Комп’ютерні мережі

Основи мережних систем

Визначення і призначення комп’ютерних систем

Комп’ютерна мережа — сукупність  взаємозв’язаних ( через канали передавання даних) комп’ютерів, що забезпечують користувачів засобами обміну інформацією і колективного використання апаратних, програмних та інформаційних ресурсів мережі.

Абоненти мережі — об'єкти, що генерують або споживають інформацію в мережі. Абонентами мережі можуть бути окремі комп'ютери, комп'ютерні комплекси, термінали та ін. Будь-який абонент підключається до станції.

Станція — апаратура, яка виконує функції, пов'язані з передаванням і прийманням інформації.

Сукупність абонента та станції утворює абонентську систему. Зважаючи на особливості абонентських систем на основі ПК, останні також називають станціями. Якщо подати мережу у вигляді графа, то станції будуть у вузлах мережі.

Для взаємодії абонентів потрібне фізичне передавальне середовище — лінії зв'язку або простір, у якому поширюються електричні сигнали, й апаратура для передавання даних. На основі фізичного передавального середовища будується комунікаційна мережа, що забезпечує передавання інформації між абонентськими системами.

Такий підхід дає змогу розглядати будь-яку комп'ютерну мережу як сукупність абонентських систем і комунікаційної мережі

Існує безліч проблем, для вирішення яких необхідні централізовані дані, доступ до баз даних (у тому числі віддалених та розподілених), передавання даних на відстань та їх розподілене оброблення. Такі потреби виникають у банківських й інших фінансових структур, систем соціального забезпечення, податкових служб, закладів із дистанційним комп'ютерним навчанням, систем резервування авіаквитків, лікувальних закладів із дистанційною медичною діагностикою, у виборчих системах та ін. У всіх цих випадках необхідно, щоб у комп'ютерній мережі здійснювалися збирання, збереження і доступ до даних, гарантувався захист даних від спотворення та несанкціонованого доступу.

Ці проблеми вирішуються незалежно від територіального розташування користувачів за допомогою комп'ютерних мереж. Об'єднання комп'ютерів у мережу дає змогу спільно використовувати диски великої ємності, принтери, основну пам'ять, мати спільні програмні засоби і дані. Глобальні мережі надають можливість підключити апаратні ресурси віддалених комп'ютерів. Ці мережі, охоплюючи мільйони людей, повністю змінили процес поширення і сприйняття інформації.

 

Класифікація комп’ютерних мереж

Комп'ютерні мережі можна класифікувати за територіальним розподілом. При цьому розрізняють глобальні, регіональні та локальні мережі.

Глобальні мережі об'єднують користувачів, розташованих по всьому світі. У них часто використовуються супутникові канали зв'язку, що дають змогу сполучати вузли мережі зв'язку та ЕОМ, які розташовані на відстані 10—15 тис. км один від одного.

Регіональні мережі об'єднують користувачів міст, областей, невеликих країн. Як канали зв'язку в них найчастіше застосовують телефонні лінії. Відстані між вузлами мережі становлять 10—1000 км.

Локальні мережі сполучають абонентів одного або кількох сусідніх будівель одного підприємства, установи. Локальні мережі набули дуже великого поширення, оскільки 80—90% інформації циркулює поблизу місць її появи і тільки 20—10% пов'язано із зовнішніми взаємодіями. Локальні мережі можуть мати будь-яку структуру, але найчастіше комп'ютери тут сполучаються єдиним високошвидкісним каналом передавання даних, що є головною відмітною рисою локальних мереж. Каналом передавання даних при цьому слугують вита пара, коаксіальний кабель, оптичний кабель та ін. В оптичному каналі світловод зроблено з кварцового скла завтовшки в людську волосину. Це найбільш швидкісний, надійний, але і дорогий кабель. Відстані між ЕОМ в локальній мережі невеликі — до 10 км, а при використанні радіоканалів зв'язку — до 20 км. Канали в локальних мережах є власністю організацій, і це спрощує їх експлуатацію.

Апаратні засоби

Щоб передати інформацію з комп'ютера в комунікаційне середовище, необхідно узгодити сигнали внутрішнього інтерфейсу комп'ютера з параметрами сигналів, що передаються по каналах зв'язку. При цьому має бути ви­конано як фізичне узгодження (форма, амплітуда і тривалість сигналу), так і кодове.

Технічні пристрої, які сполучають комп'ютер із каналами зв'язку, називаються адаптерами, або мережними адаптерами. На практиці цей термін застосовується до спеціальних електронних плат — мережних. Крім них, функцію мережного адаптера часто виконують модеми.

Найважливішими характеристиками комунікаційної мережі є:

·   швидкість передавання даних по каналу зв'язку;

·   пропускна здатність каналу зв'язку;

·   вірогідність передавання інформації;

·   надійність каналу зв'язку і передавальної апаратури.

