Главная › Тарифы › Информационно вычислительные сети. Лекция информационно-вычислительные сети понятие и виды информационно-вычислительных сетей

Информационно вычислительные сети. Лекция информационно-вычислительные сети понятие и виды информационно-вычислительных сетей

ИВС – два или более компьютеров, соединенных посредством каналов передачи данных (линий проводной или радиосвязи, линий оптической связи) с целью объединения ресурсов и обмена информацией. Под ресурсами понимаются аппаратные и программные средства.

Соединение компьютеров в сеть обеспечивает следующие основные возможности:

Программы в компьютере загружаются из сети;

Нет необходимости иметь на компьютере жесткий диск;

Экономятся средства и время на покупку и обновление ПО, т.к. это делается через сеть;

Разделение данных – возможность создавать распределенные базы данных, размещаемые в памяти отдельных компьютеров, и управлять ими с периферийных рабочих мест;

Разделение программных средств – возможность совместного использования программных средств;

Многопользовательский режим.

ИВС должна обладать надежностью – отказ какого – либо компьютера не должен приводить к остановке или сбоям в работе системы, более того, должна обеспечиваться передача функций отказавшего компьютера на другой компьютер сети.

Наблюдается тенденция к объединению компьютеров в сети, это обусловлено рядом причин:

1. необходимостью получения и передачи информации на своем рабочем месте;

2. необходимостью быстрого обмена информацией между пользователями;

3. возможность быстрого получения разнообразной информации, в зависимости от ее местоположения;

4. имеется доступ к электронной почте и ресурсам Internet.

Поддержка функционирования сети, обновление и установка ПО и др. обеспечивают провайдеры, обслуживающие сеть за абонентскую плату.

Классификация ИВС.

ИВС можно классифицировать по различным признакам, например:

По территории.

· локальные вычислительные сети (ЛВС) охватывают небольшие территории диаметром 5 -10 км. Создаются внутри отдельных офисов, учреждений, предприятий, вузов, бирж, банков и др. При помощи общего канала связи ЛВС можно объединить от десятков до сотен ПК.

Объединение нескольких ЛВС в пределах нескольких зданий (или одного) одной корпорации получило название корпоративной (интра) сети.

· Региональные и глобальные ИВС образуются объединением Локальных ЛВС на отдельных территориях или по всей планете. Наиболее крупная глобальная сеть – Internet.

По способу управления.

· Сети с централизованным управлением, в которых выделяется один или несколько компьютеров, управляющих процессом обмена данных по сети. Эти ПК называются серверами. Рабочими станциями называются остальные компьютеры сети. Рабочие станции имеют доступ к дискам сервера и принтерам сети. Рабочие станции не контактируют друг с другом. И для обмена данными пользователи вынуждены использовать диски сервера. Примером такой сети служит сеть Novell NetWare.

· Децентрализованные (одноранговые) сети не содержат в своем составе серверов. Каждая рабочая станция может выступать и как сервер. Функции управления сетью передаются по очереди от одной рабочей станции к другой. Рабочие станции имеют доступ к дискам и принтерам других рабочих станций. Примером сети является Windows for Workgroups.

Сети можно разделить а общественные, частные и коммерческие. По рекомендации международной организации протоколов (для физического уровня) определяется следующие классы общественных сетей:

До 1000 км – средней длинны;

До 10 000 км – длинные;

До 25 000 км – самые длинные наземные;

До 80 000 км – магистральные через спутник;

До 160 000 км – магистральные международные через 2 спутника.

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

· локальные (ЛВС или LAN – Local Area Network);

· региональные (РВС или MAN – Metropolitan Area Network);

· 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 помещениях, то они (сети) часто используют инфраструктуру глобальной сети
Интернет и их принято называть корпоративными сетями или сетями интранет (Intranet).

Региональные сети связывают абонентов города, района, области или даже небольшой страны. Обычно расстояния между абонентами региональной ИВС составляют десятки – сотни километров.

Глобальные сети объединяют 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:

· последовательные;

· 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: шинные (линейные, bus), кольцевые (петлевые, ring), радиальные (звездообразные, star), распределенные радиальные (сотовые, cellular), иерархические (древовидные, hierarchy), полносвязные (сетка, mesh), 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. 7.1.

