Файл: 1 Локальные сети.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.11.2023

Просмотров: 38

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

1 Локальные сети.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) – это система передачи данных, которая позволяет независимым устройствам взаимодействовать между собой. В ЛВС входит как аппаратное, так и программное обеспечение. Как правило, ЛВС состоит из: сетевого адаптера для каждого ПК в сети, кабеля, соединяющего отдельные ПК в сеть, сетевой операционная система и программ управления сетью, а также прикладных программ, способных использовать разделяемые ресурсы сети. ЛВС часто имеют в своем составе сервер. Он обычно функционирует как центральный архив данных и обслуживает периферийные устройства.

1.1. История появления и развития сетей.

История возникновения сетей начинается в конце 50-х годов. В самый разгар холодной войны МО США пожелало иметь сеть, которая могла бы пережить даже ядерную войну. Однако, при уничтожении междугородних телефонных станций, которые играли роль коммутаторов этой сети, она распадалась бы на изолированные участки. Пол Бэрен разработал проект высоконадежной распределенной сети, но он был закрыт, так как крупнейшая телефонная компания того времени AT&T не могла допустить признания своей некомпетентности. И только после запуска В СССР первого спутника научные исследования в этой области были возобновлены. К 1969 году удалось запустить первую экспериментальную сеть, состоящую из 4-х узлов, расположенных в ведущих университетах США того времени. Она называлась ARPANET и к 72-у году уже охватывала несколько десятков штатов. Но только в 1980 году появились первые из компьютерных сетей, которые очень редко встречались в гражданских учебных заведениях и являлись академическими новинками. Сдерживание развития ЛВС на этом этапе было связано с отсутствием устойчивых сетевых стандартов. На ранних стадиях развития ВТ ЭВМ имели очень высокую стоимость, и их количество было сравнительно невелико. Поэтому такие ЭВМ использовались исключительно для централизованной обработки данных, и выполнение различных работ производилось на одной ЭВМ. Организация работ планировалась таким образом, чтобы исключить простои машины и обеспечить наиболее эффективное использование ее возможностей.

В системах централизованной обработки поступающие данные вводятся с терминалов или других оконечных устройств, а обрабатываются центральной ЭВМ
:

Особенности такой системы:

1. Система с центральной ЭВМ располагает всего одним МП, которой обслуживает все рабочие места. Поэтому невозможно увеличить мощность и производительность системы.

2. Терминалы, подключенные к центральной ЭВМ, не могут работать в автономном режиме

Примером системы централизованной обработки может служить система с разделением времени, которая позволяет производить разнообразные операции с данными непосредственно с терминалов. Но с течением времени ситуация изменялась. 12 августа 1981 года фирмы IBM и Microsoft в Нью-Йорке представили компьютер Acorn (IBM 5150 с процессором Intel 8088) именуемый IBM PC. С ним поставлялось на выбор сразу 3 ОС: UCSD Pascal, CP/M-86 и MS-DOS. Последняя из них была самой дешевой ($450, $175 и $60) и соответственно пользовалась большим спросом. ВТ стала значительно более дешевой и доступной, и появился такой класс как персональные компьютеры. В 1984 году сетевые технологии стали применяться уже в большинстве университетах и в бизнесе благодаря выпуску фирмой IBM сетей PC Network и Token-Ring. Их создание обеспечило появление столь необходимых всем стандартов. Разница между ними состояла в способе передачи информации между компьютерами. PC Network была широковещательной ЛВС и ПК в ней соединяются по коаксиальному кабелю. Token-Ring – это сеть с прямой передачей и соединением телефонным кабелем. И одной из дополнительных возможностей, которую Token-Ring предоставляла в отличии от PC Network, являлось межсетевое взаимодействие. Таким образом, PC Network предназначалась для связывания ПК внутри учреждения, а Token-Ring должна была обеспечивать связь между учреждениями. Следствием этого стало появление сетей с распределенной обработкой, в которых каждая машина, по сути, является самостоятельной. Центральной ЭВМ в таких системах нет, хотя может присутствовать сервер, но обработка данных осуществляется на локальной машине.
Отличия такой сети:

1. Каждая станция имеет собственный процессор, и расширение сети увеличивает производительность системы.

2. Локальные рабочие места обладают собственными носителями данных, что упрощает обмен и снимает часть нагрузки с центральной машины.

3. Такие сети допускают объединение.

4. Независимость программного обеспечения на каждом рабочем месте, возможность автономной работы в сети.
Преимущества локальной сети:

1. Разделение ресурсов – станция может использовать доступные ей ресурсы сети

, а часть своих отдавать в общее пользование.

2. Разделение данных – доступ и управление базы данных возможно с рабочего места.

3. Разделение программных средств – возможность одновременного использования программных средств несколькими абонентами.

4. Разделение ресурсов МП – дает возможность использовать вычислительные мощности другими системами сети.

5. Многопользовательский режим.

В 1996 году сети, а особенно Internet, стали уже ежедневной реальностью для миллионов людей. И если в середине 90-х существовало огромное количество различных LAN (Local Area Network) и WAN (Wide Area Network), то к 2003 году единственной широко распространенной системой, построенной на проволочной технологии, становится сеть Ethernet стандарта 802.3, и беспроводная сеть Ethernet 802.11.

Два ПК считаются связанными между собой, если они могут обмениваться информацией. Internet это сеть сетей, а WWW распределенная система на базе Internet. Часто путают компьютерную сеть и распределенную систему. Основное различие в том, что в распределенной системе наличие многочисленных автономных ПК незаметно для пользователя. С его точки зрения – это единая связанная система. Обычно существует некоторый набор ПО на определенном уровне (над ОС), который называется связующим ПО и отвечает за реализацию этой идеи.

