Курс лекций КИТ

Компьютерные сети: понятие, классификация

Информационные технологии с применением автономно работающей ПЭВМ расширяют интеллектуальные возможности пользователя. Однако, более значительный эффект можно получить при объединении отдельных ПЭВМ организации, фирмы, предприятия в ЛВС, которая обеспечивает функционирование фирмы как единой слаженной системы. Локальные сети объединяют все службы фирмы, ускоряют документооборот, хранят необходимую информацию и представляют ее работникам фирмы и т.д.

Естественным продолжением тенденции развития информационных технологий является комплексные телекоммуникационные и глобальные сети, обеспечение доступа пользователей к информационным ресурсам всей страны и выход в мировое информационное пространство. Глобальные сети объединяют правительственные учреждения, промышленные корпорации, университеты и колледжи, исследовательские центры, коммерческие компании и общественные организации. Сейчас важнейшая роль в мировых телекоммуникациях принадлежит Интернету, который охватывает все страны, содержит информацию обо всех сторонах человеческой деятельности. Применение ПЭВМ в работе фирмы предусматривает организацию автоматизированного рабочего места для решения функциональных задач работниками фирмы.

Благодаря развитию компьютерных сетей, способных обеспечить обмен все большими объемами информации, возникают «виртуальные» учреждения, в которых реальных работников заменяют связанные компьютерными сетями высококлассные специалисты. Уже сейчас появился выбор: получить услугу от физически существующего лица, работающего рядом с вами, или консультацию у высококвалифицированного кибер-работника по сети. Компьютерные технологии, безусловно, сокращают традиционные рабочие места, но создают новые, потенциально более многочисленные.

Совокупность компьютеров, соединенных друг с другом линиями связи, называют компьютерной сетью. Компьютерные сети позволяют создавать высокопроизводительные системы обработки данных (СОД) с высокой отказоустойчивостью. Под СОД понимают совокупность технических, математических, программных, лингвистических, правовых, организационных средств, предназначенных для информационного обслуживания пользователей.

С 60-х г.г. 20 века для повышения производительности СОД ЭВМ соединяют в многомашинные комплексы, обмен информацией в которых осуществляется через общее ВЗУ (то есть за счет доступа к общим данным). Вычислительный комплекс, содержащий несколько процессоров с общей оперативной памятью и периферийными устройствами, называется многопроцессорным. СОД, настроенные на решение задач конкретной области, называется вычислительной системой.

При соединении ЭВМ, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга (до 10 км), образуется локальная вычислительная сеть. При объединении компьютеров в сеть появляется возможность уменьшить количество используемых принтеров, т.к. с любого компьютера можно вывести документ на принтер, подключенный к любому из компьютеров сети, к которому разрешен доступ. Поэтому КС можно рассматривать как систему с распределенными по территории аппаратными, программными и информационными ресурсами, причем технические средства определяют потенциальные, а программное обеспечение – реальные возможности КС.

В общем случае КС представляется совокупностью трех вложенных друг в друга подсистем: сети рабочих станций; сети серверов; базовой сети передачи данных.

Сеть рабочих станций – внешняя оболочка КС. Она представлена совокупностью рабочих станций и средств связи, обеспечивающих взаимодействие рабочих станций с сервером и, возможно, между собой. Рабочая станция (клиентская машина, рабочее место, абонентский пункт, терминал) – это компьютер, за которым непосредственно работает абонент КС.

Сеть серверов – совокупность серверов и средств связи, обеспечивающих подключение серверов к базовой сети передачи данных. Компьютер, выполняющий общие задачи КС и предоставляющий услуги рабочим станциям, называют сервером.

Базовая сеть передачи данных – совокупность средств передачи данных между серверами. Она состоит из каналов связи и узлов связи. Узел связи – совокупность средств коммутации и передачи данных в одном пункте. Узел связи принимает данные, поступающие по каналам связи, и передает данные в каналы, ведущие к абонентам. Характерным примером узла связи является автоматическая телефонная станция (заметим, что первая в мире электрическая сеть – телефонная. Именно она легла в основу базовой сети передачи данных и во многом определила принципы построения КС). Базовая сеть передачи данных является ядром КС, обеспечивающим объединение компьютеров и другим устройств.

