Абонентами системы или сети являются объекты, формирующие и использующие массивы данных сети. В состав этой системы входят вычислительные машины и терминалы.
Терминалы-устройства ввода, вывода, модемы и другие дополнительные устройства.
Станция-это аппаратура, которая выполняет операции, связанные с приемом и передачей информации, а совокупность станций - абонентская система (АС).
Взаимодействие абонентов в сети или в системе осущ-ся с помощью физической передающей среды (ФПС).Она представляет собой линии связи или пространство, в котором распространяются электрические или электромагнитные сигналы.
ФПС – это основа, на которой строится коммуникационная сеть, обеспечивающая передачу данных и массивов информации между абонентами системы.
МВК – это совокупность установленных на небольшом удалении вычислительных машин и терминалов, объединенных в общую систему с помощью устройств сопряжения, каналов связи, которые совместно выполняют единый информационно-вычислительный процесс.
Структуры построения МВК:
-централизованные
-иерархические
-смешанные
Централизованная структура МВК реализует все процессы обработки информации и управления объектами в едином органе, который осуществляет все операции и выдает результаты обработки, а также формирует сигналы, управляющие системой.
Централизованная структура МВК может быть представлена в виде жесткой структуры и распределенной.
Жесткая структура:
Жесткая структура представляет собой единую вычислительную машину, с которой связано несколько терминальных устройств.
«+»: возможность работы с большим потоком данных и простота изменения схемы.
«-»: несколько пользователей не могут одновременно работать с одной вычислительной машиной (это неудобно) и структура относительно ненадежная.
Распределенная структура:
Функции одной вычислит. машины возложены на 3 вычислит. машины с разными терминалами. Пользователи этой структуры при работе могут не знать, что они на самом деле работают с данной структурой (обрабатывают информацию, расположенную на 3 вычислительных машинах).
«+»: сняты все недостатки жесткой структуры.
Иерархическая структура
Типовая схема структуры ФТС
«+»:
простота построения и проверенность на практике;
обеспечение заданного уровня надежности функционирования;
обеспечение необходимого уровня защиты информации.
«-»:
высокая стоимость аппаратного, технического и программного обеспечения;
отсутствие гибкости при необходимости изменения структуры для решения новых целей и задач;
зависимость надежности работы всей системы от центрального звена управления
Смешанная структура
Это комбинация указанных выше структур.
Встречается децентрализованная структура МВК, которая не является по определению в принципе МВК, но часто используется при управлении информационными и другими материальными ресурсами. Она представляет собой несколько независимых систем, имеющих информационную и алгоритмическую базу. В ней каждая система получает информацию только от одного объекта, для которого вырабатывают управляющее воздействие.
ВС – совокупность нескольких вычислительных машин, связанных между собой линиями связи через устройства сопряжения. Станции, находящиеся в сети, но работающие при этом в несетевом режиме, работают в автономной среде.
Вычислительные машины, входящие в состав сети, могут совместно использовать разные устройства, БД, программные продукты, которые называются сетевыми ресурсами.
Основными элементами сети являются вычислительные машины, которые принято называть рабочими станциями.
Обмен данными между станциями осуществляется через специальные устройства, которые называются сетевые адаптеры (СА)
Назначение всех видов вычислительных сетей определяется следующими функциями:
совместное использование аппаратных и программных средств;
совместный доступ к ресурсу данных.
ВС в зависимости от их размеров и географического местоположения подразделяют на:
- локальные ВС,
-региональные ВС,
-корпоративные ВС,
-глобальные ВС.
ЛВС – совокупность абонентов и станций, размещенных на относительно небольшой территории. Соединение осуществляется с помощью каналов связи через сетевые адаптеры. Обработка информации и доступ к сетевым ресурсам небольшой организации или конкретных отделов – основное назначение.
РВС – объединяют абонентов, находящихся на значительном удалении друг от друга, но существенно меньшим, чем в случае глобальной ВС.
Частым случаем РВС является корпоративная ВС (связь конкретного предприятия с филиалами). Относится к сетям закрытого типа и включает в свой состав абонентские системы, отдельные рабочие станции, ЛВС, каналообразующее оборудование, которое может быть размещено на таком же расстоянии, как в ГВС.
Глобальная ВС – Интернет. Объединяет отдельные абонентские системы, ЛВС, каналообразующее оборудование, РВС.
Помимо стандартных средств связи ко всем видам перечисленных сетей можно применить спутниковую связь, радиосвязь.
