Анализ существующих аппаратных и программных решений построения ЛВС

Содержание

 

Введение

Подавляющая часть компьютеров  западного мира объединена в ту или иную сеть. Опыт эксплуатации сетей показывает, что около 80% всей пересылаемой по сети информации замыкается в рамках одного офиса. Поэтому особое внимание разработчиков стали привлекать так называемые локальные вычислительные сети (LAN). Локальные вычислительные сети отличаются от других сетей тем, что они обычно ограничены умеренной географической областью (одна комната, одно здание, один район).

Существует два типа компьютерных сетей: одноранговые сети и сети с выделенным сервером. Одноранговые сети не предусматривают выделение специальных компьютеров, организующих работу сети. Каждый пользователь, подключаясь к сети, выделяет в сеть какие-либо ресурсы (дисковое пространство, принтеры) и подключается к ресурсам, предоставленным в сеть другими пользователями. Такие сети просты в установке, налаживании; они существенно дешевле сетей с выделенным сервером. В свою очередь сети с выделенным сервером, несмотря на сложность настройки и относительную дороговизну, позволяют осуществлять централизованное управление.

Ни для кого не секрет, что в наше время, для наиболее эффективной работы организации необходима локальная сеть. Сеть позволит Вам:

- сэкономить деньги на покупке  оргтехники (зачем каждому компьютеру  свой принтер или сканер, когда при наличии сети хватит одного или двух);

- выходить в Internet  со всех компьютеров сети через один модем или выделенную линию;

- производить оперативный обмен  информацией между вашими сотрудниками;

- использовать бухгалтерские или  складские сетевые программы;

- наиболее полно защищать вашу  конфиденциальную информацию от  несанкционированного доступа.

Локальные сети в последнее  время из модного дополнения к  компьютерам все более превращаются в обязательную принадлежность любой компании, имеющей больше одного компьютера. Совершенствование аппаратуры и программных средств достигло такого уровня, когда установить и эксплуатировать простейшую сеть может практически любой более или менее грамотный пользователь, тем более что на рынке имеется множество книг, подробно описывающих процесс установки и обслуживания, а последние версии наиболее распространенной операционной системы Windows содержат в себе довольно развитые сетевые средства, так что даже покупать специальное сетевое программное обеспечение совсем не обязательно. То, что раньше было доступно только посвященным, только специально обученным профессионалам, теперь легко может проделать каждый.

 

1 Анализ существующих  аппаратных и программных решений построения ЛВС

1.1 Область применения

Особенно широко ЛВС применяются при разработке коллективных проектов, например сложных программных комплексов. На базе ЛВС можно создавать системы автоматизированного проектирования. Это позволяет реализовывать новые технологии проектирования изделий машиностроения, радиоэлектроники и вычислительной техники. В условиях развития рыночной экономики появляется возможность создавать конкурентоспособную продукцию, быстро модернизировать ее, обеспечивая реализацию экономической стратегии предприятия.

ЛВС позволяют также реализовывать новые информационные технологии в системах организационно-экономического управления.

В учебных лабораториях университетов  ЛВС позволяют повысить качество обучения и внедрять современные интеллектуальные технологии обучения

Локальные сети в последнее время из модного дополнения к компьютерам все более превращаются в обязательную принадлежность любой компании, имеющей больше одного компьютера. Совершенствование аппаратуры и программных средств достигло такого уровня, когда установить и эксплуатировать простейшую сеть может практически любой более или менее грамотный пользователь.

Сеть позволит Вам:

• сэкономить деньги на покупке оргтехники (зачем каждому компьютеру свой принтер или сканер, когда при наличии сети хватит одного или двух);
• выходить в Internet  со всех компьютеров сети через один модем или выделенную линию;
• производить оперативный обмен информацией между вашими сотрудниками;
• использовать бухгалтерские или складские сетевые программы;
• наиболее полно защищать вашу конфиденциальную информацию от несанкционированного доступа.

1.2 Анализ локальных  вычислительных сетей

Для объединения локальных  сетей требуется специальное  оборудование независимо от того, находятся ли эти ЛВС в одном здании или связаны через распределенную сеть.

• повторители (Repeater) - усиливают полученный из кабельного сегмента сигнал и передают его в другой сегмент:
• объединяют идентичные ЛВС;
• простое усиление сигналов.
• мосты (Bridge) передают сообщения на основе записей в таблице пересылки:
• возможность фильтрации сетевого трафика;
• сохраняет информацию о всех узлах;
• соединяет идентичные или разные сети (например, Ethernet и Token Ring).
• маршрутизаторы (Router) обеспечивают выбор маршрута обмена данными между узлами сети:
• принимает решение о выборе "лучшего пути";
• дистанция обычно оценивается в интервалах (hop) - промежутках между двумя соседними маршрутизаторами на пути от отправителя к получателю.

