Величины, описывающие эффективность компьютерной сети:
1. Параметры (первичны):
Структурные;
Функциональные;
Нагрузочные;
2. характеристики (вторичны):
Качественные;
Количественные.
Параметры сети - представляют собой величины, описывающие структурно-функциональную организацию сети и ее взаимодействие с внешней средой.
Характеристики сети - описывают ее эффективность и зависят от параметров. Определяются в процессе эксплуатации путем измерений и в процессе решения задач системного анализа, как функция параметров.
Структурные параметры - определяют состав и структуру сети: количество узлов, входящих в состав сети и их взаимосвязь (топология сети); типы узлов, состав и количество оборудования; технические параметры устройств; пропускная способность каналов и т. п.
Функциональные параметры - описывают стратегию управления передачи данных в компьютерной сети и стратегию обработки данных в узлах . Примеры параметров: способ коммутации, метод доступа к каналу связи, алгоритм выбора маршрута в передачи данных в сети, распределение прикладных задач по узлам сети, приоритеты задач и т.д.
Нагрузочные параметры - описывают взаимодействие сети в внешней средой. Пример: число типов потоков данных (аудио, видео, данные и т. п.), интенсивность поступления сообщений (пакетов или кадров), размер передаваемых по сети блоков данных, ресурсоемкость прикладных задач.
Качественные характеристики:
1. операционные возможности сети (перечень услуг, сервисов по передаче и обработке данных);
2. масштабируемость - способность сети при ее наращивании линейно увеличивать свою производительность, которую можно оценить количественно через отношение прироста производительности системы к приросту ресурсов.(чем ближе к 1, тем больше масштабируемость);
3. управляемость- возможность администрирования с целью выявление и решения возникающих в сети проблем, а также планирование развития и модернизации сети;
4. гибкость - сохранение качества функционирования сети при изменении ее состава и конфигурация в результаты выхода из строя оборудования или добавления новых устройств.
Количественные характеристики:
Производительность компьютерной сети - мера мощности сети, определяющая количество работы, выполняемой сетью в единицу времени. Делится на производительность СПД - измеряется числом сообщений (пакетов, кадров, бит) передаваемых по сети в единицу времени, и производительность средств обработки данных - представляет собой суммарную производительность средств обработки данных.
Характеристики оперативности - описывают задержки, возникающие при передаче и обработки данных в сети. Делится на время доставки сообщения и время отклика .
Характеристики надежности :
Вероятность безотказной работы сети;
Интенсивность отказов;
Время наработки на отказ - промежуток времени между двумя смежными отказами;
Время восстановления;
Коэффициент готовности - доля времени, в течение которого сеть работоспособна.
Стоимостные характеристики сети :
- Полная стоимость владения (ТСО - total cost of ownership) - затраты, расчитываемые на всех этапах жизненного цикла сети и включающая стоимость технических, информационных и программных средств (прямые затраты) и затраты на эксплуатацию сети (косвенные затраты).
Цена передачи данных и обработки данных в сети - определяется объемом и стоимостью использованных ресурсов в сети при передаче и обработке данных.
Глава 3. Общие сведения о компьютерных сетях
Материал, изложенный ранее, будет необходим нам для изучения компьютерных сетей, так как компьютерные сети являются дальнейшим развитием ввода-вывода и позволяют пересылать данные между компьютерами, а также использовать общие ресурсы вычислительных систем
Определение, терминология и назначение компьютерных сетей
Человек без общения - что птица без крыльев.
В общем случае сетью связи является распределенная система коммуникаций, служащая для передачи информации на расстоянии. К ним относятся теле- и радиовещательные сети, сети телефонной и сотовой связи, сети кабельного телевидения и т. д. Синоним связи - передача данных. Понятие телекоммуникационная сеть подразумевает территориально распределенную сеть передачи данных.
Отдельный компьютер - пример централизованной вычислительной системы. В отличие от централизованной, вычислительная сеть - распределенная вычислительная система. Это совокупность компьютерной и коммуникационной техники, каналов связи и специального программного обеспечения, управляющего процессом распределенных вычислений между членами данной сети.
