Лекция информационно-вычислительные сети. Курсовая работа: Информационно-вычислительная сеть

Лекция 6. Информационно-вычислительные сети
Понятие и виды информационно-вычислительных сетей
Определение . Информационно-вычислительная сеть – это система компьютеров, объединенных каналами передачи данных.
Основная задача существования ИВС – информационное обслуживание пользователей, в том числе:

• 
  Хранение и обработка данных;
• 
  Предоставление данных пользователям.

Ср. с определением информационной системы. Современные ИС, как правило, являются распределенными. Таким образом, ИВС представляет собой комплекс технических средств, обеспечивающих функционирование ИС (техническую обеспечивающую подсистему).

Показатели качества ИВС:

• 
  Полнота функциональности;
• 
  Производительность (среднее количество запросов, обрабатываемых за единицу времени). Важным показателем производительности является пропускная способность сети – количество данных, передаваемых через сеть за единицу времени.
• 
  Надежность (устойчивость к помехам и отказам)
• 
  Защищенность информации , передаваемой по сети;
• 
  Прозрачность для пользователя – он должен использовать ресурсы сети точно так же как и локальные ресурсы собственного компьютера.
• 
  Масштабируемость и универсальность – возможность расширения сети без существенного снижения производительности, а также возможность подключать и использовать разнообразное техническое и программное обеспечение.

Виды ИВС:

• 
  Локальные (ЛВС, LAN – Local Area Network);
• 
  Региональные (РВС, MAN – Metropolitan Area Network);
• 
  Глобальные (ГВС, WAN – World Area Network).

Современные тенденции развития ИВС:

• 
  Конвергенция используемых технологий;
• 
  Объединение сетей в единую структуру (многосетевую иерархию).

Основы архитектуры ИВС
Концептуальное описание информационно-вычислительной сети часто называют ее архитектурой .

Понятие Архитектура ИВС обычно включает в себя описание следующих элементов:

• 
  Геометрию построения (топологию) сети;
• 
  Протоколы передачи данных;
• 
  Техническое обеспечение информационно-вычислительных сетей.

Определение . Топология – это схема соединения сетевых компьютеров, кабельной системы и других сетевых компонентов.

Топологии ИВС принято разделять на 2 основных класса:

• 
  широковещательные;
• 
  последовательные.

В широковещательных конфигурациях каждый компьютер передает сигналы, которые могут быть восприняты всеми остальными компьютерами.

К таким конфигурациям относятся:

1. 
   общая шина;
2. 
   дерево (соединение общих шин);
3. 
   звезда с пассивным центром.

Широковещательные топологии применяются в основном для ЛВС.
В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному компьютеру.

К таким конфигурациям относятся:

1. 
   звезда с интеллектуальным центром;
2. 
   кольцо;
3. 
   цепочка;
4. 
   иерархическое соединение;
5. 
   снежинка;
6. 
   произвольное соединение (ячеистая конфигурация);

Последовательные топологии применяются для глобальных сетей.
Сети с шинной топологией используют линейный общий канал связи, к которому все узлы присоединяются через интерфейсные устройства посредством коротких соединительных линий.

В сети с кольцевой топологией все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи. Выход одного узла соединяется со входом другого узла. Информация передается от узла к узлу и при необходимости (если сообщение адресовано не ему) ретранслируется им по сети дальше. Передача данных осуществляется с использованием специальной интерфейсной аппаратуры и ведется в одном направлении.

Основу сети с радиальной топологией составляет специальное сетевое устройство, к которому подключаются компьютеры – каждый по своей линии связи. Таким устройством может выступать активный или пассивный концентратор, через который рабочие станции сети, например, осуществляют взаимодействие с сервером.

Существуют также иные виды топологий, которые являются развитием базовых: цепочка, дерево, снежинка, сеть и т.д. Топология реальной сети может совпадать с одной из указанных выше, либо представлять собой их комбинацию.

В различных топологиях реализуются различные принципы передачи информации :

1. 
   в широковещательных – селекция информации;
2. 
   в последовательных – маршрутизация информации.

Определение . Сетевой протокол – это набор правил и методов взаимодействия объектов вычислительной сети, охватывающий основные процедуры, алгоритмы и форматы преобразования и передачи данных в сети.

Международная организация по стандартизации разработала систему стандартных протоколов, которые охватывают все уровни сетевого взаимодействия – от физического до прикладного. Эта система протоколов получила название модели взаимодействия открытых систем (OSI, Open System Interconnection).

Модель OSI включает в себя 7 уровней взаимодействия:

• 
  1 – физический (формирует физическую среду передачи данных). Пример : Ethernet;
• 
  2 – канальный (организация и управление физическим каналом передачи данных);
• 
  3 – сетевой (обеспечивает маршрутизацию передачи данных в сети, устанавливает логический канал передачи данных). Пример : IP;
• 
  4 – транспортный (обеспечивает сегментирование данных и их надежную передачу от источника к потребителю). Пример : TCP;
• 
  5 – сеансовый (инициализация сеансов связи между приложениями, управление очередностью и режимами передачи данных) Пример : RPC;
• 
  6 – Представления (обеспечивает представление передаваемых данных в удобном для прикладных программ виде, включая шифрование/дешифрование, синтаксис и т.п.) Практическое применение ограничено;
• 
  7 – прикладной (обеспечивает средства сетевого доступа для прикладных программ). Пример : FTP, HTTP, Telnet.

С точки зрения технического обеспечения ИВС содержит:

• 
  Компьютеры
  • 
    Рабочие станции;
  • 
    Сетевые компьютеры (NetPC) – ЭВМ максимально упрощенно конфигурации, иногда без внешней памяти, предназначены для решения узкоспециализированных задач (классический «тонкий клиент» сети);
  • 
    Серверы – высокопроизводительные многопользовательские компьютеры, выделенные для обработки запросов пользователей сети. К специализированным серверам относятся:
    • 
      Файл-серверы (например, на RAID-массивах);
    • 
      Серверы резервного копирования;
    • 
      Факс-серверы (для организации эффективной факсимильной связи);
    • 
      Почтовые серверы;
    • 
      Серверы печати (для эффективного использования устройств вывода информации);
    • 
      Серверы-шлюзы в Интернет (обеспечивают защищенный выход в Интернет);
    • 
      Прокси-серверы (обеспечивают фильтрацию и временное хранение данных при работе в глобальной сети).
• 
  Маршрутизаторы и коммутирующие устройства. Устройства коммутации необходимы для использования одних и тех же каналов связи для передачи информации между различными пользователями. Если при этом сеть относится к классу сетей с маршрутизацией, то необходимо также осуществлять выбор оптимального маршрута. Для этого используются указанные устройства. В настоящее время известно три вида коммутации при передаче данных:
  • 
    Коммутация каналов – организация непосредственного физического соединения между пунктам отправления и назначения данных. Такой сквозной физический канал устанавливается в начале сеанса связи и поддерживается все время его жизни. При этом образованный канал недоступен для других абонентов. Пример : телефонная связь.
  • 
    Коммутация сообщений – передача данных в виде дискретных порций разной длины, при этом установления физического канала между источником и адресатом данных не происходит. Узлы коммутации передают сообщение по свободному на данный момент каналу на ближайший узел сети в сторону получателя.
  • 
    Коммутация пакетов – похожа на коммутацию сообщений, но применяется технология разбиения длинных сообщений на множество пакетов одинаковой (стандартной) длины. Это позволяет повысить эффективность использования каналов, уменьшить емкость запоминающих устройств узлов коммутации, обеспечить более высокий уровень надежности передачи данных. Развитие этой технологии: организация виртуальных каналов , то есть разделение по времени ресурса канала между всеми пользователями.
• 
  Кабельная система (каналы связи).
• 
  Модемы и сетевые карты.
  • 
    Модем – устройство прямого и обратного преобразования сигналов к виду, принятому для использования в определенном канале связи.
    • 
      Аналоговые модемы – в настоящее время широко используются для передачи данных через телефонную линию. Первые версии протоколов передачи данных по телефонными проводам появились в середине 60-ых годов. Действующий с 1998 года протокол V.90 обеспечивает скорость передачи данных до 56 000 бит/с. Современные модемы поддерживают не только протоколы передачи данных, но и их кодирования, сжатия, коррекции. Аналоговые модемы бывают двух классов: программные и аппаратные. В первых выполнение работ по приему и передаче данных компьютером осуществляется с использованием соответствующего программного обеспечения (Пример : Win-модемы). Ко второму классу относятся устройства, в которых перечисленные функции реализованы аппаратно.
    • 
      Цифровые модемы – это устройства, обеспечивающие согласование и правильность передачи данных по цифровым линиям. Для каждой конкретной сетевой технологии (относящейся к нижним уровням модели OSI) выпускается свой цифровой модем. Примеры : ISDN-модемы, ADSL-модемы, сотовые модемы, спутниковые радиомодемы.
  • 
    Сетевые карты (сетевые адаптеры) – устройства, служащие для подключения компьютера к локальной сети.
• 
  Иное сетевое оборудование, используемое для соединения между собой сетевых сегментов и сетей, в том числе:
  • 
    Повторители – устройства, усиливающие электрические сигналы и обеспечивающие его сохранение при передаче на большие расстояния;
  • 
    Концентраторы – устройства, обеспечивающие коммутацию в сетях. Могут также выполнять роль повторителей (активные концентраторы);
  • 
    Мосты – регулируют трафик и осуществляют фильтрацию информационных пакетов в соответствии с адресами получателей при соединении нескольких сетей с различной топологией но под управлением однотипных ОС.
  • 
    Маршрутизаторы – интеллектуальные устройства, обеспечивающие соединение разнотипных сетей и предлагающие оптимальный маршрут для движения информационных пакетов.
  • 
    Шлюзы – обеспечивают объединение разнородных сетей, использующих различные протоколы на всех 7 уровнях OSI. Кроме маршрутизации выполняют преобразование формата информационных пакетов и их перекодирование.

