Самостійна робота №1

ТЕМА: Місце і роль локальних мереж

Передача інформації між комп'ютерами дозволяє організувати спільну роботу окремих комп'ютерів, вирішувати одну задачу за допомогою декількох комп'ютерів, спеціалізувати кожний з комп'ютерів на виконанні якоїсь однієї функції, спільно використовувати ресурси і вирішувати безліч інших проблем. Існує багато способів і засобів обміну інформацією: від найпростішого переносу файлів за допомогою дискети до всесвітньої комп'ютерної мережі Internet, здатної зв'язати всі комп'ютери світу.

Розглянемо особливості трьох основних типів мереж: локальних, глобальних та регіональних.

Найчастіше термін «локальні мережі» (LAN, Local Area Network) розуміють буквально, тобто під локальними розуміються такі мережі, що мають невеликі, локальні розміри, з'єднують близько розташовані комп'ютери. Однак досить подивитися на характеристики деяких локальних мереж, щоб зрозуміти, що таке визначення не дуже точне. Наприклад, деякі локальні мережі легко забезпечує зв'язок на відстані декількох кілометрів або навіть десятків кілометрів. Це вже розміри не кімнати, не будинку, не близько розташованих будинків, а, можливо, цілого міста. З іншого боку, по глобальній мережі (WAN, Wide Area Network або GAN, Global Area Network) цілком можуть зв'язуватися комп'ютери, що знаходяться на сусідніх столах в одній кімнаті, але її ніхто не називає локальною мережею. Близько розташовані комп'ютери можуть також зв'язуватися за допомогою кабелю, що з'єднує рознімання зовнішніх інтерфейсів (RS232-C, Centronics) або навіть без кабелю по інфрачервоному каналі. Але такий зв'язок також не називається локальною мережею.

Невірно і визначення локальної мережі як малої мережі, що зв'язує невелику кількість комп'ютерів. Дійсно, у реальності найбільше часто локальна мережа зв'язує від двох до декількох десятків комп'ютерів. Але граничні можливості деяких локальних мереж набагато вище: максимальне число абонентів може досягати тисячі.

Деякі автори визначають локальну мережу як «систему для безпосереднього з'єднання багатьох комп'ютерів». При цьому мається на увазі, що інформація передається від комп'ютера до комп'ютера без посередників і по єдиному середовищу передачі. Однак говорити про єдине середовище передачі в сучасній локальній мережі не приходиться. Наприклад, у межах однієї мережі можуть використовуватися як електричні кабелі різних типів, так і оптоволоконні кабелі. Визначення передачі «без посередників» також не занадто чітко, адже в сучасних локальних мережах використовуються самі різноманітні концентратори, комутатори, маршрутизатори, мости, що часом роблять досить складну обробку переданої інформації. Не зовсім зрозуміло, вважати їх чи посередниками ні.

Найбільш точно було б визначити як локальну таку мережу, що дозволяє користувачам не помічати зв'язку. Комп'ютери, зв'язані локальною мережею, поєднуються, по суті, в один віртуальний комп'ютер, ресурси якого можуть бути доступні всім користувачам, причому цей доступ не менш зручний, чим до ресурсів, що входять безпосередньо в кожен окремий комп'ютер. Під зручністю в першу чергу розуміється в даному випадку висока реальна швидкість доступу, при якій обмін інформацією між додатками здійснюється непомітно для користувача. При такому визначенні ні повільні глобальні мережі, ні повільний зв'язок через послідовний або рівнобіжний порти не підпадають під поняття локальної мережі.

З такого визначення відразу ж випливає, що швидкість передачі по локальній мережі повинна обов'язково рости в міру росту швидкодії найбільш розповсюджених комп'ютерів. Саме це ми і спостерігаємо: якщо ще порівняно недавно цілком прийнятної вважалася швидкість обміну в 1-10 Мбіт/с, то зараз середньошвидкістною вважається мережа, що працює на швидкості 100 Мбіт/с і активно розробляються засоби для швидкості 1000 Мбіт/с і більше. При менших швидкостях передачі зв'язок стане вузьким місцем, буде надмірно сповільнювати роботу об'єднаного мережею віртуального комп'ютера.

Таким чином, головна відмінність локальної мережі від будь-який іншої - висока швидкість обміну. Але це не єдина відмінність, не менш важливі й інші фактори.

Наприклад, принципово необхідний низький рівень помилок передачі. Дуже швидко передана, але перекручена помилками інформація не має сенсу - її прийдеться передавати ще раз. Тому локальні мережі обов'язково використовують якісні лінії зв'язку, що прокладаються спеціально.

Принципове значення має і така характеристика мережі, як можливість роботи з великими навантаженнями, тобто з великою інтенсивністю обміну (з напруженим трафіком). Якщо механізм керування обміном, використовуваний у мережі, не дуже ефективний, то комп'ютери можуть надмірно довго чекати своєї черги на передачу, і навіть якщо передача буде вироблятися потім на найвищій швидкості і цілком безпомилково, то для користувача мережі це все рівно обернеться неприйнятною затримкою доступу до всіх мережних ресурсів.