Швидкість передавання даних по каналу зв'язку залежить від його типу та якості, типу апаратури передавання даних, способу синхронізації та ін. Швидкість передавання виражається в бітах за секунду. В техніці використо­вують ще одну одиницю — бод (кількість змін стану се­редовища передавання за секунду). Загалом швидкість у бітах за секунду та бодах не збігається. У сучасних широкосмугових мережах швидкість передавання даних може перевищувати 100 Мбіт/с.

Користувача часто цікавлять не абстрактні біти, а пропускна здатність, що виражається в знаках (символах), які передаються за секунду.

Вірогідність інформації, що передається, визначається кількістю помилок на один знак. Цей показник має бути не більшим за 10~6—10~7 помилок/знак.

Надійність комунікаційної системи визначається середнім часом безвідмовної роботи і виражається в годинах

Модель взаємодії відкритих систем

Одним із основних завдань, що часто вирішуються під час створення комп'ютерних мереж, є забезпечення сумісності обладнання за електричними та механічними характеристиками і сумісності інформаційного забезпечення (програм і даних) із системою кодування та форматом даних.

Вирішення цієї проблеми ґрунтується на моделі взаємодії відкритих систем (OSI).

Відкрита система — система, що взаємодіє з іншими системами відповідно до прийнятих стандартів.

Згідно з моделлю OSI апаратуру і програмне забезпечення стандартизують на підставі протоколів, які є ієрархічною системою правил взаємодії. Відповідно до цієї моделі у будь-якій мережі можна використовувати до семи рівнів взаємодії між комп'ютерами: прикладний, представницький, рівень сеансів зв'язку, транспортний, мережний, сполучення і фізичний. Функції, що виконуються на кожному рівні, можуть реалізовуватися як апаратно, так і програмне. Як правило, протоколи нижніх рівнів стандартизовані більш жорстко, змінюються рідше і є основою для багатьох мереж.

Протоколи верхніх рівнів реалізуються програмне у продуктах різних фірм, і їх кількість невпинно зростає. Зазвичай це самостійні програми або програмні системи, різні для робочих станцій та серверів.

Обмін даними між користувачами в моделі OSI відбувається так:

1) на прикладному рівні за допомогою спеціальних програм користувач створює документ (повідомлення, рисунок тощо);

2)  на рівні представництва ОС його комп'ютера фіксує, де знаходяться створені дані (в оперативній пам'яті, у файлі на жорсткому диску тощо), і забезпечує взаємодію з наступним рівнем;

3)  на сеансовому рівні комп'ютер користувача взаємодіє з локальною або глобальною мережею. Протоколи цього рівня перевіряють права користувача на «вихід в ефір»і передають документ до протоколів транспортного рівня;

4)  на транспортному рівні документ набуває тієї форми, в якій належить передавати дані в мережі, що використовується. Наприклад, він може мати вигляд невеликих пакетів стандартного розміру;

5) мережний рівень визначає маршрут руху даних у мережі. Так, якщо на транспортному рівні дані було перетворено на пакети, то на мережному кожний пакет має одержати адресу, на яку він повинен бути доставлений незалежно від інших пакетів;

6) рівень сполучення необхідний для того, щоб промодулювати сигнали, які циркулюють на фізичному рівні, відповідно до даних, отриманих із мережного рівня. Наприклад, у комп'ютері ці функції виконує мережна карта або модем;

7) на фізичному рівні відбувається реальне передавання даних. Тут немає ні документів, ні пакетів, ні навіть байтів — є тільки біти, тобто елементарні одиниці подання даних. Відновлення документа з них відбувається поступово, при переході з нижнього на верхній рівень на комп'ютері одержувача.

Засоби фізичного рівня здебільшого лежать за межами комп'ютера. В локальних мережах це обладнання самої мережі. При віддаленому зв'язку з використанням телефонних модемів — це лінії телефонного зв'язку, комутаційне обладнання телефонних станцій

Мережеве програмне забезпечення

Функціональні можливості мережі визначаються послугами, які вона надає користувачеві. Для реалізації кожної з них та доступу користувача до цих послуг розробляється програмне забезпечення. Воно призначене для роботи в мережі, а тому має бути орієнтованим на одночасне використання багатьма користувачами. Найпоширенішими є дві основні концепції побудови такого програмного забезпечення

У першій концепції мережне програмне забезпечення орієнтовано на надання багатьом користувачам ресурсів загальнодоступного головного комп'ютера мережі — файлового сервера, або файл-сервера. Цю назву він дістав тому, що основним ресурсом головного комп'ютера є файли, що містять програмні модулі або дані. Він є найзагальнішим типом сервера. Ємність його дисків та ОЗП, швидкодія процесора мають бути більшими, ніж на звичайному комп'ютері, оскільки він використовується багатьма комп'ютерами. Мережа може мати кілька файлових серверів. Серед інших ресурсів файлового сервера, що надаються в спільне використання користувачам мережі, — принтер, модем, пристрій для факсимільного зв'язку.

