Сетевое програмное обеспечение

Таблица 1

Основные характеристики топологий вычислительных сетей.

Древовидная структура ЛВС.

Наряду с известными топологиями вычислительных сетей «кольцо», «звезда» и «шина», на практике применяется и комбинированная, на пример древовидна структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети (корень) располагается в точке, в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде [7].

Рисунок 1.5 – Древовидная структура ЛВС.

2.3 Аппаратные средства компьютерных сетей. Характеристика коммуникационной сети.

Чтобы обеспечить передачу информации от компьютера в коммуникационную среду, необходимо согласовать сигналы внутреннего интерфейса (структуры) компьютера с параметрами сигналов, передаваемых по каналам связи. При этом должно быть выполнено как физическое согласование (форма, амплитуда и длительность сигнала), так и кодовое.

Технические устройства, выполняющие функции сопряжения компьютера с каналами связи, называются адаптерами, или сетевыми адаптерами. На практике этот термин применяется для специальных электронных плат - сетевых. Кроме них, функцию сетевого адаптера часто выполняют модемы.

Среди характеристик коммуникационной сети важнейшими являются:

      скорость передачи данных по каналу связи;

      пропускная способность канала связи;

      вероятность передачи информации;

      надежность канала связи и передающей аппаратуры.

Скорость передачи данных по каналу связи зависит от типа и качества, типа аппаратуры передачи данных, способа синхронизации и др.. Скорость передачи выражается в битах в секунду. В технике используют другую единицу - бод (количество изменений состояния среды передачи в секунду). Вообще скорость в битах в секунду и бодах не совпадает. В современных широкополосных сетях скорость передачи данных может превышать 100 Мбит / с. Пользователя часто интересуют не абстрактные биты, а пропускная способность, выражающаяся в знаках (символах), которые передаются в секунду.

Вероятность передачи информации определяется количеством ошибок на один знак, который передается. Этот показатель должен быть не больше 10-6-10-7 ошибок / знак.

Надежность коммуникационной системы определяется средним временем безотказной работы и выражается в часах.

3 Сетевое программное обеспечение

3.1 Программное обеспечение информационно-вычислительных сетей

Наряду с аппаратными средствами ИВС должны иметь в своем составе и сложное программное и информационное обеспечение.

Программное обеспечение информационно-вычислительных сетей выполняет ко­ординацию работы основных звеньев и элементов сети; организует коллективный доступ ко всем ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение ресурсов с целью повышения эффективности обработки информации; выполняет техническое обслуживание и контроль работоспособности сетевых устройств.

Сетевое программное обеспечение состоит из трех частей:

- общего программного обеспечения;

- системного программного обеспечения;

- специального программного обеспечения.

Общее программное обеспечение образуется из компонентов базового программно­го обеспечения отдельных компьютеров, входящих в состав сети, и включает в себя операционные системы, системы автоматизации программирования и системы технического обслуживания.

Системное программное обеспечение представляет собой комплекс программных средств, поддерживающих и координирующих взаимодействие всех ресурсов сети как единой системы.

Специальное программное обеспечение предназначено для максимального удовлет­ворения пользователей программами часто решаемых задач и, соответственно, содержит прикладные программы пользователя, ориентированные на специфику его предметной области.

Особая роль в программном обеспечении отводится операционным системам. Они имеются как в составе общего программного обеспечения (операционные систе­мы отдельных компьютеров), так и в составе системного программного обеспече­ния: сетевая операционная система, устанавливаемая на сервере или на одном из компьютеров одноранговой сети.

Сетевая операционная система (СОС) включает в себя набор управляющих и об­служивающих программ, обеспечивающих:

- координацию работы всех звеньев и элементов сети;

- оперативное распределение ресурсов по элементам сети;

- потоков заданий между узлами вычислительной сети;

- установление последовательности решения задач и обеспечение их общесете­выми ресурсами;

- контроль работоспособности элементов сети и обеспечение достоверности вход­ной и выходной информации;

- защиту данных и вычислительных ресурсов от несанкционированного доступа;

- выдачу справок об использовании информационных, программных и техничес­ких ресурсов сети [2].

3.2 Основные протоколы обмена в компьютерных сетях

Для обеспечения согласованной работы в сетях передачи данных используются различные коммуникационные протоколы передачи данных – наборы правил, которых должны придерживаться передающая и принимающая стороны для согласованного обмена данными.              

Протоколы – это наборы правил и процедур, регулирующих порядок осуществления некоторой связи. Протоколы – это правила и технические процедуры, позволяющие нескольким компьютерам при объединении в сеть общаться друг с другом.

Существует множество протоколов. И хотя все они участвуют в реализации связи, каждый протокол имеет различные цели, выполняет различные задачи, обладает своими преимуществами и ограничениями.