Локальные ИВС
Определение . Локальной вычислительной сетью (ЛВС) называют сеть, элементы которой – вычислительные машины, терминалы и связная аппаратура – располагаются на сравнительно небольшом удалении друг от друга.
Виды ЛВС:

• 
  Одноранговые;
• 
  С выделенным сервером.
  • 
    С «толстым клиентом»;
  • 
    С «тонким клиентом»

Этапы проектирования ЛВС:

1. 
   Анализ исходных данных;
2. 
   Выбор основных сетевых решений;
3. 
   Анализ финансовых затрат на проект и принятие окончательного решения;
4. 
   Прокладка кабельной системы;
5. 
   Организация силовой электрической сети;
6. 
   Установка оборудования и сетевого программного обеспечения;
7. 
   Конфигурирование (настройка параметров) сети.

Первые три этапа касаются непосредственно процесса проектирования и являются основополагающими. В результате их выполнения формулируется технико-экономическое обоснование (ТЭО), которое включает в себя анализ предметной области и обоснование необходимости создания в организации локальной информационно-вычислительной сети. Кроме того, ТЭО обязательно должно содержать расчеты экономической эффективности, а также итоговое заключение о целесообразности и получаемых перспективах от реализации проекта (в данном случае, создания ЛВС)

Определение исходных данных
На этом этапе на основе анализа предметной области определяются те базовые требования, которым должна удовлетворять проектируемая локальная сеть.

1. 
   Анализ предметной области необходимо начинать с определения целей разработки ЛВС. В качестве общих можно назвать такие цели как: обеспечение связи, совместная обработка информации, совместное использование данных и файлов, централизованное управление компьютерами, контроль за доступом к важным данным. Разумеется, в каждом конкретном случае перечень целей должен быть уточнен и дополнен. Следует помнить, что всякая цель проектирования и реализации ЛВС возникает не сама по себе, а как одна из целей функционирования некоторой информационной системы.
2. 
   После определения списка целей необходимо выделить функционально-независимые группы пользователей локальной сети и указать для каждой из групп перечень их функций в ЛВС. Например , для пользователей группы «Клиенты туристической фирмы» можно предусмотреть функцию ознакомления с электронными презентациями новых маршрутов, а для пользователей «Менеджер туристической фирмы» – функции доступа к внутренней базе данных фирмы, подключения к глобальным сетям бронирования, связи с другими менеджерами и т.п. Следует помнить, что реализация каждой пользовательской функции должна способствовать достижению ранее заявленных целей разработки локальной сети.
3. 
   Проведенный анализ целей и функций позволяет выдвинуть общие требования к проектируемой ЛВС:

• 
  Размер сети (количество компьютеров и расстояние между ними в настоящее время, а также в ближайшем будущем и в перспективе);
• 
  Структура сети (иерархия и основные части – по подразделениям, комнатам, этажам и т.п.);
• 
  Основные направления, характер (данные, изображения, звук, видео) и интенсивность информационных потоков;
• 
  Необходимость подключения к глобальным или другим локальным сетям.
• 
  Типовые характеристики компьютеров ЛВС.
• 
  Требования к программному обеспечению, устанавливаемому на компьютерах, объединяемых в сеть.

На основе выдвинутых требований проектировщик осуществляет поиск оптимального варианта ЛИВС.

Выбор основных сетевых решений
Выбор сетевых решений для локальной компьютерной сети осуществляется на основе следующих принципов:

• 
  Сеть должна соответствовать требованиям, сформулированным на этапе анализа исходных данных.
• 
  Предложенный вариант проекта ЛВС должен быть наиболее оптимальным с точки зрения некоторого критерия.
• 
  Архитектура сети должна обеспечивать возможность дальнейшего развития сети.
• 
  Управление используемым оборудованием должны быть как можно более простым.

К основным сетевым решениям, которые проектировщик должен выбрать для проектируемой компьютерной сети, относятся:

• 
  Выбор сетевой архитектуры, что подразумевает:
  • 
    Выбор топологии сети, то есть схемы соединения компьютеров, кабельной системы и других сетевых компонентов;
  • 
    Выбор протокола передачи данных;
  • 
    Выбор типа кабельной системы;
  • 
    Выбор сетевого оборудования.
• 
  Определение параметров серверного оборудования.
• 
  Определение характеристик рабочих станций.
• 
  Планирование мер по обеспечению информационной безопасности.
• 
  Планирование мер защиты от перебоев электропитания.
• 
  Выбор концепции совместного использования периферийных устройств.
• 
  Выбор сетевого ПО.

Обеспечение безопасности информации в сетях
Три базовых принципа информационной безопасности

• 
  Целостность данных (защита от сбоев, ведущих к потере информации, а также неавторизованного создания или уничтожения информации);
• 
  Конфиденциальность информации;
• 
  Доступность информации для всех авторизованных пользователей.

Аспекты рассмотрения вопросов информационной безопасности:

• 
  Угрозы безопасности;
• 
  Сервисы (службы) безопасности (СБ);
• 
  Механизмы реализации функций служб безопасности.

Угрозы безопасности описываются следующими показателями:

• 
  Характер проникновения (несанкционированного доступа в сеть): преднамеренное или случайное, кратковременное или долговременное, разовое или многократное.
• 
  Воздействие проникновения на информационную среду:
  • 
    Неразрушающее (сеть продолжает функционировать нормально);
  • 
    Разрушающее.
• 
  Вид воздействия на информацию:
  • 
    Уничтожение (физическое удаление) информации;
  • 
    Разрушение данных и программ;
  • 
    Искажение информации;
  • 
    Подмена программ;
  • 
    Копирование информации (особенно опасно в случаях промышленного шпионажа);
  • 
    Добавление новых компонентов;
  • 
    Заражение вирусом.
• 
  Иные угрозы безопасности: несанкционированный обмен информацией между пользователями, отказ от информации, отказ в обслуживании.
• 
  Объекты воздействия: сетевая ОС, служебные таблицы и файлы, программы и таблицы шифровки информации, ОС рабочих станций сети, таблицы и файлы с секретной информацией конечных пользователей, прикладные программы, текстовые файлы, сообщения электронной почты и т.д.
• 
  Субъекты проникновения:
  • 
    Взломщики сетей – хакеры (из корыстных или бескорыстных побуждений);
  • 
    Уволенные или обиженные сотрудники сети;
  • 
    Специалисты по промышленному шпионажу;
  • 
    Недобросовестные конкуренты.
  • 
    Некомпетентные и/или халатные администраторы и пользователи сети, а также разработчики используемого ПО (при случайном проникновении).

Службы безопасности (определяются в соответствии с документацией ISO):

• 
  Аутентификация подтверждение подлинности);
• 
  Обеспечение целостности передаваемых данных;
• 
  Засекречивание данных;
• 
  Контроль доступа;
• 
  Защита от отказов.

