Читать книгу Курс АСУ ТП непрерывных производств. Конспект лекций - Станислав Львович Горобченко - Страница 3

2.1. Основные понятия сетевой терминологии

Понятие сети

Сеть – это совокупность объектов, образуемых устройствами передачи и обработки данных. Международная организация по стандартизации определила вычислительную сеть как последовательную бит-ориентированную передачу информации между связанными друг с другом независимыми устройствами.

По территориальному признаку различают:

Локальные

Глобальные

–– Городские

–– Региональные

–– Национальные

–– Транснациональные

Локальные вычислительные сети (ЛВС) или LocalAreaNetwork (LAN), расположенные в одном или нескольких близко расположенных зданиях. ЛВС обычно размещаются в рамках какой-либо организации (корпорации, учреждения), поэтому их называют корпоративными.

Распределенные компьютерные сети, глобальные или WideAreaNetwork (WAN), расположенные в разных зданиях, городах и странах, которые бывают территориальными, смешанными и глобальными. В зависимости от этого глобальные сети бывают четырех основных видов: городские, региональные, национальные и транснациональные. В качестве примеров распределенных сетей очень большого масштаба можно назвать: Internet, EUNET, Relcom, FIDO.

Коммуникационная сеть

Коммуникационная сеть предназначена для передачи данных по каналам связи, также она выполняет задачи с преобразованием данных.

Канал связи – путь или средство, по которому передаются сигналы. Существуют:

– Физический – соединение на основе витых пар, коаксиальных кабелей, оптических каналов или эфира.

– Логический – маршрут, проложенный между физическими каналами и узлами коммутации.

а)

б)

в)

Рис. 2.1. Организация физических каналов связи

а) витая пара; б) коаксиальный кабель; в) оптоволоконный кабель

Информационная сеть

Информационная сеть – предназначена для хранения информации и состоит из информационных систем.Информационная система – объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информации.

Протокол, трафик и метод доступа

Протокол – это совокупность правил, устанавливающих формат и процедуры обмена информацией между двумя или несколькими устройствами.

Трафик – это поток сообщений в сети передачи данных. Под ним понимают количественное измерение в выбранных точках сети числа проходящих блоков данных и их длины, выраженное в битах в секунду.

Метод доступа – это способ определения того, какая из рабочих станций сможет следующей использовать канал связи и как управлять доступом к каналу связи

Топология

Топология – это описание физических соединений в сети, указывающее какие рабочие станции могут связываться между собой.

Рис.2.2. Топология сетей

Архитектура сетей

Архитектура – это концепция, определяющая взаимосвязь, структуру и функции взаимодействия рабочих станций в сети. Она предусматривает логическую, функциональную и физическую организацию технических и программных средств

Основные виды архитектур:

– Терминал – Главный компьютер

– Клиент – Сервер

– Одноранговая

Состав сетей

В состав сети в общем случае включается следующие элементы:

– сетевые компьютеры (оснащенные сетевым адаптером);

– каналы связи (кабельные, спутниковые, телефонные, цифровые, волоконно-оптические, радиоканалы и др.);

– различного рода преобразователи сигналов;

– сетевое оборудование.

Виды сетей

Различают два понятия сети: коммуникационная сеть и информационная сеть (рис. 1.1).

– Коммуникационная сеть предназначена для передачи данных, также она выполняет задачи, связанные с преобразованием данных. Коммуникационные сети различаются по типу используемых физических средств соединения.

– Информационная сеть предназначена для хранения информации и состоит из информационных систем.

Рис. 2.3. Информационные и коммуникационные сети

Компьютерная сеть

Компьютерная сеть состоит из информационных систем и каналов связи.

– Под информационной системой следует понимать объект, способный осуществлять хранение, обработку или передачу информация. В состав информационной системы входят: компьютеры, программы, пользователи и другие составляющие, предназначенные для процесса обработки и передачи данных

– Под каналом связи следует понимать путь или средство, по которому передаются сигналы. Средство передачи сигналов называют абонентским, или физическим, каналом.

– Логический канал – это путь для передачи данных от одной системы к другой. Логический канал прокладывается по маршруту в одном или нескольких физических каналах.

– Протокол – это совокупность правил, устанавливающих формат и процедуры обмена информацией между двумя или несколькими устройствами.

– Топология – это описание физических соединений в сети, указывающее какие рабочие станции могут связываться между собой.

– Архитектура – это концепция, определяющая взаимосвязь, структуру и функции взаимодействия рабочих станций в сети.

2.2. Преимущества использования сетей

Соединенные в сеть компьютеры обмениваются информацией и совместно используют периферийное оборудование и устройства хранения информации рис. 2.4.

