Шпаргалки по "Информатике"

 

5. Программное  обеспечение компьютерных сетей 

В процессе обмена информацией  между компьютерами ключевую роль играет программное обеспечение связи.

Программное обеспечение компьютерных сетей обеспечивает организацию  коллективного доступа к вычислительным и информационным ресурсам сети, динамическое распределение и перераспределение  ресурсов сети с целью повышения  оперативности обработки информации и максимальной загрузки аппаратных средств, а также в случае отказа и выхода из строя отдельных технических  средств и т.д.

Программное обеспечение вычислительных сетей включает три компонента:

• общее программное обеспечение, образуемое базовым ПО отдельных ЭВМ, входящих в состав сети;
• специальное программное обеспечение, образованное прикладными программными средствами, отражающими специфику предметной области пользователей при реализации задач управления;
• системное сетевое программное обеспечение, представляющее комплекс программных средств, поддерживающих и координирующих взаимодействие всех ресурсов вычислительной сети как единой системы.

Особая роль в ПО вычислительной сети отводится системному сетевому программному обеспечению, функции которого реализуются в виде распределенной операционной системы сети.

Операционная система сети включает в себя набор управляющих и  обслуживающих программ, обеспечивающих:

• межпрограммный метод доступа (возможность организации связи между отдельными прикладными программами комплекса, реализуемыми в различных узлах сети);
• доступ отдельных прикладных программ к ресурсам сети (и в первую очередь к устройствам ввода-вывода);
• синхронизацию работы прикладных программных средств в условиях их обращения к одному и тому же вычислительному ресурсу;
• обмен информацией между программами с использованием сетевых «почтовых ящиков»;
• выполнение команд оператора с терминала, подключенного к одному из узлов сети, на каком-либо устройстве, подключенном к другому удаленному узлу вычислительной сети;
• удаленный ввод заданий, вводимых с любого терминала, и их выполнение на любой ЭВМ в пакетном или оперативном режиме;
• обмен наборами данных (файлами) между ЭВМ сети;
• доступ к файлам, хранимым в удаленных ЭВМ, и обработку этих файлов;
• защиту данных и вычислительных ресурсов сети от несанкционированного доступа;
• выдачу различного рода справок об использовании информационных, программных и технических ресурсов сети;
• передачу текстовых сообщений с одного терминала пользователя на другие (электронная почта).

С помощью операционной системы  сети:

• устанавливается последовательность решения задач пользователя;
• задачи пользователя обеспечиваются необходимыми данными, хранящимися в различных узлах сети;
• контролируется работоспособность аппаратных и программных средств сети;
• обеспечивается плановое и оперативное распределение ресурсов в зависимости от возникающих потребностей различных пользователей вычислительной сети.

Выполняемое с помощью операционной системы сети управление включает: планирование сроков и очередности  получения и выдачи информации абонентам; распределение решаемых задач по ЭВМ сети; присвоение приоритетов  задачам и выходным сообщениям; изменение  конфигурации сети ЭВМ; распределение  информационных вычислительных ресурсов сети для решения задач пользователя.

Оперативное управление процессом  обработки информации с помощью  операционной системы сети помогает организовать: учет выполнения заданий (либо определить причины их невыполнения); выдачу справок о прохождении  задач в сети; сбор данных о работах, выполняемых в сети.

ОС отдельных ЭВМ, входящих в  состав вычислительной сети, поддерживают потребности пользователей во всех традиционных видах обслуживания: средствах  автоматизации программирования и  отладки, доступа к пакетам прикладных программ и информации локальных  баз данных и т.д.

 

 

 

6. Дисциплина обслуживания  компьютерных сетей

По  дисциплине обслуживания сети подавляющее  большинство современных компьютерных сетей используют технологию "клиент-сервер" (client-server) или одноранговую (peer-to-peer)технологию.

При работе по технологии "клиент-сервер" пользователи делят сетевые ресурсы (такие, как базы данных, файлы или  принтеры) с другими пользователями.

Под сервером понимается комбинация аппаратных и программных средств, которая служит для управления сетевыми ресурсами общего доступа. Он обслуживает другие станции, предоставляя общие ресурсы и услуги для совместного использования.

