.
14% VINES,
Ваnуаn Systems Inc.
2% Рассмотрим более подробно возможности этих и некоторых других
сетевых операционных систем и требования, которые они предъявляют кпрограммному
и аппаратному обеспечению устройств сети. самая эффективная
файловая система среди современных NOS; Основные
характеристики и требования к аппаратному
обеспечению. Минимальный объем жесткого диска: 9
МБайт. Минимальный объем ОП РС (Рабочей Станции) клиента: б40
Кбайт. Мультипроцессорность:
нет. Шифрование данных:
нет. Управление распределенными ресурсами сети: таблицы bindeгу
на сервере. Система отказоустойчивости: дублирование дисков,
зеркальное отражение дисков, SFTII,SFT III, поддержка накопителя на магнитной
ленте, резервное копирование таблиц bindery и
данных. LAN Server, IВМ Согр. использование доменной организации сети упрощает
управление и доступ к ресурсам сети; Целостная операционная система с широким набором услуг.
Рабо­тает на базе ОS/2, поэтому сервер может быть невыделенным(nondedicated).
Обеспечивает взаимодействие с иерархическими системами, поддерживает межсетевое
взаимодействие. Выпускаются две версии LAN Server: Entry и Advanced.
Advanced в отличие от Entry поддерживает высокопроизводительную файловуюсистему
(High Perfomance File System - HPFS). Она включает системы отказоустойчивости
(Fail Tolerances) и секретности(Local Security). Серверы и пользователи
объединяются в домены. Серверы в до­мене работают как единая логическая система.
Все ресурсы домена дос­тупныпользователю после регистрации в домене. В одной
кабельной системе могут работать несколько доменов. При использовании на рабочей
станции OS/2 ресурсы этихстанций доступны пользователям других рабочих станций,
но только одному в данное время. Администратор может управлять работой сети
только с рабочейстанции, на которой установлена операционная система OS/2. LAN
Server поддерживает удален­ную загрузку рабочих станций DOS, OS/2 и Windows
(RemoteInterface Procedure Load - RIPL). ограниченное количество поддерживаемых драйверов сетевых
адаптеров. Минимальный объем жесткого диска: 4.6
МБайт для клиента (requestor)/7.2 МБайт для сервера. Минимальный объем ОП
РС клиента: 4.2 Мбайт для OS/2, 640 КБайт для DOS. Мультипроцессорность:
поддерживается. Шифрование данных: нет. Управление распределенными
ресурсами сети: домены. Система отказоустойчивости: дублирование
дисков, зеркальное отражение дисков, поддержканакопителя на магнитной ленте,
резервное копирование таблиц домена. возможность взаимодействия с любой другой сетевой
операционной системой; До появления NetWare
4 VINES преобладала на рынке сетевых операционных систем для распределенных
сетей, для сетей масштабапредприятия (enterprise network). Тесно интегрирована с
UNIX. Для организации взаимодействия используется глобальная служба имен -
StreetTalk, во многом схожая с NetWare Directory Services.Позволяет подключиться
пользователю, находящемуся в любом месте сети. StreetTalk - база данных,
распределенная по всем серверам сети. Поддержка Х.29 позволяет удаленной
рабочей станции DOS подключиться к локальной сети через сети Х.25 или
ISDN. VINES критична к типу компьютера и жестких дисков. Поэтому при
выборе оборудования необходимо убедиться в совместимостиаппаратного обеспечения
и сетевой операционной системы VINES. Центральный процессор: 386 и
выше. Объем ОП на сервере: 8 Мбайт - 25б
Мбайт. Протоколы:
VINES IР, AFP, NetBIOS, ТСР/IР, IРХ/SРХ. Количество пользователей:
неограниченно. Монитор UPS:
есть. Система отказоустойчивости: резервное
копирование таблиц StreetTalk и данных. Windows NT Advanced Server
3.1,Microsoft Corp. доступность средств разработки прикладных программ и
поддержка прогрессивныхобъектно-ориентированных технологий Всё
это привело к тому, что эта операционная система может стать одной из самых
популярных сетевых операционных систем. Интерфейс напоминает оконный
интерфейс Windows 3.1, инсталяция занимает около 20 минут. Модульное построение
системы упрощаетвнесение изменений и перенос на другие платформы. Обеспечивается
защищенность подсистем от несанкционированного доступа и от их взаимного влияния
(еслизависает один процесс, это не влияет на работу остальных). Есть поддержка
удаленных станций - Remote Access Service (RAS), но не поддерживается
удаленнаяобработка заданий. Центральный процессор: 386 и выше, MIPS,
R4000, DEC Alpha АХР. Минимальный объем ОП на сервере: 16
Мбайт. Операционная система: Windows
NT. Мультипроцессорность:
поддерживается. Управление распределенными ресурсами сети:
домены. Система отказоустойчивости: дублирование дисков,
зеркальное отражение дисков, RAID 5,поддержка накопителя на магнитной ленте,
резервное копирование таблиц домена и данных. NetWare 4, Nowell
Inc. применение
специализированной системы управления ресурсами сети (NetWare DirectoryServices
- NDS) позволяет строить эффективные информационные системы с количеством
пользователей до 1000. В NDS определены все ресурсы, услуги ипользователи сети.
