ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 31.03.2021
Просмотров: 6853
Скачиваний: 51
456
рая по отношению к ОС отдельных компьютеров является надстройкой. Для современных высо-
коразвитых ОС персональных компьютеров вполне характерно наличие сетевых возможностей
(например, OS/2, WINDOWS'95-98).
Процесс передачи данных по сети определяют шесть компонент:
• компьютер-источник;
• блок протокола;
• передатчик;
• физическая кабельная сеть;
• приемник;
• компьютер-адресат.
Компьютер-источник может быть рабочей станцией, файл-сервером, шлюзом или любым
компьютером, подключенным к сети. Блок протокола состоит из набора микросхем и программно-
го драйвера для платы сетевого интерфейса. Блок протокола отвечает за логику передачи по сети.
Передатчик посылает электрический сигнал через физическую топологическую схему. Приемник
распознает и принимает сигнал, передающийся по сети, и направляет его для преобразования в
блок протокола.
Как показано на рис. 5.2, цикл передачи данных начинается с компьютера-источника, пере-
дающего исходные данные в блок протокола. Блок протокола организует данные в пакет передачи,
содержащий соответствующий запрос к обслуживающим устройствам, информацию по обработке
запроса (включая, если необходимо, адрес получателя) и исходные данные для передачи. Пакет
затем . направляется в передатчик для преобразования в сетевой сигнал. Пакет распространяется
по сетевому кабелю пока не попадает в приемник, где перекодируется в данные. Здесь управление
переходит к блок) протокола, который проверяет данные на сбойность, передает «квитанцию» о
приеме пакета источнику, переформировывает пакеты и передает их в компьютер-адресат.
Рис. 5.2.
Схема переноса информации в сети
В ходе процесса передачи блок протокола управляет логикой передачи по сети через схему
доступа.
Каждая сетевая ОС использует определенную стратегию доступа от одного компьютера к
другому. Широко используются маркерные методы доступа (называемые также селективной пере-
дачей), когда компьютер-абонент получает от центрального компьютера сети. так называемый,
маркер - сигнал на право ведения передачи в течение определенного времени, после чего маркер
передается другому абоненту. При конкурентном методе доступа абонент начинает передачу дан-
457
ных, если обнаруживает свободной линию, или откладывает передачу на некоторый промежуток
времени, если линия занята другим абонентом. При другом способе - резервировании времени - у
каждого абонента есть определенный промежуток, в течение которого линия принадлежит только
ему.
Наиболее часто применяются две основные
схемы:
• конкурентная (Ethernet);
• с маркерным доступом (Token
Ring, Arcnet).
Ведутся дебаты о том, какая схема более эффективна - конкурентная
или
с маркерным дос-
тупом. Сети с маркерным доступом обычно более медленные, но обладают более предсказуемыми
свойствами, чем конкурентные. По мере роста числа пользователей у сетей с маркерным доступом
параметры ухудшаются медленнее, чем у конкурентных сетей. Эффективность сети зависят от ве-
личины потока сообщений, который необязательно связан с числом активных рабочих станций.
При конкурентной схеме, когда много рабочих станций одновременно пытаются переслать дан-
ные, возникают наложения. Таким образом, если большая часть обработки данных в сети выпол-
няется локально (например, если рабочие станции заняты, главным образом, локальной подготов-
кой текстов), эффективность сети будет высокой, даже если к сети подключено много пользовате-
лей.
При схеме с маркерным доступом эффективность непосредственно определяется числом
активных рабочих станций, а не полным потоком сообщений, передаваемых по сети. Каждый до-
полнительный пользователь добавляет еще один адрес, по которому будет передан маркер незави-
симо от того, нуждается или нет рабочая станция в пересылке сообщения.
Сеть Ethernet использует для управления передачей данных по сети конкурентную схему.
Элементы сети Ethernet могут быть соединены по шинной или звездной топологии с использова-
нием витых пар, коаксиальных или волоконно-оптических кабелей.
Основным преимуществом сетей Ethernet является их быстродействие. Обладая скоростью
передачи от 10 до 100 Мбит/с, Ethernet является одной из самых быстрых среди существующих
локальных сетей. Однако такое быстродействие, в свою очередь, вызывает определенные пробле-
мы: из-за того, что предельные возможности тонкого медного кабеля лишь незначительно превы-
шают указанную скорость передачи в 10 Мбит/с, даже небольшие электромагнитные помехи мо-
гут значительно ухудшить производительность сети.
Как показывает их наименование, сети
IBM
Token Ring
используют для передачи данных
схему с маркерным доступом. Сеть Token Ring физически выполнена по схеме «звезда», но ведет
себя как кольцевая. Другими словами, пакеты данных передаются с одной рабочей станции на
другую последовательно (как в кольцевой сети), но постоянно проходят через центральный ком-
пьютер (как в. сетях типа «звезда»). Сети Token Ring могут осуществлять передачу как по неза-
щищенным и защищенным витым проводным парам, так и по волоконно-оптическим кабелям.