Протоколы работают на разных уровнях модели взаимодействия открытых систем OSI/ISO. Функции протоколов определяются уровнем, на котором он работает. Несколько протоколов могут работать совместно. Это так называемый стек, или набор, протоколов. Как сетевые функции распределены по всем уровням модели OSI, так и протоколы совместно работают на различных уровнях стека протоколов. Уровни в стеке протоколов соответствуют уровням модели OSI. В совокупности протоколы дают полную характеристику функций и возможностей стека.

Передача данных по сети, с технической точки зрения, должна состоять из последовательных шагов, каждому из которых соответствуют свои процедуры или протокол. Таким образом, сохраняется строгая очередность в выполнении определенных действий.

Кроме того, все эти действия должны быть выполнены в одной и той же последовательности на каждом сетевом компьютере. На компьютере-отправителе действия выполняются в направлении сверху вниз, а на компьютере-получателе снизу вверх.

Компьютер-отправитель в соответствии с протоколом выполняет следующие действия: разбивает данные на небольшие блоки, называемыми пакетами, с которыми может работать протокол, добавляет к пакетам адресную информацию, чтобы компьютер-получатель мог определить, что эти данные предназначены именно ему, подготавливает данные к передаче через плату сетевого адаптера и далее – по сетевому кабелю.

Компьютер-получатель в соответствии с протоколом выполняет те же действия, но только в обратном порядке: принимает пакеты данных из сетевого кабеля; через плату сетевого адаптера передает данные в компьютер; удаляет из пакета всю служебную информацию, добавленную компьютером-отправителем, копирует данные из пакета в буфер – для их объединения в исходный блок, передает приложению этот блок данных в формате, который оно использует.

И компьютеру-отправителю, и компьютеру-получателю необходимо выполнить каждое действие одинаковым способом, с тем чтобы пришедшие по сети данные совпадали с отправленными.

Если, например, два протокола будут по-разному разбивать данные на пакеты и добавлять информацию (о последовательности пакетов, синхронизации и для проверки ошибок), тогда компьютер, использующий один из этих протоколов, не сможет успешно связаться с компьютером, на котором работает другой протокол.

До середины 80-ых годов большинство локальных сетей были изолированными. Они обслуживали отдельные компании и редко объединялись в крупные системы. Однако, когда локальные сети достигли высокого уровня развития и объем передаваемой ими информации возрос, они стали компонентами больших сетей. Данные, передаваемые из одной локальной сети в другую по одному из возможных маршрутов, называются маршрутизированными. Протоколы, которые поддерживают передачу данных между сетями по нескольким маршрутам, называются маршрутизируемыми протоколами.

Среди множества протоколов наиболее распространены следующие:

NetBEUI;

XNS;

IPX/SPX и NWLmk;

Набор протоколов OSI [1].

3.3 Установка и настройка протоколов сети

NetBEUI – расширенный интерфейс NetBIOS. Первоначально NetBEUI и NetBIOS были тесно связаны и рассматривались как один протокол, затем производители их обособили и сейчас они рассматриваются отдельно.

NetBEUI – небольшой, быстрый и эффективный протокол транспортного уровня, который поставляется со всеми сетевыми продуктами фирмы Microsoft. К преимуществам NetBEUI относятся небольшой размер стека, высокая скорость передачи данных и совместимость со всеми сетями Microsoft. Основной недостаток – он не поддерживает маршрутизацию, это ограничение относится ко всем сетям Microsoft.

Xerox Network System (XNS) был разработан фирмой Xerox для своих сетей Ethernet. Его широкое применение началось с 80-ых годов, но постепенно он был вытеснен протоколом TCP/IP. XNS – большой и медленный протокол, к тому же он применяет значительное количество широковещательных сообщений, что увеличивает трафик сети.

Набор протоколов OSI – полный стек протоколов, где каждый протокол соответствует конкретному уровню модели OSI. Набор содержит маршрутизируемые и транспортные протоколы, серии протоколов IEEE Project 802, протокол сеансового уровня, представительского уровня и нескольких протоколов прикладного уровня. Они обеспечивают полнофункциональность сети, включая доступ к файлам, печать и т.д. [1]

Особенно следует остановиться на стеке протоколов IPX/SPX. Этот стек является оригинальным стеком протоколов фирмы Novell, который она разработала для своей сетевой операционной системы NetWare. Протоколы Internetwork Packet Exchange (IPX) и Sequenced Packet Exchange (SPX), которые дали имя стеку, являются прямой адаптацией протоколов XNS фирмы Xerox, распространенных в гораздо меньше степени, чем IPX/SPX. По количеству установок протоколы IPX/SPX лидируют, и это обусловлено тем, что сама ОС NetWare занимает лидирующее положение с долей установок в мировом масштабе примерно в 65%.