Что такое сетевые компоненты. Сеть и сетевые компоненты
В процессе развертывания операционной системы администратор может установить базовый набор сетевых компонентов, предоставляющих возможность создания сетевых подключений. В составе Windows Server 2003 поставляется значительное число дополнительных сетевых компонентов, расширяющих функциональность операционной системы (табл. 12.2).
Эти компоненты организованы в три группы:
- . В этой группе представлены компоненты, ориентированные на решение задач мониторинга сети и управления ею;
- Networking Services . Данная группа объединяет компоненты, осуществляющие установку основных сетевых служб, реализованных в рамках стека протоколов TCP/IP;
- . Компоненты этой группы позволяют предоставить возможность доступа к файлам и принтерам пользователям, работающим в других средах (Macintosh и UNIX).
Эти компоненты не устанавливаются автоматически непосредственно в ходе развертывания операционной системы. В случае необходимости администратор должен установить нужные сетевые компоненты вручную.
Таблица 12.2 . Сетевые компоненты Windows Server 2003.
| Компонент | Группа компонентов | Описание компонента |
|---|---|---|
| Connection Manager Administration Kit | Management and Monitoring Tools | Компонент позволяет установить на сервере мастер Connection Manager Administration Kit Wizard |
| Connection Point Services | Management and Monitoring Tools | Данный компонент используется в процессе развертывания диспетчера соединений (Connection Manager) для публикации телефонных книг (phone book) |
| Network Monitor Tools | Management and Monitoring Tools | Компонент, позволяющий осуществлять анализ сетевого трафика |
| Simple Network Management Protocol | Management and Monitoring Tools | Компонент, обеспечивающий функционирование на сервере протокола SNMP |
| WMI SNMP Provider | Management and Monitoring Tools | Компонент, позволяющий приложениям осуществлять доступ к информации SNMP посредством технологии WMI (Windows Management Information) |
| Domain Name System (DNS) | Networking Services | Компонент устанавливает службу разрешения доменных имен в IP-адреса (DNS) |
| Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) | Networking Services | Компонент устанавливает службу, осуществляющую динамическое выделение IP-адресов (DHCP) |
| Internet Authentication Service | Networking Services | Служба аутентификации через Интернет. Включает в себя поддержку протокола аутентификации удаленных пользователей RADIUS |
| RPC over HTTP Proxy | Networking Services | Компонент, позволяющий осуществлять вызовы RPC/DCOM поверх протокола HTTP, используя службы Internet Information Services (IIS) |
| Simple TCP/IP Services." | Networking Services | Устанавливаются дополнительные службы TCP/IP |
| Windows Internet Name Service (WINS) | Networking Services | Устанавливает службу разрешения NetBIOS-имен в IP-адреса (WINS) |
| File Services for Macintosh | Other Network File and Print Services | Служба, позволяющая пользователям Macintosh получить доступ к ресурсам на Windows-сервере |
| Print Services for Macintosh | Other Network File and Print Services | Служба, позволяющая пользователям Macintosh отправлять задания на печать на принтеры, подключенные к Windows-серверу |
| Print Services for Unix | Other Network File and Print Services | Служба, позволяющая пользователям UNIX отправлять задания на печать на принтеры, подключенные к Windows-серверу |
Рекомендуется устанавливать только действительно необходимые компоненты. Для обслуживания каждого компонента система затрачивает определенную часть системных ресурсов (память, процессорное время, дисковое пространство) и пропускной способности сети (для передачи служебного трафика сетевых компонентов).
Рис. 12.4 . Выбор сетевых компонентов для установки
Для установки дополнительных сетевых компонентов в меню Advanced (Дополнительно) окна Network Connections (Сетевые подключения) необходимо выбрать пункт Optional Networking Components (Дополнительные сетевые компоненты). В открывшемся окне (рис. 12.4) система предлагает выбрать для установки требуемые группы сетевых компонентов. Установка флажка напротив названия группы предписывает установку всех компонентов данной группы. Для установки только отдельных компонентов некоторой группы необходимо выбрать группу и щелкнуть на кнопке Details (Подробности). При этом система предложит список компонентов, входящих в состав выбранной группы.