Сети Token Ring существуют в двух версиях, со скоростью передачи в 4 или 16 Мбит/с.
Однако, хотя отдельные сети работают на скоростях либо 4, либо 16 Мбит/с, возможно соедине-
ние через мосты сетей с разными скоростями передачи. Сети Token Ring надежны, обладают вы-
сокой скоростью (особенно версия со скоростью передачи 16 Мбит/с) и просты для
установки.
Однако по сравнению с сетями ARCnet сети Token Ring дороги.
Сеть
ARCnet
использует схему с маркерным доступом и может работать как в шинной, так
и в звездной топологии. Схема «звезда» обычно обеспечивает лучшую производительность, так
как при этой топологии возникает меньше конфликтов при передаче. ARCnet совместима с коак-
сиальными кабелями, витыми парами и волоконно-оптическими кабелями.
Системы ARCnet являются сравнительно медленными. Передача осуществляется на скоро-
сти лишь 2,5 Мбит/с, что значительно меньше, чем в других типах сетей. Несмотря на малое быст-
родействие, ARCnet сохраняет свою популярность. Ее малая скорость передачи является в своем
роде компенсацией за эффективный метод передачи сигналов. ARCnet - сравнительно недорогая и
гибкая система, которая легко устанавливается, расширяется и подвергается изменению конфигу-
рации.
Правила организации передачи данных в сети называют протоколом. Определенный прото-
кол поддерживается как аппаратно (адаптерами сети),
так и программно (сетевой ОС).
В ЛС данные передаются от одного компьютера к другому блоками, которые называют па-
кетами данных. Станция, передающая пакет данных, обычно указывает в его заголовке адрес на-
458
значения данных и свой собственный адрес. Пакеты могут передаваться между рабочими стан-
циями без подтверждения - это тип связи на уровне датаграмм. Проверка правильности передачи
пакетов в этом случае выполняется сетевой ОС, которая может сама посылать пакеты, подтвер-
ждающие правильную передачу данных. Важное преимущество датаграмм - возможность посылки
пакетов сразу всем станциям в сети.
Например, протокол передачи данных IPX (от слов «Internetwork Packet Exchange», что оз-
начает «межсетевой обмен пакетами») используется в сетевом программном обеспечении фирмы
«Novell» и является реализацией датаграмм. Другой пример - разработанный фирмой IBM прото-
кол NETBIOS, также получивший большую известность, тоже работает на уровне датаграмм.
Сетевой адрес состоит из нескольких компонентов:
• номера сети;
• адреса станции в сети;
• идентификатора программы на рабочей станции.
Номер сети - это номер сегмента сети (кабельного
хозяйства), определяемого системным
администратором при установке сетевой ОС.
Адрес станции - это число, являющееся уникальным для каждой рабочей станции. Уни-
кальность адресов при использовании адаптеров Ethernet обеспечивается заводом-изготовителем
плат (адрес станции записывается в микросхеме ПЗУ адаптера). На адаптерах ArcNet адрес стан-
ции устанавливается при помощи перемычек или микропереключателей.
Идентификатор программы на рабочей станции называется
сокет
. Это - число, которое ис-
пользуется для адресации пакетов в конкретной программе, работающей на станции под управле-
нием многозадачной операционной системы (типа
Windows,
OS/2). Каждая программа для того,
чтобы посылать или получать данные по сети, должна получить свой, уникальный для данной ра-
бочей станции, идентификатор - сокет.
1.3. ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ УЧЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
ЛС КУВТ - совокупность аппаратных и программных средств, ориентированных на ис-
пользование в учебном процессе. В нашей стране в конце 80-х годов получили широкое распро-
странение КУВТ «Ямаха» (японского производства), отечественные КУВТ на базе микро-ЭВМ
БК0010, УКНЦ, «Корвет». Им на смену пришли КУВТ на базе компьютеров IBM PC (и им подоб-
ных) и «Apple Macintosh». В ряде мест функционируют и гибридные КУВТ с головной машиной
IBM PC и ученическими УКНЦ или «Корвет».
В состав каждого КУВТ входят:
• рабочее место преподавателя
(РМП);
• рабочие места учащихся (РМУ) - обычно
10 - 15;
• аппаратные и программные средства сетеобразования. В составе РМП обязательно нахо-
дится компьютер (системный блок, дисплей и клавиатура), достаточно емкое устройство для
хра-
нения информации – накопитель и принтер. В указанных выше КУВТ первого поколения обычно
роль накопителя выполняли два НГМД и бытовой кассетный магнитофон. Разумеется, такая сеть
предоставляет весьма слабые возможности; в современных ЛС КУВТ на головной машине нахо-
дится винчестер с емкостью до 3 Гбайт, CD ROM, другие устройства.
