1
Компьютерные сети (ЛВС)
Компь́ютерные сети (ЛВС, англ. LAN - Local Area Network)
Содержаниеo 2.5 Скорость передачи данных в ЛВС o 2.7 Основные ОС, применяемые в ЛВС § 2.7.2 Windows NT Advanced Server · 3 Защита данных от несанкционированного доступа |
Возможности ЛВС
ЛВС представляет пользователям практически те же возможности, что и большая ЭВМ, но при этом имеет гораздо меньшую стоимость. Люди могут разделять ресурсы компьютера и информацию, т. е. находясь далеко друг от друга, они могут совместно работать над проектами и задачами, которые требуют тесной координации и взаимодействия. К тому же, даже если компьютерная сеть выйдет из строя, можно продолжать работать на отдельных ПК. (Поломка большой ЭВМ останавливает работу отдела или компании).
Перечислим семь задач, которые решаются с помощью ПК, работающего в составе ЛВС и которые достаточно трудно решить с помощью отдельного ПК:
- Разделение файлов. ЛВС позволяет многим пользователям одновременно работать с одним файлом, хранящемся на центральном файл-сервере.
- Передача файлов. ЛВС Позволяет быстро копировать файлы любого размера с одной машины на другую без использования промежуточных носителей информации.
- Доступ к информации и файлам. ЛВС позволяет запускать прикладные программы с любой из рабочих станций, где бы она ни была расположена.
- Разделение прикладных программ. ЛВС позволяет двум пользователям использовать одну и туже копию программы (MS Word текстовый процессор). При этом надо помнить, что два пользователя не могут одновременно редактировать один и тот же документ.
- Одновременный ввод данных в прикладные программы. Сетевые прикладные программы позволяют нескольким пользователям одновременно вводить данные в программы. Однако только специальные сетевые версии программ позволяют одновременный ввод информации.
- Разделение принтера. ЛВС позволяет нескольким пользователям на различных рабочих станциях совместно использовать один или несколько дорогостоящих принтеров.
Замечание: Это можно сделать без сети с простым коммутатором.
7. Электронная почта. Использование ЛВС как почтовой службы, без расходования бумаги.
ЛВС — Это совокупность компьютеров, кабелей, сетевых адаптеров, работающих под управлением сетевой операционной системы и прикладного программного обеспечения.
NOS (Network Operating System). В ЛВС Каждый ПК называется рабочей станцией, за исключением одного или нескольких компьютеров, которые предназначены для выполнения функций файл-серверов.
Каждая рабочая станция и файл сервер содержит карты адаптеров, которые с помощью сетевых кабелей соединяются между собой. В дополнение к локальной операционной системе на каждой рабочей станции активизируется сетевое программное обеспечение, позволяющее рабочей станции взаимодействовать с файловым сервером. Аналогично, на файловом сервере запускается сетевое программное обеспечение, которое позволяет ему взаимодействовать с рабочей станцией и обеспечивать ей доступ к своим файлам. Сетевые прикладные программы на каждой рабочей станции взаимодействуют с файловым сервером для чтения или записи файлов.
Рабочие станции
Компьютеры входящие в сеть ЛВС делятся на два типа: рабочие станции, и файловые серверы, которые, как правило, недоступны пользователю.
Четыре отличия рабочей станции от ПК:
- На экран во время загрузки операционной системы появляются дополнительные сообщения, которые информируют вас о том, что сетевая операционная система загружается в рабочую станцию.
- Должны сообщить сетевому программному обеспечению имя пользователя и пароль перед началом работы. (Процедура входа в систему)
- После подключения к ЛВС вы видите дополнительные буквы (в системе UNIX — дополнительные файловые системы), обозначающие дополнительные дисковые накопители, ставшие вам доступными.
- Распечатку можно проводить на принтере, который находится далеко от вас.
