1.7. Особенности информационных технологий компьютерных сетей

Современные ИТ характеризуются развитием методов и средств распределенной обработки данных. Начальным этапом развития таких методов считается использование многомашинных систем, высшей стадией – компьютерные сети различных уровней: локальные, корпоративные и глобальные сети.

Компьютерная сеть – совокупность компьютеров, объединенных каналами передачи данных для обмена информацией и коллективного использования информационных, аппаратных и программных ресурсов сети.

Информационные ресурсы сети – базы данных общего и специального назначения, предназначенные для решения задач в сети. Аппаратные ресурсы сети – компьютеры различных типов, средства территориальных средств связи, аппаратура связи и согласования работы сетей одного и того же уровня или различных уровней. Программные ресурсы сети – комплекс программ для планирования, организации и осуществления коллективного доступа пользователей к общесетевым ресурсам, автоматизация процессов обработки информации, динамического распределения и перераспределения общесетевых ресурсов.

Компьютерные сети обеспечивают реализацию следующих возможностей:

• организовать параллельную обработку данных несколькими компьютерами;

• создавать распределенные базы данных;

• специализировать отдельные компьютеры для решения определенных классов задач;

• автоматизировать обмен информацией и программами между отдельными компьютерами и пользователями сети;

• резервировать вычислительные мощности и средства передачи данных в случае отказов отдельных ресурсов сети;

• перераспределять вычислительные мощности между пользователями сети в зависимости от изменения потребностей и сложности решаемых задач;

• сочетать работу в различных режимах: пакетном, режиме «запрос-ответ», режиме сбора, передачи и обмена информацией.

Компьютерные сети обычно классифицируют по следующим признакам.

1. По территориальному распределению:

локальные сети, которые связывают абонентов одной организации, расположенных в одном или нескольких близлежащих зданиях, и для связи используется единый высокоскоростной канал передачи данных;

региональные сети, объединяющие пользователей города, области, небольших стран, и использующие для связи чаще всего телефонные линии;

глобальные сети, объединяющие пользователей по всей планете через спутниковые каналы связи и телефонные линии.

2. По типу компьютеров, входящих в сеть:

однородные (гомогенные) сети, состоящие из программно совместимых компьютеров;

неоднородные (гетерогенные) сети, состоящие из программно несовместимых компьютеров.

3. По типу организации передачи данных:

сети с коммутацией каналов, в которых устанавливается прямая связь с абонентом на некоторое время в пределах общей очереди;

сети с коммутацией сообщений, содержащие узлы коммутации, которые получают сообщение, запоминают его и , в случае освобождения канала связи с абонентом по определенному адресу, передают это сообщение;

сети с коммутацией пакетов, позволяющие на передающем пункте разбивать длинное сообщение на пакеты и передавать его пакетами.

4. По режиму передачи данных:

широковещательные сети, в которых в каждый момент времени на передачу данных может работать только одна рабочая станция, а все остальные станции в это время работают на прием;

последовательные сети, в которых передача данных производится последовательно от одной станции к соседней, причем на разных участках сети могут использоваться различные виды физической передающей среды.

5. По характеру реализуемых функций:

вычислительные сети, предназначенные для решения задач управления на основе вычислительной обработки исходной информации;

информационные сети, предназначенные для получения справочных данных по запросам пользователей;

смешанные сети, реализующие вычислительные и информационные функции.

6. По способу управления:

сети с централизованным управлением, в которых все функции управления и координации выполняемых сетевых операций сосредоточены в одном или нескольких управляющих компьютерах;

сети с децентрализованным управлением, в которых каждый узел сети имеет полный набор программных средств для координации выполняемых сетевых операций;

смешанные сети, в которых в определенном сочетании реализованы принципы централизованного и децентрализованного управления.

Локальные вычислительные сети (ЛВС) обеспечивают решение следующих задач:

• обмен информацией между абонентами сети, что позволяет сократить бумажный документооборот;

• обеспечение распределенной обработки данных, связанное с объединением автоматизированных рабочих мест (АРМ) всех специалистов организации в сеть с единой базой данных;

• поддержка принятия управленческих решений;

• организация собственных информационных систем, содержащих автоматизированные банки данных;

• коллективное использование ресурсов, таких, как высокоскоростные печатающие устройства, запоминающие устройства большой емкости, мощные средства обработки информации, прикладные программные системы, базы данных и знаний.

Основными компонентами ЛВС являются:

• рабочая станция – это персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к сетевым ресурсам; станция функционирует как в сетевом, так и в локальном режиме и обеспечивает пользователя всем необходимым инструментарием для решения прикладных задач;

• сервер – это компьютер, выполняющий функции управления сетевыми ресурсами общего доступа: осуществляет хранение данных, управляет базами данных, выполняет удаленную обработку заданий, обеспечивает печать заданий и др.;

• сетевой адаптер (сетевая карта) относится к периферийным устройствам персонального компьютера, непосредственно взаимодействующим со средой передачи данных;

• повторители и концентраторы; основная функция повторителя – повторение сигналов, поступающих на его порт, он улучшает электрические характеристики сигналов и их синхронность; концентратор (или hub) – это многопортовый повторитель, который реализует не только функцию повторителя, но и концентрирует в одном центральном устройстве функции объединения компьютеров в сеть;

• мост (ретрансляционная система, соединяющая каналы передачи данных), коммутатор (многопортовый и многопроцессорный мост, обрабатывающий кадры со скоростью, значительно превышающей скорость работы моста); мосты и коммутаторы делят общую среду передачи данных на логические сегменты; основное отличие мостов и коммутаторов: мост обрабатывает кадры последовательно, а коммутатор – параллельно (одновременно между всеми парами своих портов);

• маршрутизатор – ретрансляционная система, соединяющая две коммуникационные сети либо их части; маршрутизаторы обмениваются информацией об изменении структуры сетей, трафике и их состоянии, а также соединение административно независимых коммуникационных сетей;

• шлюз – ретрансляционная система, обеспечивающая взаимодействие информационных сетей с различными наборами протоколов всех уровней модели открытых систем;

• каналы связи (кабельные и беспроводные) – это физическая среда для передачи информации между рабочими станциями или узлами связи;

• сетевая операционная система – комплекс программ, обеспечивающих в сети обработку, хранение и передачу данных; она необходима для управления потоками сообщений между рабочими станциями и сервером.