Сетевая ОС, функционирующая на РМП, должна предоставлять следующий минимальный
набор пользовательских возможностей:
• пересылку программ и данных с РМП на каждое из РМУ и обратно;
• исполнение программ как на РМУ, так и на РМП;
• вывод программ и данных с РМУ на внешние накопители и принтер РМП;
• групповую рассылку программ с РМП на все РМУ.
В ходе этой работы ОС ЛС КУВТ должна быть способной к следующему.
1. Поддержка файловой системы. Это связано с необходимостью обеспечить абонентам -
учащимся - доступ к файлам, хранящимся на головной машине сети, которая в этом случае испол-
няет роль файлового сервера. В более «продвинутом» варианте на головной машине может иметь-
ся база данных, представляющая интерес для учебного процесса, и ОС должна поддерживать дос-
туп к этой базе.
2. Защита данных и разграничение доступа. Без этого файлы одних учащихся при записи на
459
общий диск сотрут файлы других. Кроме того, в такой системе коллективного пользования могут
быть конфиденциальные данные, и система должна предусмотреть вариант их защиты от несанк-
ционированного доступа (например, по паролю).
3. Система контроля и ведения урока.
Она включает возможность преподавателю вмеши-
ваться в работу учащихся, просматривать их экраны, вызывать и редактировать их программы, ор-
ганизовывать коллективные демонстрации и т.д.
Высокоразвитые ОС ЛС КУВТ предоставляют немалые возможности. Среди команд пре-
подавателя есть несколько справочных, позволяющих установить в каком режиме функционируют
компьютеры учащихся, команды пересылки программ г. их автоматического запуска на РМУ, ко-
манды вызова файлов - программ и данных - с любого из РМУ на РМП или на диск, отключения
любого из РМУ от сети и обратное подключение. Сеть поддерживает локальную электронную
почту - обмен короткими текстовыми сообщениями между любыми компьютерами.
Очень важен такой показатель как быстродействие сети. Так, скорость передачи по исход-
ной ЛС КУВТ УКНЦ в 5-8 кбит/с приводит, например, к затрате нескольких минут на рассылку
компилятора Паскаля - это слишком много для учебного процесса. Установка в этом классе голов-
ной машины IBM PC с сетевой системой фирмы «Линтех» сокращает это время минимум в 10 раз.
Однако, даже в классах на основе компьютеров IBM PC и Macintosh скорость рассылки по сети
бывает недостаточно высокой, что создает проблемы при учебной работе.
В качестве конкретного примера приведем ЛС КУВТ «Ямаха», ориентированную на работу
с Бейсик-системой. Хотя этот КУВТ и устарел, он все еще используется во многих педагогических
вузах, а программное обеспечение его ЛС является примером удачной реализации ЛС учебного
назначения. Сетевые возможности реализованы в операционной среде MSX-BASIC, загружаю-
щейся на все компьютеры по умолчанию при отсутствии в дисководе А системной дискеты.
Полный набор команд, которыми управляет учитель, равен 25. Не обделены и ученики, ко-
торым подвластны либо 13 (расширенный набор), либо 9 команд (малый набор) по усмотрению
учителя. Подав команду DISCOM либо ENACOM со своего компьютера, учитель задает возмож-
ности учеников.
Каждый ученик может по собственному усмотрению вовсе отключиться от сети, подав ко-
манду NETINIT и, тем самым, выйти из под контроля, одновременно лишив себя возможности ра-
боты с диском и принтером. Командой ONLINE ученик вновь может подключиться к сети. Коман-
да CHECK позволяет учителю узнать, какие компьютеры подключены к сети, а какие - нет (на эк-
ране учительской машины появляется ответ). Учитель может и сам отключить со своего места лю-
бой ученический компьютер от сети: SNDC (_"offline", n) (n = 1, 2, ... 15 - по числу рабочих мест в
классе).
Пересылка программ с РМП на любое из РМУ реализуется командами SEND:
• SEND (<имя_программы>; n) - с диска РМП на РМУ;
• SEND (<имя_программы>; 0) - с диска РМП на все ученические машины одновременно;
• SEND (, n) - из ОЗУ РМП на РМУ;
• SEND (, 0) - из ОЗУ РМП на все ученические машины одновременно.
Добавив к слову SEND приставку RUN (т.е. подав команду SENDRUN), учитель может ор-
ганизовать немедленный запуск программы на исполнение на ученической машине.
Для пересылки файлов данных используется команда BSEND (аналогично команде SEND).
