Методы доступа в лвс необходимы из за работы компьютеров
Интернет или, по-другому, всемирная сеть – это, конечно, хорошо. Но возможности соединения по ней ограничены "черепашьей" скоростью вашего модема и толщиной вашего кошелька.
Для объединения близко расположенных компьютеров без использования телефонных линий применяются ЛВС.
В свою очередь уже объединенные в ЛВС компьютеры могут быть подключены к Интернету.
Компьютерные сети можно классифицировать по многим признакам, например по удаленности сетевых узлов.
Расстояние между узлами | Масштаб сети | Обозначение |
0,1 км | Здание | Локальная сеть (Local Area Network) |
1-10 км | Город | Городская сеть (Metropolitan Area Network) |
10-1000 км | Страна | Глобальная сеть (Wide Area Network) |
Более 1000 км | Планета | Internet |
Локальная вычислительная сеть (ЛВС) – это совокупность компьютеров и других средств вычислительной техники (активного сетевого оборудования, принтеров, сканеров и т.п.), объединенных с помощью кабелей и сетевых адаптеров и работающих под управлением сетевой операционной системы. Вычислительные сети создаются для того, чтобы группа пользователей могла совместно задействовать одни и те же ресурсы: файлы, принтеры, модемы, процессоры и т.п. Каждый компьютер в сети оснащается сетевым адаптером, адаптеры соединяются с помощью сетевых кабелей и тем самым связывают компьютеры в единую сеть. Компьютер, подключенный к вычислительной сети, называется рабочей станцией или сервером, в зависимости от выполняемых им функций. Эффективно эксплуатировать мощности ЛВС позволяет применение технологии «клиент/сервер». В этом случае приложение делится на две части: клиентскую и серверную. Один или несколько наиболее мощных компьютеров сети конфигурируются как серверы приложений: на них выполняются серверные части приложений. Клиентские части выполняются на рабочих станциях; именно на рабочих станциях формируются запросы к серверам приложений и обрабатываются полученные результаты.
Различают сети с одним или несколькими выделенными серверами и сети без выделенных серверов, называемые одноранговыми сетями. Рассмотрим сначала локальные сети с выделенным сервером. В сетях с выделенным сервером именно ресурсы сервера, чаще всего дисковая память, доступны всем пользователям. Серверы, разделяемым ресурсом которых является дисковая память, называются файл-серверами. Можно сказать, что сервер обслуживает все рабочие станции. Файловый сервер обычно используется только администратором сети и не предназначен для решения прикладных задач. Поэтому он может быть оснащен недорогим, даже монохромным дисплеем. Однако файловые серверы почти всегда содержат несколько быстродействующих накопителей. Сервер должен быть высоконадежным, поскольку выход его из строя приведет к остановке работы всей сети. На файловом сервере, как правило, устанавливается сетевая операционная система.
ЛВС с выделенным сервером
При выборе компьютера на роль файлового сервера необходимо учитывать следующие факторы:
· скорость доступа к файлам, размещенным на жестком диске;
· емкость жесткого диска;
· объем оперативной памяти;
· уровень надежности сервера;
· степень защищенности данных.
Возникает вопрос, зачем файл-серверу высокое быстродействие, если прикладные программы выполняются на рабочих станциях? Во время работы большой ЛВС файловый сервер обрабатывает огромное количество запросов на обслуживание файлов, а на это затрачивается значительное процессорное время. Для того чтобы ускорить обслуживание запросов и создать у пользователя впечатление, что именно он является единственным клиентом сети, необходим быстродействующий процессор.
Но все же наиболее важным компонентом файлового сервера является дисковый накопитель. На нем хранятся все файлы пользователей сети. Быстрота доступа, емкость и надежность накопителя во многом определяют, насколько эффективным будет использование сети.
Сетевые ОС с выделенным файл-сервером обычно имеют более высокую производительность, поскольку они оптимизированы именно под выполнение операций с файлами. В принципе, никаких более важных действий на выделенном файл-сервере не выполняется. Значительного повышения производительности работы сервера можно добиться, увеличивая его оперативную память. В одноранговой сети нескольких мегабайт памяти может быть вполне достаточно, в то время как для крупной сети с выделенным файл-сервером желательна память объемом 128 и более мегабайт. Если файловый сервер снабжен оперативной памятью достаточного объема, то он имеет возможность именно в оперативной памяти хранить те области дискового пространства, к которым обращаются наиболее часто. Такой метод хорошо известен, часто применяется для ускорения доступа к данным на обычных ПК и называется методом кэширования. Ведь если идет обращение к файлу, данные которого в данный момент находятся в кэше, сервер может передать искомую информацию, не обращаясь к диску. В результате этого будет достигнут значительный временной выигрыш.
Сетевой адаптер, установленный на файловом сервере – это такое устройство, через которое проходят практически все данные, функционирующие в локальной сети. В связи с этим необходимо, чтобы этот адаптер работал быстро. Сетевой адаптер становится более быстродействующим в результате, во-первых, повышения его разрядности и, во-вторых, увеличения объема его собственного ОЗУ. На файл-сервере должен быть установлен сетевой адаптер для шины PCI, что позволяет поддерживать высокую скорость передачи данных.
