Программные и аппаратные компоненты систем. Программные и аппаратные компоненты вычислительной сети. Основные программные и аппаратные компоненты сети

Концепция вычислительных сетей представляет собой логический результат эволюции компьютерных технологий. Первые компьютеры 1950-х гг. были большими, громоздкими и дорогими. Их основным предназначением являлось небольшое число избранных операций. Данные компьютеры не применялись для интерактивной работы пользователя, а использовались в режиме пакетной обработки.

Системы пакетной обработки обычно строились на базе мейнфрейма, который является мощным и надежным компьютером универсального назначения. Пользователи готовили перфокарты, содержащие данные и команды программ, и передавали их в вычислительный центр. Операторы вводили эти карты в компьютер и на следующий день отдавали пользователям результаты. При этом одна неправильно набитая карта могла привести как минимум к суточной задержке.

Для пользователей был бы намного удобней интерактивный режим работы, который подразумевает возможность оперативно руководить процессом обработки данных с терминала. Однако на этом этапе именно пакетный режим являлся самым эффективным режимом использования вычислительной мощности, так как он позволял выполнить в единицу времени больше пользовательских задач, чем любые другие режимы. Во главе угла находилась эффективность работы самого дорогого устройства вычислительной машины, которым являлся процессора, в ущерб эффективности работы использующих его специалистов.

В начале 1960-х гг. затраты на производство процессоров уменьшились и появились новые способы организации вычислительного процесса, позволяющие учесть интересы пользователей. Началось развитие интерактивных многотерминальных систем разделения времени. В данных системах на компьютере работали сразу несколько пользователей. Каждый из них получал в распоряжение терминал, который помогал ему производить общение с компьютером. При этом время реакции вычислительной системы было достаточно мало для того, чтобы пользователь не замечал параллельную работу с компьютером других пользователей. Поделив таким образом компьютер, пользователи могли за сравнительно небольшую плату обладать преимуществами компьютеризации.

Терминалы, при выходе за пределы вычислительного центра, были рассредоточены по всему предприятию. Несмотря на то что вычислительная мощность оставалась полностью централизованной, многие операции, например ввод и вывод данных, стали распределенными. Данные многотерминальные централизованные системы внешне стали очень похожи на локальные вычислительные сети. На самом деле каждый пользователь воспринимал работу за терминалом мейнфрейма приблизительно так же, как сейчас работу за подключенным к сети ПК. Он имел доступ к общим файлам и периферийным устройствам и при этом был убежден в единоличном владении компьютером. Это было вызвано тем, что пользователь мог запустить необходимую ему программу в любой момент и почти сразу же получить результат.

Таким образом, многотерминальные системы, работающие в режиме разделения времени, явились первым шагом на пути создания локальных вычислительных сетей. Однако до появления локальных сетей необходимо было еще преодолеть большой путь, так как многотерминальные системы, хотя и имели внешние черты распределенных систем, все еще сохраняли централизованный характер обработки информации, и потребность предприятий в создании локальных сетей к данному моменту времени еще не созрела. Это объяснялось тем, что в одном здании просто нечего было объединять в сеть. Высокая стоимость вычислительной техники не давала возможности предприятиям приобретать несколько компьютеров. В данный период был справедлив так называемый закон Гроша, эмпирически отражающий уровень технологии того времени. По этому закону производительность компьютера была пропорциональна квадрату его стоимости, следовательно, за одну и туже сумму было выгоднее купить одну мощную машину, чем две менее мощных, так как их суммарная мощность оказывалась намного ниже мощности дорогой машины.

Однако потребность в соединении компьютеров, находившихся на большом расстоянии друг от друга, к этому времени вполне назрела. Разработка компьютерных сетей началась с решения более простой задачи – доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на многие сотни или даже тысячи километров. Терминалы соединялись с компьютерами посредством телефонных сетей через модемы. Такие сети позволяли многочисленным пользователям осуществлять удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса суперЭВМ. После этого появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа терминал-компьютер использовались и удаленные связи типа компьютер-компьютер. Компьютеры смогли обмениваться данными в автоматическом режиме, что и представляет собой базовый механизм любой вычислительной сети. На основе данного механизма в первых сетях была организована служба обмена файлами, синхронизация баз данных, электронной почты и других, которые в настоящее время стали традиционными сетевыми службами.

Итак, хронологически первыми были разработаны и применены глобальные вычислительные сети. Именно при построении глобальных сетей были предложены и отработаны почти все базовые идеи и концепции существующих вычислительных сетей, например многоуровневое построение коммуникационных протоколов, технология коммутации пакетов, маршрутизация пакетов в составных сетях.

В 1970-х гг. наблюдался технологический прорыв в сфере производства компьютерных компонентов, что выразилось в появлении БИС. Их небольшая стоимость и огромные функциональные возможности позволили создать мини-компьютеры, которые стали реальными конкурентами мейнфреймов. Закон Гроша перестал действовать, так как десять мини-компьютеров были способны выполнять некоторые задачи намного быстрее одного мейнфрейма, а стоила такая мини-компьютерная система меньше.

Небольшие подразделения предприятий теперь могли приобретать для себя компьютеры. Мини-компьютеры были способны выполнять задачи управления технологическим оборудованием, складом и решать другие проблемы, соответствующие уровню подразделения предприятия, т. е. появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по предприятию, но при этом все компьютеры одной организации продолжали работать независимо.

Со временем потребности пользователей вычислительной техники увеличивались, появлялась необходимость получения возможности обмена данными с другими близко расположенными компьютерами. По этой причине предприятия и организации стали использовать соединение своих мини-компьютеов и разработали программное обеспечение, необходимое для их взаимодействия. В итоге это привело к появлению первых локальных вычислительных сетей. Они еще значительно отличались от современных сетей, в частности в устройстве сопряжения. Изначально для соединения компьютеров друг с другом применялись самые разнообразные нестандартные устройства с собственными способами представления данных на линиях связи, своими типами кабелей и т. п. Такие устройства были способны соединять только те типы компьютеров, для которых были разработаны. Данная ситуация породила большой простор для творчества студентов. Названия многих курсовых и дипломных проектов было посвящено устройству сопряжения.

В 1980-х гг. положение дел в локальных сетях начало кардинально меняться. Появились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть – Ethernet, Arcnet, Token Ring. Сильный импульс для их развития дали ПК. Данные массовые продукты стали идеальными элементами для построения сетей. Они, с одной стороны, были достаточно мощными и способными работать с сетевым программным обеспечением, а с другой – нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач. Персональные компьютеры стали преобладать в локальных сетях, при этом не только как клиентские компьютеры, но и как центры хранения и обработки данных, т. е. сетевых серверов, потеснив при этом с привычных ролей мини-компьютеры и мейнфреймы.

Обычные сетевые технологии обратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу. Для того чтобы создать сети, достаточно было приобрести сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, стандартный кабель, соединить адаптеры и кабель стандартными разъемами и установить на компьютер какую-либо из имеющихся сетевых операционных систем, например NetWare. Теперь сеть начинала работать, и присоединение нового компьютера не приводило к появлению проблем. Соединение происходило естественно, если на нем был установлен сетевой адаптер той же технологии.

Локальные сети по сравнению с глобальными внесли много нового в технологии организации работы пользователей. Доступ к разделяемым ресурсам стал намного удобнее, так как пользователь мог просто изучать списки наличествующих ресурсов, а не запоминать их идентификаторы или имена. При соединении с удаленным ресурсом можно было работать с ним при помощи уже известных пользователю по работе с локальными ресурсами команд. Последствием и при этом движущей силой такого прогресса стало появление большого числа непрофессиональных пользователей, которые совершенно не нуждались в изучении специальных (и достаточно сложных) команд для сетевой работы. Возможность использовать все эти удобства разработчики локальных сетей получили при появлении качественных кабельных линий связи, с помощью которых даже сетевые адаптеры первого поколения могли обеспечить скорость передачи данных до 10 Мбит/с.

Однако о таких скоростях разработчики глобальных сетей не подозревали, так как им приходилось использовать те каналы связи, которые были в наличии. Это было вызвано тем, что прокладка новых кабельных систем для вычислительных сетей протяженностью в тысячи километров вызвала бы колоссальные капитальные вложения. Доступными на тот период были только телефонные каналы связи, плохо приспособленные для высокоскоростной передачи дискретных данных, – скорость в 1200 бит/с стала для них хорошим достижением. По этой причине экономное использование пропускной способности каналов связи становилось основным критерием эффективности методов передачи данных в глобальных сетях. В таких условиях разные процедуры прозрачного доступа к удаленным ресурсам, стандартные для локальных сетей, для глобальных сетей значительное время оставались непозволительной роскошью.

В настоящий момент вычислительные сети непрерывно развиваются, и достаточно быстро. Разделение между локальными и глобальными сетями постоянно уменьшается во многом благодаря появлению высокоскоростных территориальных каналов связи, которые не уступают по качеству кабельным системам локальных сетей. В глобальных сетях образовались службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Такие примеры в огромном количестве показывает самая популярная глобальная сеть – Интернет.

Преобразуются и локальные сети. Соединяющий компьютеры пассивный кабель в них сменили разнообразные типы коммуникационного оборудования – коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы. Из-за использования такого оборудования появилась возможность построения больших корпоративных сетей, которые насчитывают тысячи компьютеров и имеют сложную структуру. Вновь появился интерес к крупным компьютерам. Это было вызвано тем, что после спада эйфории по поводу легкости работы с ПК стало ясно, что системы, которые состоят из сотен серверов, обслуживать сложнее, чем несколько больших компьютеров. Поэтому на новом этапе эволюции мейнфреймы возвращаются в корпоративные вычислительные системы. При этом они являются полноправными сетевыми узлами, поддерживающими Ethernet или Token Ring, а также стек протоколов TCP/IP, которые стали благодаря Интернет сетевым стандартом де-факто.

Образовалась еще одна важная тенденция, затрагивающая в равной степени как локальные, так и глобальные сети. В них начала обрабатываться несвойственная ранее вычислительным сетям информация, такая, как голос, видеоизображения, рисунки. Это привело к необходимости внесения изменений в работу протоколов, сетевых ОС и коммуникационного оборудования. Затруднение передачи данной мультимедийной информации по сети связано с ее чувствительностью к задержкам в случае передачи пакетов данных. Задержки чаще всего вызывают искажения такой информации в конечных узлах сети. Так как обычные службы вычислительных сетей, среди которых передача файлов или электронная почта, образуют малочувствительный к задержкам трафик и все элементы сетей изобретались в расчете на него, то появление трафика реального времени стало причиной больших проблем.

В настоящий момент эти проблемы решаются различными способами, например с помощью специально рассчитанной на передачу разного типа трафика технологии ATM. Однако, несмотря на большие усилия, предпринимаемые в данном направлении, до приемлемого решения проблемы пока далеко, и в этой области еще много следует предпринять, чтобы достичь слияния технологий не только локальных и глобальных сетей, но и технологий любых информационных сетей – вычислительных, телефонных, телевизионных и т. п. Несмотря на то что сегодня эта идея многим кажется нереальной, специалисты считают, что предпосылки для такого объединения уже существуют. Данные мнения расходятся только в оценке приблизительных сроков такого объединения – называются сроки от 10 до 25 лет. При этом считается, что основой для синтеза послужит технология коммутации пакетов, применяемая сегодня в вычислительных сетях, а не технология коммутации каналов, которая используется в телефонии.

В результате даже поверхностного рассмотрения работы в сети понятно, что вычислительная сеть является сложным комплексом взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Исследование сети в целом предполагает изучение принципов работы ее отдельных элементов, среди которых можно выделить:

1) компьютеры;

2) коммуникационное оборудование;

3) операционные системы;

4) сетевые приложения.

Все программно-аппаратные средства сети можно описать многослойной моделью. Первым является аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ. В настоящий момент в сетях обширно и успешно используются компьютеры различных классов – от ПК до мейнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров сети должен быть сопоставлен с набором разнообразных задач, которые решаются сетью.

Второй слой представляет собой коммуникационное оборудование. Несмотря на то что компьютеры и являются центральными элементами обработки информации в сетях, в настоящее время большую роль стали играть коммуникационные устройства, например кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы. В настоящий момент коммуникационное устройство может являться сложным специализированным мультипроцессором, который следует конфигурировать, оптимизировать и администрировать. Для внесения изменений в принципы работы коммуникационного оборудования необходимо изучить множество протоколов, применяемых как в локальных, так и в глобальных сетях.

Третий слой, образующий программную платформу сети, представляет собой операционную систему. Видом концепций управления локальными и распределенными ресурсами, положенными в основу сетевой ОС, определяется эффективность работы всей сети. При проектировании сети следует учитывать, насколько просто эта система может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она способна обеспечить безопасность и защищенность данных, до какой степени она дозволяет наращивать число пользователей.

В четвертый, самый верхний, слой сетевых средств входят различные сетевые приложения, такие, как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др. Важно знать спектр возможностей, которые предоставляются приложениями для различных областей применения, а также, что они совместимы с другими сетевыми приложениями и ОС.

Для того чтобы связать между собой два ПК, их соединяют специальным нуль-модемным кабелем. Данный кабель подсоединяют при выключенных ПК, при этом для каждого способа соединения следует использовать свой вид кабеля.

Если используется прямое соединение ПК, то существует два типа их взаимодействия:

1) прямой доступ, при котором возможна только переправка информации с одного компьютера на другой;

2) удаленное управление, при котором возможно выполнение программы, размещенной на другом компьютере.

При прямом доступе один из компьютеров является ведущим, а второй – ведомым. Управляет работой компьютеров, объединенных между собой, пользователь с ведущего ПК. При этом важно произвести следующие подготовительные операции:

установка программных компонент Клиент, Протокол, Службы;

установка службы доступа к файлам и принтерам сети Microsoft. На компьютере, который предоставляет ресурсы, должен быть помечен флаг. Файлы данного компьютера можно сделать общими;

обеспечение доступа на уровне ресурсов;

определение как разделяемых ресурсов ПК-сервера, участвующих в обмене;

подключение с компьютера-клиента к разделяемым информационным ресурсам.

Все действия по команде Прямое соединение осуществляются Мастером прямого соединения с применением последовательных окон диалога Прямое соединение. В этих окнах указывается, какой из компьютеров ведомый, а какой ведущий; порт, используемый для связи; применяемый пароль входа.