Мережна ОС — мережне програмне забезпечення, що керує ресурсами файлового сервера і надає до них доступ багатьом користувачам мережі.

Її основна частина розміщується на файловому сервері; на робочих станціях установлюють тільки невелику оболонку, яка відіграє роль інтерфейсу між програмами, що звертаються за ресурсом, і файловим сервером.

Програмні системи, орієнтовані на роботу в рамках цієї концепції, дають змогу використовувати ресурси файлового сервера. Ці програмні системи також можуть зберігатися на файловому сервері й використовуватися всіма користувачами одночасно. Модулі цих програм при потребі переносять на комп'ютер користувача —робочу станцію, де вони виконують необхідну роботу. При цьому оброблення даних, навіть якщо вони є спільним ресурсом і зберігаються на файловому сервері, здійснюється на ком­п'ютері користувача. Для цього файли, в яких дані зберігаються, можна перемістити на комп'ютер користувача.

У другій концепції, яка називається архітектурою «клієнтсервер», програмне забезпечення орієнтовано не тільки на колективне використання ресурсів, а й на їх оброблення в місці розміщення ресурсу за запитами користувачів. Програмні системи архітектури «клієнт—сервер» складаються з програмного забезпечення сервера і програмного забезпечення користувача — клієнта. Працюють ці системи так: програми-клієнти виконуються на комп'ютері користувача і посилають запити до програми-сервера, яка працює на комп'ютері спільного доступу. Основне оброблення даних здійснюється потужним серве­ром, а на комп'ютер користувача посилаються тільки результати виконання запиту. Так, сервер баз даних використвується в потужних СУБД, таких, як Microsoft SQL Server, Oracle та інших, що працюють з розподіленими базами даних.

Сервери баз даних, розраховані на роботу з великими обсягами даних (десятки гігабайтів і більше) та велику кількість користувачів, забезпечують високу продуктивність, надійність і захищеність. У глобальних комп'ютерних мережах архітектура «клієнт—сервер» (у певному розумінні) є основною. Широко відомими є Web-сервери, що дають змогу зберігати та обробляти гіпертекстові сторінки; FTP-сервери; сервери електронної пошти і безліч інших. . Клієнтські програми названих служб надають можливість сформулювати запит на одержання послуги з бо­ку цих серверів і прийняти від них відповідь.

Будь-який комп'ютер мережі, який має ресурс, що розділяється, може бути названий сервером. Так, комп'ютер із модемом, який розділяється і до якого мають доступ користувачі інших комп'ютерів, — це модемний, або комунікаційний сервер.

 

Мережі на основі персональних комп'ютерів

 

Локальні комп'ютерні мережі

Переважна більшість ПК у світі працює в мережах. Локальні мережі пов'язують комп'ютери, розміщені на невеликій відстані один від одного, як правило, в одній або кількох сусідніх будівлях підприємства, установи, офісу. Головна особливість локальних мереж — єдиний для всіх комп'ютерів високошвидкісний канал передавання даних і мала ймовірність виникнення помилок у комунікаційному обладнанні.

Основне призначення будь-якої комп'ютерної мережі, в тому числі локальної, — надання інформаційних та обчислювальних ресурсів підключеним до неї користувачам. З цього погляду локальну комп'ютерну мережу можна розглядати як сукупність серверів і робочих станцій.

Сервер підключений до мережі комп'ютер, що надає її користувачам певні послуги.

Ці послуги часто називають мережними ресурсами, що розділяються, особливо якщо йдеться про дискову й опе­ративну пам'ять сервера, про підключені до нього пристрої. Сервери можуть здійснювати збереження даних, управління базами даних, віддалене оброблення і друку­вання даних та інші функції. Сервер — джерело ресурсів мережі.

Робоча станціяПК, підключений до мережі, через який користувач дістає доступ до її ресурсів

Робоча станція мережі функціонує як у мережному, так і в локальному режимах. Вона має власну ОС (MS DOS, Windows та ін.) та надає користувачу базовий набір інструментів для розв'язання прикладних задач. Робочі станції призначені для інтерактивної роботи користувача. Найчастіше в локальній комп'ютерній мережі використовують файловий сервер. Він керує ресурсами мережі, забезпечуючи доступ до них з інших комп'ютерів мережі — робочих станцій. Основним ресурсом, що надається користувачам у спільне користування, є дискова пам'ять файлового сервера. Розділяються й інші ресурси файлового сервера, наприклад підключений до нього принтер. Тому як робочі станції можна використовувати відносно дешеві комп'ютери, що не мають принтера й іноді навіть жорсткого диска. Якщо основна функція сервера — спільне використання принтера, то його називають принт-сервером. Можуть також існувати модемні сервери та ін.

