Локальные сети · Видеонаблюдение
Телефония · IT-аутсорсинг

order@вэбтех.рф
+7 (922) 0-613-613
+7 (961) 553-71-44

Сети передачи данных. Основные понятия и определения

ВЭБ технологии Новый Уренгой
Локальные сети Новый Уренгой
02/07/2017 - 09:55

    Подавляющее большинство персональных компьютеров в мире работают в сетях. Локальные сети персональных компьютеров (часто их называют локальные вычислительные сети – ЛВС) получили очень широкое распространение, так как 80-90% информации циркулирует вблизи мест ее появления и только 10-20% связано с внешними взаимодействиями. Локальные сети связывают компьютеры, размещенные на небольшом расстоянии друг от друга.


    Главная отличительная способность локальных сетей – единый высокоскоростной канал передачи данных и малая вероятность возникновения ошибок в коммуникационном оборудовании. В качестве канала передачи данных используется витая пара, коаксиальный или оптоволоконный кабель и др. Расстояния между ПК в локальной сети небольшие – до 10 км, при использовании радиоканалов связи – до 20 км. Каналы в локальных сетях являются собственностью организаций и это упрощает их эксплуатацию.

Основное назначение компьютерных сетей – совместное использование ресурсов и постоянная связь в реальном режиме времени.
С этой точки зрения локальную вычислительную сеть можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.


Сервер – компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами.


Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций, потребность в которых может возникнуть у пользователей сети. Сервер – источник ресурсов сети.

Особое внимание следует уделить одному из типов серверов – файловому серверу (File Server). В распространенной терминологии для него принято сокращенное название – файл-сервер.

Файл-сервер хранит данные пользователей сети и обеспечивает им доступ к этим данным. Это компьютер с большой емкостью оперативной памяти, жесткими дисками большой емкости и дополнительными накопителями на магнитной ленте (стриммерами). Он работает под управлением специальной операционной системы, которая обеспечивает одновременный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным.

Файл-сервер выполняет следующие функции: хранение данных, архивирование данных, синхронизацию изменений данных различными пользователями, передачу данных.

Для многих задач использование одного файл-сервера оказывается недостаточным. Тогда в сеть могут включаться несколько серверов. 

Рабочая станция – персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам.

Рабочая станция сети функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой (MAC OS, Windows, Unix и т.д.), обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.

Цели создания и преимущества использования локальных сетей

Основной целью создания локальных компьютерных сетей является совместное использование ресурсов и осуществление интерактивной связи как внутри одной фирмы, так и за ее пределами. Ресурсы – это данные и приложения (программы), хранящиеся на дисках сети, и периферийные устройства, такие как, принтер, модем и т.д. Понятие интерактивной связи компьютеров подразумевает обмен сообщениями в реальном режиме времени.

Основными преимуществами работы в локальной сети являются:

1. Возможность хранения данных персонального и общего использования на дисках файлового сервера. Благодаря этому обеспечивается одновременная работа нескольких пользователей с данными общего применения (просмотр и чтение текстов, электронных таблиц и баз данных), многоаспектная защита данных на уровне каталогов и файлов, создание и обновление общих данных сетевыми прикладными программными продуктами.
2. Возможность постоянного хранения программных средств, необходимых многим пользователям, в единственном экземпляре на дисках файлового сервера. Заметим, что такое хранение программных средств не нарушает привычных для пользователя способов работы. К программным средствам, необходимым многим пользователям, относятся прежде всего прикладные программы общего назначения, такие как текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, системы управления базами данных и т.д.
3. Обмен информацией между всеми компьютерами сети. При этом обеспечивается диалог между пользователями сети, а также возможность организации работы электронной почты.
4. Одновременная печать всеми пользователями сети на общесетевых принтерах (одном или нескольких). При этом обеспечивается доступность сетевого принтера любому пользователю, возможность использования мощного и качественного принтера при его защищенности от неквалифицированного обращения.
5. Обеспечение доступа пользователю с любого компьютера локальной сети к ресурсам глобальных сетей при наличии единственного коммуникационного узла глобальной сети.

Особенности организации локальных сетей


Информационные системы, построенные на базе компьютерных сетей, обеспечивают решение следующих задач: хранение данных, обработка данных, организация доступа пользователей к данным, передача данных и результатов обработки данных пользователям.


Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя объектами: клиентом и сервером.


Клиент – задача, рабочая станция, пользователь компьютерной сети или ПК, осуществляющие доступ к сетевым ресурсам предоставляемым серверами.


В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтения файла, поиска информации в базах данных и т.д.


Серверы – ПК, чьи ресурсы доступны сетевым пользователям.


Сервер выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту.


Клиент обрабатывает полученные данные и предоставляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя. В принципе обработка данных может быть выполнена и на сервере.