В последнем окне Прямое соединение, в случае правильного задания параметров, на ведущем компьютере нужно щелкнуть по кнопке Прием команд, а на ведомом – по кнопке Управление. После этого ведущий ПК может использовать разделяемые ресурсы ведомого и всей локальной сети, если ведомый ПК подключен к сети.

При удаленном управлении сервер является как бы продолжением клиента. Основная схема синхронизации включает в себя следующие шаги:

1) объединение стационарного и портативного компьютеров. Стационарный компьютер должен быть ведущим, а папки, содержащие необходимые файлы, – разделяемыми;

2) копирование файлов со стационарного компьютера на портативный в папку Портфель;

3) отсоединение портативного компьютера от стационарного и дальнейшее редактирование файлов в папке Портфель;

4) повторное соединение портативного компьютера с тем стационарным компьютером, с которого изначально были скопированы в папку Портфель исходные файлы. В этом случае портативный компьютер должен быть ведомым, а папки с исходными файлами на стационарном компьютере – разделяемыми;

5) открытие папки Портфель и выполнение команды Портфель/Обновить. Если исходные файлы остались неизменными за истекший период, все измененные файлы в папке Портфель будут автоматически скопированы на место исходных. Для файлов, измененных на стационарном ПК, будет выдано предупреждение, после которого необходимо выбрать любое из следующих действий:

обновление на портативном ПК;

обновление на стационарном ПК;

отмена какого-либо обновления.

Объекты по команде Портфель/Обновить можно синхронизировать не все, а только группу файлов, отмеченную в папке.

Когда компьютеры объединяются в сеть на платформе Windows NT, они группируются в рабочие группы или домены.

Группа компьютеров, составляющих административный блок и не принадлежащих доменам, называется рабочей. Она формируется на платформе Windows NT Workstation. Любой из компьютеров рабочей группы включает в себя собственную информацию по бюджетам пользователей и групп и не делит ее с другими компьютерами рабочей группы. Члены, которые входят в состав рабочих групп, регистрируются только на рабочей станции и могут по сети просматривать каталоги других членов рабочей группы. Компьютеры одноранговой сети образуют рабочие группы, которые следует формировать, исходя из организационной структуры предприятия: рабочая группа бухгалтерии, рабочая группа планового отдела, рабочая группа отдела кадров и т. д.

Рабочую группу можно создать на основе компьютеров с разными ОС. Члены данной группы могут выполнять роль как пользователей ресурсов, так и их поставщиков, т. е. они равноправны. Право предоставления другим ПК доступа ко всем или некоторым имеющимся в их распоряжении локальным ресурсам принадлежит серверам.

Когда в сеть входят компьютеры разной мощности, то самый производительный в конфигурации сети компьютер может использоваться в качестве невыделенного сервера файлов. При этом в нем можно хранить информацию, которая постоянно необходима всем пользователям. Остальные компьютеры работают в режиме клиентов сети.

При установке Windows NT на компьютере указывается, является он членом рабочей группу или домена.

Логическое объединение одного или нескольких сетевых серверов и других компьютеров, обладающих общей системой безопасности и информацией в виде централизованно управляемой базы данных о бюджетах пользователей, называется доменом. Каждый из доменов обладает индивидуальным именем.

Компьютеры, входящие в один домен, могут располагаться в локальной сети или в разных странах и континентах. Они могут быть связаны различными физическими линиями, например телефонными, оптоволоконными, спутниковыми и др.

Каждый компьютер, входящий в домен, обладает собственным именем, которое, в свою очередь, должно разделяться точкой с именем домена. Членом данного имени является компьютер, и домен образует полное имя домена для компьютера.

Контроллером домена является организация доменной структуры в сети, установление в ней определенных правил, управление взаимодействием между пользователем и доменом.

Компьютер, который работает под управлением Windows NT Server и использует один разделяемый каталог для сохранения информации по бюджетам пользователей и безопасности, касающейся всего домена, называется контроллером домена. Его задачей является управление внутри домена взаимодействием между пользователем и доменом.

Все изменения информации о бюджетах домена отбирает, сохраняет информацию в базе данных каталога и постоянно тиражирует на резервные домены главный контроллер домена. Благодаря этому обеспечивается централизованное управление системой безопасности.

Используется несколько моделей построения сети с доменной архитектурой:

Однодоменная модель;

Модель с мастер-доменом;

Модель с несколькими мастер-доменами;

Модель полностью доверительных отношений.

Взаимодействие между устройствами в сети является сложной задачей. Для ее решения применяют универсальный прием – декомпозицию, который заключается в разбиении одной сложной задачи на несколько более простых задач-модулей. Декомпозиция состоит из четкого определения функций каждого модуля, который решает отдельную задачу, и интерфейсов между ними. В итоге достигается логическое упрощение задачи, к тому же появляется возможность преобразования отдельных модулей без изменения остальной части системы.

При декомпозиции иногда применяют многоуровневый подход. В этом случае все модули разбивают на уровни, которые образуют иерархию, т. е. имеются вышележащие и нижележащие уровни. Модули, составляющие каждый уровень, сформированы таким образом, что для выполнения своих задач они обращаются с запросами только к тем модулям, которые непосредственно примыкают к нижележащим уровням. Однако результаты работы всех модулей, которые принадлежат некоторому уровню, могут быть переданы только модулям соседнего вышележащего уровня. При данной иерархической декомпозиции задачи необходимо четкое определение функции каждого уровня и интерфейсов между уровнями. Интерфейс устанавливает набор функций, предоставляемых нижележащим уровнем вышележащему. В итоге иерархической декомпозиции достигается значительная независимость уровней, т. е. возможность их легкой замены.

Средства сетевого взаимодействия тоже могут быть представлены в форме иерархически организованного множества модулей. В этом случае модули нижнего уровня способны, в частности, решать все вопросы, связанные с надежной передачей электрических сигналов между двумя соседними узлами. Модули более высокого уровня создадут транспортировку сообщений в пределах всей сети, используя для этого средства нижележащего уровня. На верхнем уровне работают модули, которые предоставляют пользователям доступ к различным службам, среди которых файловая служба, служба печати и т. п. Однако это только один из множества возможных способов для деления общей задачи организации сетевого взаимодействия на частные, более мелкие подзадачи.

Многоуровневый подход, применяемый к описанию и реализации функций системы, используется не только в отношении сетевых средств. Данная модель действия применяется, например, в локальных файловых системах, если поступивший запрос на доступ к файлу по очереди обрабатывается несколькими программными уровнями, в первую очередь верхним уровнем, осуществляющим последовательный разбор составного символьного названия файла и определение уникального идентификатора файла. Последующий уровень находит по уникальному имени все оставшиеся характеристики файла: адрес, атрибуты доступа и т. п. После этого на более низком уровне производится проверка прав доступа к этому файлу, и затем, после расчета координат области файла, содержащей необходимые данные, выполняется физический обмен с внешним устройством с помощью драйвера диска.

Многоуровневое представление средств сетевого взаимодействия обладает своей спецификой, которая связана с тем, что в обмене сообщениями участвуют две машины, т. е. в этом случае следует организовать согласованную работу двух «иерархий». При передаче сообщений оба участника сетевого обмена должны принять много соглашений. Например, им необходимо согласовать уровни и форму электрических сигналов, способ определения длины сообщений, договориться о способах контроля достоверности и т. п. Таким образом, соглашения должны быть приняты для всех уровней, начиная от самого низкого, которым являются уровни передачи битов, до самого высокого, который выполняет сервис для пользователей сети.

Модули, которые реализуют протоколы соседних уровней и находящиеся в одном узле, также взаимодействуют друг с другом в соответствии с четко определенными нормами и с помощью стандартизованных форматов сообщений. Эти правила называют интерфейсом. Интерфейс – это набор сервисов, которые предоставляются данным уровнем соседнему уровню. На самом деле протокол и интерфейс определяют одно и то же понятие, но традиционно в сетях за ними закрепили различные области действия: протоколы назначают правила взаимодействия модулей одного уровня в разных узлах, а интерфейсы определяют модули соседних уровней в одном узле.

Средства любого из уровней должны отрабатывать, во-первых, свой собственный протокол, а во-вторых, интерфейсы с соседними уровнями.

Иерархически организованный набор протоколов, который достаточен для организации взаимодействия узлов в сети, носит название стеков коммуникационных протоколов.

Коммуникационные протоколы можно выполнить как программно, так и аппаратно. Протоколы нижних уровней чаще всего реализуются комбинацией программных и аппаратных средств, а протоколы верхних уровней – обычно чисто программными средствами.

Программный модуль, который реализует некоторый протокол, часто для краткости также именуют протоколом. В данном случае соотношение между протоколом – формально определенной процедурой и протоколом – программным модулем, который выполняет эту процедуру, аналогично соотношению между алгоритмом решения некоторой задачи и программой, решающей эту задачу.

Один и тот же алгоритм можно запрограммировать с разной степенью эффективности. Аналогично и протокол может обладать несколькими программными средствами реализации. Исходя из этого при сравнении протоколов необходимо учитывать не только логику их работы, но и качество программных решений. Кроме того, на эффективность взаимодействия устройств в сети оказывает влияние качество всей совокупности протоколов, которые составляют стек, в частности, насколько рационально распределены функции между протоколами различных уровней и насколько хорошо определены интерфейсы между ними.

Протоколы организуются не только компьютерами, но и другими сетевыми устройствами, например концентраторами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами и т. д. В общем случае связь компьютеров в сети выполняется не напрямую, а через различные коммуникационные устройства. В зависимости от вида устройства в нем необходимы определенные встроенные средства, которые реализуют тот или иной набор протоколов.

Все сведения о пользователе, которые необходимы для его идентификации и работы в сети Windows NT, называются учетной записью. Она создается для каждого пользователя и содержит уникальное имя, которое набирается пользователем при регистрации в сети, и пароль для входа в сеть.

При создании учетной записи необходимо внести следующие сведения:

1) группа пользователей, включающая в себя пользователя;

2) путь к профилю пользователя, который определяет среду пользователя и доступные ему программы;

3) время, в которое пользователю разрешено войти в сеть;

4) рабочая станция, через которую данный пользователь может войти в сеть;

5) сроки действия учетной записи и вид учетной записи;

6) права пользователя на средства удаленного доступа и обратного вызова.

С помощью управления учетной записью вносят изменения в учетные записи. Данные изменениями могут включать в себя: изменение пароля, переименование учетной записи, изменение пользовательской группы (удаление из одной и включение в другую), блокировка доступа, удаление учетной записи. Учетные записи контроллера домена могут являться действительными и для других доменов, при этом данные домены должны вызывать доверие.

В Windows NT 4 присутствует концепция управления группами пользователей. Основу данной концепции составляет назначение прав сразу целой группе пользователей и исполнение контроля доступа через добавление и удаление пользователей из разных групп. Этот подход к ведению учетной записи предоставляет все права доступа той группе, в которую помещена данная учетная запись.

Учетные записи пользователей, которые имеют доступ к серверам и рабочим станциям в своем и других доменах, с которыми установлены доверительные отношения, называются глобальными группами. Они управляются диспетчером пользователей для доменов.

Локальные группы состоят из учетных записей пользователей, имеющих доступ к ресурсам только в локальной системе в пределах ее собственного домена, и учетных записей пользователей глобальных групп, которые имеют доступ к серверам, входящим в их домен.

Администраторами называют группу, отвечающую за общую конфигурацию домена и его серверов. Эта группа обладает наибольшими правами. В ее состав входит глобальная группа администраторов домена, которые обладают теми же правами, что и администраторы.

Операторы бюджета имеют право создания новых групп и учетных записей пользователей. Однако у них ограничены права администрирования учетных записей, серверов и групп домена. Правами со значительными ограниченными возможностями обладают также группы пользователей, пользователей домена, гостей домена, гостей. Возможно копировать, корректировать и удалять созданные пользователем группы. Мастер управления группами имеет право добавлять и создавать пользователей. Он работает в полуавтоматическом режиме и оказывает поэтапную помощь в выполнении следующих административных задач:

создание пользовательских учетных записей;

управление группами;

осуществление контроля доступа к файлам и папкам;

ввод драйверов принтеров;

инсталляция и деинсталляция программ;

управление лицензированием;

администрирование сетевых клиентов.

Одной из важнейшей задач администрирования является управление политикой защиты. В нее входят: интерактивная аутентификация пользователя, управление доступом пользователя к сетевым ресурсам, аудит.

Интерактивную аутентификацию пользователя осуществляют нажатием клавиш Ctrl + Alt + Del, что приводит к запуску утилиты WINLOGIN, открывающей окно Вход в систему.

Когда пользователь входит в рабочую группу, его учетная запись создается и хранится в SAM (оперативной памяти компьютера) его рабочей станции и локальное программное обеспечение аутентификации обращается для проверки вводимых параметров регистрации в базу данных SAM рабочей станции. Если пользователь регистрируется в домене, то обращение для проверки вводимых параметров регистрации происходит к базе данных SAM домена, к которому относится его машина.

Управление доступом пользователя к сетевым ресурсам выполняют благодаря применению бюджета пользователя, правил пользователя или группы пользователей, прав доступа к объектам и др.

Бюджет пользователя формируется администратором после создания учетной записи. В бюджет входят время работы в сети, область ОП, которая предоставляется пользователю, и другие права пользователя в системе.

Правила, которые устанавливают действия, доступные для применения, называются правами пользователя или группы пользователей. Предоставленные права и ограничения, которые накладываются на отдельного пользователя или группу пользователей, определяют возможности пользователя по доступу к сетевым ресурсам.

Пользователь может обладать обычными и расширенными правами. Обычно расширенные права предоставляются только программистам и иногда администраторам рабочих станций, но не предоставляются группам пользователей.

Редактор системной политики применяется для корректировки и установки новых прав некоторого пользователя администратором.

В Windows NT административные функции чаще всего выполняются с помощью диспетчера пользователя, диспетчера серверов и др.

Права пользователя устанавливает администратор при создании учетной записи пользователя. Элементы системы в Windows NT являются объектами, и каждый объект определяется типом, набором служб и атрибутов.

Типами объектов в Windows NT являются каталоги, файлы, принтеры, процессы, устройства, окна и т. д.; они влияют на допустимые наборы служб и атрибутов.

Совокупность действий, выполняемых объектом или с объектом, представляет собой набор служб.

Имя объекта, данные и список управления доступом – составная частью атрибутов. Список управления доступом является обязательной принадлежностью объекта. В данном списке находятся следующие сведения: список служб объекта, список пользователей и групп, имеющих разрешение на выполнение каждого действия.