В одноранговых сетях любой компьютер может быть и файловым сервером, и рабочей станцией одновременно. Преимущество одноранговых сетей заключается в том, что нет необходимости копировать все используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе любой пользователь сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним. Основной недостаток работы одноранговой сети заключается в значительном увеличении времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей. Следовательно, в одноранговых сетях каждый компьютер работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме.
Затраты на организацию одноранговых вычислительных сетей относительно небольшие. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность их использования резко уменьшается. Пороговое значение числа рабочих станций составляет, по оценкам фирмы Novell, – 25-30. Поэтому одноранговые сети используются только для относительно небольших рабочих групп.
Различают три наиболее распространенные сетевые архитектуры, которые используют и для одноранговых сетей и для сетей с выделенным файл-сервером. Это так называемые шинная, кольцевая и звездообразная структуры.
Рис. 81. Шинная структура одноранговой сети
В случае реализации шинной структуры все компьютеры связываются в цепочку. Причем на ее концах надо разместить так называемые терминаторы, служащие для гашения сигнала. Если же хотя бы один из компьютеров сети с шинной структурой оказывается неисправным, вся сеть в целом становится неработоспособной. В сетях с шинной архитектурой для объединения компьютеров используется тонкий и толстый кабель. Максимальная теоретически возможная пропускная способность таких сетей составляет 10 Мбит/с. Такой пропускной способности для современных приложений, использующих видео- и мультимедийные данные, явно недостаточно. Поэтому почти повсеместно применяются сети со звездообразной архитектурой.
Рис. 82. Звездообразная структура одноранговой сети
Для построения сети с звездообразной архитектурой в центре сети необходимо разместить концентратор. Его основная функция – обеспечение связи между компьютерами, входящими в сеть. То есть все компьютеры, включая файл-сервер, не связываются непосредственно друг с другом, а присоединяются к концентратору. Такая структура надежнее, поскольку в случае выхода из строя одной из рабочих станций все остальные сохраняют работоспособность. В сетях же с шинной топологией в случае повреждения кабеля хотя бы в одном месте происходит разрыв единственного физического канала, необходимого для движения сигнала. Кроме того, сети со звездообразной топологией поддерживают технологии Fast Ethernet и Gigabit Ethernet, что позволяет увеличить пропускную способность сети в десятки и даже сотни раз (разумеется, при использовании соответствующих сетевых адаптеров и кабелей).
Рис. 83. Кольцевая структура одноранговой сети
Кольцевая структура используется в основном в сетях Token Ring и мало чем отличается от шинной. Также в случае неисправности одного из сегментов сети вся сеть выходит из строя. Правда, отпадает необходимость в использовании терминаторов.
В сети любой структуры в каждый момент времени обмен данными может происходить только между двумя компьютерами одного сегмента. В случае ЛВС с выделенным файл-сервером – это файл-сервер и произвольная рабочая станция; в случае одноранговой ЛВС – это любые две рабочие станции, одна из которых выполняет функции файл-сервера. Упрощенно диалог между файл-сервером и рабочей станцией выглядит так: открыть файл – подтвердить открытие файла; передать данные файла – пересылка данных; закрыть файл – подтверждение закрытия файла. Управляет диалогом сетевая операционная система, клиентские части которой должны быть установлены на рабочих станциях.
Доступом к сетиназывают взаимодействие станции со средой передачи данных для обмена информацией с другими станциями. Управление доступом – это установление последовательности, в которой станции получают доступ к среде передачи данных, т.е. среда передачи данных разделяется между множеством сетевых объектов, подключенных к нему. Для корректного разделения решается задача множественного доступа. Множественный доступ – это механизм разделения во времени общего канала между рабочими станциями и серверами, включенными в сеть. Основная проблема при этом – это возникновение одновременной передачи от нескольких станций ( возникает конфликт ). Для снижения или устранения возможности возникновения конфликтов в сети и разработаны специальные алгоритмы – методы доступа.
Существует несколько групп методов доступа:
1.Централизованные и децентрализованные;
2. Детерминированные и случайные.
- Централизованный доступ управляется из центра управления сетью ( сервера ).
- Децентрализованные методы доступа функционируют на основе протоколов, принятых к исполнению всеми рабочими станциями сети, без каких-либо управляющих воздействий со стороны центра.
- Детерминированные методы доступа обеспечивают наиболее полное использование моноканала и описываются протоколами, дающими гарантию каждой станции на определенное время доступа к моноканалу. Наиболее распространены:
а) Метод опроса – используется в сетях с явно выраженным центром управления ( звездообразная топология ). Любая станция может осуществить передачу только с разрешения центрального узла. Центральный узел последовательно опрашивает все периферийные станции на наличии у них данных для передачи. Если у станции есть такие данные, то она извещает об этом центральный узел. В ответ центральный узел предоставляет монопольное право этой станции для использования канала с целью передачи данных.
б) Маркерный метод ( метод передачи полномочий ) – используется в сетях с кольцевой и шинной топологией. Использует пакет называемый маркером, который циркулирует в сети и регламентирует право передачи в ней. Маркер – служебный пакет определенного формата, в который пользователи могут поместить свои информационные пакеты. Имеет два состояния – свободен и занят. Последовательность передачи маркера от одной станции к другой определяется сервером. Рабочая станция, имеющая данные для передачи, анализирует, свободен маркер или занят. Если маркер свободен, то станция помещает в него пакет данных, устанавливает признак занятости и передает маркер дальше по сети. Станция, которой адресованы данные принимает маркер, считывает данные, сбрасывает признак занятости и отправляет его дальше по сети.