Существуют 2 типа сетей:
1.    одноранговые
2.    на основе сервера


Выбор типа сети зависит от многих факторов:
•    размера предприятия
•    необходимой степени безопасности
•    вида бизнеса
•    доступности административной поддержки
•    потребности сетевых пользователей
•    уровня финансирования

 

Одноранговая сеть

 

Локально-вычислительные сети Новый Уренгой


В одноранговой сети все ПК равноправные т.е нет иерархии среди ПК и нет выделенного сервера. Обычно каждый ПК функционирует и как клиент и как сервер иначе говоря нет отдельного ПК ответственного за всю сеть, пользователи сами решают какие данные на своем ПК сделать доступными по сети. Одноранговые сети чаще всего объединяют не более 10 ПК. Одноранговые сети относительно просты т.к каждый ПК является одновременно и клиентом и сервером, нет необходимости устанавливать мощный центральный сервер и другие компоненты обязательные для сложных сетей, этим обычно объясняется высокая стоимость.


В одноранговой сети требование производительности и защищенности сетевого программного обеспечения как правило ниже чем те же требования программного обеспечения выделенных серверов.


Целесообразность применения одноранговых сетей
•    количество пользователей не более 10 человек
•    пользователи расположены компактно
•    вопросы защиты данных не практичны
•    в ближайшем будущем нет расширения сетей


Если эти условия выполняются, то выбор одноранговой сети будет скорее всего правильным.

Сети на основе сервера

Локально-вычислительные сети Новый Уренгой


Большинство сетей имеют следующую конфигурацию – они работают на основе выделенного сервера.


Выделенным называется сервер, который работает только как сервер, а не используется в качестве клиента или рабочей станции. Он оптимизирован для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов.


Специализированные серверы:
•    серверы файлов и печати
•    серверы приложений
•    почтовые серверы
•    серверы факсов
•    коммуникационные серверы
•    серверы служб каталога


Преимущество сетей на основе сервера


1.    выделение ресурсов – администрирование и управление доступа и данными осуществляется централизованно. Ресурсы как правило тоже расположены централизовано, что обеспечивает из поиск централизованно.


2.    защита – основным аргументом определяющим выбор сети на основе сервера является как правило надежная защита данных. Проблемой безопасности может заниматься один администратор, он формирует единую политику безопасности и применяет ее в отношении каждого сетевого пользователя.


3.    резервное копирование данных – поскольку жизненно важная информация расположена централизованно, нетрудно проводить ее регулярное резервное копирование.


4.    избыточность – благодаря избыточным системам данные на любом сервере могут дублироваться в реальном режиме времени, поэтому при повреждении основного хранилища информация не будет потеряна, всегда можно воспользоваться резервной копией.


5.    количество пользователей в этих сетях - сети на основе сервера способны поддерживать 1000-и пользователей.


6.    аппаратное обеспечение – т.к клиентский ПК не выполняет функции сервера, требования к его характеристикам определяет сам пользователь. Типичный ПК клиент имеет как минимум процессор Pentium и оперативную память от 32 до 64 Мб.


Комбинированные сети


Они сочетают лучшие качества одноранговой сети и сетей на основе сервера.


Комбинированные сети наиболее полно соответствуют запросам современных пользователей, но для их правильной реализации, надежной защиты необходимы определенные знания и навыки планирования.

Топология локальных сетей


Компьютеры, входящие в состав ЛВС, могут быть расположены самым случайным образом на территории, где создается вычислительная сеть. Следует заметить, что для управления сетью небезразлично, как расположены абонентские ЭВМ. Поэтому имеет смысл говорить о топологии ЛВС.


Топология сети – это физическое расположение компьютеров, кабелей и других компонентов сети.


Топология – стандартный термин, который используется при описании основной компоновки сети.


Топология сети обуславливает ее характеристики. В частности, выбор той или иной топологии влияет:


•    на состав необходимого сетевого оборудования;
•    на характеристики сетевого оборудования;
•    на возможности расширения сети;
•    на способ управления сетью.


Топологии вычислительных сетей могут быть самыми различными, но для локальных вычислительных сетей типичными являются всего три: кольцевая, шинная, звездообразная.


Иногда для упрощения используют термины – "кольцо", "шина" и "звезда". Не следует думать, что рассматриваемые типы топологий представляют собой идеальное кольцо, идеальную прямую или звезду.


Любую компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность узлов.


Узел – любое устройство, непосредственно подключенное к передающей сети.

Топология шина


Шина – такая топология у которой ПК подключены вдоль одного кабеля (сегмента). Эту топологию часто называют линейной. В ней используется один кабель именуемый – магистралью или сегментом, к которому подключены все ПК сети.


В сети с топологией шина ПК адресуют данные конкретному ПК., передавая их по кабелю в виде электрических сигналов. Чтобы понять процесс взаимодействия ПК по шине следует определить следующие понятия:
•    передача сигнала
•    отражение сигнала
•    терминатор


Данные в виде электрических сигналов передаются всем ПК сети, однако информацию принимает только тот ПК, чей адрес соответствует адресу получателя зашифрованному в этих сигналах, причем в каждый момент времени вести передачу может только один ПК.


Шина – это пассивная топология – электрические сигналы распространяются от одного кабеля к другому, если не предпринимать ни каких специальных мер, сигнал достигая конца кабеля будет отображаться, создавая помехи, поэтому сигналы на концах кабеля нужно гасить, для этого используется терминатор, который поглощает эти сигналы.


