Реферат: Учебно-методическое пособие представляет собой первую часть конспекта лекций по дисциплине «Компьютерные сети и системы»

«ЛОКАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ»


Аннотация


Данное учебно-методическое пособие представляет собой первую часть конспекта лекций по дисциплине «Компьютерные сети и системы».

В пособии последовательно рассматриваются причины возникновения компьютерных сетей и достоинства работы в них; понятия интерфейсов, протоколов и их стеков; семиуровневая модель взаимодействия открытых систем OSI; сравнение с нею популярных стеков протоколов TCP/IP, IPX/SPX и NetBEUI/SMB; основные аппаратные и программные компоненты компьютерных сетей; физические и логические топологии сетей.

Подробно рассматриваются принципы функционирования самых популярных сетевых технологий, включая и высокоскоростные, – Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, Gigabit Ethernet, а также определяющие их спецификации и стандарты.

Рассмотрены основные характеристики протоколов обмена данными и особенности работы этих протоколов на канальном уровне. Изучаются принципы функционирования коммуникационного сетевого оборудования физического и канального уровня: сетевых адаптеров, концентраторов и повторителей, мостов и коммутаторов, анализируются их основные и дополнительные функции.


Содержание
Содержание 3

Эволюция компьютерных сетей 6

Достоинства работы в сети 9

Разделение жестких дисков 9

Разделение принтеров и других устройств ввода - вывода 10

Разделение коммуникационных устройств 10

^ Разделение программных пакетов 10

Разделение данных 11

Многопользовательское программное обеспечение 11

Доступ к другим компьютерным системам 12

Аппаратные и программные компоненты сети 12

Понятие сети 12

Серверы 13

Рабочие станции 15

Сетевой адаптер 15

Сетевая операционная система 16

Коммуникационное оборудование 16

Повторители и концентраторы/хабы 16

Мосты 17

Коммутаторы 18

Маршрутизаторы 18

Шлюзы 19

Сетевые службы 20

Топологии физических и логических связей в сетях 20

Семиуровневая модель OSI 23

Многоуровневый подход 23

Стеки протоколов и интерфейсы взаимодействия в сети 23

^ Понятие об открытой системе 24

Модель взаимодействия открытых систем OSI 25

Базовые сетевые понятия 28

Стеки протоколов TCP/IP. IPX/SPX и NetBIOS/SMB 29

Стек TCP/IP 29

Стек IPX/SPX 30

Стек NetBIOS/SMB 30

Методы и протоколы передачи данных 32

Асинхронные протоколы 32

Синхронные протоколы 32

Символьно-ориентированные протоколы 33

Бит-ориентированные протоколы 33

Передача с установлением соединения и без установления соединения 34

Методы обнаружения и коррекции ошибок в сетях 35

Стандартные технологии локальных компьютерных сетей 38

Толстая Ethernet 39

Тонкая Ethernet 42

Ethernet на витой паре 43

Ethernet на оптоволоконном кабеле 46

Интегрированные сети Ethernet 46

Метод доступа к передающей среде CSMA/CD 47

Время двойного оборота и распознавание коллизий 49

^ Адресация в сети Ethernet 50

Реализация физического и канального уровней в сети Ethernet 50

Кодирование сигнала на физическом уровне. Манчестерский код 50

Подуровень MAC канального уровня 51

Подуровень LLC канального уровня 51

^ Типы кадров сети Ethernet 56

Формат кадра в оригинальной системе Ethernet 56

Формат кадра Ethernet RAW 802.3 57

Формат кадра стандарта Ethernet IEEE 802.3/LLC 57

Формат кадра Ethernet SNAP 58

Сеть Token Ring 58

Метод доступа к передающей среде 58

Управление сетью Token Ring 59

Пакеты Token Ring 61

Устройства MAU и кабельная проводка Token Ring 64

Сеть Arcnet 65

Высокоскоростные сетевые технологии 65

Сети FDDI и CDDI 66

Fast Ethernet и 100GV-AnyLAN 69

Fast Ethernet 69

100VG-AnyLAN 74

Gigabit Ethernet 75

Коммуникационные устройства канального и физического уровней 77

Сетевые адаптеры 77

Концентраторы 79

Управление концентратором по протоколу SNMP 81

Логическая структуризация сети с помощью мостов и коммутаторов 83

Алгоритм работы прозрачного моста 84

^ Алгоритм работы моста с маршрутизацией от источника 85

Коммутаторы локальных сетей 87

Полнодуплексные протоколы локальных сетей 88

Техническая реализация коммутаторов 89

Характеристики коммутаторов 92