В случае необходимости могут быть защищены некоторые права пользователей: права доступа к объектам определяются дескриптором безопасности.

Разрешения файловой системы NTFS (запись, чтение, выполнение, удаление, изменение разрешений) входят в локальные права.

Контроль над. удаленными правами осуществляется общими ресурсами, которые, в свою очередь, контролируются сетевым ресурсом, позволяющим пользователям удаленных компьютеров получать доступ по сети к объектам.

Аудит применяется для фиксации всех событий, которые происходят в локальной сети; он информирует администратора обо всех запрещенных действиях пользователя, предоставляет возможность получить сведения о частоте обращений к тем или иным ресурсам, установить последовательность действий, которые провели пользователи.

Существует три уровня управления аудитом:

1) включение и отключение аудита;

2) аудирование любого из семи возможных типов событий;

3) проверка конкретных объектов.

Управление ресурсами сети многогранно и включает в себя следующие задачи:

1) выборочное компрессирование томов, папок и файлов NTFS, осуществляемое для экономии дискового пространства. Электронные таблицы, текстовые файлы и некоторые графические файлы способны уменьшиться в несколько раз;

2) архивация данных и решение сходных с этим задач;

3) разработка сценариев, которые задаются набором команд. Среди них можно выделить: сценарий автоматического выполнения задач при регистрации пользователя в системе, сценарий определенного собственного каталога пользователя, установления соответствующих сетевых связей при использовании разных пользовательских имен, фамилий и т. д.;

4) репликация папок на другие компьютеры, которая санкционирует тиражирование сценариев регистрации с одного контроллера домена на другой, базы данных с одного сервера на другой в целях поддержки и организации доверительных отношений;

5) совместное с диспетчером сервисов управление запуском и работой сервисов. Среди них могут быть приложения, функционирующие на сервере в фоновом режиме и обеспечивающие поддержку других приложений;

6) контроль производительности системы, осуществляемый при помощи программы Системный монитор;

7) управление дисками с использованием программы Администратор дисков, в том числе создание основных и расширенных разделов, форматирование разделов, создание составных томов и т. д.;

8) оптимизация работы Windows NT 4 как файлового сервера, как сервера приложений (контроль процессора сервера приложений, контроль виртуальной памяти, устранение сетевых проблем) и др. В этом случае осуществляется оптимизация работы жестких дисков, устранение проблем доступа к дискам на программном уровне, повышение пропускной способности сети;

9) управление службой печати. Обслуживание принтеров производится благодаря применению программы, доступ к которой осуществляется через папку Принтеры из панели управления или Настройка;

10) управление вводом компьютеров в состав домена своего сервера, организация доменов, удаление компьютеров, назначение сервера главным контроллером домена, репликация данных на другие серверы, объединение доменов, управление доверительными отношениями между доменами, аудит сетевых ресурсов каждого пользователя и т. д. Все перечисленные действия выполняются с помощью программ Диспетчер серверов и Диспетчер пользователей для доменов;

11) управление общими ресурсами. При загрузке компьютера системой Windows NT для каждого из дисков системы создаются системные общие ресурсы, заданные по умолчанию, в целях поддержки работы в сети и управления внутренними операциями;

12) установка управления удаленным доступом. Установка клиента и сервера удаленного доступа приводится в действие с помощью утилиты Сеть из панели управления. Модемы, протоколы и коммуникационные порты устанавливаются с помощью этой же утилиты;

13) управление всеми соединениями в сети и доступом к информации сервера удаленного доступа, для которого применяется утилита Управление удаленным доступом;

14) поиск неисправностей в сети с помощью сетевого монитора, которым можно пользоваться для просмотра поступающих на Windows NT и отправляемых пакетов.

Для пользователя сеть представляет собой не компьютеры, кабели и концентраторы и даже не информационные потоки, а является прежде всего набором сетевых служб, которые позволяют просмотреть список имеющихся в сети компьютеров или удаленный файл, распечатать документ на «чужом» принтере или послать почтовое сообщение. Именно совокупность перечисленных возможностей – насколько широк их выбор, насколько они удобны, надежны и безопасны – устанавливает для пользователя облик каждой из сетей.

Кроме самого обмена данными, сетевые службы призваны решать и другие, более специфические, задачи, в частности порождаемые распределенной обработкой данных. Это задачи, направленные на обеспечение непротиворечивости нескольких копий данных, размещенных на разных машинах (служба репликации), или организация выполнения одной задачи одновременно на нескольких машинах сети (служба вызова удаленных процедур). Из сетевых служб можно выделить административные, т. е. ориентированные не на простого пользователя, а на администратора и предназначенные для организации правильной работы сети в целом. К ним относятся: служба администрирования учетных записей о пользователях, позволяющая администратору вести общую базу данных о пользователях сети; система мониторинга сети, в функции которой входит захват и анализ сетевого трафика; служба безопасности, которая среди прочего выполняет процедуры логического входа с последующей проверкой пароля, и т. д.

Работа сетевых служб производится программными средствами. Основными службами являются файловая служба и служба печати, которые обычно предоставляются сетевой ОС, а вспомогательными – служба баз данных, факса или передачи голоса, выполняемые системными сетевыми приложениями или утилитами, которые работают в тесном контакте с сетевой ОС. Распределение служб между ОС и утилитами вполне условно и меняется в конкретных реализациях этой системы.

При разработке сетевых служб необходимо решать проблемы, свойственные любым распределенным приложениям, среди которых определение протокола взаимодействия между клиентской и серверной частями, распределение функций между ними, выбор схемы адресации приложений и др.

Одним из главных показателей качества сетевой службы является ее удобство. Для одного и того же ресурса можно разработать несколько служб, которые по-разному решают одну и туже задачу. Основные проблемы заключаются в производительности или уровне удобства предоставляемых услуг. Например, файловая служба может основываться на применении команды передачи файла из одного компьютера в другой по имени файла, а для этого необходимо, чтобы пользователь знал имя нужного файла. Та же файловая служба может быть организована так, что пользователь монтирует удаленную файловую систему к локальному каталогу, а затем обращается к удаленным файлам как к своим собственным, что намного удобнее. Качество сетевой службы определяется качеством пользовательского интерфейса – интуитивной понятности, наглядности, рациональности.

В случае определения степени удобства разделяемого ресурса часто используют термин «прозрачность». Прозрачным является такой доступ, при котором пользователь не замечает, где находится нужный ему ресурс – на его компьютере или на удаленном. После монтирования удаленной файловой системы в свое дерево каталогов, доступ к удаленным файлам становится для него абсолютно прозрачным. Сама операция монтирования также может обладать разной степенью прозрачности. В сетях с меньшей прозрачностью пользователю необходимо знать и задавать в команде имя компьютера, хранящего удаленную файловую систему, в сетях с большей степенью прозрачности соответствующий программный компонент сети осуществляет поиск разделяемых томов файлов безотносительно мест их хранения, а затем показывает их пользователю в удобном для него виде, например в виде списка или набора пиктограмм.

Для достижения прозрачности важен способ адресации (именования) разделяемых сетевых ресурсов. Имена таких ресурсов не должны зависеть от их физического расположения на том или другом компьютере. В лучшем случае пользователь не должен ничего менять в своей работе, если администратор сети переместил том или каталог между компьютерами. Администратор и сетевая ОС обладают информацией о расположении файловых систем, однако от пользователя она скрыта. Эта степень прозрачности пока редко встречается в сетях. Чаще всего для получения доступа к ресурсам определенного компьютера следует устанавливать с ним логическое соединение. Данный подход применяется, в частности, в сетях Windows NT.

Сетевой можно назвать ОС, взаимодействующую с сетевым оборудованием и обеспечивающую межкомпьютерные коммуникации. Пользовательский интерфейс к сети позволяет разделять файлы и периферийное оборудование. Операционная система Windows NT способна взаимодействовать и обмениваться данными со многими существующими сетями, построенными на основе различных систем поддержки сетей. Обстоятельствами, которые могут привести к возникновению данной необходимости, могут быть: наличие уже построенных на основе других ОС сетей, ресурсов, необходимых пользователям Windows NT; создание новых сетей, основанных на Wndows NT, и другие ОС поддержки сетей для повышения их эффективности.

Взаимодействие сетей, построенных на Windows NT, с другими ОС поддержки сетей предназначены для обеспечения следующих средств.

1. Открытая сетевая структура, механизмы динамической загрузки и выгрузки встроенной сетевой поддержки различных сетевых компонентов. Данные механизмы могут применяться для загрузки и выгрузки программного обеспечения других производителей, что позволяет Windows NT поддерживать множество различных сетевых протоколов, сетевых плат и драйверов.

2. Совместимые с другими сетями и устанавливающие связь с ними протоколы, поддерживающие Windows NT. Служба удаленного доступа для передачи данных от одной локальной сети к другой удаленной локальной сети через Интернет применяет следующие протоколы: РРР – протокол параллельного соединения по нескольким телефонным каналам; SLIP – межсетевой протокол для последовательного канала; РРТР – протокол, содержащий механизм шифрования для Интернет.

3. Сетевые драйверы и интерфейсы. Они предоставляют возможность Windows NT подключаться к различным типам сетей и взаимодействовать с различными типами вычислительных систем.

4. Сервис многопользовательского удаленного доступа для систем с Windows NT Server и однопользовательского удаленного доступа для систем Windows NT Workstation. Он предоставляет удаленный доступ по глобальной сети к системе Windows NT. Соединения сетей, которые построены на основе разных ОС, поддерживающих сети, способны обслуживать сервер службы удаленного доступа. Осуществляется это благодаря возможности транслировать сообщения из одних форматов в другие, а также наличию маршрутизатора многосетевого доступа, выполняющего установление и разрыв сетевого соединения, удаленную печать и передачу данных по сети сетевому компоненту, обрабатывающему запросы на ресурс.

5. Возможность выполнения многих приложений для разных ОС благодаря наличию в Windows NT различных API. Протокол API ввода-вывода Win-32 необходим при обработке запросов на ввод-вывод информации из файла, которые находятся на удаленной машине, и пр.

6. Встроенная поддержка различных типов файловых систем (NTFS, FAT, CD-ROM, VFAT, Macintosh), которая имеет возможность конвертирования FAT– и HPFS-разделов в NTFS-разделы, поддержка в NTFS-разделах каталогов формата Macintosh.

7. Поддержка Windows NT и NetWare общих служб каталогов NTDSmNDS. Например: защищенная база каталога, распределенная архитектура, однократная регистрация в сети, простое администрирование.

8. Возможность подключения к доменам новых пользователей, например пользователей других сетей, поддержание необходимого уровня безопасности системы путем установления доверительных отношений между до менами. К ним относятся встроенные средства работы с глобальными сетями, применяющиеся для подключения одних локальных сетей к другим через глобальную сеть.

Иерархические сети имеют один или несколько серверов. В них находится информация, которую используют одновременно различные пользователи. Различают файловые серверы, серверы баз данных, принт-серверы и почтовые серверы.

В файловом сервере располагаются совместно обрабатываемые файлы и совокупно используемые программы. На рабочих станциях располагается только небольшая часть этих программ, которые требуют незначительных ресурсов. Программы, допускающие такой режим работы, называются программами с возможностью инсталляции в сети.

На сервере баз данных располагается база данных, например «КонсультантПлюс», «Гарант», «Счета клиентов банка» и др. Базу данных на сервере можно пополнять с различных рабочих станций или предоставлять информацию по запросам с рабочей станции. При этом возможны три принципиально различающихся режима обработки запросов с рабочей станции или редактирования записей в базе данных:

1) с сервера последовательно посылаются записи базы данных на рабочую станцию, на которых происходит сама фильтрация записей и отбор необходимых. В этом случае снижаются требования к серверу, однако увеличивается нагрузка на каналы сети и требования к вычислительной мощности рабочих станций;

2) сервер выбирает требуемые записи из базы данных и посылает их на рабочую станцию. При этом уменьшается нагрузка на сеть и понижается уровень требований к рабочим станциям. В этом случае резко возрастают требования к вычислительной мощности сервера. Этот способ наиболее лучший и реализуется специальными средствами работы с современными сетевыми базами данных;

3) используется режим «слив-разлив» при малой мощности сервера, рабочей станции или сети. Он применяется для ввода новых записей или их редактирования в случае, если запись БД может изменяться не более одного раза в день.

Для создания принт-сервера к компьютеру небольшой мощности подключается достаточно производительный принтер, применяемый с целью распечатки информации одновременно с нескольких рабочих станций.

Почтовый сервер предназначен для хранения информации, отправляемой и получаемой как по локальной сети, так и извне по модему. При этом пользователь может просмотреть в любое удобное время пришедшую для него информацию или отправить через почтовый сервер свою.

Для каждого пользователя на жестком диске сервера выделяется три области:

1) личная, доступная только пользователю со всеми правами, например создания в ней папок и файлов, редактирования и применения файлов, их удаления. Другим пользователям не предоставляется доступа в «чужие личные области», они не видят их средствами файловой системы, так как личные области используются для хранения конфиденциальной информации пользователя;

2) общая, к которой одновременно имеют одновременный доступ все пользователи сети с правом чтения и записи. Данная область применяется для обмена информацией между различными пользователями сети или рабочими станциями. Для осуществления этого информация из личной области пользователя или с локального диска рабочей станции записывается в общую область. Из данной области другой пользователь переписывает ее в свою личную область или на локальный диск другого ПК;

3) область чтения, в которой пользователь может только читать информацию.

Для того чтобы получить доступ к личной области на сервере, пользователь должен выполнить процедуры входа в сеть или регистрации в сети. Процедура входа в сеть осуществляется после включения или перезагрузки компьютера.

Установить программное обеспечение для одноранговой сети может сам пользователь. Программные компоненты управления данной сетью позволяют организовать прямое кабельное соединение между двумя ПК с помощью нуль-модемного кабеля. Одноранговыми называются сети равноправных компьютеров (рабочих станций), в которых отсутствует серверная часть программного обеспечения. На каждой рабочей станции устанавливается клиентское программное обеспечение, состоящее из четырех компонентов:

1) клиент – программа, реализующая общие функции управления взаимодействием рабочей станции с другими компьютерами в сети;

2) службы – программа, устанавливающая вид доступа к ресурсам и обеспечивающая преобразование конкретного локального ресурса в сетевой и обратно;

3) протокол – программа, управляющая передачей информации в сети;

4) сетевая плата – драйвер, управляющий работой сетевого адаптера, однако при организации прямого кабельного соединения между ПК этот компонент может отсутствовать.