Поскольку в последнее время повысилась роль передачи нечисловой информации через вычислительные сети, теперь для них часто используется термин сеть передачи данных. Чтобы избежать путаницы с сетью связи, в которых также передаются данные, для вычислительной сети применяется термин компьютерная сеть.
Компьютерные сети служат для выполнения следующих задач:
o проведения распределенных вычислений;
o организации доступа при централизованной (серверной) обработке информации;
o общего использования аппаратных ресурсов;
o оперативного поиска и получения данных в корпоративных ресурсах;
o оперативного поиска и получения различной информации в глобальных сетях;
o обмена сообщениями, переписки, передачи информации различных видов и т. д
Общие понятия. Сетевые топологии
Любая сеть состоит из узлов и соединяющих их линий связи. Узлы бывают конечными и промежуточными. Конечный узел имеет 1 соединение с линией связи, промежуточный - более одного.
Узлы сети могут быть станциями (хостами, компьютерами-членами сети), либо специальным коммуникационным оборудованием (на рис. 10 узлы, обозначенные символом « »). Простейшая сеть содержит 2 узла-станции (рис. 10, а).
Сетевая топология - это граф связей компьютерной сети, то есть тип соединения узлов и линий связи. Различают следующие основные сетевые топологии (рис. 10):
o типовые: а) точка-точка - содержит 2 узла; б) шина (линейная сеть) - содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами; в) звезда - сеть, в которой имеется только один промежуточный узел; г) дерево (иерархическая звезда) - сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя узлами имеется только один путь; д) кольцо - сеть, в которой к каждому узлу присоединены только две ветви;
o производные: е) смешанная (комбинированная) - образована соединением типовых; ж) полносвязная - каждый узел соединен со всеми остальными; з) ячеистая - сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих два или более пути между ними (вид смешанной, в которой разделение на типовые топологии не просматривается явно);
Рис. 10 Основные сетевые топологии.
Линии, связывающие узлы сети передачи данных, называются каналами передачи данных или каналами (линиями) связи. Физические среды, используемые для каналов связи, будут рассмотрены в этой главе ниже.
Некоторые важные понятия.
Трафиком называется поток данных по каналу связи или через сетевое устройство, а также объем этого потока в байтах.
Протоколом называются правила передачи информации по сети.
Адресом узла сети (сетевым адресом) называется его уникальный идентификатор, описывающий местона-хождение узла сети и позволяющий пересылать информацию именно этому узлу.
Уточненное определение протокола и более подробно об адресации в компьютерных сетях будет рассказано в этой главе при изучении модели OSI.
Классификация и характеристики компьютерных сетей
Диаметром сети называется расстояние между двумя наиболее удаленными друг от друга станциями данной сети.
Компьютерные сети подразделяются в зависимости от диаметра сети и типа используемого оборудования на следующие виды (в скобках указан приблизительный диапазон диаметров):
o локальные (1-3000 м) - объединяют компьютеры в пределах нескольких зданий;
o кампусные (100-10000 м) - локальные сети масштаба «кампуса» - небольшого городка;
o городские (5-20 км) - высокоскоростные каналы связи в пределах большого города;
o региональные (территориальные) (100-1000 км) - объединяют компьютеры географической области;
o глобальные (10000-20000 км) - объединение компьютеров в различных частях света (Интернет).
Важнейшая характеристика компьютерной сети - ее пропускная способность. Пропускная способность (битовая скорость передачи информации) - это количество информации, которое можно передать по данной сети за единицу времени. Пропускная способность измеряется в бит/с. 1 бит/с равен 1 биту информации, переданному за 1 с. Используются кратные единицы: кбит/с, Мбит/с, Гбит/с.
