Компьютерная сеть представляет собой совокупность компьютеров, объединенных средствами передачи данных.
Основное назначение компьютерных сетей – обеспечение эффективного представления различных компьютерных услуг пользователям сети путем организации их доступа к ресурсам, распределенным в этой сети.
Принципы построения и функционирования аппаратного и программного обеспечения элементов сети определяются архитектурой компьютерной сети.
Архитектура– концепция, определяющая модель, структуру, выполняемые функции и взаимосвязь компонентов сложного объекта. Архитектура компьютерной сети определяет основные элементы сети; характер и топологию взаимодействия этих элементов; логическую, функциональную и физическую организацию технических, программных, организационных и информационных средств сети.
Рис. 14.1. Состав базовых компонентов компьютерной сети
Техническое обеспечение (hardware) – комплекс электронных, электрических и механических устройств, входящих в состав системы либо сети.
Техническое обеспечение включает компьютеры (ЭВМ) и логические устройства. К ним добавляются внешние устройства и диагностическая аппаратура. Вспомогательную, но при этом важную роль играют энергетическое оборудование, батареи и аккумуляторы. Для обеспечения безопасности данных используют аппараты шифрования информации.
Техническое обеспечение предназначено для поддержки работы программного обеспечения.
Его составляют:
· персональный компьютер (ПК), называемый Рабочей станцией (РС или WS (Work Station));
· сервер (-ы);
· система передачи данных;
· периферийное оборудование сети.
Рис. 14.2. Техническое обеспечение компьютерных сетей
Рабочая станция (Work Station) – абонентская система, специализированная на решении определенных задач пользователя. Требования, предоставляемые к составу РС, определяются характеристиками решаемых в сети задач, принципами организации вычислительного процесса, используемой операционной системы и некоторыми другими факторами.
В сетевой среде сервер выделен для выполнения конкретной задачи при поддержке других компьютеров в сети. Один сервер может выполнять множество необходимых задач, либо для конкретных задач выделяются отдельные серверы.
Термин “сервер” имеет два значения:
1. Элемент аппаратуры, предоставляющий совместно используемый сервис в сетевой среде.
2. Программный компонент, предоставляющий общий функциональный сервис другим программным компонентам.
Далее речь пойдет о сервере как об элементе аппаратуры – компьютере, играющем роль сервера.
Файловые серверы предоставляют средства, позволяющие пользователям сети совместно работать с файлами. В зависимости от типа предоставляемого файлового сервиса (передача файлов, хранение и перенос файлов, синхронизация файлов при обновлении, архивация файлов и т.д.) можно выделить:
Архивационные серверы – серверы, предназначенные для резервного копирования информации на автономные устройства хранения данных.
Серверы передачи данных – серверы, предназначенные для передачи файлов между клиентами сети.
Серверы хранения файлов – серверы, предназначенные для хранения редко используемых данных.
Также файловые серверы можно классифицировать по выполняемым ролям в компьютерной сети: выделенные и невыделенные файловые серверы.
Выделенный файл-сервер используется только как файл-сервер и не может выступать в качестве рабочей станции.
В отличие от выделенного файл-сервера невыделенный файл-серверможет совмещать в себе как функции файл-сервера, так и рабочей станции.
Серверы печати предоставляют средства совместного использования ресурсов принтера. Эти серверы позволяют совместно работать с принтерами нескольким пользователям, размещать устройства печати там, где удобнее, увеличить производительность рабочих станций, совместно использовать в сети устройства факсимильной передачи данных. При наличии в сервере печати факс-модемных плат пользователи сети могут воспользоваться службами передачи факсимильных сообщений. Факс-сервер позволяет принимать файлы непосредственно на рабочей станции, а программное обеспечение оптического распознавания символов (OCR) способно преобразовать эти факсы в редактируемый текст, экономя немало времени и усилий.
Серверы сообщений предоставляют средства обмена сообщениями, использующие разные методы коммуникаций. Существуют основные типы служб сообщений: электронная почта, приложения для рабочих групп, объектно-ориентированные сообщения, службы каталогов. Поэтому в совокупности серверов сообщений можно выделить:
Серверы электронной почты – серверы, предназначенные для организации электронной почты.
Серверы службы каталогов – серверы, которые помогают пользователя находить, защищать и сохранять информацию в сети.
Требования повышенной производительности привели к созданию суперсерверов. Это серверы высокой производительности, выполняющие обработку данных для большого числа клиентов.
Существует классификация серверов, определяемая масштабом сети, в которой они используются: сервер рабочей группы, сервер отдела или сервер масштаба предприятия (корпоративный сервер). В зависимости от числа пользователей и характера решаемых задач требования к составу оборудования и программного обеспечения сервера, его надежности и производительности сильно варьируются.