Механизмы реализации СБ:

• 
  Шифрование;
• 
  Цифровая подпись;
• 
  Контроль доступа;
• 
  Обеспечение целостности данных;
• 
  Обеспечение аутентификации (проверка подлинности пользователей);
• 
  Подстановка трафика (генерация объектами сети фиктивной передачи данных для засекречивания потоков конфиденциальной информации);
• 
  Управление маршрутизацией (выбор безопасных и надежных маршрутов передачи секретных сведений);
• 
  Арбитраж (подтверждение подлинности отправителя и других характеристик передаваемых данных некоторой третьей стороной – арбитром).

Корпоративные компьютерные сети
Корпоративные сети – это сети масштаба корпорации, активно использующие технологии сети Интернет для информационного обмена. Их относят к особому классу локальных сетей, имеющих значительную территорию охвата.

Определение . Интранет – это частная внутрифирменная или межфирменная компьютерная сеть, обладающая расширенными возможностями благодаря использованию в ней технологий Интернета, имеющая доступ в сеть Интернет, но защищенная от обращений к своим ресурсам со стороны внешних пользователей.
Элементы современной интранет-сети :

• 
  Сетевое управление;
• 
  Сетевой каталог, отражающий все сетевые службы и ресурсы;
• 
  Сетевая файловая система;
• 
  Корпоративная база данных;
• 
  Интегрированная передача сообщений (электронная почта, факс и др.);
• 
  Средства работы в WWW;
• 
  Сетевая печать;
• 
  Защита информации от несанкционированного доступа.

Корпоративные компьютерные сети являются основой для построения корпоративных информационных систем .

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Информационно-вычислительные сети

1. Понятие и виды информационно-вычислительных сетей

Определение. Информационно-вычислительная сеть - это система компьютеров, объединенных каналами передачи данных.

Основная задача существования ИВС - информационное обслуживание пользователей, в том числе: информационный вычислительный сеть

· Хранение и обработка данных;

· Предоставление данных пользователям.

Ср. с определением информационной системы. Современные ИС, как правило, являются распределенными. Таким образом, ИВС представляет собой комплекс технических средств, обеспечивающих функционирование ИС (техническую обеспечивающую подсистему).

Показатели качества ИВС:

· Полнота функциональности;

· Производительность (среднее количество запросов, обрабатываемых за единицу времени). Важным показателем производительности является пропускная способность сети - количество данных, передаваемых через сеть за единицу времени.

· Надежность (устойчивость к помехам и отказам)

· Защищенность информации, передаваемой по сети;

· Прозрачность для пользователя - он должен использовать ресурсы сети точно так же как и локальные ресурсы собственного компьютера.

· Масштабируемость и универсальность - возможность расширения сети без существенного снижения производительности, а также возможность подключать и использовать разнообразное техническое и программное обеспечение.

Виды ИВС:

· Локальные (ЛВС, LAN - Local Area Network);

· Региональные (РВС, MAN - Metropolitan Area Network);

· Глобальные (ГВС, WAN - World Area Network).

Современные тенденции развития ИВС:

· конвергенция используемых технологий;

· Объединение сетей в единую структуру (многосетевую иерархию).

2. Основы архитектуры ИВС

Концептуальное описание информационно-вычислительной сети часто называют ее архитектурой.

Понятие Архитектура ИВС обычно включает в себя описание следующих элементов:

· Геометрию построения (топологию) сети;

· Протоколы передачи данных;

· Техническое обеспечение информационно-вычислительных сетей.

Определение. Топология - это схема соединения сетевых компьютеров, кабельной системы и других сетевых компонентов.

Топологии ИВС принято разделять на 2 основных класса:

· широковещательные;

· последовательные.

В широковещательных конфигурациях каждый компьютер передает сигналы, которые могут быть восприняты всеми остальными компьютерами.

1) общая шина;

2) дерево (соединение общих шин);

3) звезда с пассивным центром.

Широковещательные топологии применяются в основном для ЛВС.

В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному компьютеру.

К таким конфигурациям относятся:

1) звезда с интеллектуальным центром;

2) кольцо;

3) цепочка;

4) иерархическое соединение;

5) снежинка;

6) произвольное соединение (ячеистая конфигурация);

Последовательные топологии применяются для глобальных сетей.

Сети с шинной топологией используют линейный общий канал связи, к которому все узлы присоединяются через интерфейсные устройства посредством коротких соединительных линий.

В сети с кольцевой топологией все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи. Выход одного узла соединяется со входом другого узла. Информация передается от узла к узлу и при необходимости (если сообщение адресовано не ему) ретранслируется им по сети дальше. Передача данных осуществляется с использованием специальной интерфейсной аппаратуры и ведется в одном направлении.

Основу сети с радиальной топологией составляет специальное сетевое устройство, к которому подключаются компьютеры - каждый по своей линии связи. Таким устройством может выступать активный или пассивный концентратор, через который рабочие станции сети, например, осуществляют взаимодействие с сервером.

Существуют также иные виды топологий, которые являются развитием базовых: цепочка, дерево, снежинка, сеть и т.д. Топология реальной сети может совпадать с одной из указанных выше, либо представлять собой их комбинацию.

В различных топологиях реализуются различные принципы передачи информации:

1. в широковещательных - селекция информации;

2. в последовательных - маршрутизация информации.

Определение. Сетевой протокол - это набор правил и методов взаимодействия объектов вычислительной сети, охватывающий основные процедуры, алгоритмы и форматы преобразования и передачи данных в сети.

Международная организация по стандартизации разработала систему стандартных протоколов, которые охватывают все уровни сетевого взаимодействия - от физического до прикладного. Эта система протоколов получила название модели взаимодействия открытых систем (OSI, Open System Interconnection).

Модель OSI включает в себя 7 уровней взаимодействия:

· 1 - физический (формирует физическую среду передачи данных). Пример: Ethernet;

· 2 - канальный (организация и управление физическим каналом передачи данных);

· 3 - сетевой (обеспечивает маршрутизацию передачи данных в сети, устанавливает логический канал передачи данных). Пример: IP;

· 4 - транспортный (обеспечивает сегментирование данных и их надежную передачу от источника к потребителю). Пример: TCP;

· 5 - сеансовый (инициализация сеансов связи между приложениями, управление очередностью и режимами передачи данных) Пример: RPC;

· 6 - Представления (обеспечивает представление передаваемых данных в удобном для прикладных программ виде, включая шифрование/дешифрование, синтаксис и т.п.) Практическое применение ограничено;

· 7 - прикладной (обеспечивает средства сетевого доступа для прикладных программ). Пример: FTP, HTTP, Telnet.

С точки зрения технического обеспечения ИВС содержит:

· Компьютеры

o Рабочие станции;

o Сетевые компьютеры (NetPC) - ЭВМ максимально упрощенно конфигурации, иногда без внешней памяти, предназначены для решения узкоспециализированных задач (классический «тонкий клиент» сети);

o Серверы - высокопроизводительные многопользовательские компьютеры, выделенные для обработки запросов пользователей сети. К специализированным серверам относятся:

§ Файл-серверы (например, на RAID-массивах);

§ Серверы резервного копирования;

§ Факс-серверы (для организации эффективной факсимильной связи);

§ Почтовые серверы;

§ Серверы печати (для эффективного использования устройств вывода информации);

§ Серверы-шлюзы в Интернет (обеспечивают защищенный выход в Интернет);

§ Прокси-серверы (обеспечивают фильтрацию и временное хранение данных при работе в глобальной сети).

· Маршрутизаторы и коммутирующие устройства. Устройства коммутации необходимы для использования одних и тех же каналов связи для передачи информации между различными пользователями. Если при этом сеть относится к классу сетей с маршрутизацией, то необходимо также осуществлять выбор оптимального маршрута. Для этого используются указанные устройства. В настоящее время известно три вида коммутации при передаче данных:

o Коммутация каналов - организация непосредственного физического соединения между пунктам отправления и назначения данных. Такой сквозной физический канал устанавливается в начале сеанса связи и поддерживается все время его жизни. При этом образованный канал недоступен для других абонентов. Пример: телефонная связь.

o Коммутация сообщений - передача данных в виде дискретных порций разной длины, при этом установления физического канала между источником и адресатом данных не происходит. Узлы коммутации передают сообщение по свободному на данный момент каналу на ближайший узел сети в сторону получателя.

o Коммутация пакетов - похожа на коммутацию сообщений, но применяется технология разбиения длинных сообщений на множество пакетов одинаковой (стандартной) длины. Это позволяет повысить эффективность использования каналов, уменьшить емкость запоминающих устройств узлов коммутации, обеспечить более высокий уровень надежности передачи данных. Развитие этой технологии: организация виртуальных каналов, то есть разделение по времени ресурса канала между всеми пользователями.