В зависимости от характера распределения функций различают:
o одноранговые сети - небольшие локальные сети, в которых все компьютеры являются функционально равноправными; обычно включают в себя до 15 станций;
o сети с выделенными серверами (двухранговые сети) - средние и крупные сети, в которых часть выполняемых функций по обслуживанию станций возложена на серверы.
Сети с выделенными серверами характеризуются типами используемых в них сетевых служб (серверов), которые будут описаны ниже.
Среды передачи данных
В качестве носителей информации в современной коммуникационной технике используются электромагнитные сигналы в виде колебаний различных частот. Под средой передачи данных (связи) понимается физическая среда, по которой распространяется сигнал при его прохождении по линии связи.
В линиях связи используются 2 основные технологии: проводниковая и беспроводная.
Проводники , используемые в компьютерных сетях, подразделяются на:
1. 1) Медные электрические проводники . Наиболее распространенная среда передачи. В качестве носителя информации используется переменный электрический ток различных частот и форм сигнала. Наиболее распространенные виды кабелей, используемых в компьютерных сетях:
o коаксиальный кабель - изолированная медная жила, экранированная металлической оплеткой;
o экранированная или неэкранированная витая пара - пара изолированных скрученных проводов;
o телефонные линии общего пользования (ТфОП) - двухжильные изолированные провода абонентских линий и многожильные кабели телефонных коммуникаций.
2. 2) Волоконно-оптические (оптоволоконные) линии связи (ВОЛС) представляют собой полый гибкий проводник (световод), покрытый изнутри отражающим веществом. В качестве носителя используется модулированный световой луч, испускаемый лазером.
При беспроводной связи в качестве среды передачи используется окружающий воздух, вода, вакуум или другая среда, не задерживающая электромагнитные волны, являющиеся в данном случае носителем информации. По частотному диапазону беспроводная связь подразделяется на:
o радиосвязь - используется в спутниковой связи и при удаленном доступе;
o инфракрасную - используется в основном для связи с беспроводными периферийными устройствами;
o оптическую - используется редко из-за наличия помех на пути распространения сигнала;
o сверхвысокочастотную (СВЧ) - используется в локальных сетях.
Качество работы сети характеризуют следующие свойства: производительность, надежность, совместимость, управляемость, защищенность, расширяемость и масштабируемость.
Существуют два основных подхода к обеспечению качества работы сети. Первый - состоит в том, что сеть гарантирует пользователю соблюдение некоторой числовой величины показателя качества обслуживания. Например, сети frame relay и АТМ могут гарантировать пользователю заданный уровень пропускной способности. При втором подходе (best effort) сеть старается по возможности более качественно обслужить пользователя, но ничего при этом не гарантирует.
К основным характеристикам производительности сети относятся: время реакции, которое определяется как время между возникновением запроса к какому-либо сетевому сервису и получением ответа на него; пропускная способность, которая отражает объем данных, переданных сетью в единицу времени, и задержка передачи, которая равна интервалу между моментом поступления пакета на вход какого-либо сетевого устройства и моментом его появления на выходе этого устройства.
Для оценки надежности сетей используются различные характеристики, в том числе: коэффициент готовности, означающий долю времени, в течение которого система может быть использована; безопасность, то есть способность системы защитить данные от несанкционированного доступа; отказоустойчивость - способность системы работать в условиях отказа некоторых ее элементов.
Расширяемость означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, сервисов), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной.
Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается.
Прозрачность - свойство сети скрывать от пользователя детали своего внутреннего устройства, упрощая тем самым его работу в сети.
Управляемость сети подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети.
Совместимость означает, что сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение.
Топология – конфигурация физических связей между узлами сети. Характеристики сети зависят от типа устанавливаемой топологии. В частности, выбор той или иной топологии влияет:
На состав необходимого сетевого оборудования;
Возможности сетевого оборудования;
Возможности расширения сети;
Способ управления сетью.