Система передачи данных
Система передачи данных – это совокупность средств, служащих для передачи информации.
Технические средства передачи данных представляют собой физические средства соединения для передачи данных между системами.
Сетевой адаптер позволяет подключить локальную машину в сеть (подключить компьютер к кабелю сети), то есть создать новую РС. Сетевой адаптер называют сетевым интерфейсом или сетевой картой.
Для объединения компьютеров в локальную сеть необходимы сетевые адаптеры для подключения компьютера к кабелю, разъемы, сам кабель и, возможно, концентратор для объединения компьютеров при использовании топологии “звезда”. Сетевой адаптер вставляют в материнскую плату компьютера. Он имеет один или два разъема для подключения кабеля.
Передачей сигналов называется способ пересылки данных в носителе (среде передачи). Среды передачи данных разбиваются на две большие категории:
- кабельная среда передачи данных;
- беспроводная среда передачи данных.
Кабельная среда передачи данных предполагает наличие определенных видов кабелей. Тремя распространенными типами кабеля являются:
· витая пара;
· коаксиальный кабель;
· оптоволоконный кабель.
Витая пара (Twisted Pair) содержит две или более пар скрученных медных проводников, заключенных в одну оболочку. Максимальная длина одного сегмента витой пары составляет около 100 метров при скорости передачи данных до 10 Мбит/сек.
Различают два типа витых пар: неэкранированную витую пару (UTP) и экранированную витую пару (STP).
Достоинством сети на базе витой пары является низкая стоимость оборудования и возможность использования имеющейся телефонной сети. Длина кабеля не может превышать 1000 метров при скорости передачи данных 1Мбит/сек.
Коаксиальный кабель(Coax) имеет два проводника с общей центральной осью. В центре такого кабеля проходит сплошной медный проводник или многожильный провод. Он заключен в пластиковый вспененный изолированный слой. Скорость передачи данных по коаксиальному кабелю – до 300 Мбит/сек. Недостатками данного кабеля являются неудобство работы с ним и довольно высокая стоимость такого провода
Волоконно-оптический кабель (Fiber Optic) производится из светопроводящего стекла или пластиковых волокон. Максимальная длина кабеля на основе оптоволокна существенно больше, чем для кабеля на основе витой пары или коаксиал. С другой стороны, цена оптоволоконных кабелей достаточно высока по сравнению с другими типами кабелей.
Беспроводная среда передачи данных применятся в случае, когда большое расстояние или препятствия затрудняют применение другого носителя. Существует два основных типа беспроводной среды передачи данных: микроволновое и инфракрасное излучение.
В свою очередь, микроволновые системы передачи данных можно разделить на наземные микроволновые коммуникации и спутниковые микроволновые коммуникации (передают сигнал между направленными параболическими антеннами). Стоимость наземных микроволновых систем относительно невысокая при использовании их на небольших расстояниях (сотни метров), а стоимость спутниковых микроволновых систем очень высокая (несколько миллионов долларов).
В инфракрасных средах передачи данных применяется свет. Стоимость зависит от вида используемого оборудования. Системы, действующие на большом расстоянии, где обычно применяются мощные лазеры, могут быть очень дорогими. В последнее время наиболее эффективным способом связи в сетях является беспроводная среда передачи данных.
Выбор сетевой среды передачи данных диктуется типом сети и выбранной топологией. Сегодня практически все сети проектируются на базе UTP и волоконно-оптических кабелей, коаксиальный кабель применяют лишь в исключительных случаях.
Модем (МОдулятор-ДЕМодулятор) – устройство прямого (модулятор) и обратного (демодулятор) преобразования сигналов к виду, принятому для использования в определенном канале связи, предназначенное для преобразования цифровых сигналов в аналоговые и обратно.
Чаще всего модемы используются для передачи информации от компьютера к компьютеру, управления удаленными компьютерами и локальными сетями, другим электронным оборудованием, при работе с удаленными терминалами в многопользовательских системах.
Программные средства передачи данных
Программные средства передачи данных – это комплекс программ, обеспечивающий передачу данных.
Программное обеспечение системы передачи данных можно разделить на программы общего назначения и специализированные программы. Программы общего назначения предназначены для организации передачи данных между пользователями и доступны любым пользователям системы, а программы специального назначения предназначены для ограниченного круга пользователей.
Программное обеспечение (ПО) компьютерных сетей отличается большим многообразием как по своему составу, так и по выполняемым функциям. Оно автоматизирует процессы программирования задач обработки информации, осуществляет планирование и организацию коллективного доступа к телекоммуникационным, вычислительным и информационным ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение этих ресурсов с целью повышения оперативности и надежности удовлетворения запросов пользователей и т.д.
Система передачи данных