· Кабельная система (каналы связи).

· Модемы и сетевые карты.

o Модем - устройство прямого и обратного преобразования сигналов к виду, принятому для использования в определенном канале связи.

§ Аналоговые модемы - в настоящее время широко используются для передачи данных через телефонную линию. Первые версии протоколов передачи данных по телефонными проводам появились в середине 60-ых годов. Действующий с 1998 года протокол V.90 обеспечивает скорость передачи данных до 56 000 бит/с. Современные модемы поддерживают не только протоколы передачи данных, но и их кодирования, сжатия, коррекции. Аналоговые модемы бывают двух классов: программные и аппаратные. В первых выполнение работ по приему и передаче данных компьютером осуществляется с использованием соответствующего программного обеспечения (Пример: Win-модемы). Ко второму классу относятся устройства, в которых перечисленные функции реализованы аппаратно.

§ Цифровые модемы - это устройства, обеспечивающие согласование и правильность передачи данных по цифровым линиям. Для каждой конкретной сетевой технологии (относящейся к нижним уровням модели OSI) выпускается свой цифровой модем. Примеры: ISDN-модемы, ADSL-модемы, сотовые модемы, спутниковые радиомодемы.

o Сетевые карты (сетевые адаптеры) - устройства, служащие для подключения компьютера к локальной сети.

· Иное сетевое оборудование, используемое для соединения между собой сетевых сегментов и сетей, в том числе:

o Повторители - устройства, усиливающие электрические сигналы и обеспечивающие его сохранение при передаче на большие расстояния;

o Концентраторы - устройства, обеспечивающие коммутацию в сетях. Могут также выполнять роль повторителей (активные концентраторы);

o Мосты - регулируют трафик и осуществляют фильтрацию информационных пакетов в соответствии с адресами получателей при соединении нескольких сетей с различной топологией но под управлением однотипных ОС.

o Маршрутизаторы - интеллектуальные устройства, обеспечивающие соединение разнотипных сетей и предлагающие оптимальный маршрут для движения информационных пакетов.

o Шлюзы - обеспечивают объединение разнородных сетей, использующих различные протоколы на всех 7 уровнях OSI. Кроме маршрутизации выполняют преобразование формата информационных пакетов и их перекодирование.

3. Локальные ИВС

Определение. Локальной вычислительной сетью (ЛВС) называют сеть, элементы которой - вычислительные машины, терминалы и связная аппаратура - располагаются на сравнительно небольшом удалении друг от друга.

Виды ЛВС:

· Одноранговые;

· С выделенным сервером.

o С «толстым клиентом»;

o С «тонким клиентом»

Этапы проектирования ЛВС:

1. Анализ исходных данных;

2. Выбор основных сетевых решений;

3. Анализ финансовых затрат на проект и принятие окончательного решения;

4. Прокладка кабельной системы;

5. Организация силовой электрической сети;

6. Установка оборудования и сетевого программного обеспечения;

7. Конфигурирование (настройка параметров) сети.

Первые три этапа касаются непосредственно процесса проектирования и являются основополагающими. В результате их выполнения формулируется технико-экономическое обоснование (ТЭО), которое включает в себя анализ предметной области и обоснование необходимости создания в организации локальной информационно-вычислительной сети. Кроме того, ТЭО обязательно должно содержать расчеты экономической эффективности, а также итоговое заключение о целесообразности и получаемых перспективах от реализации проекта (в данном случае, создания ЛВС)

Определение исходных данных

На этом этапе на основе анализа предметной области определяются те базовые требования, которым должна удовлетворять проектируемая локальная сеть.

1. Анализ предметной области необходимо начинать с определения целей разработки ЛВС. В качестве общих можно назвать такие цели как: обеспечение связи, совместная обработка информации, совместное использование данных и файлов, централизованное управление компьютерами, контроль за доступом к важным данным. Разумеется, в каждом конкретном случае перечень целей должен быть уточнен и дополнен. Следует помнить, что всякая цель проектирования и реализации ЛВС возникает не сама по себе, а как одна из целей функционирования некоторой информационной системы.

2. После определения списка целей необходимо выделить функционально-независимые группы пользователей локальной сети и указать для каждой из групп перечень их функций в ЛВС. Например, для пользователей группы «Клиенты туристической фирмы» можно предусмотреть функцию ознакомления с электронными презентациями новых маршрутов, а для пользователей «Менеджер туристической фирмы» - функции доступа к внутренней базе данных фирмы, подключения к глобальным сетям бронирования, связи с другими менеджерами и т.п. Следует помнить, что реализация каждой пользовательской функции должна способствовать достижению ранее заявленных целей разработки локальной сети.

3. Проведенный анализ целей и функций позволяет выдвинуть общие требования к проектируемой ЛВС:

· Размер сети (количество компьютеров и расстояние между ними в настоящее время, а также в ближайшем будущем и в перспективе);

· Структура сети (иерархия и основные части - по подразделениям, комнатам, этажам и т.п.);

· Основные направления, характер (данные, изображения, звук, видео) и интенсивность информационных потоков;

· Необходимость подключения к глобальным или другим локальным сетям.

· Типовые характеристики компьютеров ЛВС.

· Требования к программному обеспечению, устанавливаемому на компьютерах, объединяемых в сеть.

На основе выдвинутых требований проектировщик осуществляет поиск оптимального варианта ЛИВС.

Выбор основных сетевых решений

Выбор сетевых решений для локальной компьютерной сети осуществляется на основе следующих принципов:

· Сеть должна соответствовать требованиям, сформулированным на этапе анализа исходных данных.

· Предложенный вариант проекта ЛВС должен быть наиболее оптимальным с точки зрения некоторого критерия.

· Архитектура сети должна обеспечивать возможность дальнейшего развития сети.

· Управление используемым оборудованием должны быть как можно более простым.

К основным сетевым решениям, которые проектировщик должен выбрать для проектируемой компьютерной сети, относятся:

· Выбор сетевой архитектуры, что подразумевает:

o Выбор топологии сети, то есть схемы соединения компьютеров, кабельной системы и других сетевых компонентов;

o Выбор протокола передачи данных;

o Выбор типа кабельной системы;

o Выбор сетевого оборудования.

· Определение параметров серверного оборудования.

· Определение характеристик рабочих станций.

· Планирование мер по обеспечению информационной безопасности.

· Планирование мер защиты от перебоев электропитания.

· Выбор концепции совместного использования периферийных устройств.

· Выбор сетевого ПО.

Обеспечение безопасности информации в сетях

Три базовых принципа информационной безопасности

· Целостность данных (защита от сбоев, ведущих к потере информации, а также неавторизованного создания или уничтожения информации);

· Конфиденциальность информации;

Аспекты рассмотрения вопросов информационной безопасности:

· Угрозы безопасности;

· Сервисы (службы) безопасности (СБ);

· Механизмы реализации функций служб безопасности.

Угрозы безопасности описываются следующими показателями:

· Характер проникновения (несанкционированного доступа в сеть): преднамеренное или случайное, кратковременное или долговременное, разовое или многократное.

· Воздействие проникновения на информационную среду:

o Неразрушающее (сеть продолжает функционировать нормально);

o Разрушающее.

· Вид воздействия на информацию:

o Уничтожение (физическое удаление) информации;

o Разрушение данных и программ;

o Искажение информации;

o Подмена программ;

o Копирование информации (особенно опасно в случаях промышленного шпионажа);

o Добавление новых компонентов;

o Заражение вирусом.

· Иные угрозы безопасности: несанкционированный обмен информацией между пользователями, отказ от информации, отказ в обслуживании.

· Объекты воздействия: сетевая ОС, служебные таблицы и файлы, программы и таблицы шифровки информации, ОС рабочих станций сети, таблицы и файлы с секретной информацией конечных пользователей, прикладные программы, текстовые файлы, сообщения электронной почты и т.д.

