Технические средства лвс
ЛВС — это совокупность ПЭВМ, кабелей, сетевых адаптеров и других аппаратных средств, работающих под управлением сете¬вой операционной системы и прикладного программного обес¬печения. В ЛВС каждая ПЭВМ называется рабочей станцией, кроме 1 или нескольких компьютеров, которые пред-назначены для выполнения функций файл-серверов. Каждая рабочая станция и файл-сервер содержат карты адаптеров, соединенных между собой с помощью сетевых кабелей. В дополнение к локальной ОС на каждой рабо¬чей станции активизируется сетевое ПО, позволяющее станции взаимодействовать с файловым сервером. Аналогично, на файловом сервере запускается сетевое ПО, позволяющее ему взаимодействовать с рабочей станцией и обеспечивать ей доступ к своим файлам.
Некоторые компоненты:
Рабочие станции. Вычислительные средства, объединенные в ЛВС, делятся на 2 типа: рабочие станции, предназначенные для работы пользователей, и файловые серверы, как правило, недоступные для обычных пользователей. Рабочая стан¬ция является однопользовательской, а файловый сервер позволяет многим пользователям использовать его ресурсы.
В составе ЛВС могут использоваться так называемые бездис¬ковые рабочие станции, не имеющие собственных дисководов. Для таких станций доступ к файлам полностью определяется ЛВС. Сегодня, как правило, рабочие станции имеют дисковую память.
Рабочая станция, являясь типовой ПЭВМ, при своем вклю¬чении в сеть приобретает некоторые отличия:
на экране во время загрузки ОС появ¬ляются дополнительные сообщения, которые информируют о том, что сетевая ОС загружается в рабочую станцию; перед началом работы пользователь должен сообщить свое имя и пароль; после подключения к ЛВС пользователю становятся дос¬тупными дополнительные накопители; пользователи могут использовать принтеры и др. уст¬ройства ЛВС, находящиеся вне рабочего места.
Сетевые адаптеры. Для подключения ПЭВМ в ЛВС на материнской(системной) плате устанавливается специальная печатная плата, назыв. «карта сетевого адаптера». С помощью этого адаптера рабочая станция отправляет за-прос к файловому серверу и получает ответ через сетевой адап¬тер.
Одновременно только 2 сетевых адаптера (включая сетевой адаптер файлового сервера) могут обмениваться информацией друг с другом. Применяемые сетевые адаптеры принадлежат, как правило, к одному из двух типов: 1)с обнаружением коллизий; 2)с передачей маркера.
Обнаружение коллизий - процесс обнаружения попытки одновременной (и поэтому безуспешной) передачи со¬общений разными рабочими станциями.
Передача маркера — это метод доступа к среде (кабелю), в котором от одной рабочей станции к другой передается маркер, дающий разрешение на передачу сообщения.
Адаптеры обоих типов имеют соответствующий набор аппа¬ратных средств для определения разрешения на передачу пакета в физическую среду или приема адресованного к нему сообще¬ния. Пакет можно ассоциировать как совокупность взаимосвязанных слов в предложении или группу чисел, значимость которых определяется их совокупно¬стью.
В основе процессов приема и передачи информации лежат 7 основных операций.
1.Передача данных. Данные передаются из ОЗУ ПЭВМ в се¬тев. адаптер или из адаптера в память ПЭВМ через программи¬руемый канал ввода/вывода, канал прямого доступа к памяти или разделяемую память.
2.Буферизация. Во время обработки в сетевом адаптере дан¬ные хранятся в некоторой буферной памяти. Буфер позволяет осуществлять доступ ко всему пакету, имея объем, достаточный для размещения целого пакета. Буферизация ин-формации необхо¬дима для согласования между собой скоростей обработки ин¬формации различными компонентами ЛВС.
3.Формирование пакета. Адаптер должен разделить данные на определенные порции, при этом добавляя к пакету данных заголовок и окончание, которые являются оболочками так называемого «физического уровня». После этой стадии в сетевом адаптере оказывается готовый к передаче пакет данных.
4.Доступ к кабелю. В схеме с контролем несущей CSMA/CD перед началом передачи сетевой адаптер убеждается, что линия не занята. В схеме с маркерным доступом адаптер ждет поступ¬ления маркера, по которому адаптер формирует сигнал на использование канала связи.
5. Преобразование данных. Данные передаются по кабелю в последовательном коде, бит за битом. Поэтому перед передачей они должны быть преобразованы из параллельного кода в после¬довательный.
6. Кодирование/декодирование данных. На этом этапе преду¬сматривается формирование электрических сигналов, используе¬мых для физического представления данных в канале связи.