При установке сетевых программных компонент следует иметь в виду следующее.

1. Для организации одноранговой сети (в качестве клиента) необходимо установить программу Клиент для сетей Microsoft. Одноранговые сети позволяют осуществить чтение и редактирование разделяемых информационных ресурсов, а также запуск программы с «чужого компьютера». При этом каждый пользователь может иметь собственный вид рабочего стола, набор пиктограмм на нем, личные настройки для работы в Интернет и др.

2. В качестве Службы при организации одноранговых сетей Microsoft или прямого кабельного соединения следует выбрать Службу доступа к файлам и принтерам сетей Microsoft.

3. Вид протокола определяется типом установленного клиента и видом сетевой платы. При этом протокол нередко автоматически устанавливается при инсталляции.

4. Для сетевых карт класса РпР следует применять программный компонент Сетевая плата. Установка карты производится автоматически при перезагрузке ПК, если драйверы для сетевой карты имеются в составе драйверов Windows.

При организации работы в одноранговой сети следует использовать ресурсы различных компьютеров. Ресурсами рабочей станции в одноранговой сети является любой из представленных элементов:

устройства долговременной памяти, включающие в себя логические диски НЖМД, накопители и другие аналогичные устройства (информационные);

папки, причем с вложенными папками более низкого уровня или без них (информационные);

подключенные к компьютеру, в том числе принтеры, модемы и др. (технические).

Ресурс компьютера, доступный с других компьютеров сети, называетсяразделяемым или сетевым, а также общим, совместно используемым. Выделяют разделяемые информационные ресурсы и разделяемые технические устройства. Понятия локального и разделяемого ресурса – динамические; это означает, что всякий локальный ресурс может быть в любое время преобразован в сетевой ресурс и обратно самим «хозяином» рабочей станции.

Перед использованием сетевого ресурса в одноранговых сетях необходимо провести следующие организационные мероприятия:

уточнить состав разделяемых ресурсов и выбрать компьютеры, на которых они будут располагаться;

определить круг пользователей, которые получают к ним доступ;

дать информацию будущим потребителям этого ресурса об именах ПК, на которых они созданы, о сетевых именах ресурсов, правах и паролях доступа к ним;

образовать в случае необходимости группы и включить в нее все ПК, которым будет предоставлен доступ к данному ресурсу.

Модем – это устройство, обеспечивающее возможность обмена информацией между компьютерами с помощью телефонной сети. На время сеанса связи оба компьютера с помощью модема должны быть подключены к телефонной линии.

Факсмодемы имеют специальную схему, позволяющую обмениваться информацией не только между компьютерами, но и между компьютерами и факсимильными устройствами. Факсмодемы способны работать в двух режимах: режиме модема и режиме факс-модема, и при этом обмениваться факс-сообщениями. В том и в другом случае отдельные элементы работы в ряде отношений схожи, возможности каждого режима и технология работы с ними существенно отличаются.

Использование модема позволяет произвести следующие сетевые информационные технологии и информационные услуги.

1. Прямая связь. Это простейший способ связи двух компьютеров и организации обмена информацией между ними без посредников и дополнительной оплаты. Если не применяется система почасовой оплаты за телефонные разговоры, то работа по модему в пределах местной телефонной сети осуществляется бесплатно. Когда соединение по модему было установлено с помощью сотовой или междугородней связи, оплата производится по установленному для данного вида связи повременному тарифу. Прямую связь обеспечивают специальные коммутационные программы.

После установления соединения между компьютерами коммутационные программы сразу позволяют пересылать файлы между ними. Когда используется прямая коммутация, можно передавать файлы любого типа или текстовую информацию, непосредственно набираемую на клавиатуре. Вид документа, который передается или принимается при передаче сообщений, может или совпадать, или различаться в зависимости от применяемого способа передачи.

2. Связь с доской объявлений (BBS). В этом случае происходит соединение с компьютером или локальной сетью, в которой существует база данных и специальное программное обеспечение, реализующее язык запросов, осуществляющее поиск в базе необходимой информации и копирование ее на компьютер абонента. В пределах местной телефонной сети услуги данных информационных систем предоставляются всем пользователям и являются бесплатными. Для работы с BBS можно использовать коммутационные программы и специальное программное обеспечение, которое считывается с самой BBS после первого обращения к ней с помощью коммутационной программы. Кроме копирования файлов некоторые BBS предлагают дополнительные возможности – адресную переписку между ее абонентами или помещение сообщений, адресованных конкретной группе абонентов или всем абонентам BBS.

3. Удаленный доступ. Это один из способов подключения к отдельному компьютеру или локальной сети офиса. После этого подключения удаленный компьютер приобретает статус полноправной рабочей станцией этой сети, а модем одновременно выполняет функции сетевой карты.

4. Подключение к глобальным сетям. Глобальной называется сеть компьютеров, распределенных по всему миру, которая предоставляет на коммерческой основе информационные и другие виды услуг всем желающим. Подключение к глобальной сети осуществляется после соединения с компьютером или локальной сетью по модему посредника – провайдера. Сайтами называются мощные информационные узлы, которые представляют собой компьютеры или локальные сети провайдеров, связанные высокоскоростными каналами с узлами других провайдеров во всем мире и в совокупности образующие глобальную сеть. Самой известной глобальной сетью является Интернет. Провайдер осуществляет услуги на коммерческой основе, а для их получения следует предварительно заключить контракт.

Работа с модемом включает в себя однократно проводимый этап его установки и операции, которые выполняются при каждом сеансе связи. Под установкой модема понимают его физическое и программное подключение.

Способ физического подключения определяется видом модема. Модем может быть внутренним или внешним. Внутренний модем представляет собой плату, которая вставляется в слот расширения на материнской плате. При его применении создается дополнительный асинхронный (СОМ) порт. Настройка данного порта может потребовать определенного профессионализма пользователя. В этом случае модем не является транспортабельным. К достоинствам внутреннего модема относятся его дешевизна, и то, что он не требует отдельного подключения к электрической сети, не использует СОМ-порт и готов кработе непосредственно после включения компьютера.

Внешние модемы представляют собой автономные устройства, которые соединяются специальными кабелями с ПК через асинхронные порты. Для данного типа модема необходимо подключение к электросети, чаще всего через прилагаемый к нему преобразователь напряжения.

Оба типа модема при физическом подключении могут сопрягаться с голосовым телефоном. Существуют следующие способы подключения:

модем подключен к телефонной розетке, а телефон подключается к модему;

и телефон, и модем подключены к телефонной розетке через разъем на ней.

Соединение с абонентом при обоих способах подключения осуществляется как с помощью телефона, так и посредством модема. Активным (занимающим линию) является только то устройство (модем или телефон), с которого первым начинают набирать телефонный номер. В коммутационных программах при использовании первого способа подключения можно, переговорив по телефону и не разрывая связи, передать управление модему, после чего, положив телефонную трубку, осуществить сеанс модемной связи. Данный способ подключения является удобным в том случае, когда необходимо предварительно позвонить абоненту, для того чтобы предупредить его о начале сеанса и оговорить параметры связи. Но второй способ сопряжения модема и телефона, а также наличие параллельного телефона или факсимильного аппарата делает работу модема худшей.

Модем в Windows программно подключается к ОС как новое устройство. Программное подключение выполняется с помощью Мастера подключения нового устройства, который вызывается командой Панель управления/Установка оборудования/Модем. Марку подключаемого модема указывает пользователь в окне списка модемов, распознаваемых ОС, или она определяется автоматически. Когда драйвера модема поставляются его производителем, он устанавливается обычным образом: щелчком по кнопке Установить с диска или с помощью инсталляционной программы по команде Пуск/Выполнить. После программного подключения модема в системе Windows можно произвести настройку его параметров путем выполнения следующей последовательности действий:

1) активизировать пиктограмму Мой компьютер/Панель управления/Модемы;

2) выбрать конкретный модем в открывшемся окне Модемы щелчком по кнопке Свойства;

3) задать необходимые значения конфигурационных параметров работы модема в полях вкладок Общие и Установка связи.

Быстродействие по порту характеризует скорость обмена информацией между ПК и модемом. При этом скорость по порту задается в поле Наибольшая скорость вкладки Общие окна Свойства модема. Если необходимо ограничить скорость передачи на линии, то уменьшают скорость по порту, но параметры подключения во вкладке Подключение не изменяют.

При применении модема любой сеанс связи начинается с установления соединения с удаленным компьютером. Данное соединение в Wndows обеспечивается программой Удаленный доступ к сети, которая автоматически устанавливается при инсталляции Windows. При этом в момент инсталляции модем должен быть физичесьси подсоединен к ПК и вьслючен. В оьсне этой программы для каждого телефонного номера автоматически создается специальный элемент Соединение, в свойствах которого указывается номер телефона.

Для создания пиктограммы Соединение следует выполнить описанные ниже действия, при этом обязательным является только первый ьпаг.

1. Создание новой пиктограммы. В оьсне программы Удаленное соединение необходимо ьцелкнуть по пиктограмме Новое соединение, после чего в последовательно возникающих окнах Мастера создания соединения указать название соединения и телефонный номер абонента. После этого создается пиктограмма с указанным именем, телефоном адресата и некоторым стандартным набором параметров, которые управляют процессом соединения с абонентом. Эти параметры можно изменить с помоьцью действий следующего пункта.

2. Настройка параметров набора номера. Параметры данной группы зависят от типа используемой телефонной линии, они управляют технологией установления соединения. Для изменения параметров необходимо дважды ьцелкнуть по пиктограмме нужного соединения, в открывьпемся оьсне Установка связи ьцелкнуть по кнопке Параметры. В окно Параметры набора номера нужно занести все необходимые изменения. Смысл болььпинства параметров заключается в следующем:

тип набора номера определяет используемую систему набора, которая может быть импульсной и тоновой. При новом соединении по умолчанию устанавливается тоновый режим, поэтому чаьце всего его требуется заменить на импульсный. Это целесообразно, если не применяются описанные ниже меры, в противном случае соединение устанавливаться не будет (это относится ко всем видам соединений, в том числе к соединениям с Интернет);

поле Место вызова позволяет иметь несколько видов параметров номера для одного и того же соединения. Этим удобно пользоваться, когда с портативного компьютера приходится устанавливать связь из разных мест, которые различаются способом вызова абонента. Например, в одном случае напрямую, а в другом – через коммутатор или в одном случае с линии с тоновым набором, а в другом – с импульсным. При этом ьцелкают по кнопке Создать, после чего в поле Место вызова необходимо ввести имя, которое определяет соответствующий набор параметров. После этого нужно установить необходимые значения параметров, задание которых завершается щелчком по кнопке Применить. Затем место вызова выбирается в процессе установления соединения.

3. Согласование параметров связи с ПК-абонентом, устанавливающим протоколы передачи данных абоненту и другие характеристики, которые необходимы для соединения с удаленным компьютером. Важнейшие параметры задаются во вкладке Тип сервера. Эти параметры особенно важны при установлении связи с Интернет.

Соединение с конкретным абонентом производят с помощью:

двойного щелчка в окне программы Удаленный доступ по пиктограмме Соединение. К часто используемым соединениям для удобства доступа их пиктограммы можно вынести на Рабочий стол;

двойного щелчка по пиктограммам соединения, появляющимся в окнах коммутационных программ;

задания имени нужного соединения, которое производится в специальных полях программ работы в Интернет. Оно требуется для обеспечения автоматического установления требуемого соединения.

Коммутационные, или терминальные, программы позволяют с помощью модема организовать обмен информацией между двумя удаленными ПК, а также работать с BBS.

При прямой коммутации можно обмениваться текстовой информацией в интерактивном режиме, когда текст, набираемый на клавиатуре одного ПК, немедленно воспроизводится на мониторе абонента. С помощью такой коммутации можно пересылать файлы с одного ПК на другой. Для этого оба компьютера через модем должны быть подключены к телефонной линии, и на них должна быть загружена программа HyperTerminal. После этого один из компьютеров становится вызывающим, а другой – ожидающим. Распределение функций между компьютерами определяется предварительной договоренностью абонентов. При установлении соединения между компьютерами действия должны включать в себя следующие шаги:

1) на ожидающем компьютере в окне HyperTerminal необходимо дважды щелкнуть по пиктограмме Hypertrm, после чего по кнопке Отмена. Откроется пустое окно Новое подключение, являющиеся рабочим окном HyperTerminal, а в меню этого окна требуется выполнить команды Связь/Ждать звонка;

2) после выполнения указанных выше действий на ожидающем ПК, на вызывающем ПК необходимо в окне НурегТеrminal дважды щелкнуть по пиктограмме принимающего ПК или дважды щелкнуть по пиктограмме HyperTerminal с целью создания пиктограммы Соединение. После этого начинается установление соединения вызывающего компьютера с ожидающим.

Подключение к BBS производится при помощи коммутационной программы. Управляющая программа при первом соединении с BBS потребует указания имени регистрации пользователя, а также пароль. И пароль, и имя назначает сам пользователь. Для получения адресованной пользователю почты при последующем соединении с BBS следует в окне Соединение правильно указывать имя и пароль. После этого управляющая программа, как и Мастера в современных ОС, будет генерировать на мониторе последовательность меню. Например, элементы меню назначают следующие действия:

возвращение к предыдущему меню;

вызов системного оператора BBS для обмена сообщениями в интерактивном режиме;

просмотр содержимого текстовых файлов или архивов;

выбор тематики поиска файлов из приводимого перечня тем;

просмотр списка файлов в выбранной области;

задание списка файлов для их копирования на компьютер;

пересылка файлов на BBS;

просмотр почты и отправление ее конкретным адресатам;

выход из системы и окончание сеанса и др.

Для удаленного доступа к отдельному компьютеру и сети используется модем. С его помощью можно организовать удаленное управление одного ведущего компьютера другим, подчиненным, компьютером. В этом случае клавиатура ведущего компьютера становится как бы клавиатурой подчиненного; для этого на подчиненном компьютере должна быть инсталлирована программа Сервер удаленного доступа. Ее установка в первом случае должна быть затребована при инсталляции Windows, а во втором – выполнена чуть позже по команде Пуск/Настройка/Панель управления/Установка и удаление программ. После этого в группе Связь помечают флаг программы Сервер удаленного доступа. При ее установке для разрешения управления данным компьютером с удаленного компьютера следует запустить программу Удаленный доступ и в ее окне выполнить команду меню Соединения/Сервер удаленного доступа. Затем в открывающихся окнах необходимо установить протоколы и пароль доступа к компьютеру пользователя. Далее нужно создать Соединение для доступа к данному компьютеру, указав в его свойствах и параметрах все необходимые для соединения и доступа значения.

