Раздел 6. Локальные и глобальные сети эвм. Защита информации в сетях

6.1. Сетевые технологии обработки данных

Назначение сетей: организация оперативного обмена информацией и совместного ее использования, разделение (совместное использование) и более равномерная загрузка дорогостоящих ресурсов (дисковых систем, принтеров и т.п.), создания гибкой рабочей среды (возможность организации работы по гибким графикам, на удаленных рабочих местах).

Сеть (с точки зрения ее пользователей) можно определить как группу компьютеров (ЭВМ и терминалов), соединенных между собой при помощи коммутационного оборудования (специальной аппаратуры) и программного обеспечения, обеспечивающего обмен информацией между компьютерами данной группы.

В сеть могут объединяться компьютеры различных типов (мэйнфреймы, RISC- и CISC-компьютеры и т.п.).

Компьютер, подключенный к сети, на котором работает ее пользователь, называют обычно рабочей или терминальной станцией (РС), т.е. это компьютер, через который пользователь получает доступ к сети. Рабочая станция всегда связана с работой в сети конкретного пользователя, получающего через РС доступ к ресурсам сети, с решением конкретных прикладных задач.

Существуют компьютеры, которые используются как управляющие центры в сети, с которыми не работает непосредственно пользователь. Такие компьютеры называют серверами. Сервер имеет ресурсы и осуществляет управление ими, обеспечивая доступ к ним от других узлов сети. Тип сервера определяется типом ресурсов, которыми он управляет (например: файл-сервер, управляющий дисковым накопителем, обеспечивающий хранение и архивное обслуживание информации для компьютеров в сети; сервер печати, управляющий работой принтера(ов); коммутационные процессоры, обеспечивающие соединения с другими средствами сети, т.е. обеспечивающие связь рабочих станций друг с другом и с другими серверами).

Существуют различные типы сетей. Если компьютеры, объединенные в сеть, расположены недалеко друг от друга и соединены с помощью высокоскоростных адаптеров и цифровых линий связи, то такую сеть называют локальной вычислительной сетью (ЛВС). Локальная вычислительная сеть (LAN – Local Area Network) – это группа расположенных в пределах некоторой территории компьютеров (в одной комнате, в одном или нескольких рядом стоящих зданиях).

По способу «распределения обязанностей» между компьютерами сети локальные сети делят на одноранговые сети и сети с выделенным сервером.

В сетях с выделенным сервером (их иногда называют сетями клиент-серверного типа) выделяется компьютер, играющий роль сервера, т.е. предоставляющий свои ресурсы в распоряжение пользователей, работающих на других компьютерах в сети, управляющий доступом пользователей к этим ресурсам. На сервере устанавливается специальная сетевая ОС, обеспечивающая выполнение функций сервера.

Одноранговые сети включают несколько компьютеров, каждый из которых может играть роль сервера, предоставляя в распоряжение других компьютеров свои ресурсы (каталоги, принтеры и т.п.). Таким образом, компьютеры равноправны, могут меняться ролями. Работа одноранговых сетей обеспечивается также операционными системами (например WindowsXP).

Эти два класса сетей различаются по своим характеристикам. В одноранговые сети обычно объединяется небольшое количество компьютеров (до 10), пользователи которых обмениваются информацией. В сети с выделенными серверами объединяются десятки и сотни компьютеров. Выделенные серверы имеют большие вычислительные мощности, обеспечивая доступ к своим ресурсам большого количества пользователей. Сети с выделенным сервером обеспечивают более жесткие требования к защите информационных ресурсов. В настоящее время создаются сети с выделенными серверами, поверх которых строятся одноранговые сети, что обеспечивает преимущества каждого класса сетей.

Локальные вычислительные сети масштаба предприятия могут включать в себя несколько сетей, в них могут использоваться разные сетевые архитектуры, или топологии. Такие сети называют мультисетями.

Если в сеть объединяются отдельные территориально рассредоточенные компьютеры или локальные сети, расположенные на значительном удалении друг от друга, то связь обычно осуществляется через модемы и дальние низкоскоростные аналоговые линии связи, а сети такого типа называют глобальными сетями. Глобальные сети (WAN – Wide Area Network) объединяют узлы, расположенные в разных географических областях. Они охватывают расстояния в сотни и тысячи километров.

Общедоступные сети передачи данных предоставляют свои услуги всем желающим за определенную плату. Сети общего пользования строятся телекоммуникационными компаниями или государственными учреждениями, предоставляемые ими средства совместно используются компьютерами и терминалами многих фирм или учреждений. Любой компьютер, включенный в сеть может послать информацию любому другому компьютеру, если это не нарушает правила системы защиты и принятые ограничения.

В настоящее время широко используются сети масштаба предприятия, или корпоративные сети, объединяющие отдельные компьютеры и локальные сети, принадлежащие одному предприятию. Связь в этих сетях обычно осуществляется через выделенные или принадлежащие данному предприятию линии и средства связи. Частные сети организуются в рамках одной корпорации или государственного учреждения. Их создатели арендуют линии связи для частного пользования, конструируют сеть с помощью своих средств коммутации. В настоящее время большинство частных сетей строится на базе выделенных арендуемых линий, а не на базе коммунальных коммутируемых сетей передачи данных.

Способы передачи информации, коммутация в сетях

Передача данных в сетях производится следующими традиционными методами: коммутацией каналов, коммутацией сообщений и коммутацией пакетов.

Коммутация – это метод установления связи, который обеспечивает передачу информации из одной точки (узла сети) в другую между динамически меняющимися источниками и приемниками данных. Каналом связи называют физическую среду и аппаратные средства, осуществляющие передачу информации от одного узла коммутации к другому либо к адресату связи. Канал связи, оснащенный аппаратурой для передачи дискретной информации, называют каналом передачи данных (информационным каналом).

В настоящее время наиболее распространенным способом коммутации является коммутация пакетов. Коммутация пакетов предусматривает, что перед отправкой информации передаваемое сообщение подвергается в интерфейсных процессорах пакетированию – разбивается на пакеты ограниченной длины. Каждый пакет сопровождается служебной информацией (заголовком), где указываются адреса отправителя и получателя информации, номер пакета в сообщении и другая системная информация (например, о типе пакета – служебный или содержащий данные и т.п.). Пакеты являются независимыми единицами информации, передаваемыми по сети. По одному и тому же каналу в одно и то же время могут вперемежку передаваться пакеты, принадлежащие разным сообщениям. Пакеты одного сообщения могут передаваться адресату разными маршрутами. Это уменьшает время передачи, увеличивает надежность и защищенность. В пункте назначения интерфейсный процессор должен сформировать из полученных пакетов сообщение в его исходной форме. Общедоступные сети передачи данных обеспечивают коммутацию данных в виде пакетов.

Маршрутизация в сетях

Маршрутизация в сетях – это задача определения пути, по которому должна передаваться информация (сообщения или пакеты) от ее отправителя к получателю. Маршрутизация в сети имеет три первичные цели: обеспечить минимально возможные задержки и максимальную пропускную способность сети; обеспечить минимальную стоимость передачи информации; обеспечить каждый пакет максимальной возможной защитой и надежностью.

При решении задачи маршрутизации в коммутаторах для передвижения данных через сеть к конечному получателю (адресату) используются как программные, так и аппаратные средства. Для определения оптимального пути передачи информации используются маршрутизаторы.