Дополнительные функции коммутаторов 93

Рекомендуемая литература 95



^ Эволюция компьютерных сетей
Концепция компьютерных сетей является логическим результатом развития компьютерных технологий.

Пакетные системы. Первые компьютеры 50-х годов – большие, громоздкие и дорогие – предназначались для очень небольшого числа избранных пользователей. Такие компьютеры не были предназначены для интерактивной работы с пользователями и использовались в режиме пакетной обработки.

^ Системы пакетной обработки строились, как правило, на базе мэйнфрейма – мощного компьютера универсального назначения. Пользователи подготавливали перфокарты, содержащие данные и команды своих программ, и передавали их в вычислительный центр (ВЦ). Операторы ВЦ компоновали пакеты перфокарт, вводили их содержимое в компьютер, выполняли программы пользователей, а распечатанные результаты обычно выдавались пользователям на другой день.

В то время пакетный режим был самым эффективным режимом использования вычислительной мощности, т.к. он позволял выполнить в единицу времени больше пользовательских задач, чем другие режимы. Во главу угла в пакетных системах ставилась эффективность работы самого дорогого устройства ЭВМ – процессора, в ущерб эффективности работы использующих его специалистов.

Многотерминальные системы. По мере удешевления процессоров в начале
60-х годов появились новые способы организации вычислительного процесса, которые позволили учесть интересы пользователей, - начали развиваться интерактивные многотерминальные системы разделения времени (рис.1).




Рис.1. Многотерминальная вычислительная система


В таких системах мэйнфрейм одновременно разделялся несколькими пользователями, а каждый пользователь получал в свое распоряжение терминал, с помощью которого он мог вести диалог с компьютером. Время реакции системы на ввод пользователей выбиралось достаточно малым, чтобы любому пользователю не была слишком заметна параллельная работа с компьютером других пользователей. Терминалы, выйдя за пределы вычислительного центра, рассредоточились по всему предприятию. И хотя вычислительная мощность оставалась полностью централизованной, некоторые функции (такие как ввод и вывод данных) стали распределенными.

Такие многотерминальные централизованные системы внешне уже были очень похожи на локальные вычислительные сети. Действительно, рядовой пользователь работу за своим терминалом воспринимал примерно так же, как сейчас он воспринимает работу за подключенным к сети персональным компьютером. Пользователь мог получать доступ к общим файлам и периферийным устройствам, при этом у него создавалась иллюзия полного единоличного владения компьютером, ибо он мог запустить нужную ему программу в любой момент времени и почти сразу же получить результат.

Таким образом, многотерминальные системы, работающие в режиме разделения времени, стали первым шагом на пути создания локальных вычислительных сетей. Но до появления настоящих компьютерных сетей еще нужно было пройти большой путь, т.к. многотерминальные системы, хотя и имели внешние черты распределенных систем, все же сохраняли централизованный характер обработки.

С другой стороны, потребность предприятий в создании локальных сетей в это время еще не созрела: на предприятии просто нечего было объединять в сеть, т.к. из-за большой стоимости вычислительной техники предприятия не могли позволить себе купить сразу несколько ЭВМ. В этот период выполнялся так называемый «закон Гроша», который эмпирически отражал уровень технологии того времени и утверждал, что производительность компьютера прямо пропорциональна квадрату его стоимости. Отсюда следует, что за одну и ту же сумму выгоднее купить одну мощную машину, чем несколько менее мощных ЭВМ с такой же суммарной производительностью.

Первые глобальные сети. Тем не менее, потребность в соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга в то время уже назрела. Началось все с решения более простой задачи – подключения к компьютеру терминалов, удаленных на сотни и даже тысячи километров. Удаленные терминалы соединялись с компьютерами через телефонные линии связи с помощью модемов. Такие сети позволили пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса супер-ЭВМ.