При обмене информацией не только с другими компьютерами, но и между ПК и факсимильными устройствами используются современные модемы. С помощью модема возможно, например, переслать сообщение с компьютера на факс-аппарат и обратно. Модем, работающий в этом режиме, называется факс-модемом. Работа с данным аппаратом производится с помощью специальных коммутационных программ или универсальных программ-органайзеров. Установление факса осуществляется после инсталляции модема или при инсталляции программ работы с факсом, или при первом обращении к факсу. В группу Принтеры помещается пиктограмма факса, а сам факс, как и принтер, соединяется со специальным «логическим» портом. После установки факса к этому порту возможно обращаться и из других приложений как к принтеру. Одним из способов отправления на факс документа, который был создан каким-либо приложением, является его распечатка по команде Печать. При этом в качестве принтера указывается инсталлированный факс. Изменение параметров работы факса и его настройку выполняют в окне Свойства для соответствующего факса в группе Принтеры.

Факсимильное сообщение можно отправить с помощью:

1) программы, в которой подготовлен документ. Данный способ является самым простым, если в меню Файл программы, подготовившей документ, имеются команды Печать или Отправить. В качестве принтера устанавливается соответствующий факс и выдается команда печати;

2) программ-органайзеров;

3) коммутационных программ, которые обладают возможностью посылки факсимильных сообщений.

При отправке сообщения возникает окно, в котором необходимо заполнить заголовок сообщения, содержащий следующие поля:

Кому – с одним или несколькими адресами получателей сообщения;

Копия – с адресами получателей копий, при этом в некоторых системах основные адресаты могут быть как извещены, так и не ставиться в известность о наличии копий;

Тема – краткая информация о сообщении.

Для упрощения задания адресов есть адресные книги, включающие в себя список часто используемых адресов, а также формы сообщений, которые содержат целиком заголовки различного типа.

Сообщения могут содержать текст, непосредственно набираемый в специальном окне, и вложение (текстовой, графический и другие файлы или электронную таблицу). Сообщение может включать в себя только вложения. Оно имеет такой вид, если посылается из прикладной программы по команде Печать или Отправить. От незаконного доступа сообщения защищаются различными способами: паролем, ключами, электронной подписью и др.

При отправлении сообщения можно указать:

срочность доставки – немедленно, точно в заданные дату и время, в определенный интервал времени по «дешевому тарифу»;

наличие и вид титульного листа, отделяющего одно сообщение от другого;

качество печати и размер бумаги;

необходимость подтверждения получения сообщения и способ защиты;

количество повторных попыток переслать сообщение, когда это не удается сразу сделать;

необходимость сохранения сообщения.

Принимать сообщения можно автоматически и вручную. Модем и компьютер при автоматическом приеме должны быть включены, а коммуникационная программа запущена при передаче сообщения (если в процессе обмена не участвует почтовый сервер). Факс при автоматическом приеме должен быть установлен в режим Получать факс автоматически.

Основные понятия

Компьютерная сеть (вычислительная сеть, сеть передачи данных) - система связи компьютеров или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило - различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.
Передача данных (обмен данными, цифровая передача, цифровая связь) - физический перенос данных (цифрового битового потока) в виде сигналов от точки к точке или от точки к нескольким точкам средствами электросвязи по каналу связи, как правило, для последующей обработки средствами вычислительной техники. Примерами подобных каналов могут служить медные провода, оптическое волокно, беспроводные каналы связи или запоминающее устройство.
Передача данных может быть аналоговой или цифровой (то есть поток двоичных сигналов), а также модулирован посредством аналоговой модуляции, либо посредством цифрового кодирования.
Сервером называется компьютер, выделенный из группы персональных компьютеров (или рабочих станций) для выполнения какой-либо сервисной задачи без непосредственного участия человека. Сервер и рабочая станция могут иметь одинаковую аппаратную конфигурацию, так как различаются лишь по участию в своей работе человека за консолью.
Некоторые сервисные задачи могут выполняться на рабочей станции параллельно с работой пользователя. Такую рабочую станцию условно называют невыделенным сервером.
Консоль (обычно - монитор/клавиатура/мышь) и участие человека необходимы серверам только на стадии первичной настройки, при аппаратно-техническом обслуживании и управлении в нештатных ситуациях (штатно, большинство серверов управляются удаленно). Для нештатных ситуаций серверы обычно обеспечиваются одним консольным комплектом на группу серверов (с коммутатором, например KVM-переключателем, или без такового).
Маршрутиза́тор - специализированный сетевой компьютер, имеющий минимум два сетевых интерфейса и пересылающий пакеты данных между различными сегментами сети, принимающий решения о пересылке на основании информации о топологии сети и определённых правил, заданных администратором.
Электромагни́тное излуче́ни е (электромагнитные волны) - распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля (то есть, взаимодействующих друг с другом электрического и магнитного полей).
Сигнал (в теории информации и связи) - материальный носитель информации, используемый для передачи сообщений в системе связи. Сигнал может генерироваться, но его приём не обязателен, в отличие от сообщения, которое должно быть принято принимающей стороной, иначе оно не является сообщением. Сигналом может быть любой физический процесс, параметры которого изменяются в соответствии с передаваемым сообщением.

Принципы формирования и типы сетей

Компьютер, подключенный к сети, называется рабочей станцией (Workstation); компьютер, предоставляющий СБОИ ресурсы, - сервером ; компьютер, имеющий доступ к совместно используемым ресурсам, - клиентом .
Несколько компьютеров, расположенных в одном помещении или функционально выполняющих однотипную работу (бухгалтерский или плановый учет, регистрацию поступающей продукции и т. п.), подключают друг к другу и объединяют в рабочую группу с тем, чтобы они могли совместно использовать различные ресурсы: программы, документы, принтеры, факс и т. п.
Рабочая группа организуется так, чтобы входящие в нее компьютеры содержали все ресурсы, необходимые для нормальной работы. Как правило, в рабочую группу, объединяющую более 10-15 компьютеров, включают выделенный сервер - достаточно мощный компьютер, на котором располагаются все совместно используемые каталоги и специальное программное обеспечение для управления доступом ко всей сети или ее части.
Компьютерные сети бывают двух типов – одноранговые и сети на основе сервера.
Одноранговая сеть больше подходит тем людям, которые не имеют возможности организовать крупную сеть, но желают проверить, как все-таки она работает и какую пользу приносит. Что касается сети на основе сервера, то она обычно используется для контроля всех рабочих мест.
На самом деле эти два типа компьютерных сетей практически не отличаются основами функционирования, а это дает возможность достаточно легко и быстро осуществлять переходы от одноранговой сети к сети на основе сервера.
Одноранговая сеть
Одноранговая сеть фактически представляет собой несколько компьютеров, которые соединены между собой посредством одного из распространенных типов связи. Именно по причине отсутствия сервера в данном типе сети, она считается более простой и доступной. Но также следует заметить, что в одноранговой сети компьютеры должны быть максимально мощными, так как им придется самостоятельно справляться не только с основной работой, но и с различными неполадками.
В такой сети нет компьютера, который играет роль сервера, а потому любой из рабочих компьютеров может быть таковым. За ним обычно следит сам пользователь, и в этом кроется главный недостаток одноранговой сети: пользователь должен не только осуществлять работу на компьютере, но и выполнять функции администратора. Также он должен отвечать за устранение неполадок в работе компьютера, обеспечивать максимальную защиту компьютера от вирусных атак.
Одноранговая сеть поддерживает любую операционную систему, поэтому это может быть и Windows 95, к примеру.
Обычно одноранговая сеть строится для объединения небольшого количества компьютеров (до 10) посредством кабеля и в тех случаях, когда нет необходимости в строгой защите данных. И все же один некомпетентный пользователь сети может поставить под угрозу не только ее работоспособность, но и существование!
Сеть на основе сервера
Сеть основе сервера – это самый распространенный тип сети.
В ней может использоваться один или более серверов, которые контролируют рабочие места. Сервер отличает мощность и быстродействие, он очень быстро обрабатывает запросы пользователей и за его работой следит обычно один человек, называемый системным администратором. Системный администратор следит за обновлением антивирусных баз, устраняет неполадки в сети, а также обрабатывает общие ресурсы.
Что касается количества рабочих мест в такой сети, то оно неограниченно. Лишь для сохранения нормальной работы сети по необходимости устанавливаются дополнительные серверы.
Серверы отличаются в зависимости от вида выполняемой ими работы.
Файл – сервер используется для хранения различной информации в файлах и папках. Такой сервер управляется любой ОС по типу Windows NT 4.0.
Принт-сервер занимается обслуживанием сетевых принтеров и обеспечивает доступ к ним.
Сервер базы данных обеспечивает максимальную скорость поиска и записи необходимых данных в базу данных.
Сервер приложений выполняет запросы, которые требуют высокой производительности.
Существуют также и другие серверы: почтовые, коммуникационные и т.д.
Сеть на основе сервера предоставляет намного больше возможностей и услуг, чем одноранговая, она отличается высокой производительностью и надежностью.

Назначение компьютерных сетей

Все компьютерные сети без исключения имеют одно назначение – обеспечение совместного доступа к общим ресурсам.
Слово ресурс - очень удобное. В зависимости от назначения сети в него можно вкладывать тот или иной смысл. Ресурсы бывают трех типов: аппаратные, программные и информационные. Например, устройство печати (принтер) - это аппаратный ресурс. Емкости жестких дисков - тоже аппаратный ресурс. Когда все участники небольшой компьютерной сети пользуются одним общим принтером, это значит, что они разделяют общий аппаратный ресурс. То же можно сказать и о сети, имеющей один компьютер с увеличенной емкостью жесткого диска (файловый сервер), на котором все участники сети хранят свои архивы и результаты работы.
Кроме аппаратных ресурсов компьютерные сети позволяют совместно использовать программные ресурсы. Так, например, для выполнения очень сложных и продолжительных расчетов можно подключиться к удаленной большой ЭВМ и отправить вычислительное задание на нее, а по окончании расчетов точно так же получить результат обратно. .
Данные, хранящиеся на удаленных компьютерах, образуют информационный ресурс. Роль этого ресурса сегодня видна наиболее ярко на примере Интернета, который воспринимается, прежде всего, как гигантская информационно-справочная система.
Примеры с делением ресурсов на аппаратные, программные и информационные достаточно условны. На самом деле, при работе в компьютерной сети любого типа одновременно происходит совместное использование всех типов ресурсов. Так, например, обращаясь в Интернет за справкой о содержании вечерней телевизионной программы, мы безусловно используем чьи-то аппаратные средства, на которых работают чужие программы, обеспечивающие поставку затребованных нами данных.

Основные программные и аппаратные компоненты сети

Компьютерная сеть - сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов.
Изучение сети в целом предполагает знание принципов работы ее отдельных элементов:
– компьютеров;
– коммуникационного оборудования;
– операционных систем;
– сетевых приложений.
Весь комплекс программно-аппаратных средств сети может быть описан многослойной моделью:
1. В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ , т. е. система конечного пользователя сети, в качестве которого может выступать компьютер или терминальное устройство (любое устройство ввода – вывода или отображения информации). Компьютеры в узлах сети иногда называют хост-машинами, или просто хостами.
В настоящее время в сетях широко и успешно применяются компьютеры различных классов - от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ. Набор компьютеров в сети должен соответствовать набору разнообразных задач, решаемых сетью.
2. Второй слой - коммуникационное оборудование . Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства.
Кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы из вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным. Сегодня коммуникационное устройство может представлять собой сложный специализированный мультипроцессор, который нужно конфигурировать, оптимизировать и администрировать.
3. Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). От того, какие концепции управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети.
При проектировании сети важно учитывать, насколько просто данная ОС может взаимодействовать с другими ОС сети, насколько она обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени она позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компьютер другого типа и многие другое.
4. Самым верхним слоем сетевых средств являются различные сетевые приложения , такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др.
Очень важно представлять диапазон возможностей, предоставляемых приложениями для различных областей применения, а также знать, насколько они совместимы с другими сетевыми приложениями и операционными системами.

Классификация компьютерных сетей

По территориальной распространенности

• PAN (Personal Area Network) - персональная сеть, предназначенная для взаимодействия различных устройств, принадлежащих одному владельцу.
• LAN (Local Area Network) - локальные сети, имеющие замкнутую инфраструктуру до выхода на поставщиков услуг. Термин «LAN» может описывать и маленькую офисную сеть, и сеть уровня большого завода, занимающего несколько сотен гектаров. Зарубежные источники дают даже близкую оценку - около шести миль (10 км) в радиусе. Локальные сети являются сетями закрытого типа, доступ к ним разрешен только ограниченному кругу пользователей, для которых работа в такой сети непосредственно связана с их профессиональной деятельностью.
• CAN (Campus Area Network) - кампусная сеть - объединяет локальные сети близко расположенных зданий.
• MAN (Metropolitan Area Network) - городские сети между учреждениями в пределах одного или нескольких городов, связывающие много локальных вычислительных сетей.
• WAN (Wide Area Network) - , покрывающая большие географические регионы, включающие в себя как локальные сети, так и прочие телекоммуникационные сети и устройства. Пример WAN - сети с коммутацией пакетов (Frame relay), через которую могут «разговаривать» между собой различные компьютерные сети. Глобальные сети являются открытыми и ориентированы на обслуживание любых пользователей.
• Термин «корпоративная сеть» также используется в литературе для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах.

По типу функционального взаимодействия

• Сеть из точки в точку - простейший вид компьютерной сети, при котором два компьютера соединяются между собой напрямую через коммуникационное оборудование. Достоинством такого вида соединения является простота и дешевизна, недостатком - соединить таким образом можно только 2 компьютера и не больше.

• Клиент-сервер - вычислительная или сетевая архитектура, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами. Нередко клиенты и серверы взаимодействуют через компьютерную сеть и могут быть как различными физическими устройствами, так программным обеспечением.

Рис.1 - Схема сетевой архитектуры "клиент-сервер"

• Одноранговая сеть (децентрализованная, пиринговая, Р2Р) - это оверлейная компьютерная сеть, основанная на равноправии участников. Часто в такой сети отсутствуют выделенные серверы, а каждый узел (peer) является как клиентом, так и выполняет функции сервера. В отличие от архитектуры клиент-сервера, такая организация позволяет сохранять работоспособность сети при любом количестве и любом сочетании доступных узлов. Участники сети называются пиры.