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. 7.2.

Рис. 7.2. 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:

· большую загруженность центральной аппаратуры;

· полную потерю работоспособности сети при отказе центральной
аппаратуры;

· большую протяженность линий связи;

· 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. 7.3.

Рис. 7.3. 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.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Обработка данных средствами электронных таблиц

Предисловие.. Тема Обработка данных средствами электронных таблиц.. Область применения Основные понятия электронных таблиц..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Область применения
В настоящее время в области экономики и финансов чаще всего применяются табличные процессоры, или, проще, электронные таблицы. Очень часто встречаются задачи, требующие разра

Ячейки и их адресация
На пересечении столбцов и строк образуются ячейки таблицы. Они являются минимальными элементами хранения данных. Обозначение отдельной ячейки сочетает в себе номера столбца и строки (в этом

Общая характеристика интерфейса MS Excel
Среди основных интерфейсных элементов окна (см. рис 1.1) могут быть названы: строка меню; панели инструменто

Технология ввода данных в MS Excel
Как уже отмечалось ранее, ячейка предназначена для того, чтобы хранить различные значения различных типов. Она имеет уникальный адрес, может иметь имя, может иметь и менять значения. Ячейк

Формулы
Вычисления в таблицах программы Excel осуществляются при помощи формул. Каждая формула начинается с символа равно (=). Формула может содержать числовые константы, ссылки на ячейки и

Автозаполнение формулами
В ходе автозаполнения во внимание принимается характер ссылок в формуле: относительные ссылки изменяются в соответствии с относительным расположением копии и оригинала, а абсолютные ссылки остаются

Ввод параметров функции
В ходе ввода параметров функции палитра формул изменяет вид. На ней отображаются поля, предназначенные для ввода параметров. Если название параметра указано полужирным шрифтом, то этот параметр явл

Базы данных и системы управления базами данных
Задачи, связанные с обработкой данных, широко распространены в любой сфере деятельности. Они ведут учет товаров в супермаркетах и на складах, начисляют зарплату в бухгалтериях и т. д. Невозможно пр

Модели данных
Набор принципов, определяющих организацию логической структуры хранения данных в базе, получил название модели данных. Модели баз данных определяются тремя компонентами: допустимо

Средства ускорения доступа к данным
Современным СУБД приходится оперировать огромными массивами информации, объемы которых достигают порой десятков терабайт. Выполняя запросы тысяч пользователей, они должны обеспечить небольшое, не б

Язык запросов
База данных бесполезна, если отсутствуют средства доступа к информации в ней. Для получения информации из БД пользователи направляют СУБД-запросы. СУБД обрабатывает их и отправляет результаты

Программные системы управления базами данных
Кратко остановимся на конкретных программных продуктах, относящихся к классу СУБД. На самом общем уровне все СУБД можно разделить на: профессиональные, или промышленные; персо

Структура простейшей базы данных
Сразу поясним, что если в базе нет никаких данных (пустая база), то это все равно полноценная база данных. Хотя данных в базе и нет, но информация в ней все-таки есть – это структура базы

Объекты базы данных
Кроме таблиц база данных может содержать и другие типы объектов. Привести полную классификацию возможных объектов баз данных затруднительно, поскольку каждая система управления базами данных м

Режимы работы с базами данных
Обычно с базами данных работают две категории исполнителей. Первая категория – проектировщики. Их задача состоит в разработке структуры таблиц базы данных и согласовании ее с заказчиком. Кро

Разработка схемы данных
Выяснив основную часть данных, которые заказчик потребляет или поставляет, можно приступать к созданию структуры базы, то есть, структуры ее основных таблиц. 1. Работа начинается с составл

Этапы создания программ
В последнее время резко возрос интерес к программированию. Это связано с развитием и внедрением в повседневную жизнь информационно-коммуникационных технологий. Если человек имеет дело с компьютером

Системы программирования
Системы программирования – это комплекс инструментальных программных средств, предназначенный для работы с программами на одном из языков программирования. Системы программирования предоставляют се