· Субъекты проникновения:

o Взломщики сетей - хакеры (из корыстных или бескорыстных побуждений);

o Уволенные или обиженные сотрудники сети;

o Специалисты по промышленному шпионажу;

o Недобросовестные конкуренты.

o Некомпетентные и/или халатные администраторы и пользователи сети, а также разработчики используемого ПО (при случайном проникновении).

Службы безопасности (определяются в соответствии с документацией ISO):

· Аутентификация подтверждение подлинности);

· Обеспечение целостности передаваемых данных;

· Засекречивание данных;

· Контроль доступа;

· Защита от отказов.

Механизмы реализации СБ:

· Шифрование;

· Цифровая подпись;

· Контроль доступа;

· Обеспечение целостности данных;

· Обеспечение аутентификации (проверка подлинности пользователей);

· Подстановка трафика (генерация объектами сети фиктивной передачи данных для засекречивания потоков конфиденциальной информации);

· Управление маршрутизацией (выбор безопасных и надежных маршрутов передачи секретных сведений);

· Арбитраж (подтверждение подлинности отправителя и других характеристик передаваемых данных некоторой третьей стороной - арбитром).

4. Корпоративные компьютерные сети

Корпоративные сети - это сети масштаба корпорации, активно использующие технологии сети Интернет для информационного обмена. Их относят к особому классу локальных сетей, имеющих значительную территорию охвата.

Определение. Интранет - это частная внутрифирменная или межфирменная компьютерная сеть, обладающая расширенными возможностями благодаря использованию в ней технологий Интернета, имеющая доступ в сеть Интернет, но защищенная от обращений к своим ресурсам со стороны внешних пользователей.

Элементы современной интранет-сети:

· Сетевое управление;

· Сетевой каталог, отражающий все сетевые службы и ресурсы;

· Сетевая файловая система;

· Корпоративная база данных;

· Интегрированная передача сообщений (электронная почта, факс и др.);

· Средства работы в WWW;

· Сетевая печать;

· Защита информации от несанкционированного доступа.

Корпоративные компьютерные сети являются основой для построения корпоративных информационных систем.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Анализ современных информационно-вычислительных сетей предприятия. Построение модели незащищенной информационно-вычислительной сети предприятия. Виды удаленных и локальные атак. Анализ сетевого трафика. Методы защиты информационно-вычислительной сети.

курсовая работа , добавлен 26.06.2011


Принцип построения компьютерных сетей: локальные вычислительные сети и глобальные компьютерные сети Internet, FidoNet, FREEnet и другие в деле ускорения передачи информационных сообщений. LAN и WAN сети, права доступа к данным и коммутация компьютеров.

курсовая работа , добавлен 18.12.2009


Особенности проектирования и анализ современных информационных локальных и глобальных вычислительных сетей. Проведение настройки виртуальной локальной вычислительной сети (VLAN), HTTP и DNS серверов, сетевых протоколов OSPF, RIP, STP, технологий NAT.

курсовая работа , добавлен 16.01.2014


Применение сетевых технологий в управленческой деятельности. Понятие компьютерной сети. Концепция открытых информационных систем. Преимущества объединения компьютерных сетей. Локальные вычислительные сети. Глобальные сети. Международная сеть INTERNET.

курсовая работа , добавлен 16.04.2012


Цели и функции, а также принципы и этапы организации локальной вычислительной сети, оценка ее роли и значения в деятельности предприятия. Выбор основных сетевых решений и способов управления. Структурная схема кабельной сети и оценка ее безопасности.

контрольная работа , добавлен 16.04.2016


Понятия и назначение одноранговой и двухранговой вычислительных сетей. Изучение сетевой технологии IEEE802.3/Ethernet. Выбор топологии локальной сети, рангового типа и протокола с целью проектирования вычислительной сети для предприятия ОАО "ГКНП".

курсовая работа , добавлен 14.10.2013


Понятие сети ЭВМ и программного обеспечения компьютерных сетей. Локальные, корпоративные и глобальные вычислительные сети. Технологии сетевых многопользовательских приложений. Сетевые ОС NetWare фирмы Novell. Назначение службы доменных имен DNS.

учебное пособие , добавлен 20.01.2012


Общие сведения о вычислительных сетях, история их появления. Локальные и глобальные сети. Пакет как основная единица информации вычислительной сети. Главные способы переключения соединений. Методы организации передачи данных между компьютерами.

презентация , добавлен 25.11.2012


Организационная структура предприятия "ЛЕПСЕ", состав сетевых приложений. Выбор конфигурации сети Fast Ethernet, применение сетевой топологии "звезда". Структура кабельной системы сети организации. Проверка работоспособности проектируемой сети.

контрольная работа , добавлен 10.05.2011


Классификация вычислительных сетей. Функции локальных вычислительных сетей: распределение данных, информационных и технических ресурсов, программ, обмен сообщениями по электронной почте. Построение сети, адресация и маршрутизаторы, топология сетей.

Виды информационно-вычислительных сетей

Информационно-вычислительные сети (ИВС), в зависимости от территории, ими охватываемой, подразделяются на:

l локальные(ЛВС или LAN - Local Area Network);

l региональные(РВС или MAN - Metropolitan Area Network);

l глобальные (ГВС или WAN - Wide Area Network).

Локальной называется сеть, абоненты которой находятся на небольшом (до 10–15 км) расстоянии друг от друга. ЛВС объединяет абонентов, расположенных в пределах небольшой территории. В настоящее время не существует четких ограничений на территориальный разброс абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть привязана к конкретному объекту. К классу ЛВС относятся сети отдельных предприятий, фирм, банков, офисов, корпораций и т. д. Если такие ЛВС имеют абонентов, расположенных в разных помещения, то они (сети) часто используют инфраструктуру глобальной сети Интернет, и их принято называть корпоративными сетями или сетями интранет(Intranet).

Региональныесетисвязывают абонентов города, района, области или даже небольшой страны. Обычно расстояния между абонентами региональной ИВС составляют десятки - сотни километров.

Глобальные сетиобъединяют абонентов, удаленных друг от друга на значительное расстояние, часто находящихся в различных странах или на разных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, систем радиосвязи и даже спутниковой связи.

Объединение глобальных, региональных и локальных вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии. Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам. Локальные вычислительные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети - объединяться в составе глобальной сети и, наконец, глобальные сети могут также образовывать сложные структуры. Именно такая структура принята в наиболее известной и популярной сейчас всемирной суперглобальной информационной сети Интернет.

По принципу организации передачи данных сети можно разделить на две группы:

l последовательные;

l широковещательные.

В последовательных сетях передача данных выполняется последовательно от одного узла к другому и каждый узел ретранслирует принятые данные дальше. Практически все глобальные, региональные и многие локальные сети относятся к этому типу. В широковещательных сетях в каждый момент времени передачу может вести только один узел, остальные узлы могут только принимать информацию. К такому типу сетей относится значительная часть ЛВС, использующая один общий канал связи (моноканал) или одно общее пассивное коммутирующее устройство.

По геометрии построения (топологии) ИВС могут быть:

l шинные (линейные, bus);

l кольцевые (петлевые, ring);

l радиальные (звездообразные, star);

l распределенные радиальные (сотовые, cellular);

l иерархические (древовидные, hierarchy);

l полносвязные (сетка, mesh);

l смешанные (гибридные).

Сети с шинной топологией используют линейный моноканал передачи данных, к которому все узлы подсоединены через интерфейсные платы посредством относительно коротких соединительных линий. Данные от передающего узла сети распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не ретранслируют поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно адресовано.

Шинная топология - одна из наиболее простых топологий. Такую сеть легко наращивать и конфигурировать, а также адаптировать к различным системам; она устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов.

Сеть шинной топологии применяют широко известная сеть Ethernet, и организованная на ее адаптерах сеть Novell NetWare, очень часто используемая в офисах, например. Условно такую сеть можно изобразить, как показано на рис. 20.2.

Рис. 20.2. Сеть с шинной топологией

В сети с кольцевой топологией все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи. Выход одного узла сети соединяется со входом другого. Информация по кольцу передается от узла к узлу и каждый узел ретранслирует посланное сообщение. В каждом узле для этого имеются свои интерфейсная и приемо-передающая аппаратура, позволяющая управлять прохождением данных в сети. Передача данных по кольцу с целью упрощения приемо-передающей аппаратуры выполняется только в одном направлении. Принимающий узел распознает и получает только адресованные ему сообщения.