Рис.2 - Схема одноранговой сети

• Многоранговая сеть - это сеть, в состав которой входят один или несколько выделенных серверов. Остальные компьютеры такой сети (рабочие станции) выступают в роли клиентов.

• Смешанная сеть - архитектура сети, в которой имеется ряд серверов, образующих между собой одноранговую сеть. Конечные пользователи подключаются каждый к своему серверу по схеме «клиент-сервер». Поиск информации возможен в онлайновом режиме, как на своем сервере, так и (через него) на других серверах сети. Достоинством смешанных сетей является реализованная в них возможность производства одновременного поиска на большом числе компьютеров. Основной недостаток - пониженная надежность работы сети.

По типу сетевой топологии

• Шина - Физическая среда передачи состоит из единственного кабеля, называемого общей шиной, к которой параллельно подключаются все компьютеры сети. Недостатками являются подключение небольшого числа рабочих станций (не более 20) и полное прекращение работы сети при повреждении общего кабеля. Отказы отдельных компьютеров на работу сети не влияют. Для предотвращения искажения сигнала необходимо установка терминаторов на концах кабеля.

Рис.3 - Шинная топология

• Кольцо - это топология в которой каждый компьютер соединён линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передаёт. На каждой линии связи, как и в случае звезды, работает только один передатчик и один приёмник. Это позволяет отказаться от применения внешних терминаторов. Компьютеры в кольце не являются полностью равноправными (в отличие, например, от шинной топологии). Одни из них обязательно получают информацию от компьютера, который ведёт передачу в этот момент, раньше, а другие - позже. Каждый компьютер ретранслирует (восстанавливает) приходящий к нему сигнал, то есть выступает в роли репитера, поэтому затухание сигнала во всем кольце не имеет никакого значения, важно только затухание между соседними компьютерами кольца.

Рис.4 - Топология "кольцо"

• Двойное кольцо - топология, построенная на двух кольцах. Первое кольцо - основной путь для передачи данных. Второе - резервный путь, дублирующий основной. При нормальном функционировании первого кольца, данные передаются только по нему. При его выходе из строя оно объединяется со вторым и сеть продолжает функционировать. Данные при этом по первому кольцу передаются в одном направлении, а по второму в обратном. Примером может послужить сеть FDDI.

• Звезда - все компьютеры подключены к центральному узлу. Весь обмен информацией идет исключительно через центральный компьютер, на который таким способом возлагается очень большая нагрузка, поэтому ничем другим, кроме сети, он заниматься не может. Как правило, именно центральный компьютер является самым мощным, и именно на него возлагаются все функции по управлению обменом. Никакие конфликты в сети с топологией звезда в принципе невозможны, потому что управление полностью централизовано.

Рис.5 - Топология "звезда"

• Ячеистая - Каждая рабочая станция сети соединяется с несколькими другими рабочими станциями этой же сети. Характеризуется высокой отказоустойчивостью, сложностью настройки и переизбыточным расходом кабеля, допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для крупных сетей. Каждый компьютер имеет множество возможных путей соединения с другими компьютерами. Обрыв кабеля не приведёт к потере соединения между двумя компьютерами.

• Решётка - это топология, в которой узлы образуют регулярную многомерную решётку. При этом каждое ребро решётки параллельно её оси и соединяет два смежных узла вдоль этой оси. При соединении обоих внешних узлов одномерной решетки получается топология «кольцо». Двух- и трёхмерные решётки используются в архитектуре суперкомпьютеров. Характеризуется высокой надежностью и сложностью реализации.

Рис.6 - Решеточная топология

• Дерево - характеризуется тем, что между любой парой узлов сети с такой топологией существует лишь один путь. Число каналов связи в n-узловой древовидной сети минимально и равно (n - 1). Надежность сети низкая, поскольку отказ даже одного из каналов может привести к расчленению сети на две изолированные подсети.

Рис.7 - Топология "дерево"

• Fat Tree - В отличие от классической топологии дерево, в которой все связи между узлами одинаковы, связи в Fat Tree становятся более широкими (толстыми, производительными по пропускной способности) с каждым уровнем по мере приближения к корню дерева. Часто используют удвоение пропускной способности на каждом уровне.

Рис.8 - Топология "Fat tree"

По типу среды передачи

• Проводные (телефонный провод, коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель)
• Беспроводные (передачей информации по радиоволнам в определенном частотном диапазоне, WI-FI)

Основными типами передающих сред, используемых в компьютерных сетях, являются:
– аналоговые телефонные каналы общего пользования;
– цифровые каналы;
– узкополосные и широкополосные кабельные каналы;
– радиоканалы и спутниковые каналы связи;
– оптоволоконные каналы связи.

По функциональному назначению

• Сети хранения данных
• Серверные фермы
• Сети управления процессом
• Сети SOHO, домовые сети

По скорости передач

• низкоскоростные (до 10 Мбит/с),
• среднескоростные (до 100 Мбит/с),
• высокоскоростные (свыше 100 Мбит/с);

По сетевым операционным системам

• На основе Windows
• На основе UNIX
• На основе NetWare
• На основе Cisco

По необходимости поддержания постоянного соединения

• Пакетная сеть, например Фидонет и UUCP
• Онлайновая сеть, например Интернет и GSM

Локальные компьютерные сети

Локальная сеть объединяет компьютеры, установленные в одном помещении (например, школьный компьютерный класс, состоящий из 8-12 компьютеров) или в одном здании (например, в здании школы могут быть объединены в локальную сеть несколько десятков компьютеров, установленных в различных предметных кабинетах).

Рис.9 - Схема локальной сети (LAN)

В небольших локальных сетях все компьютеры обычно равноправны, т. е. пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера (диски, каталоги, файлы) сделать общедоступными по сети. Такие сети называются одноранговыми.
Если к локальной сети подключено более десяти компьютеров, то одноранговая сеть может оказаться недостаточно производительной. Для увеличения производительности, а также в целях обеспечения большей надежности при хранении информации в сети некоторые компьютеры специально выделяются для хранения файлов или программ-приложений. Такие компьютеры называются серверами, а локальная сеть - сетью на основе серверов.
Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, должен иметь специальную плату (сетевой адаптер). Между собой компьютеры (сетевые адаптеры) соединяются с помощью кабелей.

Глобальная компьютерная сеть Интернет.

В настоящее время на десятках миллионов компьютеров, подключенных к , хранится громадный объем информации (сотни миллионов файлов, документов и т. д.) и сотни миллионов людей пользуются информационными услугами глобальной сети.
- это глобальная компьютерная сеть, объединяющая многие локальные, региональные и корпоративные сети и включающая в себя десятки миллионов компьютеров.
В каждой локальной или корпоративной сети обычно имеется, по крайней мере, один компьютер, который имеет постоянное подключение к Интернету с помощью линии связи с высокой пропускной способностью (сервер Интернета).

Рис.10 - Глобальная сеть - Интернет
Надежность функционирования глобальной сети обеспечивается избыточностью линий связи: как правило, серверы имеют более двух линий связи, соединяющих их с Интернетом.
Основу, «каркас» Интернета составляют более ста миллионов серверов, постоянно подключенных к сети.
К серверам Интернета могут подключаться с помощью локальных сетей или коммутируемых телефонных линий сотни миллионов пользователей сети.

Основные сетевые протоколы

Простое подключение одного компьютера к другому - шаг, необходимый для создания сети, но не достаточный. Чтобы начать передавать информацию, нужно убедиться, что компьютеры "понимают" друг друга. Как же компьютеры "общаются" по сети? Чтобы обеспечить эту возможность, были разработаны специальные средства, получившие название "протоколы". Протокол - это совокупность правил, в соответствии с которыми происходит передача информации через сеть. Понятие протокола применимо не только к компьютерной индустрии. Даже те, кто никогда не имел дела с Интернетом, скорее всего работали в повседневной жизни с какими-либо устройствами, функционирование которых основано на использовании протоколов. Так, обычная телефонная сеть общего пользования тоже имеет свой протокол, который позволяет аппаратам, например, устанавливать факт снятия трубки на другом конце линии или распознавать сигнал о разъединении и даже номер звонящего.

Исходя из этой естественной необходимости, миру компьютеров потребовался единый язык (то есть протокол), который был бы понятен каждому из них.

Сетевой протокол - это набор правил и стандартов, по которым происходит обмен данными в компьютерной сети.

Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так называемая модель OSI, в соответствии с которой протоколы делятся на 7 уровней по своему назначению - от физического (формирование и распознавание электрических или других сигналов) до прикладного (интерфейс программирования приложений для передачи информации приложениями).
Сетевые протоколы предписывают правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Они строятся по многоуровневому принципу. Протокол некоторого уровня определяет одно из технических правил связи. В настоящее время для сетевых протоколов используется модель OSI (Open System Interconnection - взаимодействие открытых систем, ВОС).
Модель OSI - это 7-уровневая логическая модель работы сети. Модель OSI реализуется группой протоколов и правил связи, организованных в несколько уровней:
В компьютерной сети существует 7 уровней взаимодействия между компьютерами:
1) физический;
2) логический (или канальный);
3) сетевой;
4) транспортный;
5) уровень сеансов связи;
6) представительский;
7) прикладной уровень.
1. Физический уровень (Physical Layer) определяет электрические, механические, процедурные и функциональные спецификации и обеспечивает для канального уровня установление, поддержание и разрыв физического соединения между двумя компьютерными системами, непосредственно связанными между собой с помощью передающей среды, например, аналогового телефонного канала, радиоканала или оптоволоконного канала.
2. Канальный уровень (Data Link Layer) управляет передачей данных по каналу связи. Основными функциями этого уровня являются разбиение передаваемых данных на порции, называемые кадрами, выделение данных из потока бит, передаваемых на физическом уровне, для обработки на сетевом уровне, обнаружение ошибок передачи и восстановление неправильно переданных данных.
3. Сетевой уровень (Network Layer) обеспечивает связь между двумя компьютерными системами сети, обменивающихся между собой информацией. Другой функцией сетевого уровня является маршрутизация данных (называемых на этом уровне пакетами) в сети и между сетями (межсетевой протокол).
4. Транспортный уровень (Transport Layer) обеспечивает надежную передачу (транспортировку) данных между компьютерными системами сети для вышележащих уровней. Для этого используются механизмы для установки, поддержки и разрыва виртуальных каналов (аналога выделенных телефонных каналов), определения и исправления ошибок при передаче, управления потоком данных (с целью предотвращения переполнения или потерь данных).
5. Сеансовый уровень (Session Layer) обеспечивает установление, поддержание и окончание сеанса связи для уровня представлений, а также возобновление аварийно прерванного сеанса.
6. Уровень представления данных (Presentation Layer) обеспечивает преобразование данных из представления, используемого в прикладной программе одной компьютерной системы в представление, используемое в другой компьютерной системе. В функции уровня представлений входит также преобразование кодов данных, их шифровка/расшифровка, а также сжатие передаваемых данных.
7. Прикладной уровень (Application Level) отличается от других уровней модели тем, что он обеспечивает услуги для прикладных задач. Этот уровень определяет доступность прикладных задач и ресурсов для связи, синхронизирует взаимодействующие прикладные задачи, устанавливает соглашения по процедурам восстановления при ошибках и управления целостностью данных. Важными функциями прикладного уровня является управление сетью, а также выполнение наиболее распространенных системных прикладных задач: электронной почты, обмена файлами и других.
Поскольку каждый из уровней модели ISO/OSI обладает своими особенностями, реализация всех этих особенностей невозможна в рамках одного протокола.

Основные протоколы используемые в работе Интернет:

• IMAP4
• Gorpher

Краткое описание протоколов

Самый распространенный протокол транспортного уровня и в локальных, и в глобальных сетях, разработанный Министерством обороны США более 20 лет назад.
является не одним протоколом, а целым набором протоколов, работающих совместно. Он состоит из двух уровней. Протокол верхнего уровня, TCP, отвечает за правильность преобразования сообщений в пакеты информации, из которых на приемной стороне собирается исходное послание. Протокол нижнего уровня, IP, отвечает за правильность доставки сообщений по указанному адресу. Иногда пакеты одного сообщения могут доставляться разными путями.
Стандарты являются открытыми и непрерывно совершенствуются.

Рис.11 - Принцип работы протокола TCP/IP

POP (Post Office Protocol)

Стандартный протокол почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

Протокол, который задает набор правил для передачи почты. Сервер SMTP возвращает либо подтверждение о приеме, либо сообщение об ошибке, либо запрашивает дополнительную информацию.

Протокол HTTP (Hypertext Transfer Protocol - Протокол передачи гипертекста) является протоколом более высокого уровня по отношению к протоколу TCP/IP - протоколом уровня приложения. HTTP был разработан для эффективной передачи по Интернету Web-страниц. Именно благодаря HTTP мы имеем возможность созерцать страницы Сети во всем великолепии. Протокол HTTP является основой системы World Wide Web.

Вы отдаете команды HTTP, используя интерфейс броузера, который является HTTP-клиентом. При щелчке мышью на ссылке броузер запрашивает у Web-сервера данные того ресурса, на который указывает ссылка - например, очередной Web-страницы.

Чтобы текст, составляющий содержимое Web-страниц, отображался на них определенным образом - в соответствии с замыслом создателя страницы - он размечается с помощью особых текстовых меток - тегов языка разметки гипертекста (HyperText Markup Language, HTML).

Адреса ресурсов Интернета, к которым вы обращаетесь по протоколу HTTP, выглядит примерно следующим образом: http://www.tut.by

С помощью этого протокола вы можете подключиться к удаленному компьютеру как пользователь (если наделены соответствующими правами, то есть знаете имя пользователя и пароль) и производить действия над его файлами и приложениями точно так же, как если бы работали на своем компьютере.

Telnet является протоколом эмуляции терминала. Работа с ним ведется из командной строки. Если вам нужно воспользоваться услугами этого протокола, не стоит рыскать по дебрям Интернета в поисках подходящей программы. Telnet-клиент поставляется, например, в комплекте Windows 98.

Чтобы дать команду клиенту Telnet соединиться с удаленным компьютером, подключитесь к Интернету, выберите в меню Пуск (Start) команду Выполнить (Run) и наберите в строке ввода, например, следующее: telnet lib.ru

(Вместо lib.ru вы, разумеется, можете ввести другой адрес.) После этого запустится программа Telnet, и начнется сеанс связи.