Файл-сервер — це комп'ютер із великою ємністю дискової та оперативної пам'яті. Ємність ОЗП файл-сервера може становити 128—512 Мбайт і більше, ємність диско­вої пам'яті — від кількох гігабайтів до кількох терабайтів. Високі вимоги ставляться до швидкісних характери­стик дискової підсистеми, центрального процесора, основ­них внутрішніх магістралей. Потужні сервери можуть мати особливо надійні та швидкі RAID-масиви жорстких дисків (частина дисків дублює роботу один одного). В мережах, де розв'язується багато задач, може бути кілька файл-серверів. Як файл-сервер використовують також комп'ютери класу міні-ЕОМ. Файл-сервером керує спеціальна ОС (спеціальна версія ОС).

Як правило, локальні комп'ютерні мережі реалізують розподілене оброблення даних між клієнтом і сервером. У таких мережах клієнтом вважаються задача, робоча станція або користувач комп'ютерної мережі.

 

Однорангова комп'ютерна мережа

В одноранговій комп'ютерній мережі немає єдиного центру керування взаємодією робочих станцій та єдиного пристрою для збереження даних. Мережну ОС розподілено між усіма робочими станціями. Кожна станція мережі може виконувати функції як клієнта, так і сервера. Вона може обслуговувати запити від інших робочих станцій і спрямовувати свої запити на обслуговування в мережу. Користувачеві мережі можуть бути доступні всі пристрої, підключені до інших станцій (диски, принтери).

Переваги однорангової комп'ютерної мережі — низька вартість і висока надійність. Недоліками її є

·        залежність ефективності роботи від кількості станцій;

·        складність керування мережею

·        складність захисту інформації;

·        труднощі обновлення і зміни програмного забезпечення станцій.

·        Найпопулярнішими є однорангові комп'ютерні мережі на основі мережних ОС LANtastic, NetWare Lite, Windows 95, Windows 98 та Windows Me.

 

Комп'ютерна мережа з виділеним сервером

У комп'ютерній мережі з виділеним сервером один із комп'ютерів виконує функції збереження даних, призначених для використання всіма робочими станціями, керування взаємодією між робочими станціями і деякі сервісні функції.

Виділений сервер називають сервером мережі. Через нього робочі станції взаємодіють між собою.

Достоїнства комп'ютерної мережі з виділеним сервером:

·        надійна система захисту інформації;

·        висока швидкодія;

·        відсутність обмежень щодо кількості робочих станцій;

·        простота керування та адміністрування порівняно з одноранговими мережами.

·        Недоліками такої мережі є:

·        висока вартість через виділення одного комп'ютера під сервер;

·        залежність швидкодії та надійності від сервера;

·        менша гнучкість порівняно з одноранговою мережею.

Найвідомішими ОС для мереж із виділеним сервером є LAN Server, Windows NT Server, Windows 2000 (версії Server, Advanced Server або Server Datacenter), сервери NetWare, Unix, Linux.

 

Переваги роботи в локальній комп'ютерній мережі

Основною перевагою роботи в локальній комп'ютерній мережі є використання в розрахованому на багато користувачів режимі її спільних ресурсів — дисків, принтерів, модемів, програм і даних, що зберігаються на загальнодоступних дисках, а також можливість передавати інформацію з одного комп'ютера на інший.

Основні переваги роботи в локальній комп'ютерній мережі з файловим сервером такі:

·        можливість зберігати дані персонального і спільного користування на дисках файлового сервера. Завдяки цьому забезпечуються одночасна робота кількох користувачів з даними спільного користування(перегляд і читання текстів, ET і баз даних);

·        багатоаспектний захист даних на рівні каталогів і файлів засобами NetWare; створення й обновлення спільних даних мережними прикладними програмними асобами, такими, як Excel, Access. При цьому обмеження на доступ, що встановлюються у прикладній програмі, діють у рамках обмежень, установлених мережною ОС;

·        можливість постійного збереження програмних засобів, необхідних багатьом користувачам, в єдиному примірнику на дисках файлового сервера. Зазначимо, що таке збереження не порушує звичних для користувача способів роботи. До програмних засобів, потрібних багатьом користувачам, належать передусім прикладні програми загального призначення, такі, як текстові та графічні редактори, ET, СУБД і т. ін. Завдяки вказаній можливості раціонально використовується зовнішня пам'ять через звільнення локальних дисків робочих станцій від збереження програмних засобів; гарантується надійне збереження програмних продуктів засобами