Компьютерная сеть (информационно-вычислительная сеть) –это система распределенных на территории средств ввода/вывода, хранения и обработки информации, связанных между собой каналами передачи данных.
Сети могут обеспечить:
удаленный доступ пользователей к ресурсам сети (базам и банкам данных, экспертным системам, высокопроизводительным ЭВМ, высококачественным принтерам и графопостроителям и др.);
создание распределенных банков данных, что снижает стоимость их эксплуатации и уменьшает время доступа пользователя к информации;
предоставление пользователям различных услуг (службы информации, электронной почты, телеконференций и др.).
Обобщенная структура взаимосвязанных сетей показана на рис.28.
Рис.28. Структура взаимосвязанных сетей
Компоненты сети:
ЭВМ – вычислительные средства сети, которые могут быть разных классов и типов и работать под управлением различных операционных систем. Для работы в сети ЭВМ должна быть укомплектована необходимыми техническими средствами (например: сетевым адаптером, модемом для телефонных каналов связи, устройством преобразования сигналов для телеграфных каналов, абонентской радиостанцией для радиоканалов и др.) и программами, поддерживающими работу этих устройств.
ЦУС – центр управления сетью, где работает администратор сети. В ЦУС, как правило, устанавливается ЭВМ, обладающая наивысшей производительностью и большим объемом памяти и оснащенная специальным программным обеспечением.
Администратор сети – это человек или группа лиц, которые выполняют следующие функции:
проверку работоспособности компонентов сети, отключение неисправных, подключение отремонтированных или новых компонентов;
установление конфигурации сети;
определение дисциплины (порядка) обслуживания пользователей;
учет времени работы пользователей и компонентов сети.
Терминалы (Т) – устройства ввода/вывода информации без ее обработки.
Средства коммуникаций (СК) – комплекс технических и программных средств для обеспечения информационного взаимодействия между компонентами сети. В сетях используются каналы связи с различными физическими средствами передачи сигналов: проводными, оптоволоконными и по радио.
Так как в разные годы сети разрабатывали различные организации, ориентируя их на определенные типы ЭВМ, классы задач и сферы применения, то исторически сложилось так, что среди компьютерных сетей нет единообразия. Поэтому взаимодействие между сетями осуществляется в рамках протоколов.
Протокол – это система соглашений, которые определяют все аспекты информационного взаимодействия между компонентами одной сети или разных сетей. Протокол включает правила, процедуры, алгоритмы и требования, касающиеся порядка взаимодействия между компонентами сети. Связь сетей с разными протоколами производится через шлюзы, а с одинаковыми протоколами – через мосты. Шлюзы и мосты осуществляют согласование различных протоколов.
Шлюз (Ш) – комплекс технических и программных средств для организации взаимодействия между неоднородными сетями, т.е. включающими программно-несовместимые ЭВМ.
Мост (М) – комплекс технических и программных средств для организации взаимодействия между однородными сетями, т.е. в которые входят программно-совместимые ЭВМ.
Требования к сетям и их классификация
Чтобы сеть отвечала своему назначению, к ней предъявляются следующие общие требования:
Простота доступа пользователя к сети.
Открытость – возможность включения разнотипных ЭВМ.
Развиваемость – возможность наращивания ресурсов сети и абонентов.
Автономность – работа пользователя на своей ЭВМ не должна ограничиваться тем, что ЭВМ включена в сеть.
Интегральность – возможность обработки и передачи информации различного вида: символьной, графической, речевой.
Защищенность – возможность пресечения несанкционированного доступа к ресурсам сети.
Небольшое время ответа, обеспечивающее эффективную работу пользователя в диалоговом режиме в соответствии с назначением сети.
Непрерывность работы – возможность отключения или подключения ЭВМ к сети без прерывания ее работы (или с небольшим перерывом).
Помехоустойчивость – способность достоверно передавать информацию в условиях промышленных, бытовых и атмосферных помех.
Оперативное получение необходимой справки (помощи) по использованию ресурсов сети.
Высокая надежность функционирования компонентов сети.
Приемлемая стоимость услуг сети.
Часть этих требований содержится в международных и национальных стандартах, другие являются предметами международных соглашений и допущений.
Многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по ряду признаков:
По территориальному размещению:
глобальные (WАN –Widе Аrеа Nеtwоrk) –на территории страны или нескольких стран;
региональные (MАN – Muniсiраl Аrеа Nеtwоrk) – на территории района, области, региона;
локальные (LАN – Lосаl Аrеа Nеtwоrk) – в пределах организации, предприятия, фирмы.
По типу решаемых задач:
специализированные (например: электронная система торгов Белорусской фондовой биржи);
многофункциональные (например: государственная сеть БелПак).
По типу средств коммуникаций:
телефонные и телеграфные каналы связи;
наземные, подземные и подводные кабельные линии связи;
наземные телевизионные, радиорелейные и радиолинии связи;
спутниковые радиолинии связи.
По дисциплине обслуживания пользователей (по способу доступа пользователей к сети):
приоритетные (задаются ЦУП), когда пользователи получают доступ к сети в соответствии с присвоенными им приоритетами (приоритеты пользователей могут быть постоянными или изменяющимися, например, в зависимости от новизны или ценности информации и др.);
неприоритетные, когда все пользователи сети имеют равные права доступа к сети.
Логическая структура сети
С появлением первых сетей была осознана необходимость разработки стандартов, определяющих взаимодействие между компонентами одной сети, а так же разных сетей. В 1978 г. Международная организация по стандартизации (МСЩ) опубликовала первые стандарты для взаимодействия открытых систем. Система является открытой, если она соответствует эталонной модели, разработанной МОС. Функции взаимодействия между компонентами сети делятся на уровни. Эталонная модель взаимодействия открытых систем (ЭМВОС) определяет, что каждая система должна содержать семь уровней взаимодействия (рис. 29).
Рис.29. Структура взаимосвязанных сетей
Процессы взаимодействия должны подчиняться определенным протоколам.
Пользователь, желая воспользоваться услугами сети (например, передать данные другому пользователю, привлечь определенную ЭВМ сети для решения своей задачи, получить информацию из банка данных и др.), должен выполнить необходимые действия, определяемые протоколами общения пользователей с сетью.
Дальнейшее преобразование информации, введенной получателем, осуществляется уже без его участия. Информация от пользователя до ЭВМ обязательно проходит через все семь уровней взаимодействия, преобразуясь в соответствии с протоколами уровней.
7-й (прикладной или пользовательский) уровень. Уровни с 7-го по 3-й реализуются программными средствами ПС. Программы прикладного уровня обеспечивают:
§ проверку полномочий пользователя;
§ подключение пользователя к сети;
§ доступ пользователя к справочнику сети;
§ доступ пользователя к ресурсам и услугам сети.
6-й (представительный) уровень обеспечивает представление и преобразование данных, которые передаются между компонентами сетей. Задача преобразования данных связана с тем, что в сети могут быть ЭВМ различного типа с разными формами представления данных, системами команд и операционными системами. Программы этого уровня представляют в единой форме все виды информации.
5-й (сеансовый) уровень выполняет организацию сеанса связи между пользователями и обеспечивает:
§ начало сеанса связи;
§ взаимодействие пользователей: дуплексное (одновременный диалог), полудуплексное (попеременный диалог), симплексное (монолог) взаимодействие;
§ синхронизацию сеанса, что позволяет повторить часть сеанса с определенного времени;
§ конец сеанса связи.
4-й (транспортный) уровень связывает машинозависимые уровни с верхними – машинно-независимыми. Это граница между средствами формирования данных и средствами передачи данных. На этом уровне формируется пакет данных, который состоит из заголовка с адресом получателя, непосредственно сообщения и концевика (кода, который используется у получателя для установления искажений в сообщении при передачи пакета по линии связи). При получении сообщения от источника на 4, 3 и 2-м уровнях осуществляется обнаружение определенных ошибок в сообщении, появившихся при ее передачи, частичная ликвидация ошибок и формирование специального сообщения на вышележащий уровень о неисправленных ошибках.
3-й (сетевой) уровень определяет маршрут движения сообщения, т.е. те узлы коммутации (в различной литературе: узлы, узловые станции, коммутаторы каналов), через которые должно пройти сообщение от источника до получателя. В Узлах коммутации (УК) реализованы три нижних уровня ЭМВОС.
