Глава 8. Сети и сетевые технологии

После волны разукрупнения, прокатившейся по миру с появлением персональных компьютеров, настало время объединения. Невозможно решить все задачи, возникающие при разработке информационных систем предприятий, на основе децентрализованного хранения и обработки данных и автономно работающих персональных компьютеров. Многие проблемы можно решить, объединив компьютеры в вычислительные сети.

В настоящее время прогресс, достигнутый в разработке сетевого оборудования и программного обеспечения, позволяет создавать простые и несложные в обслуживании сети.

8.1. Определение, назначение и классификация сетей

Необходимость организации оперативного обмена информацией, разделения и более равномерной загрузки дорогостоящих ресурсов, создания гибкой рабочей среды привели к необходимости создания сетей ЭВМ.

Сеть 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.). Компьютеры, объединенные в сеть, функционируют как единая вычислительная система.

Компьютер, подключенный к сети, на котором работает ее пользователь, называют обычно рабочей или терминальной станцией (РС), это компьютер, через который пользователь получает доступ к сети. Таким образом, рабочая станция всегда связана с работой в сети конкретного пользователя, 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.

Сервер – это узел сети, в котором обеспечивается обслуживание функционирования других компьютеров сети путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного использования (например, файловый процессор (или файл-сервер), управляющий дисковыми накопителями, обеспечивающий хранение и архивное обслуживание информации для компьютеров в сети, сервер печати и т.п.), обеспечения соединения с другими средствами сети (т.е. серверы – это коммутационные процессоры, обеспечивающие связь рабочих станций).

При описании сетей часто используется понятие хост-компьютера. Хост-компьютер (host computer, service computer) – это главная ЭВМ, присоединенная к сети и реализующая сетевые протоколы таким образом, что ее ресурсы становятся доступными через сеть. Иногда все узлы сети делят на две большие группы: процессоры передачи данных и связные коммутаторы объединяют в первую группу, а все остальные машины относят ко второй группе и называют хост-компьютерами, объединяя таким образом и service computers, и user computers (т.е. машины пользователей).

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), совместно использующих информационные, программные и аппаратные ресурсы.

Локальные сети по способу «распределения обязанностей» между компьютерами, включенными в сеть, 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. Остальные компьютеры в сети являются клиентами этого сервера, обращаются к нему с запросами на обслуживание для получения доступа к его ресурсам. Тип ресурса, которым управляет сервер, определяет и тип сервера (файл-сервер, сервер печати и т.п.). На сервере устанавливается специальная сетевая ОС, обеспечивающая выполнение функций сервера (например: Novell NetWare, Windows NT Server и т.п.). На рабочих станциях также устанавливается специальное клиентское ПО (ОС со встроенными сетевыми средствами (например, Windows NT Workstation или Windows 95/98) или оболочка рабочей станции (например, оболочка Novell NetWare для MS‑DOS)).

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 могут «меняться ролями», выполнять функции как клиентов, так и серверов. Работа одноранговых сетей обеспечивается также операционными системами (например, Windows 95/98).

Эти два класса сетей различаются по своим характеристикам. В одноранговые сети обычно объединяется небольшое количество компьютеров (до 10), в сети с выделенными серверами – десятки и сотни компьютеров. Сети с выделенным сервером обеспечивают более жесткие требования к защите информационных ресурсов.

В настоящее время существует тенденция к объединению двух типов сетей, т.е. создаются сети с выделенными серверами, поверх которых строятся одноранговые сети (например, на основе операционных систем Microsoft). Это позволяет реализовать 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 компьютеры, расположенные в разных географических областях. Они охватывают расстояния в сотни и тысячи километров.

Кроме того, сети передачи данных делятся на два больших класса: сети общего пользования (коммунальные) и частные сети.

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 правил 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.