Рис. 2.4. Использование периферийного оборудования

Компьютерная сеть позволит совместно использовать периферийные устройства, включая:

– принтеры;

– плоттеры;

– дисковые накопители;

– приводы CD-ROM;

– дисководы;

– стримеры;

– сканеры;

– факс-модемы;

Компьютерная сеть позволяет совместно использовать информационные ресурсы:

– каталоги;

– файлы;

– прикладные программы;

– игры;

– базы данных;

– текстовые процессоры.

2.3. Архитектура сетей

Определение архитектуры сети

Архитектура сетиопределяет основные элементы сети, характеризует ее общую логическую организацию, техническое обеспечение, программное обеспечение, описывает методы кодирования. Архитектура также определяет принципы функционирования и интерфейс пользователя.

Виды сетевых архитектур

Архитектура "терминал-главный компьютер"

Это концепция информационной сети, в которой вся обработка данных осуществляется одним или группой главных компьютеров.

Рассматриваемая архитектура предполагает два типа оборудования:

– главный компьютер, где осуществляется управление сетью, хранение и обработка данных;

– терминалы, предназначенные для передачи главному компьютеру команд на организацию сеансов и выполнение заданий, ввода данных для выполнения заданий и получения результатов.

Главный компьютер через мультиплексоры передачи данных (МПД) взаимодействует с терминалами, как представлено на рисунке ниже.

Рис.2.5. Архитектура "Терминал-главный компьютер"

Одноранговая архитектура

К одноранговым сетям относятся малые сети, где любая рабочая станция может выполнять одновременно функции файлового сервера и рабочей станции.

В одноранговых сетях дисковое пространство и файлы на любом компьютере могут быть общими.

Одноранговые сети являются наиболее легким и дешевым типом сетей для установки. Они на компьютере требуют, кроме сетевой карты и сетевого носителя, только операционной системы Windows 2000/02 или WindowsforWorkgroups. При соединении компьютеров, пользователи могут предоставлять ресурсы и информацию в совместное пользование.

Достоинства и недостатки одноранговых сетей

Достоинства:

– они легки в установке и настройке;

– отдельные ПК не зависят от выделенного сервера;

– пользователи в состоянии контролировать свои ресурсы;

– малая стоимость и легкая эксплуатация;

– минимум оборудования и программного обеспечения;

– нет необходимости в администраторе;

– хорошо подходят для сетей с количеством пользователей, непревышающим десяти.

Недостатки:

Существенным недостатком одноранговых сетей является отсутствие централизованного администрирования.

Использование одноранговой архитектуры не исключает применения в той же сети также архитектуры "терминал – главный компьютер" или архитектуры "клиент- сервер".

Архитектура "Клиент-сервер"

Это концепция информационной сети, в которой основная часть ее ресурсов сосредоточена в серверах, обслуживающих своих клиентов.

Рис.2.6. Архитектура "Клиент-сервер"

Рассматриваемая архитектура определяет два типа компонентов: серверы и клиенты.

Сервер – это объект, представляющий сервис – другим объектам сети по их запросам.

Клиенты – это рабочие станции, которые используют ресурсы сервера и предоставляют удобные интерфейсы пользователя.

В сетях с выделенным файловым сервером на выделенном автономном ПК устанавливается серверная сетевая операционная система. Этот ПК становится сервером. Программное обеспечение(ПО), установленное на рабочей станции, позволяет ей обмениваться данными с сервером.

Сети на базе серверов имеют лучшие характеристики и повышенную надежность. Сервер владеет главными ресурсами сети, к которым обращаются остальные рабочие станции.

Достоинства и недостатки клиент-серверной архитектуры

Достоинства:

– позволяют организовывать сети с большим количествомрабочих станций;

– обеспечивают централизованное управление учетнымизаписями пользователей, безопасностью и доступом, чтоупрощает сетевое администрирование;

– эффективный доступ к сетевым ресурсам;

– пользователю нужен один пароль для входа в сеть и для получения доступа ко всем ресурсам, на которые распространяются права пользователя.

Недостатки:

– неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной, как минимум потерю сетевых ресурсов;

– требуют квалифицированного персонала для администрирования;

– имеют более высокую стоимость сетей и сетевого оборудования.

Выбор архитектуры

Следует выбрать одноранговую сеть, если:

– количество пользователей не превышает десяти;

– все машины находятся близко друг от друга;

– имеют место небольшие финансовые возможности;

– нет необходимости в специализированном сервере, таком как сервер БД, факс- сервер или какой-либо другой;

– нет возможности или необходимости в централизованном администрировании.

Следует выбрать клиент-серверную сеть, если:

– количество пользователей превышает десять;

– требуется централизованное управление, безопасность, управление ресурсами или резервное копирование;

– необходим специализированный сервер;

– нужен доступ к глобальной сети;

– требуется разделять ресурсы на уровне пользователей.