·        захисту мережної ОС; спрощується підтримка працездатності програмних продуктів та їх обновлення, оскільки вони зберігаються в одному примірнику на файловому сервері;

·        обмін інформацією між усіма комп'ютерами, користувачами мережі. При цьому забезпечуються діалог між ними, а також робота електронної пошти;

·        одночасне використання всіма користувачами мереж них принтерів (одного або кількох). Зауважимо, що мережний принтер тут доступний будь-якому користувачу; є можливість використовувати потужний та якісний принтер і захищати його від некваліфікованих дій людини; друкувати як із програмних засобів, що підтримують мережний друк, так і з тих, які його не підтримують;

·        можливість використовувати мережне середовище для вдосконалення навчальних методик завдяки впровадженню спеціальних програм обміну інформацією між комп'ютерами студентів і комп'ютером викладача — так званого дистанційного навчання. Воно дає змогу демонструвати на комп'ютерах студентів роботу, яку виконує на власному комп'ютері викладач. І навпаки, викладач може контролювати роботу студентів, стежачи за відображенням екранів їхніх комп'ютерів на власному моніторі; доступ користувача з будь-якого комп'ютера локальної мережі до ресурсів глобальних комп'ютерних мереж при наявності єдиного комунікаційного вузла глобальної мережі

 

Фізичне передавальне середовище і топологія мережі

Фізичне середовище переносить інформацію між абонентами обчислювальної мережі. Таким середовищем здебільшого є три типи кабелів: вита пара, коаксіальний та оптоволоконний.

Вита пара — відносно дешевий тип кабелю. Він найкраще підходить для локальних мереж. Неекранована вита пара погано захищена від завад, тому перевагу бажано віддавати екранованій.

Коаксіальний кабель є міцнішим і краще захищеним від завад, ніж неекранована вита пара.

Оптоволоконний кабель має ідеальний захист від завад, допускає високу швидкість передавання даних, але він дорогий і менш технологічний в експлуатації.

Топологія мережі — логічна схема сполучення каналами зв'язку комп'ютерів (вузлів мережі).

У локальних комп'ютерних мережах використовується одна з трьох основних топологій: моноканальна, кільцева або зіркоподібна. Більшість інших є похідними від наведених. Щоб визначити послідовність доступу вузлів мережі до каналу і запобігти накладанню передач пакетів даних різними вузлами, послуговуються певним методом доступу.

Метод доступу — набір правил, що визначає використання каналу передавання даних, який сполучає вузли мережі на фізичному рівні.

У локальних мережах наведених топологій найчастіше використовують такі методи доступу, як Ethernet, Token-Ring, Arcnet, що реалізуються відповідними мережними платами (адаптерами)

Мережа моноканальної топології. В мережі з такої топологією (її часто називають шиною, або спільною шиною) наявний один канал зв'язку, який об'єднує всі комп'ютери мережі. Найпоширенішим методом доступу тут є прослуховування носійної частоти і виявлення конфліктів (CSMA/CD). При цьому методі доступу вузол, перш ніж передати дані по комунікаційному каналу, прослуховує його і тільки пересвідчившись, що канал вільний, надсилає пакет. Якщо канал зайнятий, то вузол повторює спробу передати пакет через якийсь проміжок часу. Дані, передані одним вузлом мережі, надходять до всіх вузлів, але розпізнає і приймає їх тільки вузол, для якого вони призначені.

Незважаючи на попереднє прослуховування каналу, в мережі можуть виникати конфлікти, які проявляються як одночасне передавання пакетів двома вузлами. Це пов'язано з тим, що сигнал тимчасово затримується під час проходження по каналу: його було передано, але він не дійшов до вузла, що прослуховує канал, внаслідок чого вузол, вважаючи канал вільним, почав передавати дані.

Характерним прикладом мережі з цим методом доступу є Ethernet. У попередньому її варіанті швидкість передавання даних становила 10 Мбіт/с. Сучасні стандарти Fast Ethernet забезпечують понад 100 Мбіт/с і більше. Останнім часом увійшла до вжитку технологія Gigabit Ethernet (швидкість 1 Гбіт/с). Раніше вона ґрунтувалася на оптоволоконному середовищі передавання даних, нині в ній усе частіше використовують спеціальну виту пару.

Мережі з методом доступу Ethernet є найбільш перепективними.

Шинна топологія із застосуванням повільного коаксіального кабелю є найпростішою. Вона гарантує ефективне використання пропускної здатності каналу, стійкість до несправності окремих вузлів, простоту зміни конфігурації та нарощування мережі. Але обмеження швидкості до 10 Мбіт/с зменшує її популярність.