Затем появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа «терминал-компьютер» были реализованы и удаленные связи типа «компьютер-компьютер». Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что, собственно, и является базовым механизмом любой вычислительной сети. Используя этот механизм, в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, электронной почты и др.

Таким образом, хронологически первыми появились глобальные вычислительные сети. Именно при построении глобальных сетей были предложены и отработаны на практике многие основные идеи и концепции современных компьютерных сетей: многоуровневое построение коммуникационных протоколов, технология коммутации пакетов, маршрутизация пакетов в составных сетях и т.д.

Первые локальные сети. В начале 70-х годов произошел технологический прорыв в области производства компьютерных компонентов – появились большие интегральные схемы (БИС). Их сравнительно невысокая стоимость и высокие функциональные возможности привели к созданию миникомпьютеров. Закон Гроша перестал работать, т.к. десяток миникомпьютеров теперь выполнял некоторые сложные задачи быстрее мэйнфрейма, а стоимость миникомпьютеров была значительно меньше стоимости мэйнфрейма.

Даже небольшие подразделения предприятий получили возможность закупать для себя миникомпьютеры, которые выполняли задачи управления технологическим оборудованием, складом и др. Таким образом, появилась концепция распределения компьютерных ресурсов по всему предприятию. Однако при этом все компьютеры предприятия работали автономно.

Со временем предприятия стали соединять свои миникомпьютеры вместе и разрабатывать программное обеспечение, необходимое для их взаимодействия. В результате появились первые локальные сети. Они во многом отличались от современных сетей и, прежде всего, разнообразными нестандартными устройствами сопряжения.

Создание стандартных технологий ЛВС. В середине 80-х годов утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть – Ethernet, Arcnet, Token Ring. Мощным стимулом для их развития явились персональные компьютеры (ПК). Последние стали идеальными элементами для построения сетей – с одной стороны, они были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения, с другой стороны, их индивидуальной мощности не хватало для решения ряда сложных задач. Кроме того, стояла проблема разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов. Поэтому ПК стали преобладать в локальных сетях, причем и в качестве сетевых серверов, потеснив с этих привычных ролей миникомпьютеры и мэйнфреймы. Стандартные сетевые технологии превратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу.

Локальные сети в сравнении с глобальными сетями внесли много нового и в способы организации работы пользователей. Доступ к разделяемым ресурсам стал гораздо удобнее - теперь пользователь мог просто просматривать списки имеющихся ресурсов, а не запоминать их идентификаторы или имена, а после соединения с удаленным ресурсом с последним можно было работать точно так же, как и с локальным, используя стандартные средства ПК.

Современные тенденции. Сегодня разрыв между низкоскоростными глобальными и высокоскоростными локальными сетями постоянно сокращается из-за появления высокопропускных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей. В глобальных сетях появились службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Подобные примеры в большом количестве демонстрирует знаменитая глобальная сеть Internet.

Изменяются и локальные сети. Вместо соединяющего компьютеры пассивного кабеля появилось разнообразное коммуникационное оборудование – коммутаторы, шлюзы, маршрутизаторы. Благодаря активному оборудованию появилась возможность построения больших корпоративных сетей, насчитывающих тысячи компьютеров и имеющих сложную структуру. Возродился интерес к крупным компьютерам, которые сейчас используются в качестве мощных серверов.

Проявилась еще одна очень важная тенденция, затрагивающая как локальные, так и глобальные сети. В них стала обрабатываться несвойственная ранее сетям информация – звук, видеоизображения, графика. Появление трафика реального времени, чувствительного к задержкам передаваемых пакетов, потребовало внесения изменений в работу протоколов, сетевых операционных систем и коммуникационного оборудования (традиционные службы вычислительных систем, такие как передача файлов или электронная почта, создают малочувствительный к задержкам трафик, и все элементы сетей раньше разрабатывались в расчете на него).