Файловые серверы
Файловый сервер — это компьютер, который обслуживает все рабочие станции. Он осуществляет совместное использование файлов размещенных на его дисках. Это обычно быстродействующий компьютер с несколькими процессорами, большим объемом оперативной памяти и быстродействующими жесткими дисками. Сервер должен быть высоконадежным и содержать не менее одного быстродействующего накопителя большой емкости. Файловый сервер может использовать иную операционную систему, чем рабочие станции. Например: ОС NetWare фирмы Novell является сетевой операционной системой, которая работает только на файловом сервере. Часть NetWare работает на рабочей станции, которую называют драйвером, оболочкой, NetX. Они лишь дополняют DOS, но не заменяют её.
Условия, которым должен удовлетворять файловый сервер:
- Необходим быстрый доступ к файлам на сервере.
- Емкость диска на сервере должна быть достаточной для хранения файлов большого числа пользователей.
- Необходима определенная степень защиты файлов от несанкционированного доступа.
- Необходима высокая надежность работы файлового сервера.
Сетевые кабели
Топология шина
Изображение:Топология шина.jpg
При помощи кабеля каждая рабочая станция соединяется с другими рабочими станциями и файловым сервером. В одном случае единый кабель проходит от узла к узлу, последовательно соединяя все рабочие станции и все файловые серверы. Такая конфигурация называется «шинной топологией» или «топологией дейзи-цепи».
[править]
Топология звезда
Изображение:Топология звезда.jpg
В других случаях каждая рабочая станция подсоединяется непосредственно к файловому серверу, который, как правило, является центром. Такая топология называется «звездой». Могут быть топологии «звездообразное дерево» через узлы концентрации или коммутации.
[править]
Оценка топологий
Конфигурация «дейзи-цепи» требует меньше кабеля, но труднее поддается диагностике и ремонту при сбоях. В каждой точке ветвления необходимо использовать специальные соединители для расходящихся кабелей.
Есть вариант создания беспроводных ЛВС, которые используют радиоволны для передачи сетевых сигналов между компьютерами, но она пока ограничена несколькими помещениями.
Пример:
Цена:
· Коаксиального кабеля = 0.45$/м
· Экранированной витой пары = 3$/м
· Стоимость прокладки = 45$/час
[править]
Сетевые адаптеры
Карты сетевых адаптеров, также как и карты адаптеров дисплеев, устанавливаются в каждой рабочей станции и в файловом сервере.
Одна из станций отправляет запрос через сетевой адаптер к файловому серверу и получает ответ через сетевой адаптер, когда файловый сервер готов передать очередную порцию файла.
Одновременно только два сетевых адаптера могут обмениваться информацией друг с другом. Другие рабочие станции в это время должны ждать своей очереди.
Карты адаптеров с двумя или более типами разъемов предоставляет возможность выбора из широкого ассортимента сетевых кабелей.
Карта адаптера принимает все сообщения, которые передаются по кабелю, и отбирает из них только те, которые непосредственно адресованы заданной рабочей станции. Полученное сообщение задерживается адаптером до тех пор, пока рабочая станция не будет готова принять это сообщение. В случае, когда рабочая станция собирается послать запрос на файловый сервер, адаптер дожидается перерыва в потоке данных (трафика) сети и высылает своё сообщение в образовавшееся окно. Адаптер также автоматически производит проверку того, что сообщение было передано без ошибок и если это не так, то общение повторяется.
Скорость передачи данных в ЛВС
Для измерения быстро действия (пропускной способности) сети в технике была принята специальная единица «С» — Мегабит/с. Т. к. один байт информации состоит из 8 бит необходимо приводить цифры к одной размерности.
Пример
Положим, что мы хотим передать содержимое 3,5 дюймовой дискеты, емкостью 1,44 MiB, через сеть. Максимальное быстродействие сети 4 Mb. 4Mb/8байт = 500 KiB данных в 1 сек.
На практике максимальное быстродействие сети никогда не реализуется. ЛВС не может работать быстрее, чем самая медленная её компонента.