НР- начальный разделитель. Определяет начало маркера или пакета. Составляет 11110000.
КР – конечный разделитель. Имеет последовательность единиц и специальные электрические сигналы:
- бит промежуточного пакета – 11111101;
- бит обнаружения ошибки - 11111110.
УД – управление доступом. Состоит : PPPTMRRR,
где: РРР – бит приоритетности, отображает право рабочей станции на использование сети.
RRR – биты резервирования. Биты резервирования для передачи следующего кадра.
Т – бит маркера или бит пакета. Т=1 – маркер, Т=0 – пакет.
М – бит монитора. М=0 в нормальном режиме работы, М=1 – мониторинг сети или диагностика.
в) метод кольцевых слотов – в отличии от маркерного метода, по кольцу перемещается не один, а от 2 до 8 маркеров. Используется в сети FDDI.
г) Метод передачи маркера – используется в сетях с кольцевой топологией. Использует специальный пакет – маркер. Метод похож на маркерный метод (метод передачи полномочий), но движением маркера по сети из центра сети ( сервера ) не управляют.
д) Метод включения маркера – используется в сетях с кольцевой топологией. Использует свободно циркулирующий по сети маркер. Рабочая станция, получившая маркер, может передать свои данные даже если маркер занят. Станция приостанавливает движение поступившего маркера, запоминает его в буферной памяти и формирует вместо него новый маркер со своими данными. Далее станция посылает сначала свой маркер, а затем чужой.
- Случайные методы доступа ( метод состязаний ) допускает возможность возникновения конфликтов. Применяется в шинной топологии. Каждая система захватывает канал для передачи данных в произвольный момент времени. Для сокращения конфликтов производится прослушивание канала передающей станцией. Если канал занят, то станция возобновляет свою попытку передачи данных через небольшой интервал времени. Если 2 и более системы одновременно передают данные в канал, то возникают коллизии, данные будут искажены, и обе станции должны будут начать передачу снова. Рекомендуется для использования в сетях с небольшим количеством абонентов.
На сегодняшний день более 80 % всех компьютеров мира объединено в различные информационно-вычислительные сети. Появление компьютерных сетей было вызвано практическими потребностями – иметь возможность для совместного использования данных, быстрого обмена информацией между пользователями, получения и передачи информации, не отходя от рабочего места.
Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.
Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:
1) Территориальная распространенность;
2) Ведомственная принадлежность (ведомственные и государственные);
3) Скорость передачи информации (низко-, средне-, и высокоскоростные);
4) Тип среды передачи (коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне)
По территориальной распространенности сети принято делить на 3 основных типа:
- LAN (Lokal Area Network) - локальная сеть в пределах предприятия, учреждения, одной организации;
- MAN (Metropolitan Area Network) - городская или региональная сеть, т.е. сеть в пределах города, области и т.п.;
- WAN (Wide Area Network) - глобальная сеть, соединяющая абонентов страны, континента, всего мира.
Существует также термин «корпоративная сеть», который используют для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах. В данной работе будут рассматриваться локальные вычислительные сети и их передающая среда.
ЛВС – это совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих мест к единому каналу передачи данных. ЛВС в наши дни встречаются почти повсеместно. Этим обусловлена актуальность данной работы.
Предметом исследования является передающая среда в ЛВС, объектом – методы доступа к передающей среде в ЛВС.[5, c. 15-16]
Целью данной работы является рассмотрение методов доступа к передающей среде в ЛВС. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- Рассмотреть методы доступа к передающей среде в ЛВС
- Проанализировать их
- Сделать вывод о возможности использования данных исследования в работе
Основным методом работы является анализ литературы по данной теме.
Класс и состав ПК и программного обеспечения:
процессор Intel Pentium-4 / оперативная память – 128Mb / винчестер – 30720 Mb / видеокарта – SVGA AGP 32 Mb / CD-ROM – CD DRIVE IDE 52x / клавиатура / мышь.
1. Теоретическая часть
1.1.Характеристика передающей среды ЛВС
Локальная сеть - объединение компьютеров, расположенных на сравнительно небольшой территории (одного предприятия, офиса, одной комнаты). Существующие стандарты для ЛВС обеспечивают связь между компьютерами на расстоянии от 2,5 км до 6 км (Ethernet и ARCNET, соответственно)[5, c. 16-17]
ЛВС также называют набор аппаратных средств и алгоритмов, обеспечивающих соединение компьютеров, других периферийных устройств (принтеров, дисковых контроллеров и т.п.) и позволяющих им совместно использовать общую дисковую память, периферийные устройства, обмениваться данными.[2, c. 20-21]
Основное назначение ЛВС - в распределении ресурсов ЭВМ: программ, совместимости периферийных устройств, терминалов, памяти. Следовательно, ЛВС должна иметь надежную и быструю систему передачи данных, стоимость которой должна быть меньше по сравнению со стоимостью подключаемых рабочих станций. Исходя из этого, ЛВС должна основываться на следующих принципах:
- единой передающей среды;
- единого метода управления;
- гибкой модульной организации;
- информационной и программной совместимости.