Под термином «топология КС» может подразумеваться физическая топология (конфигурация физических связей) или логическая топология – маршруты передачи сигналов между узлами сети. Физическая и логическая топологии КС могут совпадать или различаться. Локальные сети строятся на основе трех базовых топологий, известных как:
· общая шина (bus);
· звезда(star)
Для того, чтобы сеть успешно справлялась с задачей, она должна отвечать требованиям по производительности, надежности и др.
Производительность сети определяет объем передаваемых данных и время, требуемое на их передачу. Для оценки производительности используются числовые характеристики – время реакции сети, средняя пропускная способность, максимально возможная пропускная способность, задержка передачи.
Надежность означает вероятность того, что сеть выполняет свои функции. Надежность технических устройств обычно характеризуется временем наработки на отказ и коэффициентом готовности (процент времени, в течение которого система может быть использована). Надежность сложных систем также характеризуется вероятностью доставки сообщения адресату.
Безопасность означает невозможность несанкционированного доступа к данным и обеспечение надежности и устойчивости к преднамеренным разрушающим действиям.
Расширяемость – возможность сравнительно легкого добавления новых элементов сети.
Масштабируемость – возможность значительного наращивания размеров сети, в том числе путем увеличения числа сегментов.
Прозрачность – возможность использования ресурсов сети одним и тем же способом, независимо от их фактического размещения – на локальном компьютере или в сети. При этом пользователь как бы «не замечает» сети, работая непосредственно с ресурсами.
Поддержка различных видов трафика – возможность совмещения функций различных сетей, например, телевизионной, телефонной, компьютерной.
Управляемость – возможность централизованного обнаружения и устранения неполадок, распределения ресурсов и полномочий между пользователями.
Совместимость – возможность взаимодействия с различным оборудованием и программным обеспечением.
По территориальному признаку сети делят на локальные, региональные и глобальные.
Региональные сети охватывают город, район, область, небольшую республику. Иногда выделяют корпоративные сети, где важно защитить информацию от несанкционированного доступа (например, сеть Министерства обороны, банковские сети и т.д.). Корпоративная сеть может объединять тысячи и десятки тысяч компьютеров, размещенных в различных странах и городах (в качестве примера можно привести сеть корпорации Microsoft).
Локальные сети (ЛВС) . Основное назначение любой компьютерной сети – предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям.
С этой точки зрения ЛВС можно рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций.
Сервер – компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий ее пользователей определенными услугами.
Серверы могут осуществлять хранение данных, управление базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд других функций, потребность в которых может возникнуть у пользователей в сети. Сервер – источник ресурсов сети.
Рабочая станция – персональный компьютер, подключенный к сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам.
Рабочая станция сети функционирует как в сетевом так и локальном режиме. Она оснащена собственной ОС, обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.
Особое внимание следует уделить одному из типов серверов – файл-серверу.
Он хранит данные пользователей сети и обеспечивает им доступ к этим данным. Это компьютер с большой емкостью ОП, жесткими дисками большой емкости и дополнительными накопителями на магнитной ленте (стриммерами).
Он работает под управлением специальной ОС, которая обеспечивает одновременный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным.
Файл-сервер выполняет следующие функции: хранение данных, архивирование данных, передачу данных.
Для многих задач использование одного файл-сервера оказывается недостаточным. Тогда в сеть могут включаться несколько серверов.
Компьютерные сети реализуют распределенную обработку данных. Обработка данных в этом случае распределена между двумя объектами: клиентом и сервером .
Клиент – задача, рабочая станция или пользователь компьютерной сети.
В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтение файла, поиск информации в базе данных и т.д.
Сервер выполняет запрос, поступивший от клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования, организует доступ к этим данным и передает данные клиенту.
Клиент обрабатывает полученные данные и представляет результаты обработки в виде, удобном для пользователя. В принципе обработка данных может быть выполнена и на сервере. Для подобных систем приняты термины – системы клиент-сервер или архитектура клиент-сервер .
Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых ЛВС, так и в сети с выделенным сервером.
Одноранговая сеть – нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям (диски, принтеры).
Достоинства – низкая стоимость и высокая надежность.