Сегодня эти проблемы решаются разными способами, в том числе и с помощью специально рассчитанной для передачи такого трафика технологии АТМ. Однако, несмотря на значительные усилия в этом направлении, до заветной цели – слияния воедино сетевых, информационных, телевизионных, телефонных и других технологий - еще далеко.
^ Достоинства работы в сети
У персонального компьютера, при всей его полезности и дружественности интерфейса, есть один серьезный недостаток: он является устройством для одного пользователя и не предназначен для разделения своих ресурсов. На отдельном ПК должны находиться собственные копии всех используемых на нем программ и данных для них. Чтобы на данном компьютере использовать принтер, его нужно подключить к параллельному порту именно данного ПК и т.д.

Такая изолированность ведет к дублированию аппаратных и программных средств. Если, например, в какой-то компании имеется 30 персональных компьютеров, и все их пользователи должны использовать электронную таблицу, то необходимо приобрести 30 копий соответствующей программы. Аналогично, каждому пользователю нужно предоставить отдельный диск, принтер, сканер, плоттер и другое периферийное оборудование.

Проблемы этим не ограничиваются. Предположим, что компания создает систему управления базой данных для учета своих товаров и запускает ее в отделе учета. Первое время все идет хорошо. Один человек обновляет базу данных, а остальные пользователи время от времени используют этот ПК для того, чтобы узнать, каков запас конкретного товара, или подготовить необходимый отчет. Программа оказывается полезной, и потребность в ней растет. Поскольку в каждый момент времени этой программой может пользоваться только один человек, очень скоро может случиться, что для поддержания базы данных и ее использования в сутках не хватает часов.

Сеть компьютеров способна превратить группу отдельных ПК в скоординированную многопользовательскую компьютерную систему. Соединенные сетью пользователи не испытывают описанных ограничений. Пользователь, подключенный к сети, может легко, а главное, законно разделять копии программного обеспечения с другими пользователями, а также имеет доступ к подключенным к сети принтерам, плоттерам, приводам компакт – дисков, модемам и т.д. Упомянутая система управления товарами, будучи реализованной в сети, может быть доступна многим пользователям одновременно.

Еще одним преимуществом сетей является то, что во многих компаниях сети стали средством коммуникации, столь же необходимым, как телефоны и факсы, письма и записки. Действующая в сети система электронной почты позволяет пользователям обмениваться информацией оперативно, как по телефону, и подробно, как с помощью писем. В сети могут храниться библиотеки важных документов и другая справочная информация, доступная всем пользователям. Эффективность такого доступа недостижима при использовании обычных бумажных документов.

Информация, которую можно получить по сети, не исчерпывается только текстовыми документами. В высокопроизводительных сетях рабочие станции могут также получать звуковую и видеоинформацию.
^ Разделение жестких дисков
Первоначально локальные сети в значительной степени предназначались для разделения дискового пространства. Тогда, на заре развития ПК, жесткие диски стоили очень дорого – часто в несколько раз дороже, чем сам ПК. Поэтому имело смысл подключить к одному жесткому диску несколько компьютеров, т.к. при этом стоимость жесткого диска разделялась между несколькими пользователями.

Сегодняшние сети по-прежнему базируются на концепции совместного доступа к одному или нескольким общим жестким дискам. Эти жесткие диски устанавливаются на специальных разделяемых ПК, называемых файловыми серверами.

Совместный доступ к общему диску имеет много преимуществ. Наиболее очевидное из них – сокращение расходов. Если несколько пользователей могут разделять жесткий диск файлового сервера, то им не нужны собственные жесткие диски. Кроме того, хранение всех файлов на файловом сервере упрощает резервное копирование и обеспечение безопасности данных.

Сети предоставляют в совместное использование и другие разделяемые устройства хранения информации: стримеры, оптические диски, CD-ROM и др. На таких устройствах часто хранятся резервные копии ПО, а также большие разделяемые информационные базы данных или библиотеки текстовых, графических и других файлов.
^ Разделение принтеров и других устройств ввода - вывода
Сети делают простым совместное использование принтеров. Если подключить принтер к файловому серверу, к серверу печати или соответствующим образом сконфигурированной рабочей станции, то все компьютеры сети могут иметь доступ к этому принтеру.