Ввиду своей гибкости и надежности работы, сети с кольцевой топологией получили также широкое распространение на практике (например, сеть Token Ring).

Условная структура такой сети показана на рис. 20.3.

Рис. 20.3. Сеть с кольцевой топологией

Основу последовательной сети с радиальной топологией составляет специальный компьютер - сервер, к которому подсоединяются рабочие станции, каждая по своей линии связи. Вся информация передается через центральный узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует информационные потоки в сети. По своей структуре такая сеть по существу является аналогом системы телеобработки, у которой все абонентские пункты являются интеллектуальными (содержат в своем составе компьютер).

В качестве недостатков такой сети можно отметить:

l большую загруженность центральной аппаратуры;

l полную потерю работоспособности сети при отказе центральной аппаратуры;

l большую протяженность линий связи;

l отсутствие гибкости в выборе пути передачи информации.

Последовательные радиальные сети используются в офисах с явно выраженным централизованным управлением.

Условная структура радиальной сети показана на рис. 20.4.

Рис. 20.4. Сеть с радиальной топологией

Но используются и широковещательные радиальные сети с пассивным центром - вместо центрального сервера в таких сетях устанавливается коммутирующее устройство, обычно концентратор, обеспечивающий подключение одного передающего канала сразу ко всем остальным.

В общем случае топологию многосвязной вычислительной сети можно представить на примере топологии «сетка» в следующем виде - рис. 20.5:

Рис. 20.5. Обобщенная структура вычислительной сети

В структуре сети можно выделить коммуникационную и абонентскую подсети.

Коммуникационная подсеть является ядром вычислительной сети, связывающим рабочие станции и серверы сети друг с другом. Звенья коммуникационной подсети (в данном случае - узлы коммутации) связаны между собой магистральными каналами связи, обладающими высокой пропускной способностью. В больших сетях коммуникационную подсеть часто называют сетью передачи данных.

Звенья абонентской подсети (хост-компьютеры, серверы, рабочие станции) подключаются к узлам коммутации абонентскими каналами связи - обычно это среднескоростные телефонные каналы связи.

В зависимости от используемой коммуникационной среды сети делятся на сети с моноканалом; иерархические, полносвязные сети и сети со смешанной топологией.

l В сетях с моноканалом данные могут следовать только по одному и тому же пути; в них доступ абонентов к информации осуществляется на основе селекции (выбора) передаваемых кадров или пакетов данных по адресной части последних. Все пакеты доступны всем пользователям сети, но «вскрыть» пакет может только тот абонент, чей адрес в пакете указан. Такие сети иногда называют сетями с селекцией информации.

l Иерархические, полносвязные и сети со смешанной топологией в процессе передачи данных требуют маршрутизации последней, то есть выбора в каждом узле пути дальнейшего движения информации. Правда, альтернативная неоднозначная маршрутизациявыполняется только в сетях, имеющих замкнутые контуры каналов связи (ячеистую структуру). Такие сети называются сетями с маршрутизацией информации.

Структура информационно-вычислительной сети . Для созда­ния крупномасштабных систем обработки данных вычислительные центры (ВЦ) и ЭВМ, обслуживающие отдельные предприятия и организации, объединяются с помощью средств передачи данных в информационно-вычислительные сети ИВС, где приняты такие обозначения: БД – банк данных; ГВМ – главная ЭВМ; ВЦКП – вычислительный центр коллективного пользования; ПЭВМ – персо­нальная ЭВМ; АС – администратор сети; УМПД – удаленный ПТД – процессор телеобработки данных; УК – узел коммутации; ЦК – центр коммутации; МПД – мультиплексор ПД; ТВМ – терминальная ЭВМ; мультиплексор ПД.

В самом общем случае ИВС включает в себя три класса логиче­ских модулей:

– модули обработки данных пользователя, обеспечивающие або­ненту доступ к различным вычислительным ресурсам. Эти модули позволяют реализовать главную целевую функцию ИВС – обработ­ку данных пользователя;

– терминальные модули, обеспечивающие пользователю обраще­ние к модулям обработки;

– модули взаимодействия и соединения, обеспечивающие местное или удаленное взаимодей­ствие терминальных модулей с модулями обработки данных, а также терминальных модулей между собой.

Перечисленным логическим модулям соответствуют определен­ные физические объекты в ИВС. Так, модулям обработки данных соответствуют главные ЭВМ сети, собственно и создающие инфор­мационно-вычислительные ресурсы ИВС. Оконечные пункты или АП реализуют терминальные модули, а коммутационные центры (коммутационные ЭВМ) соответствуют модулям взаимодействия.

ИВС подразделяются на четыре взаимосвязанных объекта:

– базовая сеть передачи данных;

– сеть ЭВМ;

– терминальная сеть;

– администратор сети.

Сеть ЭВМ – совокупность ЭВМ, объединенных базовой сетью ПД. Сеть ЭВМ включает в себя главные ЭВМ (ГВМ), банки данных (БД), вычислительные центры коллективного использования (ВЦКП), а также терминальные ЭВМ (ТВМ). Основная задача ТВМ – сопряжение терминалов с базовой сетью ПД. Эту функцию могут выполнять также ПТД (процессоры телеобработки данных) и УМПД (удаленные мультиплексоры ПД). Кроме того, терминалы могут подключаться даже к главным ЭВМ.

Терминальная сеть – совокупность терминалов и терминальных сетей ПД. Под терминалом понимаются устройства, с помощью которых абоненты осуществляют ввод/вывод данных. В качестве терминалов могут использоваться интеллектуальные терминалы (ПЭВМ) и АП (абонентские пункты). Для подключения терминалов к сети ЭВМ, кроме, естественно, каналов связи, применяются терми­нальные ЭВМ (ТВМ), УМПД (удаленные мультиплексоры ПД), ПТД (процессоры телеобработки данных).

Административная система обеспечивает контроль состояния ИВС и управление ее работой в изменяющихся условиях. Данная система включает специализированные ЭВМ, терминальное обору­дование и программные средства, с помощью которых:

– включается или выключается вся сеть или ее компоненты;

– контролируется работоспособность сети;

– устанавливается режим работы сети и ее компонентов;

– устанавливается объем услуг, предоставляемых абонентам се­ти, и т.д.

Шлюзовые элементы ИВС обеспечивают совместимость как ба­зовой сети ПД, так и всей ИВС с другими внешними сетями. Прото­колы внешних ИВС могут отличаться от имеющихся протоколов. Поэтому шлюзы при необходимости обеспечивают преобразование и согласование интерфейсов, форматов, способов адресации и т.п. Шлюзы реализуются на специализированных ЭВМ.

ИВС можно условно разделить на два класса:

– территориальные, т.е. имеющие большую площадь обслужива­ния;

– локальные – размещающиеся, как правило, внутри одного зда­ния.

Основные характеристики информационно-вычислительных сетей . Основными характе­ристиками ИВС являются: операционные возможности, производительность, время доставки сообщений, стоимость обработки данных.

Рассмотрим эти характеристики подробнее.

Операционные характеристики (возможности) сети – пере­чень основных действий по обработке данных. ГВМ, входящие в состав сети, обеспечивают пользователей всеми традицион­ными видами обслуживания (средствами автоматизации программирова­ния, доступом к пакетам прикладных программ, базам данных и т.д.). Наряду с этим ИВС может предоставлять следующие допол­нительные услуги:

– удаленный ввод заданий – выполнение заданий с любых терми­налов на любых ЭВМ в пакетном или диалоговом режимах;

– передачу файлов между ЭВМ сети;

– доступ к удаленным файлам;

– защиту данных и ресурсов от несанкционированного доступа;

– передачу текстовых и, возможно, речевых сообщений между терминалами;

– выдачу справок об информационных и программных ресурсах сети;

– организацию распределенных баз данных, размещаемых на не­скольких ЭВМ;

– организацию распределенного решения задач на нескольких ЭВМ.

Производительность сети – представляет собой суммарную производительность главных ЭВМ. При этом обычно производи­тельность ГВМ означает номинальную производительность их процессоров.

Время доставки сообщений определяется как среднее время от момента передачи сообщения в сеть до момента получения сообщения адресатом.

Цена обработки данных формируется с учетом стоимости средств, используемых для ввода/вывода, передачи и обработки данных. Эта стоимость зависит от объема используемых ресурсов ИВС, а также режима передачи и обработки данных.