Рассмотрим эти принципы подробнее.
У компьютеров, объединённых в сеть, существует общая передающая среда. Передающая среда имеет две составляющие:
К первой относятся непосредственно средства, с помощью которых компьютеры объединены друг с другом. Ко второй – так называемые протоколы, т.е. наборы правил и описаний, которые регулируют передачу информации.
В глобальном масштабе, или в крупных сетях, которые связывают машины на далёких расстояниях, используются такие средства как:
1.2. Методы доступа в сети
Метод доступа – это способ определения того, какая из рабочих станций сможет следующей использовать ЛВС. То, как сеть управляет доступом к каналу связи (кабелю), существенно влияет на ее характеристики. Примерами методов доступа являются:
- множественный доступ с прослушиванием несущей и разрешением коллизий (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection – CSMA/CD)[2, c. 35-36];
- множественный доступ с передачей полномочия (Token Passing Multiple Access – TPMA) или метод с передачей маркера[2, c. 35-36];
- множественный доступ с разделением во времени (Time Division Multiple Access – TDMA)[2, c.35-36];
- множественный доступ с разделением частоты (Frequency Division Multiple Access – FDMA) или множественный доступ с разделением длины волны (Wavelength Division Multiple Access – WDMA)[2, c.35-36].
CSMA/CD
TPMA
Каждый узел принимает пакет от предыдущего, восстанавливает уровни сигналов до номинального уровня и передает дальше. Передаваемый пакет может содержать данные или являться маркером. Когда рабочей станции необходимо передать пакет, ее адаптер дожидается поступления маркера, а затем преобразует его в пакет, содержащий данные, отформатированные по протоколу соответствующего уровня, и передает результат далее по ЛВС.
Пакет распространяется по ЛВС от адаптера к адаптеру, пока не найдет своего адресата, который установит в нем определенные биты для подтверждения того, что данные достигли адресата, и ретранслирует его вновь в ЛВС. После чего пакет возвращается в узел из которого был отправлен. Здесь после проверки безошибочной передачи пакета, узел освобождает ЛВС, выпуская новый маркер. Таким образом, в ЛВС с передачей маркера невозможны коллизии (конфликты). Метод с передачей маркера в основном используется в кольцевой топологии.
Данный метод характеризуется следующими достоинствами:
- гарантирует определенное время доставки блоков данных в сети;
- дает возможность предоставления различных приоритетов передачи данных.
Вместе с тем он имеет существенные недостатки:
- в сети возможны потеря маркера, а также появление нескольких маркеров, при этом сеть прекращает работу;
- включение новой рабочей станции и отключение связаны с изменением адресов всей системы.
TDMA
Доступ TDMA основан на использовании специального устройства, называемого тактовым генератором. Этот генератор делит время канала на повторяющиеся циклы. Каждый из циклов начинается сигналом Разграничителем. Цикл включает n пронумерованных временных интервалов, называемых ячейками. Интервалы предоставляются для загрузки в них блоков данных.
Данный способ позволяет организовать передачу данных с коммутацией пакетов и с коммутацией каналов.
Первый (простейший) вариант использования интервалов заключается в том, что их число (n) делается равным количеству абонентских систем, подключенных к рассматриваемому каналу. Тогда во время цикла каждой системе предоставляется один интервал, в течение которого она может передавать данные. При использовании рассмотренного метода доступа часто оказывается, что в одном и том же цикле одним системам нечего передавать, а другим не хватает выделенного времени. В результате – неэффективное использование пропускной способности канала.
Второй, более сложный, но высокоэкономичный вариант заключается в том, что система получает интервал только тогда, когда у нее возникает необходимость в передаче данных, например при асинхронном способе передачи. Для передачи данных система может в каждом цикле получать интервал с одним и тем же номером. В этом случае передаваемые системой блоки данных появляются через одинаковые промежутки времени и приходят с одним и тем же временем запаздывания. Это режим передачи данных с имитацией коммутации каналов. Способ особенно удобен при передаче речи.
FDMA
Доступ FDMA основан на разделении полосы пропускания канала на группу полос частот, образующих логические каналы. Широкая полоса пропускания канала делится на ряд узких полос, разделенных защитными полосами. Размеры узких полос могут быть различными.
При использовании FDMA, именуемого также множественным доступом с разделением волны WDMA, широкая полоса пропускания канала делится на ряд узких полос, разделенных защитными полосами. В каждой узкой полосе создается логический канал. Размеры узких полос могут быть различными. Передаваемые по логическим каналам сигналы накладываются на разные несущие и поэтому в частотной области не должны пересекаться. Вместе с этим, иногда, несмотря на наличие защитных полос, спектральные составляющие сигнала могут выходить за границы логического канала и вызывать шум в соседнем логическом канале.
В оптических каналах разделение частоты осуществляется направлением в каждый из них лучей света с различными частотами. Благодаря этому пропускная способность физического канала увеличивается в несколько раз. При осуществлении этого мультиплексирования в один световод излучает свет большое число лазеров (на различных частотах). Через световод излучение каждого из них проходит независимо от другого. На приемном конце разделение частот сигналов, прошедших физический канал, осуществляется путем фильтрации выходных сигналов.
