Раздел – “Администрирование в информационных системах”
Основные проблемы построения сетей. Основные аппаратные и программные компоненты компьютерных сетей.
Выделяют три основных группы проблем построения вычислительных сетей.
Первая группа проблем связана с эффективностью взаимодействия отдельных частей распределённой системы. Включает в себя следующие проблемы:
Проблема реализации сетевых ОС (Windows 9x, NT, …) и сетевых приложений, обеспечивающих распределённую обработку данных.
Проблема транспортировки сообщений между компьютерами (данные могут при транспортировке не пройти, исказиться и т. п.).
Проблема безопасности и защиты информации от несанкционированного доступа.
Вторая группа проблем – проблемы физической передачи данных. Также включает в себя три основные проблемы:
Проблема выбора способа кодирования.
Д
Цифровые способы
анные в компьютере представляются в виде двоичных кодов (последовательностей нулей и единиц). Кодирование – это представление данных в виде электрических или оптических сигналов. Существуют различные способы кодирования данных:
а
)
Потенциальное
кодирование
(единице соответствует один уровень
напряжения, а нулю – другой и вычисляется
разность потенциалов)
1 0 1 0 1 0 0
б) Импульсное кодирование (для представления двоичных цифр используются импульсы различной полярности в зависимости от изменения напряжения)
в
)
Модуляция
– специфический способ представления
данных. При модуляции дискретная
информация представляется синусоидальным
сигналом той частоты, которую хорошо
передаёт имеющаяся линия связи. Это
аналоговый
способ
кодирования. Цифровое кодирование
применяется на каналах высокого качества,
а аналоговое – в том случае, когда канал
вносит сильные искажения в передаваемые
сигналы.
Проблема синхронизации передатчика одного компьютера с приёмником другого. Эта проблема может решаться двумя способами:
а) с помощью обмена тактовыми синхроимпульсами по отдельной линии (тактовые синхроимпульсы – это импульсы, идущие в одно и то же время на разных компьютерах);
б) с помощью периодической синхронизации заранее обусловленными кодами или импульсами определённой формы.
Проблема искажения данных. Решение: вычисление контрольной суммы и передача её по линиям связи после каждого байта или после некоторого блока байтов.
Третья группа проблем – это проблемы объединения нескольких компьютеров. Включает в себя две основные проблемы:
Проблема выбора топологии сети. Объединяя в сеть несколько компьютеров, необходимо решить, каким образом соединить их друг с другом, т. е. выбрать топологию.
Компьютеры, объединённые в сеть, часто называют рабочими станциями, узлами или host-ами. Между ними устанавливаются логические и физические связи. Логические связи представляют собой маршруты передачи данных между узлами и образуются путём соответствующей настройки коммуникационного оборудования.
Топология сети – это конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, маршрутизаторы), а рёбрам – физические или информационные связи между вершинами. Существует несколько различных видов топологий:
а
)Полносвязная–
каждый компьютер в сети (узел)
непосредственно связан со всеми
остальными..
Все остальные топологии неполносвязные.
б)Ячеистая – получается из полносвязной путём удаления некоторых связей. Допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для крупных сетей.
в)Общая шина – в ней компьютеры последовательно соединены одним кабелем.
г)Кольцо – получается из общей шины путём соединения начала и конца. Данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому.
д
)Звезда
– образуется, когда каждый компьютер
подключается непосредственно к общему
центральному устройству – концентратору.
Общая шина, кольцо и звезда – это основные топологии. Все остальные топологии получаются путём их модификации!
е)Модифицированная звезда – когда на одном из лучей звезды получается очередная звезда, т. е. получается в сети несколько концентраторов, иерархически соединённых между собой связями типа звезда. В итоге получившуюся структуру называют ещё иерархической звездой или деревом.
ж)Смешанная топология – сочетают в себе различные типы топологий.
Проблема организации совместного использования линий связи. В вычислительных сетях используют как индивидуальные линии связи между компьютерами, так и разделяемые, когда линии попеременно используются несколькими компьютерами. Это вызывает некоторые проблемы: как электрические (обеспечение качества передаваемых сигналов), так и логические (разделение во времени доступа к линиям). Эти проблемы решают процедуры согласования доступа к линиям связи, но они могут занимать много времени из-за чего падает производительность сети.
Проблема адресации компьютеров. По количеству адресуемых компьютеров адреса можно классифицировать следующим образом:
а) уникальный адрес – используется для идентификации отдельных компьютеров сети;
б) групповой адрес – идентифицирует сразу несколько компьютеров, поэтому данные, помеченные групповым адресом, доставляются каждому из узлов, входящих в группу;
в) широковещательный адрес – данные, направленные по такому адресу должны быть доставлены всем узлам сети;
г) в новой версии протокола IPv6 определён адрес произвольной рассылки, который, так де как и групповой адрес, задаёт группу адресов, однако данные, посланные по этому адресу, должны быть доставлены не всем адресам данной группы, а любому из них (но только одному!).
Ареса могут быть числовыми и символьными. Символьные адреса (имена) предназначены для запоминания людьми и обычно несут смысловую нагрузку.
Множество всех адресов, которые являются допустимыми в рамках некоторой схемы адресации, называется адресным пространством.
Выделяют три типа адресов и, соответственно, три системы адресации:
а)Машинный адрес (МАС-адрес) – предназначен для однозначной идентификации компьютеров в локальных сетях, поэтому им обладают абсолютно все устройства, способные связываться с сетью.
б) IP-адрес. IP-адреса имеют фиксированный и компактный формат, предназначенный для использования в больших сетях.
в) Доменный адрес (символьный адрес или имя) – это адрес, предназначенный непосредственно для запоминания людьми и несёт смысловую нагрузку.
Компьютерная сеть представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов.
Основные компоненты компьютерной сети:
- компьютеры (аппаратный слой);
- коммуникационное оборудование;
- сетевые операционные системы;
- сетевые приложения.
Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной моделью. В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ. Второй слой - это коммуникационное оборудование. Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства. Кабельные системы, повторители, мосты(работает на физическом(1) уровне), коммутаторы(работает на канальном (2) уровне модели OSI.), маршрутизаторы(сетевой(3)уровень ) и модульные концентраторыиз вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным обеспечением как по влиянию на характеристики сети, так и по стоимости.
Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). Самым верхним слоем являются различные сетевые приложения, такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др.
Сетевое приложение представляет собой распределенную программу, т. е. программу, которая состоит из нескольких взаимодействующих частей, каждая из которых выполняется на отдельном компьютере сети.
Программа сервер – специальная программа, предназначенная для обслуживания запросов на доступ к ресурсам данного компьютера от других компьютеров сети. Модуль сервера постоянно находится в режиме ожидания запросов, поступающих по сети.
Программа- клиент - специальная программа, предназначенная для составления и посылки запросов на доступ к удаленным ресурсам, а также получения и отображения информации на компьютере пользователя.
Сетевая служба - пара модулей «клиент - сервер», обеспечивающих совместный доступ пользователей к определенному типу ресурсов. Обычно сетевая операционная система поддерживает несколько видов сетевых служб для своих пользователей - файловую службу, службу печати, службу электронной почты, службу удаленного доступа и т. п.. (Примеры сетевых служб – WWW, FTP, UseNet).
Термины «клиент» и «сервер» используются не только для обозначения программных модулей, но и компьютеров, подключенных к сети. Если компьютер предоставляет свои ресурсы другим компьютерам сети, то он называется сервером, а если он их потребляет - клиентом. Иногда один и тот же компьютер может одновременно играть роли и сервера, и клиента.