§ 5. Аппаратное, программное и информационное обеспечение компьютерных сетей
Возможности той или иной КС определяются ее информационным, аппаратным и программным обеспечением.
Информационное обеспечение сети представляет собой единый информационный фонд, ориентированный на решаемые в сети задачи и содержащий базы данных общего применения, доступные для всех пользователей сети, базы данных индивидуального пользования, предназначенные дня отдельных абонентов, базы знаний общего и индивидуального применения, автоматизированные базы данных — локальные и распределенные, общего и индивидуального назначения.
Аппаратное обеспечение составляют компьютеры различных типов, оборудование абонентских систем, средства территориальных систем связи (в том числе узлов связи), аппаратура связи и согласования работы сетей одного и того же уровня или различных уровней. Используемые в сетях компьютеры обычно универсального типа, обладающие возможностью выполнения практически неограниченного круга задач пользователей. Для повышения вычислительной мощности сети к ней могут подключаться вычислительные центры или центры обработки информации, к которым пользователи могут обращаться с запросами со своих абонентских систем или других рабочих мест. Такие центры снабжаются компьютерами в широком диапазоне по своим характеристикам: от персональных компьютеров до суперЭВМ.
Программное обеспечение ПО сетей отличается большим многообразием как по своему составу, так и по перечню решаемых задач. В общем виде функции ПО сети заключаются в следующем:
— планирование, организация и осуществление коллективного доступа пользователей к общесетевым ресурсам — телекоммуникационным, вычислительным, информационным, программным;
— автоматизация процессов программирования задач обработки информации;
— динамическое распределение и перераспределение общесетевых ресурсов с целью Повышения оперативности и надежности удовлетворения запросов пользователей и т.д.
В составе ПО сетей выделяются такие группы:
— общесетевое ПО в качестве основных элементов включает распределенную операционную систему (РОС) сети и комплект программ технического обслуживания (КПТО) всей сети и ее отдельных звеньев и подсистем, включая ТКС;
— специальное ПО, куда входят прикладные программные средства: интегрированные и функциональные пакеты прикладных программ (ППП) общего назначения, прикладные программы сети (ППС), библиотеки стандартных программ, а также прикладные программы специального назначения, отражающие специфику предметной области пользователей при реализации своих задач;
— базовое программное обеспечение компьютеров абонентских систем, включающее операционные системы ПК, системы автоматизации программирования, контролирующие и, диагностические тест-программы.
Важнейшие функции в сети выполняет распределенная операционная система (РОС): она управляет работой сети во всех ее режимах, обеспечивает оперативное и надежное удовлетворение запросов пользователей, динамическое распределение общесетевых ресурсов, координацию функционирования звеньев сети.
РОС имеет иерархическую структуру, соответствующую стандартной семиуровневой эталонной модели взаимодействия открытых систем (ЭМВОС). Она представляет собой систему программных средств, реализующих процессы взаимодействия АС и объединенных общей архитектурой и коммуникационными протоколами. РОС обеспечивает взаимодействие асинхронных параллельных процессов в сети, сопровождаемое применением средств передачи сообщений между одновременно реализуемыми процессами и средств синхронизации этих процессов.
В составе РОС сети имеется набор расположенных по функциональным уровням модели ВОС управляющих и обслуживающих программ, главные функции которых состоят в следующем:
— распределение общесетевых ресурсов с целью удовлетворения запросов пользователей, т.е. обеспечение доступа отдельных прикладных программ к этим ресурсам;
— обеспечение межпрограммных методов доступа, т.е. организация связи между отдельными прикладными программами комплекса пользовательских программ, реализуемыми в различных АС сети;
— синхронизация работы пользовательских программ при их одновременном обращении к одному и тому же пользователю или ресурсу;
— удаленный ввод заданий с любой АС сети и их выполнение в любой другой АС сети в оперативном или пакетном режиме;
— передача текстовых сообщений пользователям в порядке реализации функций службы электронной почты, телеконференций, электронных досок объявлений, дистанционного обучения;
— обмен файлами между АС сети, доступ к файлам, хранимым в удаленных компьютерах, и их обработка;
— защита информации и ресурсов сети от несанкционированного доступа, т.е. реализация функций служб безопасности сети;
— выдача справок, характеризующих состояние сети и использование ее ресурсов;
— планирование использования общесетевых ресурсов.
В рамках планирования использования общесетевых ресурсов осуществляется: планирование сроков и очередности получения и выдачи информации пользователям, распределение решаемых задач по компьютерам сети, распределение информационных ресурсов для этих задач, присвоение приоритетов задачам и выходным сообщениям, формирование и рассасывание очередей запросов пользователей с учетом или без учета приоритетов этих запросов, изменение конфигурации сети и т.д. При этом используются современные методы планирования.
Кроме того, различают статическое планирование, которое осуществляется заранее, до начала решения поступившей в сеть к данному времени группы задач, и динамическое планирование, выполняемое в процессе функционирования сети непосредственно перед началом решения группы задач, причем с поступлением каждой новой задачи составленный план корректируется с учетом складывающейся ситуации по свободным и занятым ресурсам сети, наличию очередей задач и т.д. Основным показателем эффективности организации вычислительного процесса в сети, планирования общесетевых ресурсов является время решения комплекса задач.