Метод доступа FDMA относительно прост, но для его реализации необходимы передатчики и приемники, работающие на различных частотах.
Заключение
Сегодня дискуссия о наилучшем методе доступа приобретает почти "религиозный" характер. При выборе конкретной fieldbus-системы существенны такие критерии, как:
- поведение в реальном времени,
- гарантированный доступ за определённое время,
- управление приоритетами станций,
- равномерный по времени доступ к шине,
- различные методы доступа к передающей среде.
Благодаря стремительному развитию технологии автоматизации, информационные структуры переплетаются всё более и более. Поэтому необходимо предоставлять не только различные формы коммуникаций для реализации конкретных функций (например, обслуживания и управления), но и обеспечивать возможность межуровневых взаимодействий, где без использования открытых сетевых решений не обойтись.
В результате выполнения курсовой работы мы на практике познакомились с проектированием таблиц для решений экономических задач.
В теоретической части мы изучили методы доступа к передающей среде в ЛВС, их разновидности и технические характеристики.
Для молодого специалиста это весьма важная работа. Полученные знания будут способствовать наиболее эффективной работе пользователя с ПК.
2. Практическая часть
2.1. Общая характеристика задачи
Организация ОАО «Триумф» предоставляет некоторые виды кредитов как физическим, так и юридическим лицам под следующие процентные ставки (рис. 1). На фирме ведется журнал учета кредитов и их возврата (рис. 2). При этом за каждый просроченный день возврата начисляется штраф в размере 1% от суммы кредита.
1. Построить таблицы по приведенным ниже данным (рис. 1-2).
2. Организовать межтабличные связи для автоматического заполнения граф журнала регистрации кредитов (рис. 2): «Наименование кредита», «Сумма возврата по договору, тыс. руб.», «Штрафные санкции, тыс. руб.», «Общая сумма возврата, тыс. руб.».
Эта курсовая работа состоит из двух частей: теоретической и практической.
Теоретическая часть посвящена теме: «Методы доступа к передающей среде в ЛВС». Вычислительные машины могут быть самых разных типов, начиная от микропроцессоров, встроенных, например, в печатающее устройство, до супер-ЭВМ. Совокупность этих методов и средств называется локальными вычислительными сетями (ЛВС). Их отличает от других вычислительных сетей то, что они всегда размещаются на ограниченной территории и обычно имеют соединяющий кабель длиной до нескольких километров. Кроме того, при построении не используются средства и возможности национальных сетей передачи данных. Небольшое расстояние, а также отсутствие ограничений, налагаемых организациями, в ведении которых находятся национальные средства электросвязи, дают возможность передавать данные в ЛВС со скоростями, значительно превышающими скорость передачи данных в национальных сетях.
В практической части работы решена экономическая задача с использованием электронных таблиц на ПК. Для выполнения и оформления курсовой работы из пакета MS Office использовались:
Microsoft Word - текстовый процессор, позволяющий создавать документы любой сложности: оформлять их с использованием различных шрифтов, включать в документ рисунки, таблицы, формулы, графики, диаграммы и др. Имеет удобный графический интерфейс и средства автоматизации оформления документов. Создаваемые файлы имеют расширение DOC.
Microsoft Excel - табличный процессор для представления и обработки данных в виде электронных таблиц, имеющий универсальные возможности решения задач и встроенные средства деловой графики. Создаваемые файлы имеют расширение XLS.
3. Логическая среда передачи в локальных сетях
Компоненты сетевой операционной системы на каждой рабочей станции и файловом сервере взаимодействуют друг с другом посредством языка, называемым протоколом. Иначе протокол - это правила, по которым осуществляется взаимодействие объектов одного и того же уровня.
Протоколы определяют порядок обмена информацией между сетевыми объектами. Они позволяют взаимодействующим рабочим станциям посылать друг другу вызовы, интерпретировать данные, обрабатывать ошибочные ситуации и выполнять множество других различных функций. Суть протоколов заключается в регламентированных обменах точно специфицированными командами и ответами на них (например, назначение физического уровня связи - передача блоков данных между двумя устройствами, подключенными к одной физической среде).
Каждый уровень подразделяется на две части:
Спецификация услуг определяет, что делает уровень, а спецификация протокола - как он это делает. Причем, каждый конкретный уровень может иметь более одного протокола.
Одним из общих протоколов является протокол фирмы IBM NetBIOS (Network Basic Input Output System -Сетевая операционная система ввода-вывода). Другим распространенным протоколом является IPX (Internet-work Packet Exchange - Межсетевой обмен пакетами) фирмы Novell.
Ниже приведен список некоторых сетевых операционных систем с указанием их производителей [9]:
Возникновение и развитие сетей дало новый, надёжный и высокоэффективный способ взаимодействия между людьми. Так же, как и другие ресурсы в сфере информационных технологий, сети первоначально использовались для научных целей, затем получив распространение во всех областях человеческой деятельности.
Выбранная мной тема актуальна, так как л окальная сеть объединяет несколько компьютеров и дает возможность пользователям совместно использовать ресурсы компьютеров, а также подключенных к сети периферийных устройств (принтеров, плоттеров, дисков, модемов).