Если осуществляется передача 1,44 Мб данных от дискового накопителя рабочей станции к файловому серверу. Затраченное время будет включать те только время на передачу данных, но и время чтения этих данных с диска рабочей станции, время оперирования данными в рабочей станции и, конечно же, время на оперирование данными и их запись на диск сервера.
Наиболее доступными, а потому и наиболее популярными являются телефоны.
Вид услуг | Скорость | Примечание |
Стандартная звуковая линия | 0-19,2 Kbps | «По вызову» |
Выделенная линия | 19,2-64 Kbps | Небольшое прямое подключение к провайдеру |
T1 | 2,048 Mbps | Прямое подключение для интенсивного трафика |
T2 | 6 Mbps | Обычно в сетях не используется |
T3 | 45 Mbps | Магистральная линия связи для большой сети |
Локальные вычислительные сети называются локальными потому, что сетевые адаптеры и другие компоненты не могут послать сообщения дальше, чем на несколько сотен метров.
Ограничения на протяженности сетей | |||
Сетевой адаптер | Тип кабеля | Max | Min |
CSMA/CD | Тонкий | 200м | 0,5м |
Ethernet | |||
(ЛВС, работающая со скоростью 10 Мбит/с и использующая коаксиальный кабель) | Толстый (гибкий) | 50м | 2,5м |
Толстый (жесткий) | 500м | 2,5м | |
(Фирма Xerox Corporation) | Неэкранированная витая пара | 100м | 2,5м |
Token Ring | |||
(ЛВС с кольцевой топологией, с маркером) | Экранированная витая пара | 100м | 2,5м |
Неэкранированная витая пара | 45м | 2,5м | |
Наиболее распостраненные адаптеры:
- LANtastic — работа. С = 2Мбит/с — Использует четырёхпроводный кабель
- ARCnet — С = 2,5Мбит/с — Высокая надежность
- EtherNet — C = 10Мбит/с — Связвает широкий спектр сетей
- Token Ring — C= 4-16Мбит/с — Самый дорогой
ARCnet и Token Ring невоместимы
Програмные средства ЛВС
Наиболее распространенная сетевая операционная система — NetWare фирмы Novell. Кроме сетевой операционной системы, вероятно, понадобятся сетевые прикладные программы, реализующие преимущества, представляемые ЛВС.
Сетевая операционная система необходима для управления потоками сообщений между рабочими станциями и серверами. В простейшем случае программное обеспечение сети представляет разделяемый НЖМД сервера, как дополнительный диск на каждой из рабочих станций сети.
В некоторых компьютерных сетях есть выделенный автономный компьютер, который выполняет функции только файлового сервера. Эти ЛВС называются с файловым сервером. В других малых ЛВС используются одноранговые компьютеры, выполняемые функции рабочей станции и файлового сервера.
Компоненты сетевой операционной системы (NOS - Network Operation System) на каждой рабочей станции и файловом севере взаимодействуют друг с другом посредством компьютерного языка, называемого протоколом.
Основные ОС, применяемые в ЛВС
OS/2 LAN Server
OS/2 LAN server и OS/2 Lan Manager фирмы IBM и Microsoft. Очень хорошо приспособлены для приложений «клиент-сервер».
Технология «клиент-сервер»: В обычной системе «рабочая станция-сервер», когда рабочей станции необходимо просмотреть большой файл для поиска каких либо данных, весь файл должен пройти по кабелю ЛВС небольшими порциями от сервера к рабочей станции. Этот процесс может значительно увеличить трафик и замедлить работу остальных рабочих станций. Более удачный подход состоит в том, что рабочая станция сообщила файловому серверу, что именно она ищет, а поиск проводился бы на самом файловом сервере.
Windows NT Advanced Server
ОС Advanced Server предалагает защиту данных на уровне С-2. Это значит, что сетевая ОС имеет защищенный механизм входа в систему, защиту памяти, аудит и контроль доступа (владелец разделяемого ресурса имеет возможность определить, кто использует этот ресурс). Кроме того, ОС NT Advanced Server может распознавать сигналы от источника бесперебойного питания и позволяет сохранять данные на магнитной ленте.