Структурное программирование
С появлением массовых ЭВМ 3-го поколения устаревшая технология программирования оказалась основным фактором, сдерживающим развитие и распространение компьютерных (информационных) технологий, что по

Нисходящее проектирование
Метод основан на идее уровней абстракции, которые становятся уровнями модулей в разрабатываемой программе. На этапе проектирования строится схема иерархии, изображающая эти уровни. Схема иерархии п

Концепция модульного программирования
Модуль – основа концепции модульного программирования. Каждый модуль в функциональной декомпозиции представляет собой «черный ящик» с одним входом и одним выходом. Функциональная декомпозиция задач

CASE-системы
За последнее десятилетие в области средств автоматизации программирования сформировалось новое направление под общим названием CASE-технология (Computer Aided Software Engineering-

Индустрия искусственного интеллекта
При создании программных продуктов возникает проблема, связанная с отсутствием полного взаимопонимания между заказчиком (пользователем) и исполнителем программного продукта, возникающее из-за отсут

Данные и знания
При изучении интеллектуальных систем традиционно возникает вопрос – что же такое знания и чем они отличаются от данных. Данные – это отдельные факты, характеризующи

Модели представления знаний
Существуют десятки моделей (или языков) представления знаний для различных предметных областей. Большинство из них может быть сведено к следующим классам: продукционные модели;

Экспертные системы
Экспертные системы (ЭС) предназначены, главным образом, для решения практических задач, возникающих в слабо структурированной и трудно формализуемой предметной области. ЭС были первыми систе

Константы и переменные
Если одна и та же величина используется в программе несколько раз, то удобнее было бы обозначить ее каким-нибудь именем и использовать это имя везде, где требуется записать соответствующую констант

Целочисленные типы данных
Целочисленные типы данных занимают в памяти компьютера от 1 до 4 байт (табл 6.1). Таблица 6.1.Целочисленные типы данных Тип Диапазон значени

Вещественные типы данных
Вещественные типы данных занимают в памяти компьютера от 4 до 10 байт (табл. 6.2). Таблица 6.2. Вещественные типы данных Тип Диапазон значен

Строковый тип
Строка – последовательность символов (до 255). Пример Var Str: string; {будет зарезервировано 256 байт} Name: string; {будет зарезервировано 26 байт}

Логические выражения, выражения отношения
В Паскале есть шесть операций отношения (=, <>, <, >, <=, >=), позволяющих сравнивать между собой результаты арифметических выражений. По обе стороны операции отношения должны быт

Цикл. Виды Циклов
Циклом называется многократное повторение последовательности действий. Телом же цикла будем называть те самые действия, которые нужно многократно повторять. Повторять одни и те же действия

Цикл «С параметром»
В данном случае параметром будет являться целочисленная переменная, которая будет изменяться на единицу при каждой итерации цикла. Таким образом, задав начальное и конечное значения для такой перем

Массивы
До сих пор мы рассматривали переменные, которые имели только одно значение, могли содержать в себе только одну величину определенного типа. Вы знаете, что компьютер предназначен в основном

Одномерные массивы
Описание типа линейного массива выглядит так: Type <Имя типа>=Array [<Диапазон индексов>] Of <Тип элементов>; В качестве индексов могут выступать переменные любы

Двумерные и многомерные массивы
Представьте себе таблицу, состоящую из нескольких строк. Каждая строка состоит из нескольких ячеек. Тогда для точного определения положения ячейки нам потребуется знать не одно число (как в случае

Процедуры и функции
При решении сложных объемных задач часто целесообразно разбивать их на более простые. В этом случае говорят о подпрограммах. Использование подпрограмм позволяет сделать основную программу более наг

Компьютерных сетей
Значительное повышение эффективности ЭВМ может быть достигнуто объединением их в вычислительные сети (ВС). Под вычислительной сетьюпонимают соединение двух и

Основные показатели качества ИВС
1. Полнота выполняемых функций. Сеть должна обеспечивать выполнение всех предусмотренных для нее функций и по доступу ко всем ресурсам, и по совместной работе узлов, и по реализации всех про