2-й (канальный) уровень реализуется программными и техническими средствами (ТС). Он обеспечивает установление, поддержание и разъединение соединений между пользователями. Канальный уровень задает метод доступа к сети.
1-й (физический) уровень сопрягает канальный уровень с физической средой передачи данных. Он реализуется техническими средствами. На физическом уровне осуществляется:
§ электромеханическое соединение с физической средой;
§ последовательно-параллельное (или наоборот) преобразование данных.
Построение реальных сетей в соответствии с ЭМВОС позволяет легко сопрягать различных абонентов с сетью и разные сети между собой.
ЛОКАЛЬНЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ
10.1. Международные требования к сетям
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 не велики, 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 присущи 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.
В настоящее время Международная организация стандартов разработала более 25 стандартов на локальные сети. Рассмотрим основные требования стандартов к учрежденческим сетям:
§ возможность подключения современных, ранее разработанных и перспективных ПЭВМ и периферийных устройств;
§ скорость передачи данных должна быть не менее 1 Мбит/с;
§ отключение и подключение компонентов сети не должно нарушать общую работу сети более чем на 1 с;
§ средства обнаружения ошибок, имеющиеся в сети, должны выявлять все сообщения, содержащие 4 и более искаженных битов;
§ надежность сети должна обеспечивать не более 20 мин простоя сети в год.
Международные стандарты предъявляют высокое требование к локальным сетям. Поэтому требованиям международных стандартов удовлетворяют лишь ряд сетей, выпускаемых ведущими электронными фирмами мира.
Классификация сетей
Локальные сети, широко используемые в научных, управленческих, организационных и коммерческих технологиях, можно классифицировать по следующим признакам:
1. По роли ПЭВМ в сети:
§ сети с сервером;
§ одноранговые (равноправные) сети;
2. По структуре (топологии) сети:
§ одноузловые («звезда»);
§ кольцевые («кольцо»);
§ магистральные («шина»);
§ 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 сети.
6. По размещению данных в компонентах сети:
§ с центральным банком данных;
§ с распределенным банком данных;
§ с комбинированной системой размещения данных.
Роль ПЭВМ в сети
Сети с сервером
Компонентами сети являются рабочие ПЭВМ (рабочие станции) и серверы.
Сервер – это специально выделенная в сети ПЭВМ, в задачу которой входит управление всей сетью или частью сети (например: в комбинированных сетях), прием, хранение, обновление и выдача пользователям информации, управление высококачественными принтерами и графопостроителями. Поэтому к серверу предъявляются более высокие требования по производительности, объему памяти и надежности.
Рабочие станции (клиенты, абоненты) – это менее мощные ПЭВМ, которые могут использовать ресурсы (например, дисковое пространство) сервера.
Достоинства сети:
§ Более эффективное централизованное управление сетью;
§ рабочие станции могут быть достаточно простыми и дешевыми;
§ операционная система, поддерживающая работу сети (например, Windоws 95/98), может устанавливаться только на сервере.
Недостатки:
§ более высокая стоимость установки;
§ сложная настройка системы.
Одноранговые сети
Все ПЭВМ в сети равноправны. Каждый пользователь предоставляет в сеть какие-то ресурсы: жесткий диск, высококачественный принтер, графопостроитель и др.
Достоинства:
§ меньшие затраты на установку сети;
§ возможность использование каждым пользователем ресурсов других ПЭВМ;
§ удобство и простота работы пользователей в сети.
Недостатки:
§ число ПЭВМ в сети не превышает 25-30;
§ операционная система, поддерживающая работу сети (например, Windоws 95/98), устанавливается на каждой ПЭВМ.
Структура сетей
Одноузловые сети
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.
Модель сетевого взаимодействия
В настоящее время взаимодействие в компьютерных сетях описывается с помощью модели взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection, OSI). Модель была разработана Международной Организацией по Стандартизации (International Standard Organization, ISO) в 1984 году и представляет собой международный стандарт для проектирования сетевых коммуникаций.
Модель OSI предполагает уровневый подход к построению сетей. Каждый уровень модели обслуживает различные этапы процесса взаимодействия. Работу модели OSI обеспечивают различные службы, каждая на своем уровне. Службы работают по определенным правилам - протоколам. Соответственно, на каждом уровне работает свой протокол. Все вместе, данные службы выполняют одну общую работу - передачу данных по сети, придерживаясь общего правила (общего протокола). Примером такого протокола может служить сетевой протокол TCP/IP, состоящий из различных протоколов и служб.