Объект исследования - локальные компьютерные сети.
Цель исследования – показать особенности локальной компьютерной сети: структуру, классификацию, назначение, топологию, техническая поддержку.
- Раскрыть понятие локальной компьютернойсети
- Дать основные характеристики локальной сети
- Рассмотреть структурулокальных компьютерных сетей
- Показать классификацию компьютерных локальных сетей
- Определить назначение локальной сети
- Проанализировать топологию локальной сети
- Посмотреть техническую поддержку локальной сети
При решении поставленных задач основным методом является анализ литературы по данной теме.
1.Понятие локальной сети
Локальная сеть представляет собой набор компьютеров, периферийных устройств (принтеров и коммутационных устройств, соединенных кабелями. Локальные сети делятся на учрежденческие (офисные сети фирм, сети организационного управления и другие сети, отличающиеся по терминологии, но практически одинаковые по своей идеологической сути) и сети управления технологическими процессами на предприятиях.
Локальные сети характерны тем, что расстояния между компонентами сети сравнительно невелики, как правило, не превышают нескольких километров. Локальные сети различаются по роли и значению ПЭВМ в сети, структуре, методам доступа пользователей к сети, способам передачи данных между компонентами сети и др. Каждой из предлагаемых на рынке сетей присуши свои достоинства и недостатки. Выбор сети определяется числом подключаемых пользователей, их приоритетом, необходимой скоростью и дальностью передачи данных, требуемой пропускной способностью, надежностью и стоимостью сети.
1.2. Основные характеристики локальной сети.
В настоящее время в различных странах мира созданы и эксплуатируются различные типы ЛВС с различными размерами, топологией, алгоритмами работы, архитектурной и структурной организацией.
Независимо от типа сетей, к ним предъявляются общие требования:
- скорость - важнейшая характеристика локальной сети;
- адаптируемость - свойство локальной сети расширяться и устанавливать рабочие станции там, где это требуется;
- надежность - свойство локальной сети сохранять полную или частичную работоспособность вне зависимости от выхода из строя некоторых узлов или конечного оборудования.
1.3. Структура локальных компьютерных сетей
В локальных сетях применяются в основном одноузловые (звездообразные) сети. В качестве средств коммуникаций могут использоваться телефонные линии связи и АТС организаций, предприятий, фирм и др., специально проложенные кабельные линии и каналы передачи сигналов по радио.
Достоинствами этого вида сети являются:
• простота и низкая стоимость подключения пользователей сети;
• простота управления сетью;
• возможность подключения и отключения абонентов без остановки работы сети;
Также она имеет и свои недостатки:
• надежность сети определяется надежностью УК;
• большая суммарная длина и низкая эффективность использования физической среды передачи сигналов;
Для повышения надежности УК строятся по модульному принципу, который предусматривает рабочие и резервные модули. Система диагностики оценивает функционирование рабочего модуля и в случае необходимости переключает сеть на работу с резервным модулем.
1.4. Классификация локальных компьютерных сетей
Локальные компьютерные сети можно классифицировать по следующим признакам:
1. по роли персонального компьютера в сети:
- сети с сервером;
- одноранговые (равноправные) сети.
2. по структуре (топологии) сети:
- одноузловые («звезда»);- магистральные («шина»);
- кольцевые («кольцо»); - комбинированные.
3. по способу доступа пользователей к ресурсам и абонентам сети:
- сети с подключением пользователя по указанным адресам абонентов по принципу коммутации каналов («звезда»);
- сети с централизованным (программным) управлением подключения
пользователей к сети («кольцо» и «шина»);
- сети со случайной дисциплиной обслуживания пользователей («шина»).
4. по виду коммуникационной среды передачи информации:
- сети с использованием существующих учрежденческих телефонных сетей;
- сети на специально проложенных кабельных линиях связи;
- комбинированные сети, совмещающие кабельные линии и радиоканалы.
5. по дисциплине обслуживания пользователей (способу доступа пользователей к сети):
- приоритетные, задающиеся ЦУС, когда пользователи получают доступ к сети
в соответствии с присвоенными им приоритетами (постоянными или изменяющимися);
- неприоритетные, когда все пользователи сети имеют равные права доступа к
6. по размещению данных в компонентах сети:
- с центральным банком данных;
- с распределенным банком данных;
- с комбинированной системой размещения данных.
1.5.Назначение локальной сети
Назначение локальной сети - осуществление совместного доступа к данным, программам и оборудованию.
У коллектива людей, работающего над одним проектом появляется возможность работать с одними и теми же данными и программами не по очереди, а одновременно. Локальная сеть предоставляет возможность совместного использования оборудования.
Оптимальный вариант - создание локальной сети с одним принтером на каждый отдел или несколько отделов. Файловый сервер сети позволяет обеспечить и совместный доступ к программам и данным.У локальной сети есть также и административная функция. Контролировать ход работ над проектами в сети проще, чем иметь дело с множеством автономных компьютеров.
1.6.Топология локальных сетей
Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети обычно понимается физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ соединения их линиями связи. Важно отметить, что понятие топологии относится, прежде всего, к локальным сетям, в которых структуру связей можно легко проследить. В глобальных сетях структура связей обычно скрыта от пользователей и не слишком важна, так как каждый сеанс связи может производиться по собственному пути.
Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, допустимые и наиболее удобные методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. И хотя выбирать топологию пользователю сети приходится нечасто, знать об особенностях основных топологий, их достоинствах и недостатках надо.
Существует три базовые топологии сети:
Шина (bus) — все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи. Информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам (рис. 1).
Рис. 1. Сетевая топология шина
Звезда (star) — бывает двух основных видов:
Активная звезда (истинная звезда) - к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует отдельную линию связи. Информация от периферийного компьютера передается только центральному компьютеру, от центрального — одному или нескольким периферийным. (рис. 2 )
Рис. 2. Активная звезда
Пассивная звезда, которая только внешне похожа на звезду (рис. 2). В настоящее время она распространена гораздо более широко, чем активная звезда. Достаточно сказать, что она используется в наиболее популярной сегодня сети Ethernet.
В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а специальное устройство — коммутатор или, как его еще называют, свитч (switch) (Что такое Коммутатор?), который восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их непосредственно получателю (рис. 3) .
Рис. 3. Пассивная звезда
Кольцо (ring) — компьютеры последовательно объединены в кольцо.
Передача информации в кольце всегда производится только в одном направлении. Каждый из компьютеров передает информацию только одному
компьютеру, следующему в цепочке за ним, а получает информацию только от
предыдущего в цепочке компьютера (рис. 4)
Рис. 4. Сетевая топология кольцо
На практике нередко используют и другие топологии локальных сетей, однако большинство сетей ориентировано именно на три базовые топологии.
1.7.Техническая поддержка локальной сети
Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, должен иметь:
1. Сетевой адаптер – специальная плата, предназначенная для передачи и приема информации из сети. Соединение компьютеров (сетевых адаптеров) между собой производится с помощью кабелей различных типов (коаксиальный, витая пара, оптоволоконный).
2. Кабель – основной канал связи – физическая среда передачи информации. Основная характеристика канала связи – пропускная способность, т.е. максимальная скорость передачи информации (измеряется в бит/сек, килобит/сек, мегабит/сек).
В локальных сетях используются следующие виды каналов связи:
- Витая пара - проводной канал связи, содержащую пару скрученных проводников, обладает малой пропускной способностью – менее 1 Мбит/сек. Скручивание позволяет повысить помехоустойчивость кабеля и снизить влияние каждой пары на все остальные.
- Коаксиальный кабель - состоит из центрального проводника (сплошного или многожильного), покрытого слоем полимерного изолятора, поверх которого расположен другой проводник (экран). Экран представляет собой оплетку из медного провода вокруг изолятора или обернутую вокруг изолятора фольгу.
3. Хаб (коммутатор, концентратор)- специальное устройство, предающее сигналы от одних подключенных к нему компьютеров к другим.
Каждый хаб имеет от 8 до 30 разъемов (портов) для подключения либо компьютера, либо другого хаба. К каждому порту подключается только одно устройство. Хабы являются сердцем системы и во многом определяют ее функциональность и возможности.
Практическая часть
Вариант 16
Швейная фабрика ООО «Модница» выполняет пошив женских платьев для розничной торговли. Данные для выполнения расчётов представлены на рис.16.1 и 16.2.
Введение
На сегодняшний день более 80 % всех компьютеров мира объединено в различные информационно-вычислительные сети. Появление компьютерных сетей было вызвано практическими потребностями – иметь возможность для совместного использования данных, быстрого обмена информацией между пользователями, получения и передачи информации, не отходя от рабочего места.
Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров и различных устройств, обеспечивающих информационный обмен между компьютерами в сети без использования каких-либо промежуточных носителей информации.
Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по группе признаков:
1) Территориальная распространенность;
2) Ведомственная принадлежность (ведомственные и государственные);
3) Скорость передачи информации (низко-, средне-, и высокоскоростные);
4) Тип среды передачи (коаксиальные, на витой паре, оптоволоконные, с передачей информации по радиоканалам, в инфракрасном диапазоне)
По территориальной распространенности сети принято делить на 3 основных типа:
- LAN (Lokal Area Network) - локальная сеть в пределах предприятия, учреждения, одной организации;
- MAN (Metropolitan Area Network) - городская или региональная сеть, т.е. сеть в пределах города, области и т.п.;
- WAN (Wide Area Network) - глобальная сеть, соединяющая абонентов страны, континента, всего мира.
Существует также термин «корпоративная сеть», который используют для обозначения объединения нескольких сетей, каждая из которых может быть построена на различных технических, программных и информационных принципах. В данной работе будут рассматриваться локальные вычислительные сети и их передающая среда.
ЛВС – это совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих мест к единому каналу передачи данных. ЛВС в наши дни встречаются почти повсеместно. Этим обусловлена актуальность данной работы.
Предметом исследования является передающая среда в ЛВС, объектом – методы доступа к передающей среде в ЛВС [7, 12].
Целью теоретической части работы является рассмотрение методов доступа к передающей среде в ЛВС. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- Рассмотреть методы доступа к передающей среде в ЛВС
- Проанализировать их
- Сделать вывод о возможности использования данных исследования в работе финансиста
Основным методом работы является анализ литературы по данной теме.