Недостатки – зависимость эффективности работы сети от количества станций; сложность управления сетью; сложность обеспечения защиты информации; трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.
Сеть с выделенным сервером – в сети один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций.
Такой компьютер называют сервером сети. На нем устанавливается сетевая ОС, к нему подключаются все разделяемые внешние устройства – жесткие диски, принтеры, модемы.
Достоинства – надежная система защиты информации; высокое быстродействие; отсутствие ограничений на число рабочих станций; простота управления по сравнению с одноранговыми сетями.
Недостатки – высокая стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер; зависимость быстродействия и надежности сети от сервера; меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.
Похожая информация.
Сеть представляет собой множество узлов, объединённых между собой связями. Железные дороги, где узлами являются вокзалы и станции, а связями - рельсы, служат примером транспортных сетей, организуемых для решения транспортных проблем. Для обеспечения информационных процессов используют персональный компьютер, с помощью которого возможно решать широкий круг задач. Но также существует ряд важных и ответственных процессов, которые с помощью одного компьютера решить невозможно. Например, это полёт ракеты, сборка сложной конструкции на заводе, ядерная реакция на атомной станции и т.д. Для решения таких проблем в сеть соединяют несколько компьютеров, дублируя основной и повышая тем самым надёжность работы.
Также важнейшей составляющей деятельности человека является обмен информацией и налаживание коммуникационных связей. Уже традиционными являются телекоммуникации (от греч. tele - «вдаль, далеко» и лат. communicato - «связь»), служащие обменом информации на расстоянии. Наиболее привычными примерами технических средств телекоммуникаций являются радиопередатчик, телефон, телеграф, телетайп, факсимильный аппарат, телевидение и почта. Сейчас широко распространены компьютеры, что привело к созданию компьютерных коммуникаций (сетей), которые уже вытеснили факсимильную и телетайпную связь.
Назначение компьютерных сетей.
Компьютерная (электронная) сеть - это система обмена информацией между различными компьютерами на расстоянии, дающая возможность пользователям применять их в качестве средств передачи и приёма информации. Электронная сеть объединяет компьютеры разных типов с разными операционными системами. Компьютерные сети включают в себя вычислительные сети, предназначенные для распределенной обработки данных (совместное использование вычислительных мощностей), и информационные сети, предназначенные для совместного использования информационных ресурсов. Таким образом, пользователи или абоненты компьютерной сети получают возможность совместно использовать её программные, технические, информационные и организационные ресурсы.
Целесообразность создания компьютерной сети обуславливается следующим:
- - возможностью использования территориально распределенного программного обеспечения, информационных баз данных и баз знаний, находящихся у различных пользователей;
- - возможностью организации распределенной обработки данных путем привлечения ресурсов многих вычислительных машин;
- - оперативному перераспределению нагрузки между компьютерами, включенными в сеть и ликвидации пиковой нагрузки за счет перераспределения ее с учетом часовых поясов;
- - специализацией отдельных машин на работе с уникальными программами, которые нужны ряду пользователей сети;
- - коллективизации ресурсов, в особенности дорогостоящего периферийного оборудования, которым экономически нецелесообразно укомплектовывать каждую ЭВМ;
Компьютерные сети представляют собой комплекс технических, программных и информационных средств. Технические средства - это ЭВМ различных типов (от микро до суперЭВМ); системы передачи данных, включая каналы связи, модемы и сетевые адаптеры для подключения ЭВМ к линиям связи; шлюзы, распределители, маршрутизаторы и другое оборудование. Информационные средства - это единый информационный фонд, содержащий данные разных типов для общего и индивидуального применения: базы данных, базы знаний - локальные и распределенные. Программные средства сети предназначены для организации коллективного доступа к ее ресурсам, динамического распределения и перераспределения ресурсов сети, для оптимальной загрузки технических средств, координации работы основных звеньев сети.