Говоря о протоколе TCP/IP, всегда подразумевается набор протоколов сетевого и транспортного уровней. Набор протоколов TCP/IP еще называют стеком протоколов, в состав которого входят два основных протокола: TCP (Transmission Control Protocol) - протокол транспортного уровня и IP (Internet Protocol) - протокол сетевого уровня.
Деление на уровни упрощает совместную работу оборудования и программного обеспечения. Ниже приведена модель OSI, разделяющая сетевые функции на семь уровней:
- Физический уровень (Physical layer) определяет способ физического соединения компьютеров в сети. Функциями средств, относящихся к данному уровню, являются побитовое преобразование цифровых данных в сигналы, передаваемые по физической среде (например, по кабелю), а также собственно передача сигналов.
- Канальный уровень (Data Link layer) отвечает за организацию передачи данных между абонентами через физический уровень, поэтому на данном уровне предусмотрены средства адресации, позволяющие однозначно определить отправителя и получателя во всем множестве абонентов, подключенных к общей линии связи. В функции данного уровня также входит упорядочивание передачи с целью параллельного использования одной линии связи несколькими парами абонентов. Кроме того, средства канального уровня обеспечивают проверку ошибок, которые могут возникать при передаче данных физическим уровнем.
- Сетевой уровень (Network layer) обеспечивает доставку данных между компьютерами сети, представляющей собой объединение различных физических сетей. Данный уровень предполагает наличие средств логической адресации, позволяющих однозначно идентифицировать компьютер в объединенной сети. Одной из главных функций, выполняемых средствами данного уровня, является маршрутизация - целенаправленная передача данных конкретному получателю независимо от его расположения относительно отправителя.
- Транспортный уровень (Transport layer) реализует передачу данных между двумя программами, функционирующими на разных компьютерах, обеспечивая при этом отсутствие потерь и дублирования информации, которые могут возникать в результате ошибок передачи нижних уровней. В случае, если данные, передаваемые через транспортный уровень, подвергаются фрагментации, то средства данного уровня гарантируют сборку фрагментов в правильном порядке.
- Сессионный (или сеансовый) уровень (Session layer) позволяет двум программам поддерживать продолжительное взаимодействие по сети, называемое сессией (session) или сеансом. Этот уровень управляет установлением сеанса, обменом информацией и завершением сеанса. Он также отвечает за идентификацию, позволяя тем самым только опреде-ленным абонентам принимать участие в сеансе, и обеспечивает работу служб безопасности с целью упорядочивания доступа к информации сессии.
- Уровень представления (Presentation layer) осуществляет промежуточное преобразование данных исходящего сообщения в общий формат, который предусмотрен средствами нижних уровней, а также обратное преобразование входящих данных из общего формата в формат, понятный получающей программе.
- Прикладной уровень (Application layer) предоставляет высокоуровневые функции сетевого взаимодействия, такие, как передача файлов, отправка сообщений по электронной почте и т.п.
При уровневой организации процесса взаимодействия должны соблюдаться следующие требования:
- компоненты одного уровня одной системы могут взаимодействовать с компонентами только того же уровня другой системы. Набор правил, определяющих порядок взаимодействия средств, относящихся к одному и тому же уровню и функционирующих в разных системах, называется протоколом (protocol).
- в рамках одной системы компоненты какого-либо уровня могут взаимодействовать только с компонентами смежных (вышележащего и нижележащего) уровней. Правила взаимодействия между собой средств, относящихся к смежным уровням и функционирующих в одной системе, называются интерфейсом (interface).
Хотя различные компоненты, относящиеся к разным уровням сетевой модели формально должны быть функционально независимыми друг от друга, при практической разработке протоколов такая независимость не всегда выдерживается. Это объясняется тем, что попытка добиться точного соответствия эталонной модели может привести к неэффективности работы программно-аппаратного обеспечения, реализующего протокол. Поэтому практическая реализация методов взаимодействия, как правило, подразумевает разработку не отдельных протоколов, а целых наборов протоколов - стеков , включающих зависимые друг от друга протоколы смежных уровней модели OSI.