Архитектура ВС. Построение ВС может быть следующим:
-прямое соединение,
-одноранговое соединение,
-соединение с выделенным сервером,
-смешанное соединение.
Прямое соединение – простое соединение 2 вычислительных машин для обмена данными. Нужно для упрощения обмена данными между двумя вычислительными машинами, а также программного обеспечения.
Одноранговая сеть – соединение нескольких вычислительных машин в сеть с использованием сетевых адаптеров. Вычислительные машины в составе одноранговых сетей не имеют централизованного управления, все они равноправны. Разделять сетевые ресурсы при этом соединении довольно просто.
Сети с выделенным сервером – направлены на реализацию устранения всех недостатков, представленных одноранговыми сетями. Одна рабочая станция назначается сервером. На сервере устанавливается специальное программное обеспечение. Сервер может быть представлен соединением двух машин или может быть создан виртуальный сервер. При этом качество работы в сети остается таким же, как при использовании нормального сервера, специально выделенного.
Клиентом этого вида ВС является: рабочая станция, решающая в сети определенные задачи (программные).
В зависимости от назначения серверы могут быть:
-файл-серверами,
-принт-серверами,
-почтовыми серверами,
-факс-серверами,
- коммуникационными серверами,
-серверами приложений.
Файл-серверы – предназначены для хранения данных, их архивирования и передачи.
Принт-сервер – выполняет функции принтера при локальной организации доступа к терминалу.
Почтовый сервер – используется в организациях для получения, отправки сообщения в электронном виде, используя специальное программное обеспечение и рассылки для конкретных отделов.
Сети, организованные с выделенным сервером организованы по технологии клиент-сервер. Клиентская часть оснащена специальным программным обеспечением для пользователей сети со своим графическим интерфейсом и возможностями.
Серверная часть имеет свою специальную программную оболочку с сетевой операционной системой, специальными программными продуктами, в которых осуществляется назначение прав доступа к информации, доступа к сетевым ресурсам ,доступа у специальным программным продуктам, базам и банкам данных.
Недостатки сетей с выделенным сервером:
неисправность сервера приводит к потере работоспособности всей сети;
поддержание сервера и всей сети в целом в работоспособном состоянии требует высокой квалификации администратора сети;
на сервер устанавливается лицензионное программное обеспечение, что требует материальных затрат на его установку, обновление.
Топология сетей – усредненная геометрическая схема соединения рабочих станций в сети.
Типовыми считаются типологии:
кольцевая,
шинная,
звездообразная,
смешанная.
Любую ЛВС рассматривают как совокупность рабочих станций, каждая из которых может представлять собой любое устройство, непосредственно подключенное к среде сети.
Кольцевая топология.
Количество РС ограничено. Соединение РС происходит по замкнутому кольцу – выход 1-ой (РС1) рабочей станции подключается ко входу 2-ой (РС), соответственно выход РС2 – ко входу РС3. Обмен информации осуществляется путем совпадения адреса от отправителя к получателю информации до тех пор, пока последовательно информация не пройдет по всем узлам сети и не найдет требуемый адрес рабой станции, отправить другую информацию нельзя.
Недостатки типологии:
из-за отсутствия единого центра сложно обновлять программное обеспечение (производятся фактически локально);
в связи с тем ,что обмен информацией осуществляется последовательно от одного узла к другому (до совпадения адреса) количество РС ограничено.
Шинная топология.
Подключение РС в сеть происходит при помощи общего канала – шины (кабель) через СА и терминаторы. Передачи информации в прямом направлении и обратно.
Недостатки:
обмен информацией происходит полудуплексно,
обмен информацией от адресата к получателю в одном направлении;
неисправность шины приводит к блокированию работы всей сети.
Звездообразная топология.
Основным элементом является концентратор (НИВ). Он предназначен для упрощения информации, идущей от РС при обмене данными. Это программно-аппаратное устройство, которое имеет четное количество входов и выходов, включая резервные, которые помогают установить и передавать информацию от рабочих станций в порядке очередного следования в автоматическом режиме. От 10 до 26 РС. Нужны резервные рабочие станции.
Недостаток: выход из строя самого концентратора блокирует работу сети.
ФПС (физическая передающая среда) обеспечивает передачу информации в сети на базе сетевой (проводной) и беспроводной технологии.
Виды фпс:
витая пара,
коаксиальный кабель,
оптическое волокно.