Практически любая сеть строится на основе нескольких мощных компьютеров, называемых серверами (от англ. serve - «обслужить»). К этим серверам обычно подключены серверы сети второго порядка (региональные), третьего порядка (отраслевые или корпоративные) и четвёртого порядка (локальные), а к ним - пользователи отдельных компьютеров. Компьютерные сети передают данные в различных средах - домах, мелких фирмах и огромных корпорациях, в которых возможно большое количество подразделений, разделённых территориально.
Принципы функционирования различных электронных сетей примерно одинаковы, так как все они представляют собой информационную систему, складывающуюся из компьютеров (как источников информации), канала связи, по которому информация в форме материально-энергетического сигнала может поступать к адресату-адресату, а также некоторого соглашения (кода), которое позволит компьютеру-адресату преобразовать воспринятый сигнал в форму понятную потребителю-человеку. Компьютерная сеть позволят коллективно решать различные прикладные задачи, увеличивает степень использования имеющихся в сети ресурсов (информационных, вычислительных, коммуникационных) и обеспечивает удаленный доступ к ним. Для эффективной работы сетей используются специальные операционные системы (сетевые ОС), которые, в отличие от персональных операционных систем, предназначены для решения специальных задач по управлению работой сети компьютеров. Они устанавливаются на специально выделенные компьютеры.
Сетевые приложения - это прикладные программные комплексы, которые расширяют возможности сетевых ОС. Среди них можно выделить почтовые программы (e-mail, веб-браузер, Instant messaging), системы коллективной работы (Collaboration), сетевые базы данных и др.
Компьютерные сети бывают локальные, отраслевые, региональные, глобальные. Локальная вычислительная сеть (LAN - Local Area Network) объединяет компьютеры чаще одной организации, расположенных компактно в одном или нескольких зданиях. Её пропускная способность достигает 10 Гбит/с, а размер не превышает нескольких километров. Высокое качество передачи данных дает возможность предоставлять пользователю сети широкий спектр услуг: печать, факс, сканер, файловую службу, электронную почту, базы данных и другие услуги, реализация которых отдельно на локальном компьютере очень дорога. Каналы связи могут использоваться совместно сразу многими компьютерами сети.
Глобальная вычислительная сеть (WAN - Wide Area Network) объединяет компьютеры, которые находятся в разных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе уже существующих линий связи, например, телефонных линий, радиосвязи и систем спутниковой связи. Так как эти линии прокладывались для целей, отличных от передачи компьютерных данных, то их качество, как и скорость обмена данных, чаще очень низкое, что требует использования специальных сложных алгоритмов и процедур передачи данных и дорогой аппаратуры.
Функциональные компоненты компьютерных сетей.
Все устройства, подключаемые к сети, можно разделить на три функциональные группы, с точки зрения их отношения к ресурсам:
- · рабочие станции;
- · серверы;
- · коммуникационные узлы;
Рабочая станция (workstation) - это ПК, подключенный к сети, на котором пользователь сети выполняет свою работу. Каждая рабочая станция обрабатывает свои локальные файлы и использует свою операционную систему. Но также пользователю доступны и ресурсы сети. Можно выделить три типа рабочих станций: рабочая станция с локальным диском (ОС загружается с данного локального диска), бездисковая рабочая станция (ОС загружается с диска файлового сервера) и удаленная рабочая станция (подключается к локальной сети через телекоммуникационные каналы связи - например, с помощью телефонной сети).
Сервер (от англ. serve - «обслужить») - это компьютер, подключенный к сети и предоставляющий пользователям сети определенные услуги. Например, хранение данных общего пользования, обработка запроса к СУБД, печать заданий и т.д.
Коммуникационные узлы. К коммуникационным узлам сети относятся такие устройства, как: коммутаторы, мосты, повторители, маршутизаторы, концентраторы, шлюзы. Часть сети, в которую не входит устройство расширения, принято называть сегментом сети.