В сети с топологией шина кабель удлиняют обычно двумя способами:
1.    используют баррель - коннектор, но злоупотреблять им не стоит, т.к сигнал при этом ослабевает, лучше купить длинный кабель, чем соединять несколько коротких. При большом количестве стыковок происходит искажение сигнала.
2.    используют повторитель, который усиливает сигнал при передаче на следующий сегмент

Топология звезда

Локально-вычислительные сети Новый Уренгой


Все ПК с помощью сегментов кабеля подсоединены к единому центральному компоненту – концентратору (Hub), сигнал от передающего ПК поступает через концентратор ко всем остальным.


В сетях с топологией звезда подключения ПК к сети выполняется централизованно.


Недостатки: значительный расход кабеля, если выйдет из строя центральный компонент – сеть падает.


Преимущества: если выходит из строя один ПК, вся сеть продолжает функционировать.

Топология кольцо

Локально-вычислительные сети Новый Уренгой


При этой топологии и ПК подключены к кабелю замкнутому в кольцо, поэтому у кабеля не может быть свободного кольца и терминатор не требуется.


Сигналы передаются по кольцу в одном направлении и переходят через каждый ПК.


В отличии от пассивной топологии шина, здесь каждый ПК выступает в роли повторителя, усиливая сигнал, передавая к следующему ПК.


Недостатки: если один ПК выйдет из строя, перестает функционировать вся сеть.


Концентраторы бывают:
•    активные - надо подключать к электрической сети
•    пассивные – не надо подключать к электрической сети
•    гибридные.


Активные концентраторы регенерируют и передают сигналы также как и повторители.


Повторители - усиливают сигналы и трансформируют их в дополнительные сегменты, позволяя тем самым увеличить общую длину кабеля.


Пассивные концентраторы пропускают через себя сигнал, как узлы коммутации не усиливая и не восстанавливая его.


Гибридные концентраторы, к которым можно подсоединить кабели различных типов. Сети построенные на концентраторах легко расширить подключив дополнительные концентраторы.

Ячеистая топология

Локально-вычислительные сети Новый Уренгой


Сеть с ячеистой топологией обладает высокой избыточностью и надежностью, так как каждый компьютер в такой сети соединен с любым другим отдельным кабелем. Сигнал от компьютера-отправителя до компьютера-получателя может проходить по разным маршрутам, поэтому разрыв кабеля не сказывается на работоспособности сети.


Основной недостаток такой топологии – большие затраты на прокладку кабеля, что компенсируется высокой надежностью и простотой обслуживания. Ячеистая топология, как правило, применяется в комбинации с остальными топологиями при построении относительно больших сетей.


В сети с ячеистой топологией каждый компьютер соединен с любым другим отдельным кабелем.

Комбинированные топологии

Сегодня при компоновке сети все чаще используются комбинированные топологии, которые сочетают отдельные свойства шины, звезды и кольца.

Локально-вычислительные сети Новый Уренгой


Звезда-шина (star-bus) — это комбинация топологий «шина» и «звезда». Обычно схема выглядит так: несколько сетей с топологией «звезда» объединяются при помощи магистральной линейной шины. В этом случае выход из строя одного компьютера не скажется на работе всей сети - остальные компьютеры по-прежнему взаимодействуют друг с другом. А выход из строя концентратора повлечет за собой отсоединение от сети только подключенных к нему компьютеров и концентраторов.

 

Локально-вычислительные сети Новый Уренгой


Звезда-кольцо (star-ring)- несколько похожа на звезду-шину. И в той, и в другой топологии компьютеры подключаются к концентраторам. Отличие в том, что концентраторы в звезде- шине соединены магистральной линейной шиной, а в звезде-кольце все концентраторы подключены к главному концентратору, образуя звезду. Кольцо же реализуется внутри главного концентратора.

Роль и функции администратора локальных сетей


Сеть, которая может работать сама по себе, еще не придумана. Время от времени нужно подключать новых пользователей, а среди существующих некоторых удалять. Приходится устанавливать новые ресурсы и предоставлять их в совместное пользование, кроме того, предоставлять права на доступ к ним. Этими проблемами занимается сетевой администратор.


Централизованное управление ЛВС представляет собой очень трудную задачу. До сих пор нет универсального набора средств для выполнения функций администратора компьютерной сети. Имеются лишь программные и аппаратные средства для частичного выполнения этой работы. Администратор сети должен обладать очень высокой квалификацией и творческим подходом при применении тех или иных средств для решения нестандартных ситуаций, возникающих в компьютерных сетях. Он должен достаточно хорошо разбираться в конфигурациях сетей, их производительности, в вопросах учета и планирования, в защите данных и прикладных программ.


В функции администратора входят:
- учет пользователей и разграничение прав доступа;
- защита данных;
- обучение и поддержка пользователей;
- модернизация существующего программного обеспечения и установка нового;
- архивирование и резервное копирование данных;
- предупреждение потери данных;
- защита сети от вирусов;
- мониторинг и управление пространством для хранения данных на сервере;
- модернизация и замена компонентов сети и др.

2016 © ООО "ВЭБ технологии". Новый Уренгой.