Эта информация распределена по всем серверам сети. Для
управления памятью используется только одна область (рооl), поэтому оперативная
память, освободившаяся после выполнениякаких-либо процессов, становится сразу
доступной операционной системе (в отличие от NetWare 3). Новая система
управления хранением данных (Data Storage Managment) состоит из трех компонент,
позволяющих повыситьэффективность файловой системы: 1. Фрагментация Блоков
или Разбиение Блоков Данных на Подблоки (Block Suballocation). Если размер блока
данных на томе 64 КБайта, атребуется записать файл размером 65 КБайт, то ранее
потребовалось бы выделить 2 блока по б4 Кбайта. При этом 6З Кбайта во втором
блоке не могут использоватьсядля хранения других данных. В NetWare 4 система
выделит в такой ситуации один блок размером 64 КБайта и два блока по 512 Байт.
Каждый частично используемыйблок делится на подблоки по 512 Байт, свободные
подблоки доступны системе при записи других файлов. 2. Упаковка Файлов
(File Compression). Долго не используемые данные система автоматически
компрессирует, упаковывает, экономятаким образом место на жестких дисках. При
обращении к этим данным автоматически выполняется декомпрессия данных. 3.
Перемещение Данных (Data Migration). Долго не используемые данные система
автоматически копирует на магнитную ленту либо другие носители,экономя таким
образом место на жестких дисках. Встроенная поддержка Протокола Передачи
Серии Пакетов (Packet-Burst Migration). Этот протокол позволяет передавать
несколько пакетовбез ожидания подтверждения о получении каждого пакета.
Подтверждение передается после получения последнего пакета из серии. При
передаче через шлюзы и маршрутизаторы обычно выполня­ется разбиение передаваемых
данных на сегменты по 512 Байт, чтоуменьшает: скорость передачи данных примерно
на 20%. Применение в NetWare 4 протокола LIP (Large Internet Packet) позволяет
повысить эффективность обменаданными между сетями, так как в этом случае
разбиение на сегменты по 512 Байт не требуется. Все системные сообщения и
интерфейс используют специальный модуль. Для перехода к другому языку достаточно
поменять этотмодуль или добавить новый. Возможно одновременное использование
не­скольких языков: один пользователь при работе с утилитами использует
английский язык, адругой в это же время немецкий. Основные характеристики
и требования к аппаратному обеспечению. Минимальный объем жесткого диска: от 12
Мбайт до 60 Мбайт. Операционная
система: собственная разработка Nowell. Максимальный размер файла: 4 Гбайт. Управление распределенными
ресурсами сети: NDS. Система отказоустойчивости: дублирование дисков,
зеркальное отражение дисков, SFT II,SFT III, поддержка накопителя на
магнитнойленте, резервное копирование таблиц NDS. Файловая система клиентов: DOS, Windows, Мас(5), ОS/2,
UNIX(доп.), Windows NT. В виду рассмотренного материала который дает
сравнительное рас­смотрение максимальногоколичества всех возможных вариантов
решений основанных на существующих технологиях и мировом опыте, а также на
су­ществующих и принятых во всем мирестандартах построения ЛВС, мы мо­жем
принять следующую концепцию за основу построения сети как макси­мально
отвечающую поставленным требованиям итехнико-экономически законченную. У нас есть (см. пл-т 1) небольшие сети (отдел,
подразделение, цех) и отдельностоящие компьютеры ни с кем не соединенные (
начальники отделов и административный корпус). На первом этапе мы объединим все
компьютеры в одномздании в одну сеть, по способам и технологиям рассматриваемым
конкретно к каждому случаю. В каждом корпусе ( пучке ) (см. пл-т 2) будет
выделенный сервер имеющий связь сцентральным сервером предприятия, но дающий
возможность связи простым компьютерам только через себя. Так как ряд компьютеров
имеют достаточно слабыетехнические характеристики, то рационально объединить их
в сети под управлением ОС Nowell NetWare 4.02 или Windows 3.11 for WorkGroups
так как они дают возможность подключения "клиентов" науровне DOS. На втором шаге нам необходимо объединение корпусов в единую
сеть (см. пл-т 3). Для этого мывозьмём мощный сервер с большой
производительностью и соединим его через опто-волоконную связь со всеми 6-ю
корпусами по топологии "звезда" как самойзащищенной от сбоев и полного выхода
сети из работы и имеющую максимальную пропускную способность. Управлять сетью
