Компьютерные сети (КС): аппаратное и программное обеспечение, этапы разработки

Компьютерные сети (КС): аппаратное и программное обеспечение, этапы разработки.

Первый вопрос, на который предстоит ответить: а зачем вообще нужны КС?

1.  Решение экономических проблем.

·  Использование одного принтера для многих компьютеров.

·  Установка сетевой версии прикладного программного обеспечения.

2.  Координация работы многих пользователей над одной проблемой.

3.  Решение коммуникационных проблем.

4.  Возможность вести централизованную работу по защите информации и программ.

Конечно, вышеперечисленные проблемы можно решать и другими способами (например, в случае с принтерами – использование переключателя), но за счет создания КС можно решать их все в комплексе.

Определение: КС – это совокупность компьютеров, специального аппаратного и специального программного обеспечения для обеспечения взаимодействия компьютеров (следовательно, и пользователей).

Что понимается под взаимодействием компьютеров?

Это совместное использование ресурсов (например, сетевой принтер). Предоставление ресурса в совместное использование называется разделением ресурса. Ресурсы, аппаратные (CD-ROM) или информационные (документы, программы), работа с которыми возможна пользователям сети, называются разделенными.

КС бывают:

1.  Локальные сети (LAN – Local Area NetWork) – сети в таких рамках, которые достаточно точно можно определить (здание, фирма, студенческий городок). В таких сетях количество легальных пользователей точно определено.

2.  Глобальные сети – сети объединяющие компьютеры в масштабах города, континента или мира (InterNet).

3.  IntraNet – это сети, построенные на основе протокола TCP/IP.

Для того чтобы построить КС, необходимо выполнить три основных условия:

1.  Установить соединения, то есть определить физические элементы аппаратуры, необходимой для подключения компьютера к сети, провода или другие каналы (среды передачи) для взаимодействия компьютеров.

Для LAN – это, например, сетевые карты (адаптеры), коннекторы, кабельное соединение. Для ГКС – это модемы (устройства, предназначенные для передачи данных по телефонным линиям), линии связи.

2.  Необходимо установить правила, по которым компьютеры смогут «общаться» друг с другом (выбрать протокол). (пример о телефонном переговоре с выбором языка)

Определение: протокол приема-передачи данных – это свод правил, которые определяют порядок взаимодействия компьютеров в сети и регламентируют обмен информации в сети. Например: Ethernet, Token Ring.

3.  Необходимо определить для чего собственно строится сеть, то есть услуги, или сервисы, сети. (продолжение примера о переговоре).

Определение: сервисы сети – это то, что компьютеры могут совместно использовать.

В зависимости от того, с какой сетью мы имеем дело, сервисы сети могут быть различными. Однако можно выделить те услуги, которые являются основными:

1.  Разделение аппаратных ресурсов компьютера (принтеры, CD-ROM,
процессоры и т. д.)

2.  Разделение информационных ресурсов (доступ к общим информационным ресурсам, совместное использование сетевых программ).

3.  Сервисные услуги (обмен сообщениями в режиме реального времени, электронная почта).

4.  Защита информации (централизованная работа по защите информации).

В каждом классе сетей особый упор делается на предоставлении вполне определенного комплекса услуг.

Например, локальная сеть в первую очередь предоставляет возможность разделять информационные и аппаратные ресурсы. А обмен электронной почтой является дополнительным сервисом. Последняя, в свою очередь, является основным сервисом глобальных сетей.

Определение: компьютер, использующий ресурсы другого компьютера, называется рабочей станцией (Work Station – WS, клиент). Компьютер, предоставляющий свои ресурсы другим компьютерам сети, называется сервером (Server).

Все серверы можно разделить по предоставляемым ими ресурсам:

1.  Файл-серверы – предоставляет свои файлы в совместное использование, разделение жесткого диска.

2.  Print-серверы – серверы печати, разделение принтера.

3.  CD-ROM-серверы – разделение CD-ROM.

4.  Серверы приложений – например, MS SQL Serv 6.5 – сервер баз данных.

Серверы бывают:

1.  Выделенные – это те, которые в одно и то же время не могут быть и сервером и рабочей станцией.

2.  Невыделенные – это те, которые в одно и то же время могут быть и сервером и рабочей станцией.

Определение: сеть на базе выделенного сервера – многоранговая, невыделенного – одноранговая.

Пример одноранговых сетей: сети построенные на базе ОС Windows 3.11, 95-98, NetWare Lite.

Пример многоранговых сетей: сети построенные на базе ОС Windows NT, Novell NetWare, OS/2 Warp.

Возникает вопрос: а какие сети лучше?

Однозначного ответа на него нет.

Одноранговые сети дешевле, проще в настройке, удобны, когда мало машин одного класса. Она более мобильна. Многоранговые сети предоставляют больше возможностей по администрированию (централизованной работе по защите информации), как следствие они более надежны.

Качественные характеристики КС.

Определение: топология КС – это способ физического соединения компьютеров в сеть.

Обычно выделяют следующие топологии КС:

1.  Полносвязная. Каждый компьютер сети связан со всеми остальными. Применяются редко.

2.  Ячеистая. Получается из полносвязной путем удаления некоторых связей.

3.  Шина.

4.  Кольцо.

5.  Звезда.

6.  Смешанная.

Возникает вопрос – а какие сети лучше? Однозначного ответа на него нет. Все зависит от того для каких целей строится КС.

Определение: архитектура КС – это способ взаимодействия программных компонент сервера (серверов) и рабочих станций.