Основные параметры ИВС зависят не только от используемых технических и программных средств, но и в значительной степени, от нагрузки, создаваемой пользователями.

Главная > Лекция

Лекция 6. Информационно-вычислительные сети Понятие и виды информационно-вычислительных сетей Определение . Информационно-вычислительная сеть – это система компьютеров, объединенных каналами передачи данных. Основная задача существования ИВС – информационное обслуживание пользователей, в том числе:

Хранение и обработка данных; Предоставление данных пользователям.

Ср. с определением информационной системы. Современные ИС, как правило, являются распределенными. Таким образом, ИВС представляет собой комплекс технических средств, обеспечивающих функционирование ИС (техническую обеспечивающую подсистему). Показатели качества ИВС:

Полнота функциональности; Производительность (среднее количество запросов, обрабатываемых за единицу времени). Важным показателем производительности является пропускная способность сети – количество данных, передаваемых через сеть за единицу времени. Надежность (устойчивость к помехам и отказам) Защищенность информации , передаваемой по сети; Прозрачность для пользователя – он должен использовать ресурсы сети точно так же как и локальные ресурсы собственного компьютера. Масштабируемость и универсальность – возможность расширения сети без существенного снижения производительности, а также возможность подключать и использовать разнообразное техническое и программное обеспечение.

Виды ИВС:

Локальные (ЛВС, LAN – Local Area Network); Региональные (РВС, MAN – Metropolitan Area Network); Глобальные (ГВС, WAN – World Area Network).

Современные тенденции развития ИВС:

Конвергенция используемых технологий; Объединение сетей в единую структуру (многосетевую иерархию).

Основы архитектуры ИВС Концептуальное описание информационно-вычислительной сети часто называют ее архитектурой . Понятие Архитектура ИВС обычно включает в себя описание следующих элементов:

Геометрию построения (топологию) сети; Протоколы передачи данных; Техническое обеспечение информационно-вычислительных сетей.

Определение . Топология – это схема соединения сетевых компьютеров, кабельной системы и других сетевых компонентов. Топологии ИВС принято разделять на 2 основных класса:

широковещательные; последовательные.

В широковещательных конфигурациях каждый компьютер передает сигналы, которые могут быть восприняты всеми остальными компьютерами. К таким конфигурациям относятся:

общая шина; дерево (соединение общих шин); звезда с пассивным центром.

Широковещательные топологии применяются в основном для ЛВС. В последовательных конфигурациях каждый физический подуровень передает информацию только одному компьютеру. К таким конфигурациям относятся:

звезда с интеллектуальным центром; кольцо; цепочка; иерархическое соединение; снежинка; произвольное соединение (ячеистая конфигурация);

Последовательные топологии применяются для глобальных сетей. Сети с шинной топологией используют линейный общий канал связи, к которому все узлы присоединяются через интерфейсные устройства посредством коротких соединительных линий. В сети с кольцевой топологией все узлы соединены в единую замкнутую петлю (кольцо) каналами связи. Выход одного узла соединяется со входом другого узла. Информация передается от узла к узлу и при необходимости (если сообщение адресовано не ему) ретранслируется им по сети дальше. Передача данных осуществляется с использованием специальной интерфейсной аппаратуры и ведется в одном направлении. Основу сети с радиальной топологией составляет специальное сетевое устройство, к которому подключаются компьютеры – каждый по своей линии связи. Таким устройством может выступать активный или пассивный концентратор, через который рабочие станции сети, например, осуществляют взаимодействие с сервером. Существуют также иные виды топологий, которые являются развитием базовых: цепочка, дерево, снежинка, сеть и т.д. Топология реальной сети может совпадать с одной из указанных выше, либо представлять собой их комбинацию. В различных топологиях реализуются различные принципы передачи информации :

в широковещательных – селекция информации; в последовательных – маршрутизация информации.

Определение . Сетевой протокол – это набор правил и методов взаимодействия объектов вычислительной сети, охватывающий основные процедуры, алгоритмы и форматы преобразования и передачи данных в сети. Международная организация по стандартизации разработала систему стандартных протоколов, которые охватывают все уровни сетевого взаимодействия – от физического до прикладного. Эта система протоколов получила название модели взаимодействия открытых систем (OSI, Open System Interconnection). Модель OSI включает в себя 7 уровней взаимодействия:

1 – физический (формирует физическую среду передачи данных). Пример : Ethernet; 2 – канальный (организация и управление физическим каналом передачи данных); 3 – сетевой (обеспечивает маршрутизацию передачи данных в сети, устанавливает логический канал передачи данных). Пример : IP; 4 – транспортный (обеспечивает сегментирование данных и их надежную передачу от источника к потребителю). Пример : TCP; 5 – сеансовый (инициализация сеансов связи между приложениями, управление очередностью и режимами передачи данных) Пример : RPC; 6 – Представления (обеспечивает представление передаваемых данных в удобном для прикладных программ виде, включая шифрование/дешифрование, синтаксис и т.п.) Практическое применение ограничено; 7 – прикладной (обеспечивает средства сетевого доступа для прикладных программ). Пример : FTP, HTTP, Telnet.

С точки зрения технического обеспечения ИВС содержит:

Компьютеры
Рабочие станции; Сетевые компьютеры (NetPC) – ЭВМ максимально упрощенно конфигурации, иногда без внешней памяти, предназначены для решения узкоспециализированных задач (классический «тонкий клиент» сети); Серверы – высокопроизводительные многопользовательские компьютеры, выделенные для обработки запросов пользователей сети. К специализированным серверам относятся:
Файл-серверы (например, на RAID-массивах); Серверы резервного копирования; Факс-серверы (для организации эффективной факсимильной связи); Почтовые серверы; Серверы печати (для эффективного использования устройств вывода информации); Серверы-шлюзы в Интернет (обеспечивают защищенный выход в Интернет); Прокси-серверы (обеспечивают фильтрацию и временное хранение данных при работе в глобальной сети).
Маршрутизаторы и коммутирующие устройства. Устройства коммутации необходимы для использования одних и тех же каналов связи для передачи информации между различными пользователями. Если при этом сеть относится к классу сетей с маршрутизацией, то необходимо также осуществлять выбор оптимального маршрута. Для этого используются указанные устройства. В настоящее время известно три вида коммутации при передаче данных:
Коммутация каналов – организация непосредственного физического соединения между пунктам отправления и назначения данных. Такой сквозной физический канал устанавливается в начале сеанса связи и поддерживается все время его жизни. При этом образованный канал недоступен для других абонентов. Пример : телефонная связь. Коммутация сообщений – передача данных в виде дискретных порций разной длины, при этом установления физического канала между источником и адресатом данных не происходит. Узлы коммутации передают сообщение по свободному на данный момент каналу на ближайший узел сети в сторону получателя. Коммутация пакетов – похожа на коммутацию сообщений, но применяется технология разбиения длинных сообщений на множество пакетов одинаковой (стандартной) длины. Это позволяет повысить эффективность использования каналов, уменьшить емкость запоминающих устройств узлов коммутации, обеспечить более высокий уровень надежности передачи данных. Развитие этой технологии: организация виртуальных каналов , то есть разделение по времени ресурса канала между всеми пользователями.
Кабельная система (каналы связи). Модемы и сетевые карты.
Модем – устройство прямого и обратного преобразования сигналов к виду, принятому для использования в определенном канале связи.
Аналоговые модемы – в настоящее время широко используются для передачи данных через телефонную линию. Первые версии протоколов передачи данных по телефонными проводам появились в середине 60-ых годов. Действующий с 1998 года протокол V.90 обеспечивает скорость передачи данных до 56 000 бит/с. Современные модемы поддерживают не только протоколы передачи данных, но и их кодирования, сжатия, коррекции. Аналоговые модемы бывают двух классов: программные и аппаратные. В первых выполнение работ по приему и передаче данных компьютером осуществляется с использованием соответствующего программного обеспечения (Пример : Win-модемы). Ко второму классу относятся устройства, в которых перечисленные функции реализованы аппаратно. Цифровые модемы – это устройства, обеспечивающие согласование и правильность передачи данных по цифровым линиям. Для каждой конкретной сетевой технологии (относящейся к нижним уровням модели OSI) выпускается свой цифровой модем. Примеры : ISDN-модемы, ADSL-модемы, сотовые модемы, спутниковые радиомодемы.
Сетевые карты (сетевые адаптеры) – устройства, служащие для подключения компьютера к локальной сети.
Иное сетевое оборудование, используемое для соединения между собой сетевых сегментов и сетей, в том числе:
Повторители – устройства, усиливающие электрические сигналы и обеспечивающие его сохранение при передаче на большие расстояния; Концентраторы – устройства, обеспечивающие коммутацию в сетях. Могут также выполнять роль повторителей (активные концентраторы); Мосты – регулируют трафик и осуществляют фильтрацию информационных пакетов в соответствии с адресами получателей при соединении нескольких сетей с различной топологией но под управлением однотипных ОС. Маршрутизаторы – интеллектуальные устройства, обеспечивающие соединение разнотипных сетей и предлагающие оптимальный маршрут для движения информационных пакетов. Шлюзы – обеспечивают объединение разнородных сетей, использующих различные протоколы на всех 7 уровнях OSI. Кроме маршрутизации выполняют преобразование формата информационных пакетов и их перекодирование.

