Т3_ Булгакова (Информационные технологии) (2)

7. ЛОКАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ

7.1. Компьютерные сети

Компьютерной сетью называется группа компьютеров, соединенных между собой с помощью специальной аппаратуры, обеспечивающей обмен данными. Компьютерные сети создаются с целью объединения ресурсов нескольких компьютеров (от двух до нескольких миллионов). Под ресурсами компьютера понимаются память, в которой хранится информация, и производительность процессора, определяющая скорость обработки данных. В компьютерной сети общая память и производительность всей вычислительной системы распределены между входящими в нее ЭВМ. Это позволяет создавать распределенные базы данных и выполнять распределенную обработку данных, когда вычислительная задача решается сразу на нескольких компьютерах.

Компьютерныесетиподразделяютсяна локальныеи глобальные. Компьютерные сети предназначены для решения следующих

задач:

–обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов сети;

–обеспечение совместного доступа к ресурсам данных. Например, все участники локальной сети могут использовать

одно общее печатающее устройство — сетевой принтер. Это же относится и к программному обеспечению.

7.2. Топология локальных сетей

Локальной сетью называются компьютеры, расположенные в пределах одного или нескольких рядом стоящих зданий и объединенные с помощью кабелей и разъемов. Так как электрический сигнал ослабевает при передаче по кабелю, то расстояние между компьютерами в локальной сети ограничено. Обычно длина кабеля, по которому передаются данные между компьютерами, не должна превышать 1 км. Для подключения компьютера к локальной сети требуется устройство, называемое сетевым адаптером.

Если в сети имеется специальный компьютер, выделен­ный для совместного использования участниками сети, он называется файловым сервером. Компьютерные сети, вкоторых нет­выделенного

61

компьютера и все компьютеры равноправны, называются одноранговыми.

Пользователи, работающие в локальной сети, могут иметь разные права доступа к общим ресурсам сети. Управление правами доступа называется администрированием сети. Эту функцию выполняет системный администратор.

Для подключения ксети каждый компьютер должен быть снабжен сетевой платой (адаптером), обеспечивающим его сопряжение с линией связи и с другими компьютерами, и специальным программным обеспечением. Линия связи, соединяющая компьютеры в сеть, проходит через все сетевые платы.

Способ соединения компьютеров в сеть называется топологией сети. Все локальные сети строятся на основе трех базовых топологий: «звезда», «кольцо» и «шина».

Топология «звезда» характерна тем, что вней все узлы соединены с одним центральным узлом коммутации (рис. 14).

Центральный

узел

коммутации

Рис. 14. Звездообразная топология сети

Достоинство такой топологии состоит в экономичности и удобстве организации управления взаимодействием компьютеров (абонентов). Звездообразную сеть легко расширить, поскольку для добавления нового компьютера нужен только один новый канал связи. Существенным недостатком звездообразной топологии является низкая надежность, поскольку при отказе центрального узла коммутации выходит из строя вся сеть.

В топологии «кольцо» компьютеры подключаются к повторителям (ретрансляторам) сигналов, связанным в однонаправленное кольцо (рис. 15).

62

легкая расширяемость и экономичность каналов связи. Недостатком является уменьшение пропускной способности сети при больших объемах передаваемой информации.

В настоящее время часто используются комбинированные топологии типа «звезда-шина» и «звезда-кольцо». В топологии «звездашина» несколько звездообразных сетей объединяются с помощью магистральной шины. При топологии «звезда-кольцо» несколько звездообразных сетей соединяются своими центральными узлами коммутации в кольцо.

7.3. Организация компьютерной сети предприятия

Для повышения эффективности и степени автоматизации информационной технологии, реализуемой с помощью АРМ, последние должны быть объединены в локальные сети с выходов в корпоративную и глобальную сеть. Физическая реализация информационной технологии в управлении предприятием, как правило, содержит в себе черты организационной структуры ипредставляет собой компьютерную сеть, разбитую на сегменты, связь между которыми осуществляется через устройство коммутации — мост (рис. 17).

Сегмент администрации содержит АРМ директора и главных специалистов. К этому сегменту подключен сервер, накотором хранится банк данных предприятия и основное функциональное программное обеспечение.

Шинная технология сегмента позволяет обмениваться данными между главными специалистами предприятия идиректором, ачерез мост связываться с АРМ служб главных специалистов (бухгалтерия, планово-экономический отдел и т. д.). В этом сегменте подготавливаются и принимаются решения по управлению.