При этом можно пожертвовать количеством ради качества: вместо того, чтобы покупать каждому пользователю дешевый принтер, можно приобрести небольшое число высококачественных принтеров. Пользователи сети могут также иметь доступ к более широкому набору принтеров, например, к сети можно подключить по одному матричному, струйному и лазерному принтеру.

Аналогично сеть можно использовать для разделения других устройств ввода-вывода: плоттеров, сканеров, оборудования для изготовления слайдов, проекторов OverHead и т.д.
^ Разделение коммуникационных устройств
Кроме связи с большими компьютерами (mainframes) и мини-компьютерами, часто возникает необходимость использовать модем для передачи данных на удаленный ПК или для удаленного доступа к таким средствам как, например, доски объявлений (bulletin boards). Существуют модемные серверы, с помощью которых можно разделять модем(ы), позволяя пользователям сети связываться через один или несколько модемов с внешним миром по телефонным линиям связи.

Сравнительно новым в использовании сетей является разделения факсимильного оборудования. Факсимильная связь сейчас широко применяется для пересылки документов по телефонным линиям, и сеть может облегчить эту задачу. Можно, например, создать документ с помощью текстового редактора, а затем переслать его по сети на разделяемый факс, который, в свою очередь, перешлет документ на факс в месте назначения. Аналогично, если вы получили факс, его можно распечатать на ближайшем сетевом принтере или вывести на экран своего ПК. Сетевые факсы могут также разослать факс одновременно в несколько мест, используя список рассылки, задаваемый пользователем.
^ Разделение программных пакетов
Сети предоставляют различные способы разделения программного обеспечения. Можно разделять программы, применяя сетевые версии наиболее широко используемых программ. Кроме того, можно создавать многопользовательские приложения, позволяющие многим пользователям работать с программой и ее данными одновременно.

Выше уже упоминались издержки использования одинаковых программ на множестве компьютеров. Во многих компаниях это приводит к наличию большого числа нелегальных копий программ. Кроме того, кто-то должен вести тщательный учет программного обеспечения с тем, чтобы каждая индивидуальная легальная копия была учтена и правильно модернизирована.

Процесс поддержания соответствия конфигураций программного обеспечения на отдельных компьютерах также становится беспорядочным. Если изготовитель какого-либо пакета присылает "заплату", исправляющую некоторую недоработку, придется откорректировать пакет на каждом компьютере.

Прекрасным решением всех этих проблем является использование сетевых версий программ. Поскольку сетевая версия программы хранится в одном месте – на жестком диске файлового сервера, - то управление конфигурацией и обновление программ резко облегчаются. При этом можно даже получить экономическую выгоду при закупке программы, если приобрести лицензию на одновременное использование (на некоторые программы, например, электронной почты, предоставляется только лицензия на пользователя).
^ Разделение данных
Поскольку всем пользователям доступны общие жесткие диски, возможен совместный доступ к данным на этих дисках. Например, на жестком диске файлового сервера можно хранить библиотеку электронных таблиц с набором технических расчетов, каталог с учебными планами и программами, справочную документацию.

Некоторые типы программного обеспечения, в особенности СУБД, специально разрабатываются таким образом, чтобы обеспечить возможность одновременной работы нескольких пользователей с одним и тем же файлом. Другие пакеты, такие как текстовые процессоры или электронные таблицы, строятся так, чтобы обновить файл в данный момент времени мог только один пользователь. В то же самое время другие пользователи могут этот файл читать.
^ Многопользовательское программное обеспечение
Некоторые программные пакеты разрабатываются специально для использования в сети. Электронная почта (e-mail) – типичный пример многопользовательского пакета. Полномасштабный пакет электронной почты позволяет посылать сообщения, а также файлы и графики другим пользователям сети. Электронная почта особенно удобна в больших сетях, охватывающих несколько зданий. И в больших, и в малых сетях электронная почта стала эффективной альтернативой переписке и телефонным переговорам.