Механізм керування обміном може гарантовано працювати тільки тоді, коли заздалегідь відомо, скільки комп'ютерів (абонентів, вузлів) може бути підключене до мережі. При включенні занадто великого числа абонентів забуксує внаслідок перевантаження будь-який механізм. Нарешті, мережею в щирому змісті цього слова можна назвати тільки таку систему передачі даних, що дозволяє поєднувати хоча б до декількох десятків комп'ютерів, але ніяк не два, як у випадку зв'язку через стандартні порти.

Т

- 6 - - 7 -

аким чином, можна сформулювати наступні суттєві ознаки локальної мережі:

• висока швидкість передачі, велика пропускна здатність;

• низький рівень помилок передачі (або, що те ж саме, високоякісні канали зв'язку). Припустима імовірність помилок передачі даних повинна бути порядку 10^-7 – 10^-8;

• ефективний, швидкодіючий механізм керування обміном;

• обмежене, точно визначене число комп'ютерів, що підключаються до мережі.

При такому визначенні зрозуміло, що глобальні мережі відрізняються від локальних тем, що розраховано на необмежене число абонентів і використовують, як правило, не занадто якісні канали зв'язку і порівняно низьку швидкість передачі, а механізм керування обміном у них у принципі не може бути гарантовано швидким. У глобальних мережах набагато важливіше не якість зв'язку, а сам факт її існування.

Нерідко виділяють ще один клас комп'ютерних мереж - міські мережі (MAN, Metropolitan Area Network), що звичайно бувають ближче до глобальних мереж, хоча іноді мають деякі риси локальних мереж - наприклад, високоякісні канали зв'язку і порівняно високі швидкості передачі. У принципі міська мережа може бути дійсно локальною, із усіма її перевагами.

Правда, зараз уже не можна провести чітку й однозначну границю між локальними і глобальними мережами. Більшість локальних мереж має вихід у глобальну мережу, але характер переданої інформації, принципи організації обміну, режими доступу до ресурсів усередині локальної мережі, як правило, значно відрізняються від тих, що прийнято в глобальній мережі. І хоча всі комп'ютери локальної мережі в даному випадку включені також і в глобальну мережу, специфіки локальної мережі це не скасовує. Можливість виходу в глобальну мережу залишається усього лише одним з ресурсів, поділюваних користувачами локальної мережі.

По локальній мережі може передаватися різноманітна цифрова інформація: дані, зображення, телефонні розмови, електронні листи і т.д. До речі, саме задача передачі зображень, особливо повнокольорових динамічних зображень, пред'являє найбільш високі вимоги до швидкодії мережі. Найчастіше локальні мережі використовуються для поділу (тобто спільного використання) таких ресурсів, як дисковий простір, принтери і вихід у глобальну мережу, але це усього лише незначна частина тих можливостей, що надають ресурси локальних мереж. Наприклад, вони дозволяють здійснювати обмін інформацією між комп'ютерами різних типів. Абонентами (вузлами) мережі можуть бути не тільки комп'ютери, але й інші пристрої, наприклад принтери, плотери, сканери. Локальні мережі дають можливість організувати систему рівнобіжних обчислень на всіх комп'ютерах мережі, що дозволяє багаторазово прискорити рішення складних математичних задач. З їхньою допомогою можна також керувати роботою складної технологічної системи або дослідницької установки з декількох комп'ютерів одночасно.

Однак локальні мережі мають і деякі недоліки, про які завжди варто пам'ятати. Крім додаткових матеріальних витрат на придбання устаткування і мережного програмного забезпечення, на прокладку сполучних кабелів і навчання персоналу, необхідно також мати фахівця, що буде займатися контролем за роботою мережі, модернізацією мережі, керуванням доступом до ресурсів, усуненням можливих несправностей - тобто адміністратора мережі. Мережі обмежують можливості переміщення комп'ютерів, тому що при цьому може знадобитися перекладка сполучних кабелів. Крім того, мережі являють собою прекрасне середовище для поширення комп'ютерних вірусів, тому питанням захисту прийдеться приділяти набагато більше уваги, ніж у випадку автономного використання комп'ютерів.

Визначимо такі найважливіші поняття теорії мереж, як сервер і клієнт.

Сервером називається абонент (вузол) мережі, що надає свої ресурси іншим абонентам, але сам не використовує ресурси інших абонентів, тобто служить тільки мережі. Серверів у мережі може бути декілька, і зовсім не обов'язково сервер - це самий продуктивний комп'ютер. Виділений сервер - це сервер, що займається тільки мережними задачами. Невиділений сервер може займатися крім обслуговування мережі й іншими задачами. Специфічний тип сервера - це мережний принтер.

Клієнтом називається абонент мережі, що тільки використовує мережні ресурси, але сам свої ресурси в мережу не віддає, тобто мережа його обслуговує. Комп'ютер-клієнт також часто називають робочою станцією. У принципі кожен комп'ютер може бути одночасно як клієнтом, так і сервером.

Під сервером і клієнтом часто розуміють також не самі комп'ютери, а працюючі на них програмні додатки. У цьому випадку той додаток, що тільки віддає ресурс у мережу, є сервером, а той додаток, що тільки користується мережними ресурсами, є клієнтом.