На сегодня широкое распространение получили:

1.  Клиент-серверная архитектура: это когда запрос рабочей станции выполняется на стороне сервера. Как правило, такая архитектура позволяет осуществлять доступ к базам данных.

2.  Архитектура точка-точка: это когда запрос рабочей станции выполняется на стороне рабочей станции. Это взаимодействие, как правило, файл-серверов и рабочих станций в сети.

Количественные характеристики КС.

Количественные характеристики есть у любой аппаратуры, входящей в состав КС. Об этом рассказ в разделе аппаратное обеспечение LAN. Можно выделить две характеристики, которые относятся абсолютно ко всем КС: скорость передачи информации (быстродействие КС) и трафик (загруженность КС).

Замечание: скорость передачи информации (измеряется в Мбит/с) от одного устройства до другого не может превышать скорости минимального по этому показателю устройства, через которое проходит информация. (Необходимо проиллюстрировать примером).

Аппаратное обеспечение LAN.

Определение 1: сетевая карта (адаптер) – это плата, вставляемая в слот расширения материнской платы и предназначенная для обеспечения связи между компьютерами сети.

Принцип работы: посредством определенного протокола приема-передачи данных формирует пакеты («порции» данных), которые затем передает по назначению. Сетевая карта посылает сообщения, принимает и отбирает из поступающих пакетов те, которые адресованы конкретной рабочей станции. Также она проверяет отсутствие ошибок в переданных сигналах, так как на корректную передачу сигнала могут повлиять различные помехи.

Основные характеристики сетевых карт.

1.  Используемый протокол (на сегодняшний день распространены два протокола приема-передачи данных в локальной компьютерной сети – протокол Ethernet и Token Ring).

2.  Скорость обмена данными (бывает 4. 10, 16, 20, 100 Мбит/c и др. в зависимости от фирмы производителя и используемого протокола).

3.  Способ обработки возникающих ошибок.

Определение 2: кабель – это самая распространенная среда передачи сигнала для LAN.

Кабели бывают разных типов.

Коаксиальный кабель – это жила (медный провод), вокруг которого оплетка и изоляция (похож на кабель для подключения телевизора к центральной антенне).

·  Толстый – максимальная протяженность от устройства до устройства до 500 метров, не эластичный.

·  Тонкий – максимальная протяженность от устройства до устройства до 185 метров, эластичный.

Скорость передачи у этого типа кабеля до 100 Мбит/с, он обеспечивает достаточно высокую помехоустойчивость.

Витая пара – представляет собой скрученные вместе провода. Обладает меньшей стоимостью, большей помехоустойчивостью, и, в силу некоторых технических особенностей, построение сети на базе витой пары проще. Скорость передачи у этого типа кабеля до 100 Мбит/с.

Экранированная – содержит защитный экран, протяженность от устройства до устройства до 66 метров.

Неэкранированная – не содержит защитного экрана, протяженность от устройства до устройства до 100 метров.

Определение 3: Коннектор – это соединительный элемент для сопряжения кабелей и сетевых карт.

Для разных типов кабелей применяются различные коннекторы.

Определение 4: Сетевые концентраторы (Hub) – это распределители потоков информации в сетях топологии «звезда».

Определение 5: Терминатор – это нагрузочное сопротивление на разрыве сети (топология «шина»).

Замечание: здесь приведены далеко не все элементы аппаратуры для локальных сетей.

Программное обеспечение LAN.

Определение: Сетевая операционная система (СОС) – это программа или комплекс программ, предоставляющих возможность использования аппаратной части компьютерной сети и реализующих сетевые сервисы: разделение информационных и аппаратных ресурсов, средства коммуникации, предоставляет системному администратору интерфейс администрирования компьютерной сетью.

Вообще говоря, сетевая операционная система «состоит» из двух частей – серверной компоненты и клиентской. Компоненты СОС на каждой рабочей станции и сервере взаимодействуют друг с другом посредством протокола. Перечислим некоторые протоколы: IBM NetBIOS, NetBEUI, IPX/SPX.

Ниже приведен список некоторых СОС.

Операционная система	Производитель	Тип ОС
Apple Talk	Apple
LANtastic	Artisoft
NetWare	Novell	многоранговая
NetWare Lite	Novell	одноранговая
OS/2 LAN Manager	Microsoft
OS/2 LAN Server	IBM	многоранговая
Windows NT, 2000, XP	Microsoft	одноранговая
Windows 95, 98, Me	Microsoft	многоранговая

Защита информации. Администрирование сети.

Когда информационные или аппаратные ресурсы становятся доступны многим пользователям в сети, возникает вопрос о защите информации. Главная цель защиты информации – контроль за доступом к ней. К просмотру, созданию, удалению или изменению данных должны допускаться только лица, обладающие необходимыми полномочиями.

Определение: Администрирование сети – это централизованная работа по рациональному и правильному использованию ресурсов сети. В частности определение круга пользователей сети и их прав, с целью обеспечения защиты информации.

К системному администратору предъявляются следующие требования:

1.  Обеспечение конфиденциальности информации.

2.  Поддержка целостности и точности хранимой информации и программ, которые ее обрабатывают.

3.  Обеспечение доступности систем, данных и служб для тех, кто имеет право доступа.

4.  Должен обеспечить соответствие всех направлений деятельности действующему законодательству, инструкциям, лицензиям, контрактам и установленным этическим нормам.

5.  Обеспечение восстановления данных в случае их утери или повреждения.

Далее приведены примеры опасных ситуаций, возникающих в реальной жизни:

1.  Аппаратные сбои.

2.  Вирусы.

3.  Кража

·  оборудования;

·  информации;

·  услуг.

4.  Небрежность

5.  Пиратство

И т. д.