У сучасних локальних мережах вузли Ethernet підключаються витою парою до концентратора (хаба). Цей пристрій має вигляд невеликого блока зі спеціалізованим мікрокомп'ютером, що містить від трьох-чотирьох до кількох десятків рознімних з'єднань для підключення сегментів мережного кабелю. Таким чином, канал передавання у вигляді витої пари виявляється фізично розділеним, а фізична топологія «зірка» є логічною топологією шини.

Мережа кільцевої топології.

У ній як канал зв'язку використовується замкнене кільце з приймачів-передавачів, сполучених коаксіальним або оптичним кабелем. Найпоширенішим методом доступу в мережах цієї топології є Token-Ring — метод доступу з передаванням маркера. Маркер — пакет зі спеціальною послідовністю бітів. Він послідовно передається по кільцю від вузла до вузла в одному напрямку. Кожний вузол ретранслює маркер, що передається. Вузол може передати свої дані, якщо він одержав порожній маркер. Із пакетом маркер передається до передається доти, доки не натрапить на вузол, якому пакет призначено. У цьому вузлі дані приймаються, але маркер не звільняється, а передається по кільцю далі. Тільки повернувшись до відправника, який може пересвідчитися, що передані ним дані благополучно дійшли до адресата, маркер звільняється. Порожній маркер передається наступному вузлу, який, за наявності у нього готових до передавання даних, заповнює його і знову передає по кільцю.

У мережах Token-Ring швидкість передавання даних становить 4 Мбіт/с. Ретрансляція даних вузлами призводить до зниження надійності мережі, оскільки несправність в одному з її вузлів розриває все кільце.

Мережа зіркоподібної топології.

Така мережа має активний центр — комп'ютер (або інший мережний пристрій), що об'єднує всі її комп'ютери. Активний центр (концентратор або досконаліший пристрій-комутатор switch) керує комп'ютерами, підключеними до нього, і виконує функції розподілу і підсилення сигналів. Від його надійності повністю залежить працездатність мережі.

Для використання разом із зіркоподібною топологією, яка є дуже перспективною, розроблено модифікований метод Ethernet.

З поширенням локальних мереж виникають проблеми обміну інформацією між ними. Так, у рамках університету в кількох навчальних аудиторіях можуть використовуватися локальні мережі різних типів. Для зв'язку між ними застосовують засоби міжмережної взаємодії, які називаються мостами (bridges) і маршрутизаторами (routers). Як міст або маршрутизатор слугує комп'ютер із двома або більше мережними адаптерами. Кожний адаптер пов'язує з однією з мереж, що сполучається. Часто для цього застосовують не окремі ПК, а спеціалізовані пристрої. Міст або маршрутизатор отримує пакети, надіслані комп'ютером однієї мережі комп'ютеру іншої мережі, переадресовує їх і надсилає на вказану адресу. Мости, як правило, використовують для зв'язку мереж з однаковими комунікаційними системами, наприклад для зв'язку двох мереж Ethernet. Маршрутизатори сполучають мережі з різними комунікаційними системами, оскільки мають засоби перетворення пакетів з одного формату в інший. Існують мости-маршрутизатори (brouters), що об'єднують функції обох засобів.

Для зв'язку мереж із різними комп'ютерними системами призначені шлюзи (gateways). Наприклад, через шлюз локальна мережа може бути сполучена з великою ЕОМ. Часто шлюзи пов'язують локальні комп'ютерні мережі з глобальними, а також різні глобальні мережі між собою

 

Програмне забезпечення локальної мережі

Мережа надає користувачам різноманітні послуги. Програмне забезпечення, що реалізує певну послугу, називається сервером цієї послуги. Є файловий сервер, сервер друкування, сервер електронної пошти, комунікаційний сервер. Мережне програмне забезпечення реалізує різні варіанти надання послуг і роботи в локальній мережі.

Поширеною є концепція файлового сервера, що реалізується програмним забезпеченням центрального, найпродуктивнішого комп'ютера мережі. Мережне програмне забезпечення надає всім користувачам мережі зовнішню пам'ять файлового сервера для збереження програм і даних, спільний принтер і здійснює обмін інформацією між робочими станціями. Програми та дані, що зберігаються на файловому сервері, мають передаватися для виконання й оброблення на робочу станцію по каналу зв'язку.

Мережне програмне забезпечення, яке підтримує функціонування мережі, організує послуги мережі та доступ до них користувача. Реалізується воно мережною ОС. Вона необхідна для роботи мережі так само, як для локального ПК потрібна одна з ОС — DOS, Windows 95/98/Ме, OS/2 та ін.

Мережна ОС виконує на файловому сервері, крім властивих звичайній ОС, функції захисту від несанкціонованого доступу даних, розміщених на файловому сервері, керує правами користувача, а також підтримує роботу з усіма робочими станціями, які можуть мати різні ОС.