Способы связи компьютеров
Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров, между которыми возможен информационный обмен без промежуточных носителей информации. Для создания сети входящие в нее компью

Модель взаимодействия открытых систем OSI
Для согласованной работы двух разных устройств необходимо иметь соглашение, требованиям которого будет удовлетворять работа каждого устройства. Соглашение, как правило, оформляется в виде стандарта

Канальный уровень
Канальный уровень решает две задачи. Первая задача – определение доступности среды передачи данных. Эта задача решается в сетях с разделяемой средой передачи данных, когда в конкретны

Сетевой уровень
На сетевом уровне решаются вопросы объединения сетей с разными топологиями, с разными принципами передачи данных между конечными узлами для образования единой транспортной системы. Здесь сет

Прикладной уровень
Протоколы прикладного уровня обеспечивают доступ пользователей к разделяемым ресурсам сети (файлы, принтеры, факсы, сканеры, гипертекстовые страницы). К ним относятся протоколы электронной почты и

Серверы и рабочие станции
В сетях могут объединяться как однопользовательские мини- и микрокомпьютеры (в том числе и персональные), оснащенные терминальными устройствами для связи с пользователем или, выполняющие функции ко

Маршрутизаторы и коммутирующие устройства
Основным назначением узлов коммутации является прием, анализ, а в сетях с маршрутизацией еще и выбор маршрута; и отправка данных по выбранному направлению. В общем случае узлы коммутации включают в

Аналоговые модемы
Первоначально аналоговый модем был предназначен для выполнения следующих функций: · преобразование широкополосных импульсов (цифрового кода) в узкополосные аналоговые сигналы – при передач

Модемы для цифровых каналов связи
Развивающиеся цифровые технологии передачи данных, обеспечивающие значительно большие скорости передачи и качество связи, предоставляющие пользователям существенно лучший сервис, требуют использова

Сетевые карты
Вместо модема в локальных сетях можно использовать сетевые адаптеры (сетевые карты, network adapter, net card), выполненные в виде плат расширения, устанавливаемых в разъем материнской платы

Устройства межсетевого интерфейса
Созданная на определенном этапе развития фирмы локальная вычислительная сеть с течением времени перестает удовлетворять потребности всех пользователей и возникает необходимость в расширении ее функ

Программное обеспечение информационно-вычислительных сетей
Программное обеспечение информационно-вычислительных сетей выполняет координацию работы основных звеньев и элементов сети; организует коллективный доступ ко всем ресурсам сети, динамическое распред

Локальные вычислительные сети
Локальной вычислительной сетью (ЛВС)называют сеть, элементами которой являются вычислительные машины (в том числе мини- и микрокомпьютеры), терминалы, связна

Виды локальных сетей
Локальная сеть может объединять до нескольких сотен компьютеров, стационарно соединенных кабелями. Соединение компьютеров кабелями организуется различным способом, образуя различную топологию се

Базовые технологии локальных сетей
Для упрощения и удешевления аппаратных и программных средств в локальных сетях чаще всего применяются моноканалы, используемые совместно всеми компьютерами сети в режиме разделения времени (второе

Структуризация локальных сетей средствами канального уровня
Принцип использования разделяемой среды передачи данных позволяет строить эффективные вычислительные сети. Простота используемых протоколов обеспечивает невысокую стоимость построения сети. Пропуск

Построение локальных сетей средствами сетевого уровня
Применение средств только канального уровня с использованием таких устройств, как концентраторы и коммутаторы, для построения больших вычислительных сетей имеет существенные ограничения и недостатк

Системное программное обеспечение вычислительных сетей
Сетевые операционные системы выполняют функции уровней, начиная с сетевого и выше, согласно модели OSI. В общем случае сетевая ОС, установленная на отдельном компьютере, имеет определенную

Информационные ресурсы (службы) Интернет
Информационные ресурсы в Интернете различаются способом организации информации, методами работы с ней. Каждый вид информации хранится на серверах соответствующего типа, называемых по типу хранимой

Програмное обеспечение работы в Интернете
Для работы в Интернете имеются как универсальные программы (программные комплексы), обеспечивающие доступ к любой службе Интернета, так и специализированные программы, обычно предоставляющие более