Основное назначение любой компьютерной сети - предоставление информационных и вычислительных ресурсов подключенным к ней пользователям. С этой точки зрения локальную вычислительную сеть 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 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 в локальном режиме. Она оснащена собственной операционной системой (Linux, Windows и т.д.), обеспечивает пользователя всеми необходимыми инструментами для решения прикладных задач.

Особое внимание следует  уделить одному из типов серверов - файловому серверу (File Server). В распространенной терминологии для него принято сокращенное название - файл-сервер.

Файл-сервер хранит данные пользователей сети и обеспечивает им доступ к этим данным. Это компьютер  с большой емкостью оперативной  памяти, жесткими дисками большой емкости и дополнительными накопителями на магнитной ленте (стриммерами). Он работает под управлением специальной операционной системы, которая обеспечивает одновременный доступ пользователей сети к расположенным на нем данным. Файл-сервер выполняет следующие функции: хранение данных, архивирование данных, синхронизацию изменений данных различными пользователями, передачу данных.

Информационные системы, построенные на базе компьютерных сетей, обеспечивают решение следующих  задач: хранение данных, обработка данных, организация доступа пользователей  к данным, передача данных и результатов  обработки данных пользователям.

Архитектура клиент-сервер может использоваться как в одноранговых локальных вычислительных сетях, так и в сети с выделенным сервером.

Одноранговая  сеть. В такой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Сетевая операционная система распределена по всем рабочим станциям. Каждая станция сети может выполнять функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на обслуживание в сеть. Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям (диски, принтеры).

Достоинства одноранговых сетей:

• низкая стоимость;
• высокая надежность.

Недостатки одноранговых сетей:

• зависимость эффективности работы сети от количества станций;
• сложность управления сетью;
• сложность обеспечения защиты информации;
• трудности обновления и изменения программного обеспечения станций.

Наибольшей популярностью  пользуются одноранговые сети на базе сетевых операционных систем LANtastic, NetWare Lite.

Сеть с выделенным сервером. В сети с выделенным сервером один из компьютеров выполняет функции хранения данных, предназначенных для использования всеми рабочими станциями, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций. Такой компьютер обычно называют сервером сети. На нем устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все разделяемые внешние устройства - жесткие диски, принтеры и модемы. Взаимодействие между рабочими станциями в сети, как правило, осуществляется через сервер. Логическая организация такой сети может быть представлена топологией звезда. Роль центрального устройства выполняет сервер. В сетях с централизованным управлением существует возможность обмена информацией между рабочими станциями, минуя файл-сервер.

Достоинства сети с выделенным сервером:

• надежная система защиты информации;
• высокое быстродействие;
• отсутствие ограничений на число рабочих станций;
• простота управления по сравнению с одноранговыми сетями,

Недостатки сети:

• высокая стоимость из-за выделения одного компьютера под сервер;
• зависимость быстродействия и надежности сети от сервера;
• меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью.

Сети с выделенным сервером являются наиболее распространенными  у пользователей компьютерных сетей. Сетевые операционные системы для таких сетей - LANServer (IBM), Windows NT Server версий 3.51 и 4.0, Windows Server 2000 и 2003 и NetWare (Novell) /6/.

1.3 Анализ топологии  сетей

1.3.1 Топология «шина»

 

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного дня всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены. Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети. Пример такого подключения показан на рисунке 1.

 

Рисунок 1 – Сеть с топологией «шина»

 

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции. Выключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

Благодаря тому, что рабочие станции  можно включать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может  существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке снижаются, например, при вводе новых рабочих станций.

В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию. Пересылаемые данные модулируются на соответствующих несущих частотах, т.е. между средой передачи информации и рабочими станциями находятся соответственно модемы для модуляции и демодуляции. Техника широкополосных сообщений позволяет одновременно транспортировать в коммуникационной среде довольно большой объём информации. Для дальнейшего развития дискретной транспортировки данных не играет роли, какая первоначальная информация подана в модем (аналоговая или цифровая), так как она все равно в дальнейшем будет преобразована.

 

1.3.2 Топология «звезда»

 

Топология «звезда» это построение сети, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети. Схематично топология «звезда» представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – Сеть с топологией «звезда»