Принципы организации КС определяют ее основные характеристики:

- операционные возможности – перечень основных действий по обработке данных. Компьютеры, входящие в состав КС, обеспечивают пользователей всеми традиционными видами обслуживания: средствами автоматизации программирования, доступом к пакетам прикладных программ, базами данных (пользователи сети имеют возможность построения распределенных баз данных, размещенных в памяти многих компьютеров, создания сложных информационных структур). Однако основной эффект от объединения компьютеров в КС проявляется в полной доступности ресурсов сети для пользователей (абонентов). Абоненты сети имеют возможность использовать память и процессоры многих компьютеров для хранения и обработки данных (предоставляемая КС возможность параллельной обработки данных многими компьютерами и дублирования необходимых ресурсов позволяет сократить время решения задач, повысить надежность системы и достоверность результатов). Информационные связи между абонентами позволяют коллективам пользователей решать задачи моделирования сложных систем, выполнять проектные и другие работы, опираясь на распределенное между многими компьютерами программное обеспечение и базы данных. Эти же связи, очевидно, снижают защищенность программного обеспечения и баз данных от несанкционированного воздействия.

Таким образом, сетевая обработка данных – качественно новая организация обработки, при которой, с одной стороны, в значительной степени увеличивается предел сложности и скорость решения задач, требующих участия больших коллективов работников, и, с другой стороны, снижается порог конфиденциальности хранящейся в КС информации.

- производительность КС (по отношению к задаче) представляет собой суммарную производительность компьютеров, участвующих в решении задачи пользователя. При этом обычно производительность компьютеров означает номинальную производительность их процессоров.

- время доставки сообщений определяется как статистическое среднее время от момента передачи сообщения в сеть до момента получения сообщения адресатом.

- стоимость предоставляемых услуг.

Архитектуру КС определяют следующие требования:

Открытость – возможность включения дополнительных компьютеров, терминалов, узлов и линий связи без изменения технических и программных средств существующих компонентов;
Живучесть – сохранение работоспособности при изменении структуры (например, в результате выхода из строя или модернизации компьютеров, узлов и линий связи);
Адаптивность – допустимость изменения типов компьютеров, терминалов, линий связи, операционных систем;
Эффективность – обеспечение требуемого качества обслуживания пользователей при минимальных затратах.

Компьютерная сеть (информационно-вычислительная сеть) – это система распределённых на территории средств ввода/вывода, хранения и обработки информации, связанных между собой каналами передачи данных.

Сети могут обеспечить:

удалённый доступ пользователей к ресурсам сети (базам и банкам данных, экспертным системам, высокопроизводительным ЭВМ, высококачественным принтерам и графопостроителям и др.);
создание распределенных банков данных, что снижает стоимость их эксплуатации и уменьшает время доступа пользователей к информации;
предоставление пользователям различных услуг (службы информации, электронной почты, телеконференций и др.).

Многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по ряду признаков:

По территориальному размещению:

глобальные (WAN-Wide Area Network) – на территории страны или нескольких стран, взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи;
региональные (MAN-Municipal Area Network) – на территории района, области, региона, обычно расстояние между абонентами такой сети составляет десятки-сотни километров;
локальные (LAN-Local Area Network) - в пределах организации, предприятия, фирмы, протяженность такой сети можно ограничить 10 км.
По типу решаемых задач:
специализированные (например: электронная система торгов Белорусской фондовой биржи);
многофункциональные (например: государственная сеть БелПак).

3. По типу средств коммуникаций:

телефонные и телеграфные каналы связи;
наземные, подземные и подводные кабельные линии связи;
наземные телевизионные, радиорелейные и радиолинии связи;
спутниковые радиолинии связи;

4.По дисциплине обслуживания пользователей (по способу доступа пользователей к сети):

приоритетные (задаются ЦУС), когда пользователи получают доступ к сети в соответствии с присвоенными им приоритетами (приоритеты пользователей могут быть постоянными или изменяющимися, например, в зависимости от новизны или ценности информации и др.);
неприоритетные, когда все пользователи сети имеют равные права доступа к сети.

По ведомственной принадлежности - ведомственные и государственные сети. Ведомственные принадлежат одной организации и располагаются на ее территории. Государственные сети – сети, используемые в государственных структурах.;
По скорости передачи информации - низко-, средне- и высокоскоростные.
По типу среды передачи - коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне;

Следует различать компьютерные сети и сети терминалов (терминальные сети). Компьютерные сети связывают компьютеры, каждый из которых может работать и автономно. Терминальные сети обычно связывают мощные компьютеры (майнфреймы), а в отдельных случаях и ПК с устройствами (терминалами), которые могут быть достаточно сложны, но вне сети их работа или невозможна, или вообще теряет смысл. Например, сеть банкоматов или касс по продажи авиабилетов. Строятся они на совершенно иных, чем компьютерные сети, принципах и даже на другой вычислительной технике.

Термин «корпоративная сеть» используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.

Содержание