В сетях с выделенным сервером в  основном именно ресурсы сервера, чаще всего дисковая память, доступны всем пользователям. Серверы, разделяемым  ресурсом которых является дисковая память, называются файл-серверами.

Одной из важных функций сервера  является управление очередью заданий  работы сетевого принтера. Сетевым  принтером пользоваться можно с  любой рабочей станции, независимо от места подключения его в  сети. То есть каждый пользователь при  наличии на это прав может отправить  на сетевой принтер материалы, предназначенные  для печати. Регулировать очередность  доступа к сетевому принтеру будут  средства сетевой операционной системы. Компьютер, к которому подключен  принтер, в этом случае называется принт-сервером.

Файловый и принт-серверы обычно используются администратором сети и не предназначены для решения прикладных задач. На этих серверах устанавливается сетевая операционная система.

Компьютеры, использующие сетевые  ресурсы сервера, называются клиентами. Взаимодействие с серверами прозрачно для пользователя, поскольку компьютер сам определяет место нахождения требуемого ресурса, и сам получает к нему доступ.

Каждый компьютер сети имеет  уникальное сетевое имя, позволяющее  однозначно его идентифицировать. Для  каждого пользователя серверной  сети необходимо иметь свое сетевое  имя и сетевой пароль. Имена  компьютеров, сетевые имена и  пароли пользователей прописываются  на сервере.

Для удобства управления компьютерной сетью, несколько компьютеров, имеющих  равные права доступа, объединяют в рабочие группы. Рабочая группа – группа компьютеров в локальной сети.

Совокупность приемов разделения и ограничения прав доступа участников компьютерной сети к ресурсам называется политикой сети. Обеспечением работоспособности сети и ее администрированием занимается системный администратор – человек, управляющий организацией работы компьютерной сети.

Рабочая станция — это индивидуальное рабочее место пользователя. На рабочих станциях устанавливается обычная операционная система. Кроме того, на рабочих станциях устанавливается клиентская часть сетевой операционной системы. Полноправным владельцем всех ресурсов рабочей станции является пользователь, тогда как ресурсы файл-сервера разделяются всеми пользователями. В качестве рабочей станции может использоваться компьютер практически любой конфигурации. Но, в конечном счете, все зависит от тех приложений, которые этот компьютер выполняет.

В одноранговых сетях все компьютеры, как правило, имеют доступ к ресурсам других компьютеров, т.е. все компьютеры сети являются равноправными. Одноранговая ЛВС предоставляет возможность такой организации работы компьютерной сети, при которой каждая рабочая станция одновременно может быть и сервером. Преимущество одноранговых сетей заключается в том, что разделяемыми ресурсами могут являться ресурсы всех компьютеров в сети и нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе, любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним. Затраты на организацию одноранговых вычислительных сетей относительно небольшие. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность их использования резко уменьшается. Пороговое значение числа рабочих станций, по оценкам фирмы Novell, составляет 25. Основной недостаток работы одноранговой сети заключается в значительном увеличении времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей. Следовательно, в одноранговых сетях каждый компьютер работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме. Существует еще несколько важных проблем, возникающих в процессе работы одноранговых сетей: возможность потери сетевых данных при перезагрузке рабочей станции и сложность организации резервного копирования.

Поэтому одноранговые ЛВС  используются только для небольших  рабочих групп, а все сетевые  архитектуры для крупномасштабных сетей поддерживают технологию "клиент-сервер".

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Каналы передачи данных по  компьютерным сетям

Для того чтобы компьютеры могли связаться между собой в сеть, они должны быть соединены между собой с помощью некоторой физической передающей среды. Основными типами передающих сред, используемых в компьютерных сетях, являются:

·   аналоговые телефонные каналы общего пользования;

·   цифровые каналы;

·  узкополосные и широкополосные кабельные каналы;

· радиоканалы и спутниковые каналы связи;

· оптоволоконные каналы связи.

Аналоговые  каналы связи первыми начали применяться  для передачи данных в компьютерных сетях и позволили использовать уже существовавшие тогда развитые телефонные сети общего пользования. Передача данных по аналоговым каналам может  выполняться двумя способами. При  первом способе телефонные каналы (одна или две пары проводов) через телефонные станции физически соединяют  два устройства, реализующие коммуникационные функции с подключенными к  ним компьютерами. Такие соединения называют выделенными линиями или непосредственными соединениями. Второй способ - это установление соединения с помощью набора телефонного номера (с использованием коммутируемых линий).