Фирма «Artisoft» очень популярна благодаря дешевизне, простоте установки и экспулатации. LANtastic может работать с различными типами сетевых адаптеров, включая Ethernet, Token Ring и адаптеры собственной разработки. Сетевая «LANtastic» работает как надстройка над DOS. Т. к. DOS медленно работает с большими файлами, вследствие чего пользователи «LANtastic» страдают от ограничений в производительности. Для малых ЛВС (обработка текстов и работа с таблицами) это дешевле и эффективнее других ОС. Можно сэкономить на файл-сервере за счет LANtastic свести к одноранговой ЛВС. Степерь риска «Зависнуть» — большая.
NetWare
Фирма Novell. ОС «NetWare Lite» — для одноранговых ЛВС. Степерь риска «Зависнуть» и показатели производительности такие же, как у LANtastic.
ОС «NetWare Lite» — недорогая, легко устанавливается и хорошо встраивается в большие ОС NetWare, т. е. положим 100 пользователей объеденены в ЛВС «NetWare», т. о. маленькая группа 5-10 пользоватлей может использоваться «NetWare Lite» внутри группы. Эти пользователи могут иметь доступ к ЛВС «NetWare» и, в то же время, независимо разделять информацию между своими копьютерами при помощи «NetWare Lite».
Более поздний вариант одноранговой системы «Personal NetWare».
ОС для одноранговых ЛВС. Подходит к малым ЛВС 2-10 ПК.
Защита данных от несанкционированного доступа
При работе ЛВС файлы всех пользователей находятся в одном большом хранилище. Поэтому необходимо защищать данные от несанкционированного доступа при работе ЛВС по следующим причинам:
1. Гарантия от разрушений (случайны ввод)
2. Защита конфидециальности
3. Защиты от мошенничества
4. Защиты от преднамеренных разрушений
Способы защиты данных:
1. Использование паролей
2. Ограничение доступа
Методы резервного копирования данных
Метод, который выбирается для резервного копирования файлов, зависит от их объема. Копирование на дискеты годится лишь для малых ЛВС.
Выбор способа зависит от того, как часто изменяются данные, какую ценность они предоставляют и как много времени потребовалось бы для ввода данных заново.
Способы:
- Случайный. Состоит в случайном копировании отдельных файлов на дискеты, наименее надежный.
- Серьезный. не реже чем раз в день, два набора дискет. В этом случае вы знаете точно, сколько времени прошло после последней процедуры резервирования и какие дискеты необходимы для восстановления файлов.
- Профессиональный. В нем всегда используются три копии данных на трех наборах дискет. Эти наборы обозначаются, например, A, B, C (для повышения надежности можно использовать по два экземпляра каждого из наборов A, B, C). Поочередно использутеся набор дискет. Сегодня A, завтра B, послезавтра C. Причем наиболее старый набор целесообразно хранить за пределами здания. Этот метод часто называнют схемой: «Сын - Отец - Дед».
С точки зрения надежности лучше иметь два средних размеров файловых серверов, чем один большой. Тогда после выхода из строя одного из них можно временно продолжать работать с другим. При этом на втором сервере должны находиться резервные копии ваших данных.
Есть модели с дисковыми массивами — системами НЖМД, в которых информация зеркально задублирована на различных дисководах. Такие системы называют RAID (избыточный массив недорогих дисковых накопителей). Однако это не заменяет необходимости резервного копирования.
«UPS» — Uniterruptable Power System (источник бесперебойного питания) он ставится на файл-серверы. UPS — нормируют по модели мощности. После падения напряжения батареи обспечивают последующую работу сервера на 10 и более минут.
«SPS» — C фильтром, системы дежурного питания… (Материал с сайта ИТ-6 (МГУПИ).)
.jpg)