будет Nowell NeWare 4.02 как ОС дающая возможность присоединения
любыхкомпьютеров и работы со всеми другими ОС (см. пл-т 4). Для увеличения
спектра решаемых задач к центральному серверу мы подключим и Sun Spark Station
работающий под управлением ОС Unix и SQL Server Windows NT подключенные под
управлением математических мостов в объединенныхсредах Unix/NetWare и Windows
NT/NetWare дающие возможность взаимного выступления серверов иклиентами и
серверами по отношению друг к
другу. Объединение локальных сетей отделов и "рабочих групп",
информационно связанных по функциональному взаимодействию при решении
ихпроизводственных задач осуществляется по принципу "клиент-сервер" с
последующим предоставлением сводной результирующей технологической ифинансово-
экономической информации на уровень АРМ руководителей предприятия (и
объединения, в дальнейшем) для принятия управленческих
решений. Предлагается решить данную задачу путем создания на основе
Nowell технологии и операционной системы Nowell NetWare 4.02корпоративную сеть
предприятия по принципу распределенная звезда , работающую под
управлениемнескольких серверов и поддерживая основные транспортные протоколы (
IPX/SPX и TCP/IP) в зависимости от протокола под которым работают местные
локальные сети и имеющаясегменты типа Ethernet . соединительные кабели F/O Patch
Cable; соединители T-connector; Применение оптико-волоконных линий
связи оправдано значитель­ным удалением производственных объектов и зданий друг
от друга и высо­кимуровнем индустриальных помех. Кабели RG-58 используются при
под­клю­чении к сети автоматизированных промышленных установок, также
тре­бую­щих защиты обрабатываемойна этих АРМах и передаваемой на другие АРМы
технологической и другой информации от различного вида индустри­альных помех.
Витая пара 10Base-T Level5 используется для подключения рабочих
станций пользователей сети в местах, не требующих повышенных требований к защите
среды передачи информации от помех. репитер CMMR-1440 Multi-
Media Repeater; коммутирующие концентраторы 10Base-T UTPC-6100
Concentrator. ЕИС,
представленная на рисунке, содержит 3 сервера баз данных (файл-сервера),2 из
которых представлены компьютерами IBM PC/AT486DX,3-й - Pentium 120/40/4.2G,
функционирующих под управлением сетевой ОС Novell NetWare и Unix-сервера на
базе SunSparkstation. Серверы, кроме сво­его прямого назначения обработки и
хранения информации, решают задачу маршрутизации и транспортировки информации, с
однойстороны снижая трафик на основной информационной магистрали и с другой -
обеспечивают прозрачный доступ к информации других серверов. Серверы в
настоящее время обслуживают порядка 60-ти рабочих станций, обрабатывающих
различного вида технологическую информацию, а такжесвыше 40-ка рабочих станций в
административно-управленческих и финансово-экономических подразделениях
предприятия. В качестве сетевых аппаратных средств серверов и рабочих
станций используются следующие сетевые адаптерные карты: Сетевые потоколы
- IEEE 802.2, IEEE 802.3 CSMA/CD. Для
программно-аппаратного объединения сетевых сред NetWare и Unix использовать
программный мост на базе совмещенного транспортногопротокола IPX/IP, в
дальнейшем с возможным переходом на сетевую интегрированную ОС
Unix/Ware. Наряду с сетевой ОС NetWare 3.11 для групп клиентов,
функционально взаимосвязанных между собой при решении производственных
задач,используется сетевая среда Artisoft LANtastic 6.0 и Windows for Workgroup
3.11 предоставляющие прозрачный доступ пользователям этих одноранговых сетей
кинформации друг друга. В то же время пользователи среды LANtastic 6.0 и Windows
for Workgroup 3.11 являются клиентами NetWare-серверов, имея доступ к ихресурсам
и информации на жестких дисках в соответствии со своими правами и
привилегиями. Таким образом Мы получили реально работающую
корпоративную сеть имеющую множество оригинальноработающих узлов и принципов
решений задачи которая на сегодня в мире является одной из самых интересных и
передовых в мире в области информационныхтехнологий. Эта сеть даст в дальнейшем
возможность переходить на новые более мощные программные и аппаратные средства
связи и коммуникаций которые будутразработаны в мире, так как вся сеть
реализована на основе ISO и полностью соответствует мировым
стандартам. С.И.Казаков "Основы сетевых
технологий" Б.Г. Голованов " Введение в программирование в сетях Nowell
NetWare"