Качество  передачи данных по выделенным каналам, как правило, выше и соединение устанавливается  быстрее. Кроме того, на каждый выделенный канал необходимо свое коммуникационное устройство (хотя есть и многоканальные коммуникационные устройства), а при коммутируемой связи можно использовать для связи с другими узлами одно коммуникационное устройство.

Параллельно с использованием аналоговых телефонных сетей для межкомпьютерного взаимодействия начали развиваться и методы передачи данных в дискретной (цифровой) форме  по ненагруженным телефонным каналам (т.е. телефонным каналам, к которым  не подведено электрическое напряжение, используемое в телефонной сети) - цифровым каналам.

Следует отметить, что наряду с дискретными  данными по цифровому каналу можно  передавать и аналоговые информацию (голосовую, видео, факсимильную и т.д.), преобразованную в цифровую форму.

Наиболее  высокие скорости на небольших расстояниях  могут быть получены при использовании  особым образом скрученной пары проводов (для того, чтобы избежать взаимодействия между соседними проводами), так  называемой витой паре (ТР - Twisted Pair).

Кабельные каналы, или коаксиальные пары представляют собой два цилиндрических проводника на одной оси, разделенные диэлектрическим покрытием. Один тип коаксиального кабеля (с сопротивлением 50 Ом), используется главным образом, для передачи узкополосных цифровых сигналов, другой тип кабеля (с сопротивлением 75 Ом) - для передачи широкополосных аналоговых и цифровых сигналов. Узкополосные и широкополосные кабели, непосредственно связывающие между собой коммуникационные оборудования, позволяют обмениваться данными на высоких скоростях (до нескольких мегабит/c) в аналоговой или цифровой форме. Следует отметить, что на небольших расстояниях (особенно в локальных сетях) кабельные каналы все больше вытесняются каналами на витых парах, а на больших расстояниях - оптоволоконными каналами связи.

Использование в компьютерных сетях в качестве передающей среды радиоволн различной частоты является экономически эффективным либо для связи на больших и сверхбольших расстояниях (с использованием спутников), либо для связи с труднодоступными, подвижными или временно используемыми объектами.

Частоты, на которых функционируют радиосети  за рубежом, обычно используют диапазон 2-40 ГГц (в особенности диапазон 4-6 ГГц). Узлы в радиосети могут быть расположены (в зависимости от используемой аппаратуры) на расстоянии до 100 км друг от друга.

Спутники  обычно содержат несколько усилителей (или транспондеров), каждый из которых  принимает сигналы в заданном диапазоне частот (обычно 6 или 14 ГГЦ) и регенерирует их в другом частотном  диапазоне (например, 4 или 12 ГГц). Для  передачи данных обычно используются геостационарные спутники, размещенные  на экваториальной орбите на высоте 36000 км. Такое расстояние дает существенную задержку сигнала (в среднем 270 мс) для компенсации которой используют специальные методы.

Обмен данными по радиоканалам может вестись  как с помощью аналоговых, так  и цифровых методов передачи. Цифровые методы получают в последнее время  преимущественное развитие, т.к. позволяют  объединить наземные участки цифровых сетей и спутниковых каналов  или радиоканалов в единой сети. Новым импульсом в развитии радиосетей стало появление сотовой телефонной связи, позволяющей осуществлять голосовую  связь и обмен данными с  помощью радиотелефонов или специальных  устройств обмена данными.

Помимо  обмена данными в радиодиапазоне последнее время для связи  на небольшие расстояния (обычно в  пределах комнаты) используется и инфракрасное излучение.

В оптоволоконных каналах связи используется известное из физики явления полного внутреннего отражения света, что позволяет передавать потоки света внутри оптоволоконного кабеля на большие расстояния практически без потерь. В качестве источников света в оптоволоконном кабеле используются светоиспускающие диоды (LED - light-emitting diode) или лазерные диоды, а в качестве приемников - фотоэлементы.