Службы главных специалистов выделены в сегменты и через мост могут взаимодействовать между собой иАРМ главных специалистов. На компьютерах этих сегментов вычислительной сети предприятия разрабатываются производственные планы, ведется учет и анализ производственных параметров, подготавливается агрегированная информация и рекомендации по управлению производством для сегмента администрации. Производственная информация, характеризующая динамику производственного процесса на предприятии, собирается и проходит первичную обработку в сегментах производственных подразделений. Сервер вычислительной сети

64

В магистральный канал связи

АРМ

Сегменты служб специалистов

Модем Модем

Рис. 17. Топология компьютерной сети крупного предприятия

предприятия через устройство сопряжения подключается к магистральному каналу, дающему выход в корпоративные сети и в Интернет.

В крупных предприятиях и объединениях производственные подразделения часто удалены от административного здания, что требует каналов связи для подключения удаленных сегментов. Для этой цели может быть использована коммутируемая телефонная сеть, передача данных по которой осуществляется с помощью

65

модема­ . В этом случае сегменты производственных подразделений подключаются через удаленные мосты имодемы к телефонной сети. К ней же через модем подключается либо административный сегмент, либо мост вычислительной сети административного здания.

Передача данных по телефонной сети общего пользования отличается низким качеством и скоростью. Поэтому для надежного подключения сегментов производственных подразделений к сети администрации предприятия желательно иметь выделенные телефонные линии.

Устойчивая работа вычислительной сети невозможна без управления. Функции управления сетью возлагаются на администратора сети. В его функции входят физическая и программная организация работы сети, управление трафиком, поддержание врабочем состоянии сетевого программного обеспечения и оборудования.

66

8. ГЛОБАЛЬНАЯ КОМПЬЮТЕРНАЯ СЕТЬ ИНТЕРНЕТ

8.1. Глобальные сети

Расширение локальных сетей и удлинение линий связи привело

кнеобходимости создания распределенных или глобальных сетей, в которых компонентами служат не отдельные компьютеры, а локальные сети, называемые сегментами.

Глобальные сети объединяют компьютеры, расположенные на значительном расстоянии друг отдруга (в разных городах истранах). Для соединения компьютеров в глобальную сеть используются специальные средства связи: оптоволоконные линии, телефонные каналы, радиорелейные линии, космическая связь и т. п. Скорость передачи данных в сети зависит от качества канала связи. Наиболее массовым каналом связи в настоящее время является телефонный канал. Для подключения компьютера к телефонному каналу необходимо устройство, которое называется модемом (модулятор-демо- дулятор).

Объединение большого числа отдельных сетей привело в итоге

кобразованию единой всемирной компьютерной сети.

Отличительной особенностью Интернета является высокая на­ дежность. При выходе из строя части компьютеров и линий связи сеть будет продолжать функционировать. Такая надежность обеспечивается тем, что в сети Интернет нет единого центра управления. Если выходят из строя некоторые линии связи, сообщения передаются по другим линиям. Интернет обеспечивает обмен информацией между всеми компьютерами, которые входят в локальные сети, подключенные к нему.

Основные ячейки Интернета — локальные вычислительные сети. Если локальная сеть подключена к Интернету, то и каждый компьютер этой сети также может подключиться к Интернету. Существуют также компьютеры, самостоятельно подключенные к Интернету, называемые хост-компьютерами. Каждый подключенный к сети компьютер имеет свой уникальный адрес.

Пользователи подключаются к сети через поставщиков услуг сети Интернет, которые называются провайдерами. Провайдеры имеют множество линий для подключения пользователей и высокоскоростные линии связи для подключения к остальной части

67

Интернета­ . Мелкие поставщики подключены кболее крупным ит. д. Все организации, соединенные между собой высокоскоростными линиями связи, образуют базовую часть, или хребет Интернета. Если поставщик подключен непосредственно к хребту, то скорость передачи информации будет максимальной.

8.2.Службы Интернета

Взависимости от конкретных целей и задач клиенты сети используют те службы, которые им необходимы.

Разные службы имеют разные протоколы. Они называются прикладными протоколами. Их соблюдение обеспечивается и поддерживается работой специальных программ. Чтобы воспользоваться услугами какой-либо из служб Интернета, необходимо установить на компьютере программу, способную работать по протоколу данной службы. Такие программы называют клиентскими. После этого необходимо установить связь ссервером, предоставляющим данную услугу.

Рассмотрим наиболее распространенные службы Интернета.

1. Служба удаленного управления компьютером (Telnet). Это

одна из наиболее ранних служб. Подключившись кудаленному компьютеру по протоколу этой службы, можно управлять его работой. Такое управление называется терминальным. Эта служба применяется для выполнения сложных математических расчетов на удаленных вычислительных центрах. Если для вычислений на персональном компьютере требуется несколько дней непрерывной работы, а на удаленной супер-ЭВМ всего несколько минут, то персональный компьютер применяется дляудаленного ввода данных вЭВМ иприема полученных результатов. Протоколы Telnet применяются так же для дистанционного управления техническими объектами.