7. Передача/прием сигналов. Закодированные электрические сигналы (импульсы) данных передаются в кабель. При приеме импульсы подвергаются декодированию.
Сетевые кабели. - проводники элек¬трических сигналов, использующиеся для соединения ПЭВМ и других аппаратных средств в вычислительную сеть. Сетевые кабели выполняют роль физической среды, использующейся для передачи данных. Существует множество различных модификаций кабелей для ЛВС. наиболее распространенными являются:
Многожильные кабели. Используются для передачи инфор¬мации параллельным кодом, что позволяет при малой скорости передачи получить высокую пропускную способность канала.
Витая пара. Кабель, в к-ром изолированная пара провод¬ников скручена с небольшим числом витков на единицу длины. Скручивание уменьшает электрические помехи извне при распространении сигналов по кабелю, а экранирован¬ные витые пары увели¬чивают степень помехозащищенности сигналов.
Коаксиальные кабели. используются в бытовой радио- и телевизионной аппаратуре. Применяют как тонкие коаксиальные кабели, так и толстые (с большим диаметром).
Электрический кабель- обыкновенная проводка для освеще¬ния. Станции включаются в розетку для освещения, и в пределах 1 силовой линии могут осуществляться связь.
Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС).-для передачи сигналов используется световой сигнал. Волокно, применяемое в качестве световода, позволяет осуществлять передачу сигналов на боль¬шие расстояния с огромной скоростью.
Беспроводные сети- используются радиопередатчики и информация передается в радиосреде.. В основном используются сейчас в мобильных сотовых сетях.
Файловые серверы. В общем случае файловый сервер в ЛВС — это компьютер, обслуживающий все рабочие станции. Он осуществляет совместное использование файлов, размещаемых на его дисках. В малых системах файловый сервер может использоваться и в качестве рабочей станции. Сервер может управлять работой корпоративного оборудова¬ния сети, так чтобы каждый пользователь сети мог от¬править на него материалы и осуществить печать документа. В связи с важностью роли файловых серверов в ЛВС, наряду с традиционными аппаратными платформами ПЭВМ, для ЛВС были созданы специализированные средства, например, супер¬серверы.
Суперсервер — это ЭВМ, специально спроектированная для работы в качестве файлового сервера в ЛВС. Как правило, су-персервер имеет систему дисковых накопителей, дублирующих друг друга для обеспечения высокой надежности хранения данных. В таких системах файлы, записанные на одном диске , авто¬матически дублируются на резервном. В случае отказа одного диска данные мгновенно будут считываться с резервного. Этим достигается высокая степень безотказности работы дисковой системы файлового сервера.
Возможно также использование в качестве файловых серве¬ров больших или суперЭВМ, однако в этом случае стоимость администрирования и программирования системы будет высо¬кой.
Серверы баз данных. Сервером баз данных называется от¬дельный вычислитель в ЛВС, в задачу которого входит обслужи¬вание прикладных программ, выполняемых на рабочих станциях, необходимыми записями из баз данных рабочей группы пользо¬вателей. Одной из целей, решаемых при этом, является умень¬шение загрузки файлового сервера и рабочих станций. Теорети¬чески серверы баз данных ориентированы на нечисловую обра¬ботку информации и должны иметь архитектуру, отличную от ПЭВМ. На практике это часто не соблюдается. Обычная прикладная программа, которая производит запись и чтение отдельных записей баз данных с применением индекс¬ного файла, вызывает сильный рост загрузки каналов ЛВС. При чтении и записи из баз данных число запросов и ответов зависит от размера индексного файла. К тому же добавление или уничтожение записей вызывает еще больший рост загрузки кана¬лов, поскольку рабочие станции должны разлагать и снова со-ставлять индексные файлы. В результате активности, вызванной вводом/выводом файлов, нагрузка на сетевую ОС и кабели ЛВС сильно возрастает.В противоположность этому, в системе сервера баз данных передачей сообщений управляет модуль доступа к файлам при¬кладной программы, а не сетевая ОС. Прикладная программа передает серверу базы данных ключ в виде сетевого запроса. В ответ на запрос сервер базы данных возвращает запрос из базы или сообщение об отсутствии записи. Такая организация работы разгружает каналы ЛВС и позволяет переложить процедуры вво¬да/вывода индексных файлов на отдельную машину.
В результате оказывается возможным более равномерно рас¬пределить обработку информации. Например, возможен вариант, когда в качестве рабочих станций применяются ПЭВМ Macintosh, а в качестве сервера базы данных — мощный супер¬сервер. Рабочие станции в таких системах не производят опера¬ций ввода/вывода файлов, поэтому прикладные программы име¬ют меньшие размеры и предъявляют меньшие требования к объему памяти на рабочих станциях.