Еще один тип многопользовательского сетевого программного обеспечения предназначен для составления групповых расписаний (group calendaring). Оно помогает составлять расписания встреч и другой совместной деятельности в рабочей группе, дает возможность просматривать расписания других пользователей. Существуют также пакеты группового обеспечения (groupware). Используя такой пакет, в рабочей группе можно обмениваться документами, добавляя к ним примечания и комментарии. Кроме того, пакеты группового обеспечения позволяют пользователям проводить электронные совещания по отдельным темам. Такие совещания с использованием сети концептуально подобны электронным доскам объявлений типа CompuServe.

Наконец, в сети можно использовать и традиционные виды многопользовательского программного обеспечения, которые раньше использовались только на мини- и больших компьютерах - многопользовательские системы учета, базы данных и др. Если в сети необходимо работать с высокопроизводительной базой данных, то используют сервер баз данных, предназначенный для скоростного доступа к данным и обработки запросов к базе. В отличие от файловых серверов, обеспечивающих сервис общего назначения, серверы баз данных предназначены для выполнения именно этой специфической задачи.
^ Доступ к другим компьютерным системам
Пользователю может потребоваться связаться с другими типами компьютеров. Так, во многих больших компаниях ПК заменили терминалы, использовавшиеся ранее для доступа к мини - и большим компьютерам. При использовании ПК в качестве такого терминала он должен быть оснащен специальной платой, позволяющей ему напрямую связаться с головным компьютером тем же способом, каким это делает обычный терминал. Такая связь называется эмуляцией терминала. Однако экономически оказалось более выгодным объединить все связи большого компьютера с множеством ПК в единственное подключение к сети и использовать его ресурсы через сетевой шлюз. Поскольку стоимость эмуляции терминала на отдельном ПК высока, экономия от использования шлюза может быть очень большой.
^ Аппаратные и программные компоненты сети Понятие сети
Компьютерной сетью называется совокупность узлов (компьютеров, терминалов, периферийных устройств), имеющих возможность информационного взаимодействия друг с другом через каналы передачи данных. Размеры сетей варьируются в очень широких пределах – от двух соединенных между собой компьютеров, размещенных на соседних столах, до миллионов компьютеров, разбросанных по всему миру.

По широте охвата компьютерные сети делятся на несколько категорий:

^ LAN (Local–Area Network) - локальные вычислительные сети (ЛВС), представляющие собой объединение компьютеров, расположенных в ограниченном пространстве. Для LAN обычно используется специализированная кабельная система, иногда используется беспроводная связь;

CAN (Campus-Area Network) – кампусные сети, объединяющие локальные сети близко расположенных зданий;

MAN (Metropolitan-Area Network) – компьютерные сети городского масштаба;

WAN (Wide-Area Network) – широкомасштабные компьютерные сети;

GAN (Global-Area Network) – глобальные компьютерные сети, наиболее ярким примером которых является Internet.

Для более крупных сетей также могут использоваться специализированные проводные/беспроводные линии связи или применяется инфраструктура существующих публичных линий связи, в первую очередь, телефонных.

Поток информации, передаваемый по сети, называется сетевым трафиком. Сетевой трафик кроме полезной информации включает и служебные данные – неизбежные накладные расходы на организацию взаимодействия узлов сети между собой.

Существующие сети функционируют в одном из двух режимов: однополосном и широкополосном (обычно однополосном). В однополосной сети вся пропускная способность канала связи в каждый момент времени используется для передачи только одного сигнала. Широкополосные сети по одной линии связи позволяют одновременно передавать нескольких сигналов (аналогично тому, как по ТВ кабелю на телевизор одновременно поступают сигналы нескольких телевизионных каналов).

Для обеспечения безошибочности и максимального удобства передачи информации сетевые операции регулируются набором правил и соглашений, называемых протоколами и интерфейсами. Протоколы и интерфейсы определяют типы разъемов и кабелей, сигналы, форматы данных, способы проверки ошибок, алгоритмы работы сетевых интерфейсов и узлов и пр.