Витая пара – самый простой и удобный вид соединения (экономичность и удобство работы). С помощью витой пары осуществляется подключение РС к ЛВС. Состоит из 2 изолированных и скрученных между собой проводников. Обычно расстояние соединения отдельных элементов сети не превышает 100 метров.
Экранированная ВП: повышает помехоустойчивость при передаче информации, следовательно, сеть работает более быстро.
Неэкранированная ВП: дает возможность соединять РС, находящиеся на небольшом расстоянии друг от друга. Недостаток: низкая помехоустойчивость при передаче информации.
Коаксиальный кабель.
По сравнению с ВП обладает более высокой механической прочностью и высокой помехозащитностью. Обеспечивает передачу информации со скоростью 10 Мбит/сек. Используется в 2 режимах: без модуляции – передача сигналов от 1 ЭВМ к другой осуществляется без изменения их формы. Дальность: 1 км. С модуляцией – цифровой импульсный сигнал преобразуется в аналоговый и направляется к приемному устройству, где преобразуется в цифровой. Дальность: 50 км. Существует также возможность передачи по 1 КК нескольких потоков информации.
Оптоволоконный кабель.
Передает информацию модулированными световыми импульсами по нескольким оптическим жилам и представляет собой надежный и высокоскоростной способ передачи данных. Прокладка (установка) оптического волокна происходит значительно сложнее, чем установка ВП и КК, т.к. в основе – стекло (жила). Оно более хрупкое. Оптическое волокно передает сигнал только в 1-ом направлении, поэтому кабель состоит из четного числа волокон для того, чтобы одновременно была возможность получать и передавать информацию. Жесткость волокон обеспечивается покрытием из пластика, а прочность – покрытием из кивлара. Сигналы в виде пакетов передаются по оптоволокну световыми импульсами на большие расстояния (до нескольких км) с большой скоростью (10, 100, 1000 Мбит/ сек). Передаваемые данные не подвергаются электрическим помехам.
Беспроводная среда. Представляет собой технологию, которая интенсивно применяется в регионах, в которых трудно проложить кабельную сеть. Ее задача заключается в осуществлении быстрого, мобильного, удобного способа подключения к сети для приема или передачи информации.
Выбор типа и вида связи осуществляется на основании анализа и необходимости в приеме-передаче данных. Оценка данной необходимости осуществляется по следующим критериям:
стоимость;
простота установки;
помехозащищенность передаваемых сообщений;
скорость передачи данных;
затухание сигнала.
Основные элементы вс:
СА – программно-аппаратное устройство, обеспечивающее совместимость работы различных элементов сети. Его функция реализуется электронными схемами и специальными программным обеспечением (драйвером), который выполняется вычислительной машиной. Частным случаем СА являются сетевые платы. Они получили наибольшее распространение из-за простоты и удобства эксплуатации. Назначение СА:
подготовка и формирование пакета данных от рабочей станции к передаче его в сеть;
управление потоком данных между РС и кабельной системой (согласование пути следования информации, кодирования и декодирования данных);
передача другой рабочей станции и идентификация своего адреса в сети при приеме данных.
Работа всей ВС не останавливается при отказе одного из сегментов сети.
Для физического соединения сегментов и увеличения общей длины сети используется повторитель-формирователь, который включается в разрыв проводника и передает информацию от одного сегмента сети к другому.
В виде повторителей могут выступать концентраторы (НUВ) – повторитель, имеющий несколько портов и соединяющий множество ЭВМ. Концентраторы применяются при реализации практически всех базовых технологий ЛВС. Бывают:
активные (восстанавливают и передают сигналы с усилителем),
пассивные (не имеют дополнительного питания, не усиливают сигналы, а просто пропускают их как узлы коммуникации).
Наиболее совершенные концентраторы позволяют :
отключать порты отказавших РС;
создавать резервные порты, на которые в случае отказа можно будет подключить рабочую станцию;
при поступлении информации от нескольких рабочих станций может сохранять ее в буфере для последующей передачи в сети.
Мост – программно-аппаратное устройство, которое обеспечивает соединение сегментов рабочих станций или ЛВС, использующих одинаковый тип среды, методы передачи данных и их структуру. Задачи, которую решают мосты:
увеличение размеров сети и количества РС, входящих в ее состав;
устранение проблем, связанных с ростом информационного потока для разгрузки сети;
соединяет различные линии передачи сигналов.