WAIS расшифровывается как Wide-Area Information Servers. Этот протокол был разработан для поиска информации в базах данных. Информационная система WAIS представляет собой систему распределенных баз данных, где отдельные базы данных хранятся на разных серверах. Сведения об их содержании и расположении хранятся в специальной базе данных - каталоге серверов. Просмотр информационных ресурсов осуществляется с помощью программы - клиента WAIS.

Поиск информации ведется по ключевым словам, которые задает пользователь. Эти слова вводятся для определенной базы данных, и система находит все соответствующие им фрагменты текста на всех серверах, где располагаются данные этой базы. Результат представляется в виде списка ссылок на документы с указанием того, насколько часто встречается в данном документе искомое слово и все искомые слова в совокупности.

Даже в наши дни, когда систему WAIS можно считать морально устаревшей, специалисты во многих областях при проведении научных исследований тем не менее обращаются к ней в поисках специфической информации, которую не могут найти традиционными средствами.

Адрес ресурса WAIS в Интернете выглядит примерно так: wais://site.edu

Протокол Gopher - протокол уровня приложения, разработанный в 1991 году. До повсеместного распространения гипертекстовой системы World Wide Web Gopher использовался для извлечения информации (в основном текстовой) из иерархической файловой структуры. Gopher был провозвестником WWW, позволявшим с помощью меню передвигаться от одной страницы к другой, постепенно сужая круг отображаемой информации. Программы-клиенты Gopher имели текстовый интерфейс. Однако пункты меню Gopher могли указывать и не только на текстовые файлы, но также, например, на telnet-соединения или базы данных WAIS.

Gopher переводится как "суслик", что отражает славное университетское прошлое разработчиков этой системы. Студенческие спортивные команды Университета Миннесоты носили название Golden Gophers ("Золотые суслики").

Сейчас ресурсы Gopher можно просматривать с помощью обычного Web-броузера, так как современные броузеры поддерживают этот протокол.

Адреса информационных ресурсов Gopher имеют примерно следующий вид: gopher://gopher.tc.umn.edu

WAP (Wireless Application Protocol) был разработан в 1997 году группой компаний Ericsson, Motorola, Nokia и Phone.com (бывшей Unwired Planet) для того, чтобы предоставить доступ к службам Интернета пользователям беспроводных устройств - таких, как мобильные телефоны, пейджеры, электронные органайзеры и др., использующих различные стандарты связи.

К примеру, если ваш мобильный телефон поддерживает протокол WAP, то, набрав на его клавиатуре адрес нужной Web-страницы, вы можете увидеть ее (в упрощенном виде) прямо на дисплее телефона. В настоящее время подавляющее большинство производителей устройств уже перешли к выпуску моделей с поддержкой WAP, который также продолжает совершенствоваться.

Сетевые устройства и оборудование

Технические средства коммуникаций составляют кабели (экранированная и неэкранированная витая пара, коаксиальный, оптоволоконный), коннекторы и терминаторы, сетевые адаптеры, повторители, разветвители, мосты, маршрутизаторы, шлюзы, а также модемы, позволяющие использовать различные протоколы и топологии в единой неоднородной системе.
Сетевая карта (адаптер) - устройство для подключения компьютера к сетевому кабелю.
В качестве физической среды для обмена информацией обычно используются: толстый (thick) коаксиальный кабель, тонкий (thin) коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель и неэкранированная витая пара (Unshielded Twisted-Pair, UTP).
Для решения проблемы межсетевого взаимодействия изготовителями оборудования предлагаются различные интерфейсные устройства - повторители (repeater), мосты (bridge), маршрутизаторы (router), мосты/маршрутизаторы (bridge/router) и шлюзы (gateway).
Основное различие между этими устройствами состоит в том, что повторители действуют на 1-м (физическом) уровне, мосты - на 2-м уровне, маршрутизаторы - это устройства, которые действуют на 3-м (сетевом) уровне, а шлюзы - на 4–7 уровнях.
Маршрутизаторы - устройства для соединения сегментов сети, действующие на сетевом уровне и использующие маршрутную информацию сетевого уровня. Маршрутизаторы обмениваются между собой информацией о свойствах, состоянии сети, работоспособности каналов и доступности узлов в целях выбора оптимального пути для передачи пакета. Такой процесс выбора маршрута по адресу абонентской системы, которая принимает пакет, называют маршрутизацией.
Различают однопротокольные и многопротокольные маршрутизаторы, которые могут поддерживать одновременно несколько протоколов, например IPX/SPX, TCP/IP и другие. Так как встречаются протоколы, которые не содержат информации сетевого уровня, то маршрутизаторам приходится выполнять и функции моста. Поэтому современные многопротокольные маршрутизаторы называют «мостами-маршрутизаторами». Среди достоинств маршрутизаторов следует отметить возможность выбора маршрута, разбиение длинных сообщений на несколько коротких и использование альтернативных путей для их передач, приводящее к выравниванию трафиков по параллельным путям, тем самым позволяющее соединять сети с пакетами разной длины и облегчающее объединение сетей.
Мосты - устройства для соединения сегментов сети, функционирующие на подуровне контроля доступа к среде (Media Access Control) канального уровня модели OSI/ISO. Мосты обладают свойством прозрачности для протоколов более высоких уровней, то есть осуществляют передачу кадра из одного сегмента в другой по физическому адресу станции получателя, который выделяется из заголовка канального уровня, анализируют целостность кадров и отфильтровывают испорченные. Эти устройства могут обладать свойством самообучения, то есть по мере прохождения через мост кадров он заполняет две таблицы адресами станций, отправляющих сообщения, физически располагая их по разные стороны от моста и записывая в разные таблицы.
Сегменты сети, которые соединяются мостом, могут использовать как одинаковые, так и разные канальные протоколы. В последнем случае мост переводит кадр одного формата в кадр другого формата.
Мосты автоматически адаптируются к изменению конфигурации сети и могут соединять сети с различными протоколами сетевого уровня. К сожалению, эти устройства не могут распределять нагрузку, используя альтернативные пути в сети, что приводит иногда к перегрузке трафика (потока информационного обмена в линии связи).
Повторитель - устройство, действующее на физическом уровне, предназначенное для компенсации затухания в среде передачи данных путем усиления сигналов в целях увеличения расстояния их распространения. Одной из разновидностей повторителей являются конверторы среды. Они позволяют преобразовывать сигналы, например, при соединении коаксиального и оптоволоконного кабелей, при переходе из одной среды передачи в другую.
Разветвитель - пассивное устройство для соединения более двух кабельных сегментов.
Шлюзы - устройства, оперирующие на верхних уровнях модели OSI (сеансовом, представления и приложений). Они представляют метод подсоединения сетевых сегментов и компьютерных сетей к центральным ЭВМ. Необходимость в применении шлюзов появляется, когда объединяют две системы с совершенно различной архитектурой для перевода потока данных, проходящих между этими системами.
Для подключения к другим линиям связи используются модемы. Наибольшее распространение получили модемы, ориентированные на подключение к коммутируемой телефонной линии.
Модем - устройство, предназначенное для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи. Модем для подключения к коммутируемой телефонной линии выполняет преобразование компьютерных данных в звуковой аналоговый сигнал для передачи по телефонной линии (модуляция), а также обратное преобразование (демодуляция).
Модемы бывают внутренние и внешние. Внутренние модемы вставляются внутрь системного блока компьютера. Внешние модемы представлены в виде отдельного устройства, которое соединяется кабелем с последовательным портом компьютера, таким же, к какому часто подключают мышь. Внутренние модемы содержат встроенный последовательный порт и получают питание от компьютера, внешние имеют отдельный блок питания. Внутренние модемы дешевле внешних при прочих равных характеристиках, основной из которых является скорость.
Факс-модем - устройство, обеспечивающее электронную передачу обычного текста, чертежей, фотографий, схем, документов, преобразование информации в форму, пригодную для передачи по имеющемуся каналу связи, и формирование на бумажном носителе на приемной стороне дубликата - факсимиле - исходного документа. Вообще говоря, в состав любого телефакса входят сканер для считывания документа, модем, передающий и принимающий информацию по телефонной линии, а также принтер, печатающий принимаемое сообщение на термо- или обычной бумаге. Разумеется, в платах факс-модемов такие узлы, как сканер и принтер, отсутствуют. Информация представлена только в «электронном» виде.

Часто задаваемые вопросы

Что такое IP адрес (айпи адрес)?

Каждый компьютер в сети имеет свой уникальный адрес (номер) - так называемый IP-адрес - он представляет собой число вида aaa.bbb.ccc.ddd, (например 10.240.51.23), где первая и вторая цифра (10.240.) - едины для всех сетей ДОМ, третья цифра – указывает на сегмент сети, к которой подключен компьютер, четвёртая цифра - непосредственно номер компьютера.
Каждый компьютер имеет два IP-адреса: внутренний (локальный) и внешний (при подключении к Интернету).

Как узнать IP адрес?
Что такое шлюз (сервер)?

Это компьютер в нашей сети, через который Вы попадаете в сеть Интернет. Запрос от Вашего компьютера передается через сеть к серверу, он проверяет ваши данные (ip-адрес, MAC-адрес, логин и пароль) и после этого вы получаете доступ в сеть Интернет.

Что такое DNS сервер?

DNS-сервер (произносится "дэ-эн-эс") - специальный сервер, содержащий информацию об IP-адресах. Система имен доменов (DNS), которая используется в сети Интернет, устанавливает соответствие между именами узлов и доменов с одной стороны и IP-адресами с другой стороны. DNS использует иерархическую базу данных имен, распределенную по нескольким компьютерам.

Что такое трафик?

Трафик -это объем информации, поступающей на Ваш компьютер из сети и отправленой с него в сеть. Каждый раз, когда Вы просмтариваете страницы Интернет к Вам на компьютер поступает некий объем информации, измеряемый в байтах.
Дело в том, что любой ресурс Интернет, будь то странички www, музыка видео, www-чаты, IRC, сервера новостей и т. д. это трафик. Вы просматриваете www страничку - значит на ваш компьютер поступила из сети какая -то информация, Вы слушаете музыку из Интернет -значит, на компьютер из сети передается информация.
Что такое "входящий" и "исходящий" трафик?
Входящий трафик - это объем информации, приходящей на Ваш компьютер из сети, а исходящий, соответственно, объем, уходящий с Вашего компьютера в сеть.

Как соединить два компьютера в сеть (сетевой мост)?

Ответ: Один из компьютеров подключается к сети Интернет, второй компьютер подключается к первому. Главным недостатком в этом случае является то, что для выхода в сеть второго компьютера необходимо, чтобы в сети был так же и первый компьютер. А также, если у вас подключение к Интернет идет по сетевой карте, то необходима дополнительная сетевая карта для подключения второго компьютера к первому, т.к. встроенная сетевая карта уже занята (она принимает Интернет).

Помогите, пожалуйста, наиболее грамотно выбрать топологию сети.

Ответ: В первую очередь определитесь с типом несущей. Дело в том, что использование коаксиального кабеля или витой пары подразумевает принципиально различные архитектуры локальной сети. В первом случае сеть будет строиться по принципу "общей шины" – все входящие в нее компьютеры последовательно соединяются друг с другом в цепочку при помощи отрезков кабеля, образуя единую магистраль. Это довольно удобно, если все пользователи вашей сети живут на одной лестничной площадке или в квартирах, расположенных одна под другой. Однако, если компьютеры разбросаны по всему подъезду (или дому), коаксиальный кабель будет петлять, что неудобно уже на этапе первичной прокладки сети. Если же потребуется подключить к ней еще несколько новых пользователей, проблемы возрастут в геометрической прогрессии. К тому же "общая шина" опасна: если будет испорчен отрезок сети между двумя компьютерами, то отключается вся сеть. Витая пара позволяет создать совершенно иную сетевую архитектуру. Кабель витой пары аналогичен обычному телефонному, только вместо 2 (или 4) проводов в нем используется 8, разделенных на 4 пары. Витая пара – более гибкий и практичный кабель, удобный в укладке и хорошо защищенный от внешнего воздействия. Однако главный плюс этого варианта в другом: на витой паре основывается локальная сеть типа "звезда" или "дерево" – в центре ее находится коммуникационное устройство (в простейшем случае, концентратор) с несколькими портами, к каждому из которых посредством кабеля присоединяется конечный компьютер. при использовании такой архитектуры отказ одного или нескольких участков сети не приведет к ее остановке, и остальные пользователи смогут продолжать работать. Единственная опасность заключается только в выходе из строя коммуникационного оборудования.

Протянули сетевой кабель между домами и боимся выхода из строя сети во время грозы. Как борются с грозами?

Ответ: Грозы – вообще бич сетей. В большой сети ни одна гроза не проходит без потерь. Существует множество устройств по защите сетевого оборудования от этой напасти. В основном это переходники между устройствами и сетевым кабелем. Переходник заземляется, и при попадании молнии в кабель выгорает только переходник. По рекламе эффективность их работы доходит до 90%. Какое устройство выбрать – дело ваше. Более надежным средством при грозе является применение оптоволоконной сетевой техники хотя бы на от-крытых участках сети.

Даже в результате достаточно поверхностного рассмотрения работы в сети становится ясно, что вычислительная сеть - это сложный комплекс взаимосвязанных и согласованно функционирующих программных и аппаратных компонентов. Изучение сети в целом предполагает знание принципов работы ее отдельных элементов:

компьютеров;

коммуникационного оборудования;

операционных систем;

сетевых приложений.

В основе любой сети лежит аппаратный слой стандартизованных компьютерных платформ. В настоящее время в сетях широко и успешно применяются компьютеры различных классов - от персональных компьютеров до мэйнфреймов и суперЭВМ.

Персональные компьютеры представляют собой вычислительные системы, все ресурсы которых полностью направлены на обеспечение деятельности одного рабочего места. Это наиболее многочисленный класс средств вычислительной техники, в составе которого можно выделить персональные компьютеры IBM PC и совместимые с ними, а также персональные компьютеры Macintosh фирмы Apple. Интенсивное развитие современных информационных технологий связано именно с широким распространением с начала 1980-х годов персональных компьютеров, сочетающих относительную дешевизну с достаточно широкими для непрофессионального пользователя возможностями.