Хотя существует большое число изделий и архитектур для построения сети, все сети состоят из одних и тех же аппаратных и программных компонентов, включающих:

серверы;

рабочие станции;

концентраторы;

сетевые карты;

сетевые порты;

коммуникационное оборудование;

среда передачи данных (канал связи);

программные драйверы;

сетевые операционные системы;

сетевые службы;

сетевые приложения.
Серверы
Серверы – это разделяемые, т.е. совместно используемые компьютеры сети. Сервер содержит некоторый ресурс, который он предоставляет запросившему этот ресурс пользователю. При установке сервера в сети ему присваивается уникальное имя, которое позволяет отличить данный сервер от других.

Самый общий вид сервера – файловый сервер (file server). Как следует из названия, основной ресурс файлового сервера – файлы. Для того чтобы компьютер стал файловым сервером, в принципе не требуется никакого специального оборудования. Любой компьютер с одним или несколькими жесткими дисками можно использовать в качестве файлового сервера. Однако, как правило, файловый сервер является более мощным компьютером, чем обычный ПК. Во-первых, емкость жесткого диска файлового сервера должна быть больше, чем у обычного компьютера, т.к. этот диск используется многими компьютерами. Во-вторых, файловым серверам требуется больше оперативной памяти: обычному ПК может быть достаточно 16-32 Мб памяти, серверу же для нормальной работы требуется 64-128 Мб и даже больше. И, наконец, чтобы сервер был менее подвержен отказам, аппаратура для файлового сервера выбирается более высокого качества, чем у обычных пользовательских ПК.

На рис.2 представлена схема взаимодействия клиента и файлового сервера при удаленном доступе к файлам. Программные клиентская и серверная части выполняют системные функции по обслуживанию запросов приложений компьютера A на удаленный доступ к файлам компьютера B (чтобы приложения компьютера B могли пользоваться файлами компьютера A, данную схему нужно симметрично дополнить клиентской частью для компьютера B и серверной – для компьютера A). Очень полезной и удобной функцией клиентской части является способность отличать запрос к удаленному файлу от запроса к локальному файлу. Отсюда и название, часто используемое для клиентской части сетевой ОС, – редиректор. Иногда функции распознавания запросов выделяются в отдельный программный модуль (как на рис.2), в этом случае редиректором называют не всю клиентскую часть, а только этот модуль.




Рис.2. Взаимодействие клиента и файлового сервера в сети


Помимо своей основной функции файловые серверы могут выполнять еще одну важную функцию - сервера печати. Они предоставляют пользователям доступ к подключенным к сети принтерам, т.к. функции печати и работа с файлами тесно взаимосвязаны. Когда вы что-то выводите на своем компьютере на печать, ОС преобразует этот вывод в файл и посылает его на файловый сервер как файл данных. Там он сохраняется в специальном подкаталоге – в пуле принтера, ожидая своей очереди быть напечатанным. Физически принтер может быть подключен к принтерному порту сервера, некоторой рабочей станции или прямо к сетевой кабельной системе.

Файловые серверы – наиболее общий, но не единственный тип сетевых серверов. Любой компьютер в сети, к которому имеют доступ другие компьютеры сети, может быть назван сервером. Так, ПК с модемом, к которому имеют доступ другие пользователи сети, - это модемный сервер, или асинхронный коммуникационный сервер. ПК с общим устройством для факсимильной связи представляет собой факс – сервер. ПК с разделяемым приводом CD-ROM можно считать CD-ROM – сервером. Шлюзы, о которых пойдет речь ниже, - это тоже серверы. К другим видам серверов относятся, например, SQL - серверы (серверы баз данных) и т.д.

Серверы могут быть выделенными (dedicated) или невыделенными (non-dedicated). Выделенный сервер – это ПК, который используется только как сервер, т.е. выполняет только серверную функцию. Невыделенный же сервер может работать одновременно и как сервер, и как рабочая станция. Выделенные серверы более устойчивы и производительны, поскольку их процессору не приходится делить время между несколькими задачами. Однако в небольших сетях или при невозможности приобретения дополнительного компьютера для сервера использование невыделенных серверов может быть оправданным.