Адресация и протоколы в Интернете
Компьютер, подключенный к Интернету, называется ХОСТОМ. Для идентификации каждого хоста в сети имеются две системы адресов, всегда действующие совместно. IР-адрес. Первая

Свойства компьютерных вирусов
Сейчас применяются персональные компьютеры, в которых пользователь имеет свободный доступ ко всем ресурсам машины. Именно это открыло возможность для опасности, которая получила название компьютерн

Программы обнаружения и защиты от вирусов
Для обнаружения, удаления и защиты от компьютерных вирусов разработано несколько видов специальных программ, которые позволяют обнаруживать и уничтожать вирусы. Такие программы называются ант

Информационно-вычислительная сеть (ИВС) - два или более компьютеров, соединенных посредством каналов передачи данных (линий проводной или радиосвязи, линий оптической связи) с целью объединения ресурсов и обмена информацией. Под ресурсами понимаются аппаратные средства и программные средства.
Соединение компьютеров в сеть обеспечивает следующие основные возможности: объединение ресурсов - возможность резервировать вычислительные мощности и средства передачи данных на случай выхода из строя отдельных из них с целью быстрого восстановления нормальной работы сети; разделение ресурсов - возможность стабилизировать и повысить уровень загрузки компьютеров и дорогостоящего периферийного оборудования, управлять периферийными устройствами; разделение данных - возможность создавать распределенные базы данных, размещаемые в памяти отдельных компьютеров, и управлять ими с периферийных рабочих мест; разделение программных средств - возможность совместного использования программных средств; разделение вычислительных ресурсов - возможность организовать параллельную обработку данных; используя для обработки данных другие системы, входящие в сеть; многопользовательский режим.
В целом, как показала практика, стоимость обработки данных в вычислительных сетях, за счет расширения возможностей обработки данных, лучшей загрузки ресурсов и повышения надежности функционирования системы, не менее чем в полтора раза ниже по сравнению с обработкой аналогичных данных на автономных компьютерах.
При объединении компьютеров в сеть система должна сохранять надежность, т.е. отказ какого-либо компьютера не должен приводить
к остановке работы системы, и, более того, должна обеспечиваться передача функций отказавшего компьютера на другой компьютер сети.
На сегодняшний день более 130 млн компьютеров, т.е. более 80%, объединены в информационно-вычислительные сети, начиная от малых локальных сетей до глобальных сетей типа Internet. Тенденция к объединению компьютеров в сети обусловлена рядом причин, таких как: необходимость получения и передачи сообщений не отходя от рабочего места; необходимость быстрого обмена информацией между пользователями; возможность быстрого получения разнообразной информации, вне зависимости от ее местонахождения.
Бурное развитие компьютерных сетей и подключение все большего числа персональных компьютеров к глобальным сетям привело в последние десятилетия к формированию основ концепции сетевого компьютера. Суть ее заключается в том, что ПК, работающий в сети, получает определенные преимущества перед автономным ПК: программы загружаются непосредственно из сети; нет необходимости иметь на ПК жесткий диск; экономятся время и средства на покупку и обновление ПО, так как оно устанавливается и обновляется через сеть; имеется доступ к электронной почте и ресурсам Internet.
Все функции по установке и обновлению программного обеспечения сетевого компьютера, наряду с другими функциями по поддержке функционирования сети, берут на себя провайдеры, обслуживающие сеть за небольшую абонентскую плату.

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.

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

Производительность

пропускная способность

Надежность

Защищенность информации

Прозрачность

Масштабируемость и универсальность

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:

Пример

С точки зрения технического обеспечения ИВС содержит:

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).

вида коммутации

Пример

виртуальных каналов

Пример

Примеры

локальной

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:

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.

целей

функций

Например

общие

требования

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 топологии сети, то есть схемы соединения компьютеров, кабельной системы и других сетевых компонентов; Выбор протокола передачи данных; Выбор типа кабельной системы; Выбор сетевого оборудования.

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:

Неразрушающее (сеть продолжает функционировать нормально); Разрушающее.

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.

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 .