- - Повторитель (repeater) - устройство, предназначенное усиливать или регенерировать пришедший на него сигнал. Во всех связанных повторителем сегментах в каждый момент времени поддерживается обмен данными только между двумя станциями;
- - Концентратор (hub) - устройство, позволяющее объединить несколько рабочих станций в один сетевой сегмент;
- - Шлюз - это специальный программно-аппаратный комплекс, предназначенный для обеспечения совместимости между сетями, для которых невозможна передача информации стандартными средствами. Шлюз преобразует данные и протоколы их передачи к единому стандарту. Обычно он реализуется на базе некоторого узлового компьютера. Использование шлюзов расширяет возможности абонентов сети;
- - Коммутаторы (switch);
- - Маршрутизатор (router);
Физические компоненты сети.
Существует 4 основных категории физических компонентов сети:
1. Компьютер (англ. computer - «вычислитель»). Это устройство или система, способное выполнять заданную, чётко определённую последовательность операций. Это чаще всего операции численных расчётов и манипулирования данными, однако, сюда относятся и операции ввода-вывода. Описание последовательности операций называется программой.
Электронная вычислительная машина (ЭВМ) является синонимом компьютера. Это комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач. ЭВМ подразумевает использование электронных компонентов в качестве её функциональных узлов, однако компьютер может быть устроен и на других принципах - он может быть механическим, биологическим, оптическим, квантовым и т.д. По типу функционирования вычислительная машина может быть цифровой (ЦВМ) и аналоговой (АВМ);
компьютерный сеть программный сканированный
Рисунок 1. Схема персонального компьютера.
1. Монитор; 2. Материнская плата; 3. Процессор; 4. Порт АТА; 5. Оперативная память; 6. Карты расширений; 7. Компьютерный блок питания; 8. Дисковод; 9. Жёсткий диск; 10. Клавиатура; 11. Компьютерная мышь;
Interconnections представляют собой компонент, передающий данные от одной точки сети к другой. Эта категория включает в себя следующие виды компонентов:
- - Сетевые адаптеры (сетевые платы) - преобразуют данные, обрабатываемые компьютером в формат, пригодные для передачи по локальной сети;
- - Кабели или провода, по которым сигналы передаются от одного сетевого адаптера к другому;
- - Коннекторы - точки соединения кабелей и проводов;
Коммутатор, или свич (от англ. switch - переключатель). Это устройства, объединяющие оконечные устройства и осуществляющие интеллектуальную передачу данных между ними. Коммутаторы одновременно поддерживает несколько процессов обмена данными для каждой пары станций разных сегментов. Коммутаторы были разработаны с использованием мостовых технологий и поэтому часто рассматриваются как многопортовые мосты. Коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю (исключение составляет широковещательный трафик всем узлам сети и трафик для устройств, для которых не известен исходящий порт коммутатора);
Сетевой коммутатор на 48 портов (с гнездами для четырёх дополнительных портов).
Маршрутизаторы (от англ. router) осуществляют эффективную передачу данных между сетями (анализирует адрес назначения и направляет данные по оптимально выбранному маршруту). Маршрутизатор представляет собой специализированный сетевой компьютер, имеющий как минимум один сетевой интерфейс и пересылающий пакеты данных между различными сегментами сети.
Маршрутизатор работает на более высоком «сетевом» уровне 3, нежели коммутатор (или сетевой мост) и концентратор (хаб), которые работают соответственно на уровне 2 и уровне 1 модели OSI. При работе маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетных данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Если в таблице маршрутизации для адреса нет описанного маршрута, пакет отбрасывается.
Программными компонентами являются сетевые операционные системы и сетевые приложения. Администрирование сетей включает конфигурирование, мониторинг и обнаружение неисправностей, а также расширение и развитие сети при росте количества пользователей или требований к связи. Инструментами для управления компьютерными сетями являются программы мониторинга сетей, анализаторы протоколов, снифферы (сетевой анализатор трафика, программа или программно-аппаратное устройство, предназначенное для перехвата и последующего анализа, либо только анализа сетевого трафика, предназначенного для других узлов) и программы по управлению сетью. Многие крупные компании предлагают системы управления сетью, включая Microsoft Systems Management Server (SMS), IBM (Tivoli Enterprise) и Hewlett-Packard (OpenView).