Корпоративные компьютеры (иногда называемые мини-ЭВМ или mainframe) - вычислительные системы, обеспечивающие совместную деятельность многих работников в рамках одной организации, одного проекта, одной сферы информационной деятельности при использовании одних и тех же информационно-вычислительных ресурсов. Это многопользовательские вычислительные системы, имеющие центральный блок с высокой вычислительной мощностью и значительными информационными ресурсами, к которому подсоединяется большое число рабочих мест с минимальной оснащенностью (видеомонитор, клавиатура, устройство позиционирования типа «мышь» и, возможно, устройство печати). В принципе в качестве рабочих мест, подсоединенных к центральному блоку корпоративного компьютера, могут служить и персональные компьютеры. Область применения корпоративных компьютеров - реализация информационных технологий обеспечения управленческой деятельности в крупных финансовых и производственных организациях, организация различных информационных систем, обслуживающих многочисленных пользователей в рамках одной функции (биржевые и банковские системы, бронирование и продажа билетов для оказания транспортных услуг населению и т.п.).

Суперкомпьютеры являются вычислительными системами с предельными характеристиками вычислительной мощности и информационных ресурсов и используются в военной и космической областях деятельности, в фундаментальных научных исследованиях, глобальном прогнозировании погоды.

Набор компьютеров в сети должен соответствовать набору разнообразных задач, решаемых сетью.

Второй слой - это коммуникационное оборудование. Хотя компьютеры и являются центральными элементами обработки данных в сетях, в последнее время не менее важную роль стали играть коммуникационные устройства. Кабельные системы, повторители, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы и модульные концентраторы из вспомогательных компонентов сети превратились в основные наряду с компьютерами и системным программным обеспечением как по влиянию на характеристики сети, так и по стоимости.

В функциональном отношении компьютеры и коммуникационное оборудование, входящие в состав сети, выполняют достаточно широкий круг функций, основными среди которых являются: организация доступа к сети; управление передачей информации; предоставление вычислительных ресурсов и услуг абонентам сети. В соответствии с этим по функциональному признаку все множество систем компьютерной сети можно разделить на абонентские, коммутационные и главные (Host) системы.

Абонентская система представляет собой компьютер, ориентированный на работу в составе компьютерной сети и обеспечивающий пользователям доступ к ее вычислительным ресурсам.

Коммутационные системы являются узлами коммутации (соединения) сети передачи данных и обеспечивают организацию составных каналов передачи данных между абонентскими системами. В качестве управляющих элементов узлов коммутации используются процессоры телеобработки или специальные коммутационные (сетевые) процессоры.

Большим разнообразием отличаются Host-системы, или сетевые серверы. Сервером принято называть специальный компьютер, выполняющий основные сервисные функции, такие как управление сетью, сбор, обработку, хранение и предоставление информации абонентам компьютерной сети. В связи с большим числом сервисных функций целесообразно разделение серверов по их функциональному назначению. Например, файл-сервер определяется как сетевой компьютер, осуществляющий операции по хранению, обработке и предоставлению файлов данных абонентам компьютерной сети. В свою очередь, компьютер, обеспечивающий абонентским системам эффективный доступ к компьютерной сети, получил название сервер доступа.

Третьим слоем, образующим программную платформу сети, являются операционные системы (ОС). От того, какие принципы управления локальными и распределенными ресурсами положены в основу сетевой ОС, зависит эффективность работы всей сети. При выборе ОС важно учитывать, насколько просто она способна взаимодействовать с другими ОС сети, достаточно ли обеспечивает безопасность и защищенность данных, до какой степени позволяет наращивать число пользователей, можно ли перенести ее на компьютер другого типа и многие другие соображения.

Самый верхний слой сетевых средств образуют различные сетевые приложения, такие как сетевые базы данных, почтовые системы, средства архивирования данных, системы автоматизации коллективной работы и др. Очень важно представлять себе диапазон возможностей, предоставляемых приложениями для различных областей применения, а также знать, насколько они совместимы с другими сетевыми приложениями и операционными системами.

Назначение и краткая характеристика основных компонентов вычислительных сетей.

Вычислительной сетью называют совокупность взаимосвязанных и распределенных по некоторой территории ЭВМ.

Вычислительная сеть – вычислительный комплекс, включающий территориально распределенную систему компьютеров и их терминалов, объединенных в единую систему.

По степени географического распространения вычислительные сети подразделяются на локальные, городские, корпоративные, глобальные и др.

Вычислительная сеть состоит из трех компонент:

Сети передачи данных, включающей в себя каналы передачи данных и средства коммутации;

Компьютеров, связанных сетью передачи данных;

Сетевого программного обеспечения.

Вычислительная сеть – это сложный комплекс взаимосвязанных программных и аппаратных компонентов:

компьютеров (хост-компьютеры, сетевые компьютеры, рабочие станции, серверы), размещенных в узлах сети;

сетевой операционной системы и прикладного программного обеспечения , управляющих компьютерами;

коммуникационного оборудования – аппаратуры и каналов передачи данных с сопутствующими им периферийными устройствами; интерфейсных плат и устройств (сетевые платы, модемы); маршрутизаторов и коммутационных устройств.

Программные и аппаратные компоненты вычислительной сети

Вычислительная сеть, network - распределенная в пространстве система программных и аппаратных компонентов, связанных линиями компьютерной связи.

Среди аппаратных средств можно выделить компьютеры и коммуникационное оборудование. Программные компоненты состоят из операционных систем и сетевых приложений.

В настоящее время в сети используются компьютеры различных типов и классов с различными характеристиками. Это основа любой вычислительной сети. Компьютеры, их характеристики определяют возможности вычислительной сети. Но в последнее время и коммуникационное оборудование (кабельные системы, повторители, мосты, маршрутизаторы и др.) стало играть не менее важную роль. Некоторые из этих устройств, учитывая их сложность, стоимость и другие характеристики, можно назвать компьютерами, решающими сугубо специфические задачи по обеспечению работоспособности сетей.

Для эффективной работы сетей используются специальные сетевые операционные системы (сетевые ОС) , которые, в отличие от персональных операционных систем, предназначены для решения специальных задач по управлению работой сети компьютеров. Сетевые ОС устанавливаются на специально выделенные компьютеры.

Сетевые приложения - это прикладные программные комплексы, которые расширяют возможности сетевых ОС. Среди них можно выделить почтовые программы, системы коллективной работы, сетевые базы данных и др.

В процессе развития сетевых ОС некоторые функции сетевых приложений становятся обычными функциями ОС.

Все устройства, подключаемые к сети, можно разделить на три функциональные группы:

1) рабочие станции;

2) серверы сети;

3) коммуникационные узлы.

1) Рабочая станция , workstation - это персональный компьютер, подключенный к сети, на котором пользователь сети выполняет свою работу. Каждая рабочая станция обрабатывает свои локальные файлы и использует свою операционную систему. Но при этом пользователю доступны ресурсы сети.

Можно выделить три типа рабочих станций:

Рабочая станция с локальным диском,

Бездисковая рабочая станция,

Удаленная рабочая станция.

На рабочей станции с диском (жестким или гибким) операционная система загружается с этого локального диска. Для бездисковой станции операционная система загружается с диска файлового сервера. Такая возможность обеспечивается специальной микросхемой, устанавливаемой на сетевом адаптере бездисковой станции.

Удаленная рабочая станция - это станция, которая подключается к локальной сети через телекоммуникационные каналы связи (например, с помощью телефонной сети).

2) Сервер сети , network server - это компьютер, подключенный к сети и предоставляющий пользователям сети определенные услуги, например хранение данных общего пользования, печать заданий, обработку запроса к СУБД, удаленную обработку заданий и т. д.

По выполняемым функциям можно выделить следующие группы серверов.

Файловый сервер, file server - компьютер, хранящий данные пользователей сети и обеспечивающий доступ пользователей к этим данным. Как правило, этот компьютер имеет большой объем дискового пространства. Файловый сервер обеспечивает одновременный доступ пользователей к общим данным.

Файловый сервер выполняет следующие функций:

Хранение данных;

Архивирование данных;

Передачу данных.

Сервер баз данных, database server - компьютер, выполняющий функции хранения, обработки и управления файлами баз данных (БД).

Сервер баз данных выполняет следующие функции:

Хранение баз данных, поддержку их целостности, полноты, актуальности;

Прием и обработку запросов к базам данных, а также пересылку результатов обработки на рабочую станцию;

Согласование изменений данных, выполняемых разными пользователями;

Поддержку распределенных баз данных, взаимодействие с другими серверами баз данных, расположенными в другом месте.

Сервер прикладных программ, application server - компьютер, который используется для выполнения прикладных программ пользователей.

Коммуникационный сервер, communications server - устройство или компьютер, который предоставляет пользователям локальной сети прозрачный доступ к своим последовательным портам ввода/вывода.

С помощью коммуникационного сервера можно создать разделяемый модем, подключив его к одному из портов сервера. Пользователь, подключившись к коммуникационному серверу, может работать с таким модемом так же, как если бы модем был подключен непосредственно к рабочей станции.

Сервер доступа, access server - это выделенный компьютер, позволяющий выполнять удаленную обработку заданий. Программы, инициируемые с удаленной рабочей станции, выполняются на этом сервере.

От удаленной рабочей станции принимаются команды, введенные пользователем с клавиатуры, а возвращаются результаты выполнения задания.

Факс-сервер, fax server - устройство или компьютер, который выполняет рассылку и прием факсимильных сообщений для пользователей локальной сети.

Сервер резервного копирования данных, backup server - устройство или компьютер, который решает задачи создания, хранения и восстановления копий данных, расположенных на файловых серверах и рабочих станциях. В качестве такого сервера может использоваться один из файловых серверов сети.

Следует отметить, что все перечисленные типы серверов могут функционировать на одном выделенном для этих целей компьютере.

3) К коммуникационным узлам сети относятся следующие устройства:

Повторители;

Коммутаторы (мосты);

Маршрутизаторы;

Протяженность сети, расстояние между станциями в первую очередь определяются физическими характеристиками передающей среды (коаксиального кабеля, витой пары и т. д.). При передаче данных в любой среде происходит затухание сигнала, что и приводит к ограничению расстояния. Чтобы преодолеть это ограничение и расширить сеть, устанавливают специальные устройства - повторители, мосты и коммутаторы. Часть сети, в которую не входит устройство расширения, принято называть сегментом сети.

Повторитель , repeater - устройство, усиливающее или регенерирующее пришедший на него сигнал. Повторитель, приняв пакет из одного сегмента, передает его во все остальные. При этом повторитель не выполняет развязку присоединенных к нему сегментов. В каждый момент времени во всех связанных повторителем сегментах поддерживается обмен данными только между двумя станциями.

Коммутатор , switch, мост, bridge - это устройство, которое, как и повторитель, позволяет объединять несколько сегментов. В отличие от повторителя, мост выполняет развязку присоединенных к нему сегментов, то есть одновременно поддерживает несколько процессов обмена данными для каждой пары станций разных сегментов.

Маршрутизатор, router - устройство, соединяющее сети одного или разных типов по одному протоколу обмена данными. Маршрутизатор анализирует адрес назначения и направляет данные по оптимально выбранному маршруту.

Шлюз, gateway - это устройство, позволяющее организовать обмен данными между разными сетевыми объектами, использующими разные протоколы обмена данными.

Основными аппаратными компонентами сети являются следующие:

1. Абонентские системы: компьютеры (рабочие станции или клиенты и серверы); принтеры; сканеры и др.

2. Сетевое оборудование: сетевые адаптеры; концентраторы (хабы); мосты; маршрутизаторы и др.

3. Коммуникационные каналы: кабели; разъемы; устройства передачи и приема данных в беспроводных технологиях.

Основными программными компонентами сети являются следующие:

1. Сетевые операционные системы , где наиболее известные из них это: MS Windows; LANtastic; NetWare; Unix; Linux и т.д.

2. Сетевое программное обеспечение (Сетевые службы): клиент сети; сетевая карта; протокол; служба удаленного доступа.

ЛВС (Локальная вычислительная сеть) – это совокупность компьютеров, каналов связи, сетевых адаптеров, работающих под управлением сетевой операционной системы и сетевого программного обеспечения.

В ЛВС каждый ПК называется рабочей станцией, за исключением одного или нескольких компьютеров, которые предназначены для выполнения функций серверов. Каждая рабочая станция и сервер имеют сетевые карты (адаптеры), которые посредством физических каналов соединяются между собой. В дополнение к локальной операционной системе на каждой рабочей станции активизируется сетевое программное обеспечение, позволяющее станции взаимодействовать с файловым сервером.

Компьютеры, входящие в ЛВС клиент – серверной архитектуры, делятся на два типа: рабочие станции, или клиенты, предназначенные для пользователей, и серверы, которые, как правило, недоступны для обычных пользователей и предназначены для управления ресурсами сети.

Рабочие станции

Рабочая станция (workstation) – это абонентская система, специализированная для решения определенных задач и использующая сетевые ресурсы. К сетевому программному обеспечению рабочей станции относятся следующие службы:

Клиент для сетей;

Служба доступа к файлам и принтерам;

Сетевые протоколы для данного типа сетей;

Сетевая плата;

Контроллер удаленного доступа.

Рабочая станция отличается от обычного автономного персонального компьютера следующим:

Наличием сетевой карты (сетевого адаптера) и канала связи;

На экране во время загрузки ОС появляются дополнительные сообщения, которые информируют о том, что загружается сетевая операционная система;

Перед началом работы необходимо сообщить сетевому программному обеспечению имя пользователя и пароль. Это называется процедурой входа в сеть;

После подключения к ЛВС появляются дополнительные сетевые дисковые накопители;

появляется возможность использования сетевого оборудования, которое может находиться далеко от рабочего места.

Сетевые адаптеры

Для подключения ПК к сети требуется устройство сопряжения, которое называют сетевым адаптером, интерфейсом, модулем, или картой. Оно вставляется в гнездо материнской платы. Карты сетевых адаптеров устанавливаются на каждой рабочей станции и на файловом сервере. Рабочая станция отправляет запрос через сетевой адаптер к файловому серверу и получает ответ через сетевой адаптер, когда файловый сервер готов.

Сетевые адаптеры вместе с сетевым программным обеспечением способны распознавать и обрабатывать ошибки, которые могут возникнуть из-за электрических помех, коллизий или плохой работы оборудования.

Различные типы сетевых адаптеров отличаются не только методами доступа к каналу связи и протоколами, но еще и следующими параметрами:

Скорость передачи;

Объем буфера для пакета;

Тип шины;

Быстродействие шины;

Совместимость с различными микропроцессорами;

Использованием прямого доступа к памяти (DMA);

Адресация портов ввода/вывода и запросов прерывания;

конструкция разъема.