В компьютерной сети нет никакой единой модели, нет и ПО для ее реализации. Пользователь имеет дело с реальными машинами и со стороны вычислительной системы не существует никаких попыток связать их воедино. На самом деле распределенная система является программной надстройкой на базе сети. Она обеспечивает высокую степень связности и прозрачности элементов. Таким образом, различие между распределенной системой и компьютерной сетью заключается в ПО, а не в аппаратуре. Общее у них то, что обе занимаются перемещением файлов с сети, а разница в том – кто этим занимается пользователь или система.

1.2. Топологии ЛВС.

Топология сети определяет размещение узлов и соединений между ними. Вместе с логическим объединением он определяет основные показатели функционирования сети. Различают следующие структуры ЛВС:
1. Звездообразная.
2. Кольцевая.
3. Петлевая.
4. Шинная.
5. Древовидная.
6. Смешанная.
7. Полносвязная.

1.2.1. Звездообразная (звездная).

Содержит центральный узел, к которому присоединяются станции.

Примерами такой сети могу служить сеть с центральной ЭВМ или сеть телефонной системы с коммутатором.


В случае с центральной ЭВМ сеть используется для коллективного доступа к ресурсу.

В локальных сетях такого вида связь может быть обеспечена между устройствами, что не всегда наблюдается в традиционных сетях. Управление сетью осуществляет контроллер - он опрашивает радиальные устройства, чтобы определить наличие данных для передачи. Терминалы могут начать передачу только тогда, когда будет получено разрешение от центрального узла.

Недостатком такого подхода является то, что при передаче данных от одного терминала к другому центральная ЭВМ в центре звезды обычно обрабатывает их.
Сеть телефонной системы свободна от этого недостатка - здесь коммутация осуществляется непосредственно между радиальными устройствами каналов, либо коммутацией пакетами.

Коммутация каналов в основном применяется в телефонии. Здесь, на основании номера, полученного от абонента, производится соединение линий. Канал существует до тех пор, пока телефоны не отключатся. К уже существующему каналу другие абоненты подключиться не могут. То одновременный доступ нескольких устройств к одному затруднен.

В последние годы в качестве обычного метода передачи данных принята коммутация пакетами. Сообщения разбиваются на блоки и упаковываются в пакет, содержащий адреса отправителя и получателя. Пакеты отправляются на узел коммутации, который рассылает их по адресам. Получатель проверяет пакет на наличие ошибок и запрашивает повторно те пакеты, в которых они есть. При этом способе коммутации любое устройство на радиальной линии может взаимодействовать с несколькими устройствами одновременно.

Узел в центре звезды кроме выполнения функций коммутации и обработки данных может обеспечивать согласование скоростей передачи и приема, преобразовывать протоколы. Но следует учитывать, что такая сеть имеет высокую чувствительность к отказам и требует дублирования наиболее важных компонентов. Расширение сети также является дорогой операцией вследствие необходимости прокладки кабелей.

В ЛВС последнего поколения звездная топология получила очень широкое распространение. Это стало возможным с внедрением архитектуры «клиент-сервер» и появлением недорогих, но вполне надежных и высокопроизводительных ЭВМ. С этого времени использование дорогих центральных узлов стало неэффективным. Их роль в сетях стали играть коммутаторы, HUB, концентраторы и мосты.
Достоинства звездообразных ЛВС:

· простой доступ станции к центральному узлу;· высокая надежность;


· возможно использование на разных радиальных направлениях различных передающих сред и скоростей передачи;

· высокий уровень защиты информации;

· высокая ремонтопригодность;
Недостатки:

· высокая степень зависимости работоспособности от надежности центрального узла;

· значительные затраты на монтаж;

· интенсивность потоков данных ниже, чем в кольце или шине.
Другие возможности использования центрального узла.

1.2.2. Кольцевая топология.

Классическим примером сетей этого типа является сеть Token-Ring. Принцип прямой передачи, выбранный для сетей этого типа, позволяет передавать данные по скрученной паре проводов. В сети Token-Ring используется амплитудная модуляция, а при этом способе передачи данных сигнал более чувствителен к шумам и помехам, чем при частотной модуляции, которая используется в широкополосных сетях. Витая пара в этом случае лучше защищена от помех, чем коаксиальный кабель.
В такой сети каждый узел подсоединен к двум соседним. Кольцо состоит из нескольких повторителей (приемопередатчиков) и оконечных устройств (станций), присоединенных к повторителям. Логика повторителя, должна обеспечивать лишь возможность получения и передачи данных и доступ к рабочей станции.

Принцип работы сети заключается в передаче маркера по кольцу. Т.о. организуется всего один канал для работы в сети, а маркер, по сути, является эстафетной палочкой. Каждая станции может начать передачу только в том случае, если мимо нее по кольцу проходит свободный маркер. Тогда она помечает этот маркер как занятый и добавляет свои данные. Получатель сообщения считывает данные, оставляя в сети их копию. Когда маркер проходи полный круг, отправитель считывает свое сообщение, и если оно совпадает с оригиналом – освобождает маркер и удаляет свое сообщение из сети. Для увеличения быстродействия допускается размещение в буфере маркера нескольких сообщений для разных пользователей. Тогда, при интенсивной работе в сети большего числа пользователей, маркер редко бывает свободным, так как вместе с ним в кольце будет путешествовать столько сообщений, сколько позволяет объем пакета. Причем некоторые данные будут проходить не один круг.