Возможности компьютерной сети определяются характеристиками компьютеров, включенных в сеть. Для описания и сравнения сетей могут использоваться множество параметров, но с точки зрения исполнения и структуры они описываются следующими параметрами:
- - Скорость. Этот параметр показывает, насколько быстро данные передаются по сети. Более точной характеристикой является пропускная способность;
- - Защищённость. Этот параметр показывает, насколько защищена сама сеть и данные, передаваемые в ней. Понятие защиты очень важно в компьютерной сети. Защита должна быть продумана перед любым внесением изменений, влияющих на сеть;
- - Управляемость. Этот параметр предоставляет возможность воздействовать на работу любого элемента сети. Управлением сетью занимается администратор сети или пользователь, которому поручены эти функции. Обычный пользователь, как правило, не имеет административных прав. Также управляемость помогает определить проблемы в работе компьютерной сети или отдельных ее сегментов, выработать управленческие действия для решения выявленных проблем и даёт возможность автоматизации этих процессов при решении похожих проблем в будущем;
- - Доступность обозначает, насколько сеть при необходимости будет доступна для использования. Для сети, которая должна работать 24 часа сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году доступность рассчитывается делением времени, которое она действительно была доступна для работы на полное количество времени и умножением на 100 для получения процентного показателя;
- - Стоимость. Этот параметр показывает полную стоимость компонентов, установки и поддержки сети;
- - Производительность. Определяется такими показателями, как время реакции системы (время между моментом возникновения запроса и моментом получения ответа) и пропускная способность (определяется количеством информации, переданной через сеть или ее сегмент в единицу времени; определяется в битах в секунду);
- - Расширяемость, или масштабируемость. Любая компьютерная сеть является развивающимся объектом, и не только в плане модернизации ее элементов, но и в плане ее физического расширения, добавления новых элементов сети (пользователей, компьютеров, служб). Существование таких возможностей, трудоемкость их осуществления входят в понятие расширяемости. Другой похожей характеристикой является масштабируемость сети, которая показывает, насколько легко сеть сможет обслуживать большее количество пользователей или передавать большее количество данных без существенного снижения производительности. Если сеть была спроектирована и оптимизирована только для текущих требований, когда в сети потребуются изменения или расширение, то это будет слишком сложно и дорого;
- - Надёжность. Эта характеристика показывает надёжность компонентов (маршрутизаторов, коммутаторов, персональных компьютеров и т.д.), комплектующих сеть и измеряет возможность аварий. MTBF (mean time between failure) - среднее время между авариями;
- - Прозрачность сети предполагает скрытие (невидимость) особенности сети от конечного пользователя. Пользователь обращается к ресурсам сети как к обычным локальным ресурсам компьютера, на котором он работает. Другой важной стороной прозрачности сети является возможность распараллеливания работы между разными элементами сети. Вопросы назначения отдельных параллельных заданий отдельным устройствам сети также должны быть скрытыми от пользователя и решаться в автоматическом режиме;
- - Интегрируемость - это возможность подключения разнообразного и разнотипного оборудования, программного обеспечения от разных производителей к вычислительной сети. Сосуществование двух типов данных с противоположными требованиями к процессу передачи является сложной задачей, решение которой является необходимым условием вычислительной сети с хорошей интегрируемостью. Если такая неоднородная вычислительная сеть успешно выполняет свои функции (стандартизация сетей, их элементов и компонентов), то можно говорить о том, что она обладает хорошей интегрируемостью;
- - Топология. В описании сетей используются 2 типа топологий: физическая (расположение кабелей, сетевых устройств и оконечных систем) и логическая (пути, по которым сигналы передаются по сети);
Часть этих характеристик (требований) заложена в международных или национальных стандартах, другие служат предметом межфирменных соглашений и дополнений.