Оперативное управление процессами удовлетворения запросов пользователей и обработки информации с помощью РОС сети позволяет организовать учет выполнения запросов и заданий, выдачу справок об их прохождении в сети, сбор данных о выполняемых в сети работах.
1. Основные понятия информационно-вычислительных сетей. 2. Аппаратно-программное обеспечение
1. Основные понятия информационно-вычислительных сетей. 2. Аппаратно-программное обеспечение функционирования информационно-вычислительных сетей. 3. Разновидности сетей. Сетевая топология.
Компьютерная сеть – совокупность компьютеров, соединённых с помощью каналов связи в единую систему. В зависимости от территориального расположения информационные сети можно разделить на: • глобальные сети; • региональные сети; • локальные сети. Глобальная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Региональная сеть объединяет абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга в пределах большого города, экономического региона, отдельной страны. Обычно расстояние между абонентами десятки-сотни километров. Локальная сеть (ЛВС) объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории, обычно не более 2– 2, 5 км.
Преимущества сетей: 1. Совместное использование периферийных устройств (принтеров, дисковых накопителей сканеров и т. д. ) 2. Совместное использование информационных ресурсов (файлов, баз данных, игр и т. д. ) Основные компоненты сети: 1. Оборудование (сетевые адаптеры, концентраторы (хабы), маршрутизаторы, коммутаторы, модемы, серверы и т. д. ) 2. Коммуникационные каналы (кабели, разъемы) 3. Сетевая операционная система
Топология компьютерной сети отражает структуру связей между ее основными функциональными элементами. Сетевые технические средства – это различные устройства, обеспечивающие объединение компьютеров в единую компьютерную сеть. Сетевые программные средства – осуществляют управление работой компьютерной сети и обеспечивают соответствующий интерфейс с пользователями. Протокол – правила взаимодействия функциональных элементов сети. Интерфейсы – средства сопряжения функциональных элементов сети.
Сетевой адаптер – периферийное устройство компьютера, непосредственно взаимодействующее со средой передачи данных. Его функция – передача и прием сетевых сигналов. Он воспринимает команды и данные от сетевой операционной системы (ОС), преобразует эту информацию в один из стандартных форматов и передает ее в сеть через подключенный к адаптеру кабель.
Для построения локальных связей в локальных сетях используют: Коаксиальный кабель – состоит из центрального проводника (сплошного или многожильного), покрытого слоем полимерного изолятора, поверх которого расположен другой проводник (экран). Аналогичен стандартному телевизионному кабелю. Витая пара – состоит из двух изолированных проводов, свитых между собой ; Скручивание позволяет повысить помехоустойчивость кабеля и снизить влияние каждой пары на все остальные Оптоволоконный кабель – данные передаются с помощью световых импульсов, проходящих по оптическому волокну. Высокая скорость передачи. Применяется в центральных магистральных сетях. Обеспечивает полную защиту от электрических помех и позволяет передавать информацию на очень большие расстояния.
Топология — способ объединения компьютеров в сеть.
Сервер – компьютер, подключённый к сети и обеспечивающий её пользователей определёнными услугами. Рабочая станция – персональный компьютер, подключённый к сети, через которую пользователь получает доступ к её ресурсам. Обработка данных в компьютерных сетях распределена между двумя объектами: клиентом и сервером. Клиент – задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтения из файла, поиска информации в базе данных и т. д. Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных сетях, так и в сетях с выделенным сервером.
Одноранговая сеть – в ней нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть. Пользователю сети могут быть доступны все устройства, подключённые к другим станциям (диски, принтеры). Достоинства одноранговых сетей: ь низкая стоимость; ь высокая надёжность Недостатки одноранговых сетей: ь зависимость эффективности работы от количества станций; ь сложность обеспечения защиты информации; ь трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.
Сеть с выделенным сервером –один из компью выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций. Такой компьютер – сервер. Взаимодействие осуществляется через сервер. Достоинства сетей c выделенным сервером: ь надёжная система защиты информации; ь высокое быстродействие; ь отсутствие ограничений на число рабочих станций; ь простота управления по сравнению с одноранговыми сетями. Недостатки сетей c выделенным сервером: ь более высокая стоимость; ь меньшая гибкость по сравнению с одноранговыми сетями.
Для компьютера устанавливается 2 адреса: цифровой IP-адрес и доменный адрес. Они равноценны. Первый удобен для обработки на компьютере, второй – для восприятия пользователем. Цифровой имеет длину 32 бита. Для удобства разделён на 4 блока по 8 битов, которые можно записать в десятичном виде. 2 блока – адрес сети, 1 блок – адрес подсети, 1 блок – адрес компьютера. Например, 210. 101. 2. 230. Такие адреса, однако, неудобны для людей, поэтому и существует параллельно система символических адресов.