Высокопроизводительные сети типа Novell NetWare 3.x/4.x или Windows NT требуют использования выделенных серверов, в то время как небольшие системы типа Novell NetWare 2.x, LANtastic, Personal NetWare, Windows for Workgroups, Windows 9x позволяют любому ПК работать одновременно и в качестве сервера, и в качестве рабочей станции. Сети с невыделенным сервером называются одноранговыми, т.к. все компьютеры такой сети, в принципе, равноправны.
^ Рабочие станции
Рабочие станции – это подключенные к сети персональные компьютеры, пользующиеся услугами серверов сети. В качестве рабочих станций могут использоваться обычные IBM – совместимые компьютеры с установленной на них операционной системой MS DOS, Windows и OS/2, компьютеры Macintosh, рабочие станции с ОС Unix.

Рабочие станции, подключенные к сети, в целом ничем не отличаются от изолированного компьютера, за исключением того, что им требуются сетевая карта и жесткие диски меньшего размера (т.к. они дополнительно используют жесткие диски файлового сервера). В некоторых сетях используют рабочие станции вообще без жестких дисков. Такие бездисковые рабочие станции используют только дисковое пространство файловых серверов.

Назначение рабочей станции - выполнять программы, полученные по сети, а назначение сервера – доставлять эти программы и данные рабочим станциям. В типичной сети рабочие станции выполняют большую часть обработки, тогда как файловые серверы предоставляют файлы для этой обработки. Такую схему обработки называют распределенной обработкой.
^ Сетевой адаптер
Любое устройство, подключаемое к сети, должно иметь сетевую карту или сетевой порт (некоторые принтеры, рабочие станции UNIX и Macintosh имеют встроенный сетевой порт, который используется вместо сетевой карты).

Сетевой адаптер – это установленная в компьютере плата сопряжения, подключенная к кабельной системе и способная поддерживать связь с коммуникационной средой сети. Эта плата также называется картой сетевого интерфейса NIC (Network Interface Card).

Обычно на сетевой карте имеется один или несколько портов для подключения сетевого кабеля для передачи и приема данных. Существует много разновидностей и типов сетевых адаптеров, но все они выполняют одну задачу: передают данные между компьютерами сети с большой скоростью.

Процесс передачи файла от файлового сервера к сетевому ПК состоит из нескольких шагов. Сначала файл попадает на карту сетевого адаптера сервера, где он преобразуется в кадры (frames). Максимальный размер этих кадров зависит от типа сетевого адаптера и обычно составляет 500..4000 байт. Если размер файла превышает размер одного кадра, то файл разбивается на несколько кадров. Затем сетевой адаптер сервера пересылает кадры данных по кабелю сети к сетевому адаптеру рабочей станции, запросившей файл.

На каждом сетевом компьютере должен быть установлен драйвер сетевого адаптера, управляющий его работой. Каждый такой драйвер предназначен только для определенного типа адаптера. К наиболее употребительным типам сетевых адаптеров для различных коммуникационных сред относятся Ethernet и Token Ring. При необходимости добиться максимальной производительности используются более скоростные типы адаптеров – Fast Ethernet, FDDI или ATM (Asynchronous Transfer Method – асинхронный метод передачи).

Помимо драйвера сетевого адаптера на компьютер, подключенный к сети, нужно установить еще один или несколько драйверов сетевых протоколов. Эти драйверы связывают высокоуровневое сетевое программное обеспечение с сетевым адаптером. Чтобы два удаленных компонента могли связаться по сети, они должны использовать одинаковые сетевые протоколы. Сетевые компьютеры могут одновременно конфигурироваться под несколько сетевых протоколов, например, под протоколы NetBEUI и TCP/IP.
^ Сетевая операционная система
Сложные процессы, протекающие в сетевом оборудовании, должны управляться сетевой операционной системой. Помимо стандартных задач, решаемых любой ОС (обеспечение доступа к жесткому диску, управление файлами и памятью и т.д.), сетевая операционная система дополнительно решает ряд специфических сетевых задач:

управляет работой файлового сервера;

обеспечивает совместную работу файлового сервера с рабочими станциями с целью облегчения использования сетевых ресурсов;

обеспечивает защиту файлового сервера от несанкционированного доступа;

управляет правами доступа пользователей к сети и прочие.

Примерами сетевых ОС являются операционные системы Novel