2. Электронная почта (E-mail). Это один из важнейших информационных ресурсов Интернета. Электронная почта во многом похожа на обычную почтовую службу. Корреспонденция подготавливается пользователем на своем рабочем месте либо программой подготовки почты, либо обычным текстовым редактором. Затем пользователь должен вызвать программу отправки почты.

Обеспечением работы этой службы занимаются специальные почтовые серверы. Почтовые серверы получают сообщения от клиентов и пересылают их по цепочке к почтовым серверам адресатов,

68

где эти сообщения накапливаются. При установлении соединения между адресатом и его почтовым сервером происходит автоматическая передача поступивших сообщений на компьютер адресата.

3.Телеконференции (Usenet). Службателеконференцийпостроена по принципу электронных досок объявлений. Пользователь может поместить свою информацию в одну из групп новостей Usenet,

иона станет доступной другим пользователям, которые подписались на данную группу новостей.

Для работы со службой телеконференций нужно установить на компьютере клиентскую программу, связаться с сервером групп новостей, оформить подписку на определенную группу и периодически получать свои сообщения, приходящие по теме этой группы. Слово «подписка» вданном случае непредполагает со стороны клиента никаких платежей.

Сообщение, направленное на сервер группы новостей, отправляется с него на все серверы, с которыми он связан, если на них данного сообщения еще нет. Далее процесс повторяется.

На каждом сервере сообщение хранится ограниченное время (обычно неделю), и все желающие могут в течение этого времени с ним ознакомиться. Распространяясь во все стороны, менее чем за сутки сообщение охватывает весь земной шар. Далее распространение затухает, т. к. на сервер, уже получивший данное сообщение, повторная передача не производится.

4.Служба World Wide Web (WWW). Название службы пере-

водится как широкая мировая паутина. World Wide Web — это единое информационное пространство, состоящее из сотен миллионов взаимосвязанных электронных документов, хранящихся на webсерверах. Отдельные документы называются web-страницами. Группы тематически объединенных web-страниц называются web-узлами или web-сайтами. Один физический web-сервер может содержать достаточно много web-узлов, каждому из которых отводится отдельный каталог на жестком диске сервера.

От обычных текстовых документов web-страницы отличаются тем, что они оформляются без привязки к конкретному носителю. Самой важной особенностьюweb-страницявляютсягипертекстовые ссылки. С любым фрагментом текста или рисунком можно связать иной web-документ, т. е. установить гиперссылку. В этом случае при щелчке левой кнопкой мыши натексте или рисунке, являющемся гиперссылкой, отправляется запрос надоставку нового документа. Этот документ может иметь гиперссылки надругие документы.

69

Таким образом, совокупность огромного числа гипертекстовых электронных документов, хранящихся на серверах WWW, образует своеобразное гиперпространство документов, между которыми возможно перемещение.

8.3.Адресация пользователей и файлов

вИнтернете

Каждый пользователь подключенный к Интернету, имеет свой уникальный адрес. Этот адрес может быть записан в двух формах: в виде цифрового IP-адреса или доменного адреса.

Цифровой адрес состоит из 4 групп и может иметь, например, следующий вид: 192.45.9.150. Первая ивторая группа чисел— адрес сети; третья — адрес подсети; четвертая — адрес компьютера.

Числовая адресация удобна длямашинной обработки, но неудобна для использования человеком. Поэтому кроме IP-адреса каждому компьютеру присваивается символьное доменное имя. Система доменных адресов строится по иерархическому принципу. На самом верхнем уровне находятся национальные домены. Россия имеет два доменных имени: .su и .ru.

Вслед за доменами верхнего уровня следуют домены, определяющие либо регион, либо организацию. Далее могут идти либо небольшиеорганизации,либоподразделениябольшихорганизаций. Запись доменного имени начинается с домена нижнего уровня. Домены разделяются точкой. Доменное имя имеет вид: <каталог пользователя>@домен.домен…домен.ru. Например, Lipenkov@sgu.chel.ru

Переводом доменных имен в связанные с ними IP-имена занимается служба имен доменов DNS (Domain Name System). На серверах этой службы находятся таблицы соответствия цифровых и доменных имен. Любой запрос, полученный от компьютера, сначала обрабатывается сервером DNS, а затем направляется по IP-адресу.

Адрес любого файла в Интернете определяется унифицированным указателем ресурса — URL.

Адрес URL состоит из трех частей.

Первая часть — указание службы, которая осуществляет доступ к данному ресурсу. Обычно обозначается именем прикладного протокола данной службы. Например, для службы WWW прикладной протокол имеет имя HTTP (HyperText Transfer Protocol — протокол

70