Мережні операційні системи

Нині поширеними є такі 32-розрядні мережні ОС: NetWare 4.1 фірми Novell, Windows NT Server 4.0, Windows 2000 (версії Server, Advanced Server, Server Datacenter) фірми Microsoft, Vines 6.0 фірми Banyan, OS/2 Warp Advanced Server фірми IBM, а також різноманітні ОС сім'ї UNIX (FreeBSD, різні версії Linux та ін.). Версії Windows 95/98/Ме не є спеціалізованими мережними ОС, хоча мають підтримку всіх основних мережних функцій для однорангової комп'ютерної мережі. Те саме стосується і Windows 2000 Professional, але ця ОС базується на ядрі NT і повністю відповідає особливостям роботи в мережі з виділеним сервером та в складних багаторівневих мережах.

Оцінити мережну ОС можна за її відповідністю основним вимогам до мережного середовища, тобто за можливістю:

·        спільного використання файлів і принтерів при високій продуктивності системи;

·        ефективного виконання прикладних програм, орієнтованих на архітектуру «клієнт—сервер», у тому числі прикладних програм виробників;

·        працювати на різних платформах і з різним мережним обладнанням;

·        забезпечити інтеграцію з Інтернетом — підтримку протоколу TCP/IP, протоколу динамічного настро-єння DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), програмного забезпечення Web-серверадистанційного доступу до мережі;

·        організації внутрішньої електронної пошти, групових дискусій;

·        доступу до ресурсів у територіальне розкиданих, багатосерверних мережах за допомогою служб каталогів та імен.

Жодна з названих мережних ОС не може задовольнити всі вимоги користувача повністю. Для цього доцільно об'єднувати мережні ОС різних виробників. Тому у вели­ких мережах використовують кілька мережних ОС. Для універсальності та продуктивності часто спільно застосо­вують ОС NetWare i Windows NT Server. При цьому ОС NetWare послуговуються для роботи з файлами й друку­вання, оскільки вона забезпечує ширші можливості та уні­версальність цих служб, а ОС Windows NT — для обміну повідомленнями і роботи серверів додатків (таких, як СУБД) на різних платформах.

Усі згадані ОС мають добрі клієнтські засоби для друкування та роботи з файлами. Багато виробників випускають програмне забезпечення клієнта, здатне працювати з різнотипними серверами. Так, ОС Windows 95/98 вклю­чає універсального клієнта, що працює з серверами не тільки зазначених мережних ОС, причому користувач може і не знати, до якого сервера він звертається за послугою.

Використання вбудованих мережних засобів Windows 95/98/Me

Щоб отримати доступ до ресурсів мережі та керувати ними на робочій станції, користувачу необхідно мати клієнтське програмне забезпечення, до якого належать утиліти самої мережної ОС. Його можуть постачати сторонні фірми. Іноді вони є складовою частиною іншої програмної системи. Для виконання функцій адміністратора, оператора і користувача до складу мережних ОС входить велика кількість обслуговуючих програм-утилітів, які виконуються на робочій станції. Windows має вбудовані засоби, достатні для задоволення більшості потреб користувача.

У Windows 95/98 для мереж NetWare та Microsoft Windows NT, у яких використовуються протоколи NetBEUI, IPX/SPX або TCP/IP і драйвери NDIS або ODI, є 32-розря-дна вбудована підтримка мережного клієнта, протоколу та драйвера. Вбудована підтримка роботи в мережі проста в установленні, а також настроюванні, забезпечує надійність і потрібну швидкість роботи мережі. Вже під час установлення Windows автоматично визначає тип мережної плати або модема, що є в комп'ютері, тип мережі і відповідно конфігурує параметри мережного середовища комп'ютера.

Відразу після завантаження Windows мережний клієнт пропонує вікно, через яке користувач реєструється в мережі, вказавши свої мережне ім'я та пароль. Як правило, цей пароль збігається з паролем Windows.

Крім клієнтів мереж NetWare та Microsoft Windows NT, які забезпечують підключення до відповідних серверів і доступ до їхніх ресурсів, у Windows можна встановити власну мережну службу, що реалізує принцип роботи однорангової локальної комп'ютерної мережі (Microsoft Network). При цьому користувач може керувати доступом до файлів і принтерів кожного комп'ютера мережі, спільно або індивідуально використовуючи ресурси будь-якого з комп'ютерів мережі Windows. Керують настроюванням мережі в діалоговому вікні «Свойства сети», яке з'являється на екрані після клацання мишею на піктограмі («Сеть») папки «Панель управления».

Комп'ютери, між якими найчастіше відбувається обмін даними, об'єднують у робочі групи. Кожному комп'ютеру і робочій групі надається унікальне ім'я, наприклад SAPR, ASU, STUDENT.

На кожному з комп'ютерів для інших комп'ютерів мережі може бути відкрито доступ до папок та принтерів, які таким чином оголошуються спільними ресурсами. Отже, кожний комп'ютер, по суті, стає сервером своїх ресурсів. Програма Инспектор сети відкриває спільний доступ до ресурсів і відключає інших користувачів від комп'ютера або, від окремих файлів. Вона дає змогу з'ясувати, хто саме використовує ресурси вашого комп'ютера.

Доступ до комп'ютерів і принтерів мережі забезпечу папку Сетевое окружение на робочому столі. У списках, що відкриваються через цю папку, відображаються як ресурси серверів, що підтримуються ОС NetWare та Microsoft Windows NT, так і ресурси комп'ютерів однорангової мережі Windows 95/98. Для доступу до ресурсів конкретного комп'ютера мережі досить клацнути мишею на його значку.

Через палку Сетевое окружение користувач може працювати з усіма доступними йому мережними ресурсами так само, як через папку Мой компьютер — з локальними ресурсами. Крім того, мережні ресурси доступні користувачу у програмі Проводник Windows і вікнах відкривання та збереження документів у додатках, розроблених для Windows 95/98/Me.

Програмне забезпечення таких ОС, як MS-DOS і Windows, орієнтовано на роботу з літерними іменами логічних дискових пристроїв. При цьому на робочій станції може бути використано 26 дискових пристроїв (від А: до Z:). Користувач має змогу прив'язувати імена конкретних мережних томів (том — різновид групування файлових ресурсів) до літер дискових пристроїв на локальному комп'ютері. Ця процедура називається відображенням (mapping). Наприклад, том ASU21/SYS: відображається літерою F:, том ASU21/DATABASE: — літерою G:. Завдяки цьому користувач при звичному зверненні до пристрою із зазначенням літери отримує доступ до вмісту відповідного тому файлового сервера.

Для запуску програми DOS з мережного диска таке відображення обов'язкове, а для запуску Windows-додатка — частіше ні. Каталоги (папки) мережних дисків також можуть відображатися літерами дискових пристроїв локального комп'ютера.

Якщо на диску комп'ютера створено логічні диски С:, D:, Е: і немає команди LASTDRIVE у файлі CONFIG.SYS, то пристрій позначається буквою F:. Якщо команда LASTDRIVE є, то пристрій позначається першою за алфавітом літерою після вказаної в LASTDRIVE. Таким чином стає доступним новий мережний каталог. Після реєстрації користувача список дискових пристроїв робочої станції може доповнюватися новими пристроями, на які відображаються томи або каталоги мережного диска. Це можна зробити, наприклад, за допомогою команд процедури реєстрації LOGIN SCRIPT, яка автоматично виконується під час реєстрації користувача в мережі (подібно до того, як файл AUTOEXEC.BAT запускається кожний раз при завантаженні MS DOS).

Працюючи в мережі, користувач має змогу змінювати список дискових пристроїв робочої станції.

Часто виникає потреба відобразити томи або каталоги мережного диска на певні логічні пристрої вручну. Цю операцію виконують через команду Файл—Подключить сетевой диск. Після підключення цей диск буде у списку пристроїв, що відкривається через папку Мой компьютер.

Каталоги та файли диска файлового сервера є об'єктами, доступ до яких може бути обмежено. Щоб користувач міг працювати в каталозі, він повинен мати право доступу до нього. Каталог, до якого користувач не має прав доступу, часто навіть не відображається в списках каталогів на мережних дисках. Мережні ОС дають змогу контролювати доступ не тільки до каталогів, а й до окремих файлів, для яких також можуть призначатися права, однак Windows 95/98/Ме такої можливості не надає.

Мережний том (диск) і мережний каталог (мережна папка) для даної ОС, з точки зору користувача, — приблизно одне й те саме.

У кожній папці допустимі дії користувача визначаються дійсними правами. Користувач може отримати:

·        право читання — право переглядати зміст об'єктів і копіювати їх;

·        право повного доступу — право змінювати імена та вміст об'єктів, вилучати, переміщувати і перейменовувати їх.

У Windows 95/98/Ме права доступу до диска, папки або принтера зручно призначати командою з контекстного меню Доступ.

Мережний принтер розділяється майже аналогічно (тип доступу і пароль єдині) через контекстне меню значка відповідного принтера папки Принтеры. Щоб послуговуватися мережним принтером, користувач повинен установити його на ПК-клієнті через відповідний значок папки Принтеры (вибравши опцію «Сетевой принтер» та вказавши адресу комп’ютера, до якого принтер підключено фізично).

При підключенні ресурсу через його контекстне меню адреса вказується автоматично. При його відключенні через контекстне меню діалогове вікно не виводиться.