2. Физическая среда передачи в локальных сетях
Весьма важный момент – учет факторов, влияющих на выбор физической среды передачи (в ЛВС - кабельной системы). Среди них можно перечислить следующие [5, 44]:
1)Требуемая пропускная способность, скорость передачи в сети;
3)Требуемый набор служб (передача данных, речи, мультимедиа и т.д.), который необходимо организовать.
4)Требования к уровню шумов и помехозащищенности;
5)Общая стоимость проекта, включающая покупку оборудования, монтаж и последующую эксплуатацию.
Основная среда передачи данных ЛВС – витая пара, коаксиальный кабель, оптоволокно [9].
- Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двухжильное проводное соединение часто называемое “витой парой” (англ. twisted pair).
Она позволяет передавать информацию со скоростью до 10Мбит/с, легко наращивается, однако является помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимуществами являются низкая цена и беспроблемная установка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экранированную витую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и приближает ее цену к цене коаксиального кабеля.
Имеет среднюю цену, хорошо помехозащищен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Коаксиальный кабель используется для основной и широкополосной передачи информации. Широкополосный коаксиальный кабель невосприимчив к помехам, легко наращивается, но цена его высокая. Скорость передачи информации равна 500 Мбит/с. При передачи информации в базисной полосе частот на расстояние более 1,5 км требуется усилитель, или так называемый репитер (англ. repeater – повторитель). Поэтому суммарное расстояние при передаче информации увеличивается до 10 км.
Также является коаксиальным кабелем с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют еще толстый Ethernet (англ. thick) или желтый кабель (англ. yellow cable). Он использует 15–контактное стандартное включение. Вследствие помехозащищенности является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Средняя скорость передачи данных 10 Мбит/с. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м., а общее расстояние сети Ethernet – около 3000 м. Ethernet-кабель, благодаря своей магистральной топологии, использует в конце лишь один нагрузочный резистор.
- Более дешевым, чем Ethernet–кабель является соединение Cheapernet-кабель (RG–58) или, как его часто называют, тонкий (англ. thin) Ethernet.
Это также 50-омный коаксиальный кабель со скоростью передачи информации в 10 Мбит/с. При соединении сегментов Cheapernet–кабеля также требуются повторители. Вычислительные сети с Cheapernet–кабелем имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Соединения сетевых плат производится с помощью широко используемых малогабаритных байонетных разъемов (СР–50). Дополнительное экранирование не требуется. Кабель присоединяется к ПК с помощью тройниковых соединителей (T–connectors). Расстояние между двумя рабочими станциями без повторителей может составлять максимум 300 м, а минимум – 0,5 м, общее расстояние для сети на Cheapernet–кабеля – около 1000 м. Приемопередатчик Cheapernet расположен на сетевой плате как для гальванической развязки между адаптерами, так и для усиления внешнего сигнала
- Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем.
Скорость распространения информации по ним достигает 100 Мбит/с, а на экспериментальных образцах оборудования – 200 Мбит/с. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна.
1.Характеристика передающей среды ЛВС
Локальная сеть - объединение компьютеров, расположенных на сравнительно небольшой территории (одного предприятия, офиса, одной комнаты). Существующие стандарты для ЛВС обеспечивают связь между компьютерами на расстоянии от 2,5 км до 6 км (Ethernet и ARCNET, соответственно) [7, 52].
ЛВС также называют набор аппаратных средств и алгоритмов, обеспечивающих соединение компьютеров, других периферийных устройств (принтеров, дисковых контроллеров и т.п.) и позволяющих им совместно использовать общую дисковую память, периферийные устройства, обмениваться данными [4, 89].
Основное назначение ЛВС - в распределении ресурсов ЭВМ: программ, совместимости периферийных устройств, терминалов, памяти. Следовательно, ЛВС должна иметь надежную и быструю систему передачи данных, стоимость которой должна быть меньше по сравнению со стоимостью подключаемых рабочих станций. Исходя из этого, ЛВС должна основываться на следующих принципах:
- единой передающей среды;
- единого метода управления;
- гибкой модульной организации;
- информационной и программной совместимости.
Рассмотрим эти принципы подробнее.
У компьютеров, объединённых в сеть, существует общая передающая среда. Передающая среда имеет две составляющие:
К первой относятся непосредственно средства, с помощью которых компьютеры объединены друг с другом. Ко второй – так называемые протоколы, т.е. наборы правил и описаний, которые регулируют передачу информации.
В глобальном масштабе, или в крупных сетях, которые связывают машины на далёких расстояниях, используются такие средства как:
- Телефонные линии (информация переводится в сигналы определенной частоты с помощью модема). Такой способ является наиболее популярным, поскольку телефон как средство коммуникации является уже общедоступным, а также повсеместно распространённым. Телефонные линии опутывают почти все страны мира [8, 203].
- Спутники, для функционирования которых требуется иметь
- Радиорелейная связь. Освоение диапазона ультракоротких волн позволило создать радиорелейные линии. Недостатком радиорелейных линий связи является необходимость установки через определенные промежутки ретрансляционных станций, их обслуживание и т.д [8,204].
- Стандартные кабели, с помощью которых создаются обычные локальные сети на базе стандартов Ethernet или Arcnetв рамках предприятия, небольшого города или просто ограниченной местности [8, 209].
Теоретическая часть
Читайте также: