Сетевое програмное обеспечение

1. Возможность сохранения данных персонального и общего пользования на дисках файлового сервера. Благодаря этому обеспечиваются: одновременная работа нескольких пользователей с данными общего пользования (просмотр и чтение текстов, электронных таблиц и баз данных) многоаспектный защиту данных на уровне каталогов и файлов средствами NetWare, создание и обновление общих данных сетевыми прикладными программными средствами, такими как Excel, Access. При этом ограничения на доступ, которые устанавливаются в приложении, действующих в рамках ограничений, установленных сетевой ОС.

2. Возможность постоянного хранения программных средств, необходимых многим пользователям, в единственном экземпляре на дисках файлового сервера. Отметим, что такое сохранение программных средств не нарушает привычных для пользователя способов работы. К программным средствам, нужных многим пользователям, относятся прежде приложения общего назначения, такие как текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, СУБД и т. д. Благодаря указанной возможности достигаются: рациональное использование внешней памяти через освобождение локальных дисков рабочих станций от сохранения программных средств, обеспечение надежного хранения программных продуктов средствами защиты сетевой ОС; упрощение поддержки программных продуктов в рабочем состоянии и их обновление, поскольку они хранятся в одном экземпляре на файловом сервере.

3. Обмен информацией между всеми пользователями компьютерами сети. При этом обеспечиваются диалог между ними, а также возможность организации работы электронной почты.

4. Одновременное использование всеми пользователями сетевых принтеров (одного или нескольких). При этом обеспечиваются: доступность сетевого принтера любому пользователю, возможность использования мощного и качественного принтера при его защищенности от неквалифицированного обращения; печатания как из программных средств, поддерживающих сетевая печать, так и тех, которые не поддерживают его.

5. Возможность, использования сетевой среды для методического совершенствования учебного процесса благодаря применению специальных программ обмена информацией между компьютерами студентов и компьютером преподавателя. Тем самым можно осуществить: демонстрацию на компьютерах студентов выполняемой на компьютере преподавателя, контроль за выполнением работ студентами отражением экранов их компьютеров на мониторе компьютера преподавателя.

6. Обеспечение доступа пользователей с любого компьютера локальной сети к ресурсам глобальных компьютерных сетей при наличии единого коммуникационного узла глобальной сети.

2. Компьютерные сети и аппаратные средства компьютерных сетей

2.1 Определение и назначение компьютерных сетей

В наше время важнейшим применением компьютеров становится создание сетей, обеспечивающих единое информационное пространство для многих пользователей. Особенно наглядно этот процесс прослеживается на примере всемирной компьютерной сети Internet.

Компьютерная сеть - совокупность взаимосвязанных (через каналы передачи данных) компьютеров, обеспечивающих пользователей средствами обмена информацией и коллективного использования ресурсов сети: аппаратных, программных и информационных.

Абоненты сети - объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети. Абонентами сети могут быть отдельные компьютеры, компьютерные комплексы, терминалы и др.. Любой абонент подключается к станции.

Станция - это аппаратура, которая выполняет функции, связанные с передачей и приемом информации.

Для организации взаимодействия абонентов требуется физическое передающей среды - линии связи или пространство, в котором распространяются электрические сигналы, и аппаратура передачи данных. На основе физического передающей среды строится коммуникационная сеть, обеспечивающая передачу информации между абонентскими системами.

Объединение компьютеров в сеть позволяет совместно использовать диски большой емкости, принтеры, основную память, иметь общие программные средства и данные. Глобальные сети дают возможность использовать аппаратные ресурсы удаленных компьютеров. Эти сети, включая миллионы людей, полностью изменили процесс распространения и восприятия информации, сделали обмен информацией через электронную почту распространенной услугой сети, а основным ресурсом - информацию.

Основным назначением компьютерной сети является обеспечение простого, удобного и надежного доступа пользователя к общим распределенным ресурсам сети и организация их коллективного использования с надежной защитой от несанкционированного доступа, а также обеспечение удобными и надежными средствами передачи данных между пользователями сети. С помощью компьютерных сетей эти проблемы решаются независимо от территориального расположения пользователей. В эпоху всеобщей информатизации большие объемы информации хранятся, обрабатываются и передаются в локальных и глобальных компьютерных сетях. В локальных сетях создаются общие базы данных для работы пользователей. В глобальных сетях осуществляется формирование единого научного, экономического, социального и культурного информационного пространства.

Существует множество проблем, для решения которых требуются централизованные данные, доступ к базам данных, передача данных на расстояние и их распределено обработки. С этим сталкиваются банковские и другие финансовые структуры, системы социального обеспечения, налоговые службы, дистанционное компьютерное обучение, системы резервирования авиабилетов, удаленная медичка диагностика, избирательные системы и др.. Во всех этих случаях необходимо, чтобы в компьютерной сети осуществлялись сбор, хранение и доступ к данным, гарантировалось защиту данных от искажения и несанкционированного доступа.

2.2 Классификация компьютерных сетей

Компьютерные сети можно классифицировать по ряду признаков, в том числе по территориальному распределению. При этом различают глобальные, региональные и локальные сети.

Глобальные сети объединяют пользователей, расположенных по всему миру. В них часто используются спутниковые каналы связи, позволяющие соединять узлы сети связи и ЭВМ, находящихся на расстоянии 10-15 тыс. км друг от друга.

Региональные сети объединяют пользователей города, области, небольших стран. В качестве каналов связи в них чаще всего применяются телефонные линии. Расстояния между узлами сети составляют 10 - 1000 км.

Локальные сети соединяют абонентов одного или нескольких соседних зданий одного предприятия, учреждения. Локальные сети получили очень большое распространение, поскольку 80-90% информации циркулирует вблизи мест ее появления и только 10-20% связано с внешними взаимодействиями. Локальные сети могут иметь любую структуру, но чаще компьютеры в локальной сети соединяются единственным высокоскоростным каналом передачи данных, что является главной особенностью локальных сетей.

В качестве канала передачи данных в локальных сетях используются: витая пара; коаксиальный кабель, оптический кабель и др.. В оптическом канале световод сделан из кварцевого стекла толщиной в человеческий волос. Это самый быстрый, надежный, но и дорогой кабель. Расстояния между ЭВМ в локальной сети небольшие - до 10 км, а при использовании радиоканалов связи - до 20 км. Каналы в локальных сетях являются собственностью организаций и это упрощает их эксплуатацию.

Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволя­ет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целе­сообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. На рис. 1.1 приведена одна из возможных ие­рархий вычислительных сетей. Локальные вычислительные сети могут входить как компо­ненты в состав региональной сети, региональные сети — объединяться в составе глобальной сети и, наконец, глобальные сети могут также образовывать сложные струк­туры.

Рисунок 1.1 – Иерархия компьютерных сетей

Персональные компьютеры, ставшие в настоящее время непременным элементом любой системы управления, привели к буму в области создания локальных вычислитель­ных сетей. Это, в свою очередь, вызвало необходимость в разработке новых информацион­ных технологий.

Практика применения персональных компьютеров в различных отраслях науки, техники и производства показала, что наибольшую эффективность от внедрения вычис­лительной техники обеспечивают не отдельные автономные ПК, а локальные вычисли­тельные сети [6].

Топология типа «звезда».

Концепция топологии сети в виде звезды пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Рисунок 1.2 – Структура топологии ЛВС в виде «звезды».

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает.

Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел (при его хорошей производительности) по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой невысокая по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.

Центральный узел управления – файловый сервер реализует оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

Кольцевая топология.

При кольцевой топологии сети рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо.

Рисунок 1.3 – Структура кольцевой топологии ЛВС.

Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географическое расположение рабочих станций далеко от формы кольца (например, в линию).

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.

Шинная топология.

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

Рисунок 1.4 – Структура шинной топологии ЛВС.

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

Отключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

Основные характеристики трех наиболее типичных топологий вычислительных сетей приведены в таблице № 1.