Локальні комп’ютерні мережі
Локальну комп’ютерну мережу можна розглядати як сукупність серверів і робочих станцій.
Сервер – це комп’ютер, підключений до мережі, що забезпечує її користувачів певними послугами.
Послуги це мережні ресурси (програмні та апаратні), що розділяються між робочими станціями.
Робоча станція – це ПК, підключений до мережі, через який користувач дістає доступ до її ресурсів.
Робоча станція функціонує як у мережному, так і в локальному режимі. Вона оснащується власною ОС (Windows та ін.), забезпечує користувача базовим набором інструментів для розв’язання прикладних задач.
Найчастіше в локальній комп’ютерній мережі використовують файловий сервер. Він керує ресурсами мережі, забезпечуючи доступ до них з інших комп’ютерів мережі – робочих станцій. Основним ресурсом, що надається користувачам у спільне користування, є дискова пам’ять файлового сервера. Файл - сервер – це комп’ютер з великою ємністю дискової (від сотень гігабайтів до терабайтів) та оперативної пам’яті. В мережах може бути декілька файл –серверів. Файл - сервер працює під керуванням спеціальної ОС.
Якщо в комп’ютерній мережі реалізується розподільне оброблення даних між клієнтом і сервером то клієнтом вважається задача, робоча станція або користувач комп’ютерної мережі. Таким чином клієнт це все те що використовує послуги сервера.
Однорангова комп’ютерна мережа
У такій мережі немає єдиного центру керування взаємодією робочих станцій та єдиного пристрою для збереження даних. Кожна станція мережі може виконувати функції як клієнта, так і сервера. Користувачеві мережі можуть бути доступні всі пристрої, підключені до інших станцій (диски, принтери). Кожна станція може обслуговувати запити від інших робочих станцій і спрямовувати свої запити на обслуговування в мережі.
Переваги однорангової комп’ютерної системи – низька вартість і висока надійність. Недоліки її є:
залежність ефективності роботи від кількості станцій;
складність керування мережею;
складність забезпечення захисту інформації;
труднощі обновлення і зміни програмного забезпе6чення станцій.
Комп’ютерна мережа з виділеним сервером (клієнт - сервер)
У такій мережі один із комп’ютерів (сервер) виконує функції збереження даних, керування взаємодією між робочими станціями (клієнтами) і деякі сервісні функції. Виділений сервер називається сервером мережі. Взаємодія робочих станцій здійснюється через сервер. Переваги комп’ютерної мережі з виділеним сервером:
надійна система захисту інформації;
висока швидкодія;
відсутність обмежень на кількість робочих станцій;
простота керування та адміністрування порівняно з одноранговими мережами.
Недоліки:
висока вартість сервера;
залежність швидкодії та надійності від сервера;
менша гнучкість порівняно з одноранговою мережею.
Фізичне передавальне середовище і топологія мережі
Фізичне середовище забезпечує перенесення інформації між абонентами обчислювальної мережі. Таким середовищем є в основному три типи кабелів: вита пара, коаксіальний кабель, оптоволоконний кабель. Найпростіший варіант витої пари проводів – телефонний кабель. Вита пара яка немає екрану погано захищена від завад. Коаксіальний кабель краще захищений від завад і має більшу міцність. Оптоволоконний кабель має ідеальний захист від завад та високу швидкість передачі даних, але дорогий і менш технологічний в експлуатації.
Топологія мережі це логічна схема сполучення каналами зв’язку комп’ютерів (вузлів мережі). У локальних комп’ютерних мережах використовується одна з трьох основних топологій: моноканальна, кільцева, зіркоподібна. Інші технологій є похідними від наведених. Для визначення послідовності доступу вузлів мережі до каналу і запобігання накладанню передач пакетів даних різними вузлами служить певний метод доступу.
Метод доступу – це набір правил, що визначає використання каналу передачі даних, який сполучує вузли мережі на фізичному рівні.
Найпоширенішими методами доступу в локальних мережах наведених топологій є Ethernet, Token – Ring, Arcnet, що реалізуються відповідними мережними платами (адаптерами).