Локальные ИВС Определение . Локальной вычислительной сетью (ЛВС) называют сеть, элементы которой – вычислительные машины, терминалы и связная аппаратура – располагаются на сравнительно небольшом удалении друг от друга. Виды ЛВС:

Одноранговые; С выделенным сервером.
С «толстым клиентом»; С «тонким клиентом»

Этапы проектирования ЛВС:

Анализ исходных данных; Выбор основных сетевых решений; Анализ финансовых затрат на проект и принятие окончательного решения; Прокладка кабельной системы; Организация силовой электрической сети; Установка оборудования и сетевого программного обеспечения; Конфигурирование (настройка параметров) сети.

Первые три этапа касаются непосредственно процесса проектирования и являются основополагающими. В результате их выполнения формулируется технико-экономическое обоснование (ТЭО), которое включает в себя анализ предметной области и обоснование необходимости создания в организации локальной информационно-вычислительной сети. Кроме того, ТЭО обязательно должно содержать расчеты экономической эффективности, а также итоговое заключение о целесообразности и получаемых перспективах от реализации проекта (в данном случае, создания ЛВС) Определение исходных данных На этом этапе на основе анализа предметной области определяются те базовые требования, которым должна удовлетворять проектируемая локальная сеть.

Анализ предметной области необходимо начинать с определения целей разработки ЛВС. В качестве общих можно назвать такие цели как: обеспечение связи, совместная обработка информации, совместное использование данных и файлов, централизованное управление компьютерами, контроль за доступом к важным данным. Разумеется, в каждом конкретном случае перечень целей должен быть уточнен и дополнен. Следует помнить, что всякая цель проектирования и реализации ЛВС возникает не сама по себе, а как одна из целей функционирования некоторой информационной системы. После определения списка целей необходимо выделить функционально-независимые группы пользователей локальной сети и указать для каждой из групп перечень их функций в ЛВС. Например , для пользователей группы «Клиенты туристической фирмы» можно предусмотреть функцию ознакомления с электронными презентациями новых маршрутов, а для пользователей «Менеджер туристической фирмы» – функции доступа к внутренней базе данных фирмы, подключения к глобальным сетям бронирования, связи с другими менеджерами и т.п. Следует помнить, что реализация каждой пользовательской функции должна способствовать достижению ранее заявленных целей разработки локальной сети. Проведенный анализ целей и функций позволяет выдвинуть общие требования к проектируемой ЛВС:

Размер сети (количество компьютеров и расстояние между ними в настоящее время, а также в ближайшем будущем и в перспективе); Структура сети (иерархия и основные части – по подразделениям, комнатам, этажам и т.п.); Основные направления, характер (данные, изображения, звук, видео) и интенсивность информационных потоков; Необходимость подключения к глобальным или другим локальным сетям. Типовые характеристики компьютеров ЛВС. Требования к программному обеспечению, устанавливаемому на компьютерах, объединяемых в сеть.

На основе выдвинутых требований проектировщик осуществляет поиск оптимального варианта ЛИВС. Выбор основных сетевых решений Выбор сетевых решений для локальной компьютерной сети осуществляется на основе следующих принципов:

Сеть должна соответствовать требованиям, сформулированным на этапе анализа исходных данных. Предложенный вариант проекта ЛВС должен быть наиболее оптимальным с точки зрения некоторого критерия. Архитектура сети должна обеспечивать возможность дальнейшего развития сети. Управление используемым оборудованием должны быть как можно более простым.

К основным сетевым решениям, которые проектировщик должен выбрать для проектируемой компьютерной сети, относятся:

Выбор сетевой архитектуры, что подразумевает:
Выбор топологии сети, то есть схемы соединения компьютеров, кабельной системы и других сетевых компонентов; Выбор протокола передачи данных; Выбор типа кабельной системы; Выбор сетевого оборудования.
Определение параметров серверного оборудования. Определение характеристик рабочих станций. Планирование мер по обеспечению информационной безопасности. Планирование мер защиты от перебоев электропитания. Выбор концепции совместного использования периферийных устройств. Выбор сетевого ПО.

Обеспечение безопасности информации в сетях Три базовых принципа информационной безопасности

Целостность данных (защита от сбоев, ведущих к потере информации, а также неавторизованного создания или уничтожения информации); Конфиденциальность информации; Доступность информации для всех авторизованных пользователей.

Аспекты рассмотрения вопросов информационной безопасности:

Угрозы безопасности; Сервисы (службы) безопасности (СБ); Механизмы реализации функций служб безопасности.

Угрозы безопасности описываются следующими показателями:

Характер проникновения (несанкционированного доступа в сеть): преднамеренное или случайное, кратковременное или долговременное, разовое или многократное. Воздействие проникновения на информационную среду:
Неразрушающее (сеть продолжает функционировать нормально); Разрушающее.
Вид воздействия на информацию:
Уничтожение (физическое удаление) информации; Разрушение данных и программ; Искажение информации; Подмена программ; Копирование информации (особенно опасно в случаях промышленного шпионажа); Добавление новых компонентов; Заражение вирусом.
Иные угрозы безопасности: несанкционированный обмен информацией между пользователями, отказ от информации, отказ в обслуживании. Объекты воздействия: сетевая ОС, служебные таблицы и файлы, программы и таблицы шифровки информации, ОС рабочих станций сети, таблицы и файлы с секретной информацией конечных пользователей, прикладные программы, текстовые файлы, сообщения электронной почты и т.д. Субъекты проникновения:
Взломщики сетей – хакеры (из корыстных или бескорыстных побуждений); Уволенные или обиженные сотрудники сети; Специалисты по промышленному шпионажу; Недобросовестные конкуренты. Некомпетентные и/или халатные администраторы и пользователи сети, а также разработчики используемого ПО (при случайном проникновении).

Службы безопасности (определяются в соответствии с документацией ISO):

Аутентификация подтверждение подлинности); Обеспечение целостности передаваемых данных; Засекречивание данных; Контроль доступа; Защита от отказов.

Механизмы реализации СБ:

Шифрование; Цифровая подпись; Контроль доступа; Обеспечение целостности данных; Обеспечение аутентификации (проверка подлинности пользователей); Подстановка трафика (генерация объектами сети фиктивной передачи данных для засекречивания потоков конфиденциальной информации); Управление маршрутизацией (выбор безопасных и надежных маршрутов передачи секретных сведений); Арбитраж (подтверждение подлинности отправителя и других характеристик передаваемых данных некоторой третьей стороной – арбитром).

Корпоративные компьютерные сети Корпоративные сети – это сети масштаба корпорации, активно использующие технологии сети Интернет для информационного обмена. Их относят к особому классу локальных сетей, имеющих значительную территорию охвата. Определение . Интранет – это частная внутрифирменная или межфирменная компьютерная сеть, обладающая расширенными возможностями благодаря использованию в ней технологий Интернета, имеющая доступ в сеть Интернет, но защищенная от обращений к своим ресурсам со стороны внешних пользователей. Элементы современной интранет-сети :

Сетевое управление; Сетевой каталог, отражающий все сетевые службы и ресурсы; Сетевая файловая система; Корпоративная база данных; Интегрированная передача сообщений (электронная почта, факс и др.); Средства работы в WWW; Сетевая печать; Защита информации от несанкционированного доступа.

Корпоративные компьютерные сети являются основой для построения корпоративных информационных систем .