Учитель может получить программу с любого ученического компьютера командой RE-
CEIVE (name, n) или RECEIVER n).
Если ученик располагает расширенным набором команд, то он тоже может «перетягивать»
к себе на компьютер чужую программу: RECEIVE (,n) или RECEIVE (, 0) или RECEIVE
(<имя_программы>,0).
В сети реализована возможность обмена текстовыми сообщениями между любыми компь-
ютерами. Например, команда TALK ("здравствуй, Миша!", 12), введенная в любой ученический
компьютер, выведет на экране компьютера
N 12
указанный
текст.
Контрольные вопросы
1.
Что такое компьютерная сеть?
2. Для чего создаются локальные сети ЭВМ?
3. Что такое сервер? рабочая станция ?
460
4. Какие сетевые технологии называются клиент-серверными?
5. Что такое сетевой адаптер? Какие типы сетевых адаптеров существуют ?
6. Какие виды линий (каналов) используются для связи компьютеров в локальных сетях ?
7. Какие методы
доступа от компьютера к компьютеру используются в локальных сетях?
8. Какие бывают конфигурации ЛС?
9. Какие конфигурации ЛС используются в компьютерных классах Вашего вуза?
10. Какая сетевая ОС используется в ЛС, в которой вы работаете?
11. Чем отличается набор команд этой ОС от описанного выше?
12. Каковы специфические функции локальной сети учебного назначения?
§2. ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ
Появление компьютерных сетей привело к развитию операционных систем для персональ-
ных компьютеров, позволяющих работать в сетях. Такие операционные системы обеспечивают не
только совместное использование аппаратных ресурсов сети (принтеров, дисковых накопителей
большой емкости и т.д.), но и использование распределенных коллективных технологий при вы-
полнении разнообразных работ.
Существует много операционных систем локальных сетей. Наиболее широкое распростра-
нение получили операционные системы
Novell NetWare
и
Windows NT
для локальных сетей ПК.
Ознакомимся с первой из них.
Фирма «Novell Inc.», в компьютерном мире не менее известная чем фирмы IBM и «Mi-
crosoft», специализируется на создании операционных систем локальных сетей. Созданная в 1982
г. небольшой группой менеджеров и программистов, фирма уже к 1990 г. имела годовой оборот на
уровне 500 млн. долларов. Ее сетевые ОС известны своим высочайшим качеством и надежностью.
Сетевая операционная система
Novell NetWare 386
,
начиная с версии 3.11, представляет со-
бой 32-разрядную операционную систему реального времени, работающую в защищенном режиме
процессоров 80386 и более мощных (80486 и
Pentium
).
NetWare 386
является сетевой ОС с централизованным управлением, т.е. в сети один или
несколько компьютеров должны быть выделены в качестве файл-серверов. На файл-серверах ра-
ботает ОС
NetWare 386
.
Остальные компьютеры сети, число которых может достигать нескольких
сотен, являются рабочими станциями, и на них должна быть загружена, так называемая, клиент-
ская часть
NetWare 386
-
специальная компонента системы.
ОС
Netware 386
имеет ядро - файл server.exe, который запускается из MS DOS (на файл-
сервере), затем с консоли и с помощью текстового файла конфигурации загружаются разнообраз-
ные драйверы, управляющие сетевыми устройствами. Кроме драйверов могут быть запущены в
многозадачном режиме разнообразные утилиты и прикладные программы, например, управляю-
щие файлами, хранящимися на сервере, и базами данных, работающими с внешними коммуника-
ционными каналами. Эти команды содержатся в файлах, имеющих имена с расширением
.п1т
и
потому называются «nlm-модулями».
Примером важнейшей утилиты является
syscon.exe
, с
помощью которой администратор
системы выполняет всю работу по разграничению доступа пользователей к информации.
После установки
NetWare
на файл-сервере на его винчестерском накопителе обязательно
создается системный том SYS, содержащий несколько стандартных директорий:
• LOGIN, содержащую программу подключения пользователя к сети
hgin.exe
и
другие про-
цедуры, обслуживающие потребности пользователя рабочей станции при подключении ее к сети;
• MAIL, в которой для каждого пользователя сети заводится отдельный подкаталог (с име-
нем из цифр), содержащий стартовый файл пользователя
Login Script
и
файл конфигураций зада-
ний на печать;
• SYSTEM, в которой хранятся файлы операционной системы
NetWare
,
системные утилиты
и некоторые другие служебные программы; этот каталог виден только системному администрато-
ру (имеющему идентификатор SUPER VISOR);
• PUBLIC, в которой содержатся сетевые программы и утилиты, доступные для всех поль-
зователей сети;
• USERS, с индивидуальными подкаталогами пользователей сети. Файловая система
NetWare
на сервере не совместима с MS DOS. На рабочих же станциях, после запуска клиентской