Мережа моноканального зв’язку. В мережі з такою топологією використовується один канал зв’язку, який об’єднує всі комп’ютери мережі (рис. 2). Найпоширенішим методом доступу тут є метод прослуховування носійної частоти і виявленням конфліктів.
Рисунок 2 - Локальна комп’ютерна мережа з моноканальною топологією
При цьому методі доступу вузол, перш ніж передати дані по комунікаційному каналу, прослуховує його і тільки пересвідчившись, що канал вільний, надсилає пакет. Якщо канал занятий, то вузол повторює спробу передати пакет через якийсь проміжок часу. Дані, передані одним вузлом мережі, надходять у всі вузли, але тільки вузол, для якого призначені ці дані, розпізнає і приймає їх. При цьому методі передачі даних можуть виникати конфлікти. Це пов’язано з затримкою сигналу під час проходження його по каналу: сигнал було передано, але він не дійшов до вузла, що прослуховує канал, внаслідок чого вузол, вважаючи канал вільним, почав передавати дані.
Характерним прикладом мережі з цим методом доступу є мережа Ethernet. Швидкість передачі даних 10 Мбіт/с. Стандарт Fast Ethernet має 100 Мбіт/с. Для оптоволоконного середовища передачі даних використовується технологія Gigabit Ethernet, швидкість передачі даних більше 100 Мбіт/с.
Вузли Ethernet підключаються до концентратора (хаба). Цей пристрій має вигляд невеликого блока зі спеціалізованим комп’ютером, що містить від трьох-чотирьох до кількох десятків рознімань для підключення сегментів мережного кабелю.
Мережна кільцева топологія. В ній як канал зв’язку використовується замкнене кільце з приймачів-передавачів, сполучених коаксіальним або оптичним кабелем (рис. 3).
Рисунок 3 - Локальна комп’ютерна мережа з кільцевою топологією
Найпоширенішим методом доступу в мережі цієї топології є Token-Ring – метод доступу з передачею маркера.
Маркер - це пакет, забезпечений спеціальною послідовністю бітів. Він послідовно передається по кільцю від вузла до вузла в одному напрямку. Кожний вузол ретранслює маркер, що передається. Вузол може передати свої дані, якщо він одержав порожній маркер. Із пакетом маркер передається доти, доки не виявиться вузол, якому призначений пакет. У цьому вузлі дані приймаються, але маркер не звільняється, а передається по кільцю далі. Тільки повернувшись до відправника, який може пересвідчитися, що передані їм дані благополучно одержані, маркер звільняється від даних. Порожній маркер передається наступному вузлу, який за наявності у нього готових до передачі даних заповнює його і передає по кільцю. Швидкість передачі даних у цьому методі передачі даних 4 Мбіт/с. Надійність мережі залежить від надійності кожного комп’ютера. Несправність в одному вузлі призводить до розриву всього кільця.
Мережа зіркоподібної топології. В такій топології є активний центр – комп’ютер (або інший мережний пристрій), що об’єднує всі комп’ютери мережі. Активний центр повністю керує комп’ютерами, підключеними до нього через концентратор, який виконує функції розподілу і підсилення сигналів (рис. 4).
Рисунок 4 - Локальна комп’ютерна мережа з зіркоподібною технологією
Одним із методів доступу до каналу передачі даних з активним центром є метод Arcnet. У ньому також використовується маркер, що передається від вузла до вузла (немовби по кільцю), обходячи вузли в порядку зростання їх адрес. Кожний вузол регенерує маркер. Швидкість передачі даних у такій мережі 2 Мбіт/с.
Для зв’язку між мережами використовують мости (bridges) і маршрутизатори (routers). Мости використовують для з’єднання мереж які мають однакову топологію. Міст або маршрутизатор одержує пакети, надіслані комп’ютером однієї мережі комп’ютеру іншої мережі, переадресовує їх і відправляє на вказану адресу. Маршрутизатори сполучають мережі з різними комунікаційними системами, оскільки мають засоби перетворення пакетів одного формату на інший. Існують мости – маршрутизатори, що об’єднують функції обох засобів. Для забезпечення зв’язку мереж з різними комп’ютерними системами призначенні шлюзи (gateway). Через шлюз локальна мережа може бути сполучена з великою ЕОМ. Часто локальні мережі зв’язують з глобальними через шлюзи.