Архитектура сетевых средств Windows
Сетевое обеспечение Windows имеет уровневую архитектуру, соотносящуюся с уровнями модели OSI.
На самом нижнем уровне физические устройства - сетевые адаптеры (Network Interface Card, NIC) и модемы (modem), обеспечивающие возможность подключения компьютеров к линиям связи. Как правило, эти устройства реализуют функции физического и частично - канального уровня.
Второй уровень составляют программные компоненты, обеспечивающие функции канального уровня, не реализованные аппаратно. К ним относятся:
- драйверы устройств;
- драйверы протоколов удаленного доступа;
- программное обеспечение, реализующее взаимодействие по технологиям IrDA и ATM;
Третий уровень составляют драйверы транспортных протоколов, представляющие собой реализации основных современных стеков сетевого и транспортного уровня модели OSI. Для стандартизации взаимодействия транспортных протоколов со средствами нижнего уровня предназначен интерфейс NDIS (Network Driver Interface Specification).
К средствам верхнего уровня архитектуры сетевого программного обеспечения Windows относятся различные службы. Основными из них являются:
- служба рабочей станции, обеспечивающая клиентскому компьютеру доступ к файлам и папкам, расположенным на удаленном компьютере;
- служба сервера, обеспечивающая предоставление доступа другим компьютерам к локальным файлам и папкам.
В исполнительной системе Windows эти службы представлены отдельными компонентами, реализованными в качестве драйверов файловых систем - редиректором и сервером. Редиректор и сервер взаимодействуют с транспортным уровнем через стандартный интерфейс транспортных драйверов (Transport Driver Interface, TDI), что позволяет использовать в сетях Windows любой транспортный протокол.
Дополнительно Windows позволяет устанавливать клиентские службы для доступа к ресурсам сетей, управляемых другими операционными системами, например Nowell NetWare или MAC OS.
Архитектура открытых информационных систем . Современная тенденция развития информационных систем, в составе которых или ресурсы которых могут использовать системы управления, состоит по сути в том, что структура системы должна удовлетворять следующим требованиям, обеспечивающим ее живучесть, способность к развитию и совершенствованию:
Система должна обладать открытой архитектурой;
Система должна быть распределённой.
Только с развитием микропроцессорной техники и сетевых технологий стало возможно и экономически оправданно строить системы автоматики, действительно удовлетворяющие этим требованиям. Стало целесообразным выделять в общей структуре системы отдельные локальные задачи, решение которых поручать локальным контроллерам. Сеть же позволяет контроллерам в качестве аргументов для вычисления управляющего вектора использовать переменные других контроллеров, обеспечивая связанность системы управления в целом. Такая архитектура существенно увеличивает производительность, надежность и масштабируемость систем. Международная организация по стандартизации (ISO) в 1984 ᴦ. сформулировала модель взаимодействия открытых систем (OSI), выделив семь уровней такого взаимодействия.
Эталонная модель взаимодействия открытых систем декларирует не только взаимодействие, но и архитектуру таких систем. Всякая открытая система является иерархически построенной, и внутренняя архитектура системы подобна глобальной архитектуре, в которую входит множество подсистем. Это означает, что программное обеспечение для систем любого уровня создаётся на общих принципах и является достаточно универсальным. Предполагается, что непосредственная связь между физически различными системами или подсистемами осуществляется на физическом уровне. В идеальном случае каждый из уровней должен взаимодействовать непосредственно лишь с двумя прилежащими к нему уровнями.
Уровни модели взаимодействия открытых систем (снизу вверх) означают следующее:
1. Физический уровень (нижний). Отвечает за физическую среду передачи: кабели, разъемы, согласование линий связи, электрическое преобразование сигналов.
2. Канальный уровень. Основная задача - логическое управление линией передачи, управление доступом к сети, обнаружение ошибок передачи и их исправления.
3. Сетевой уровень. Отвечает за адресацию пакетов данных, связывает физические сетевые адреса и логические имена, осуществляет выбор маршрута доставки данных.
4. Транспортный уровень. Здесь осуществляется создание пакетов данных и доставка этих пакетов. При крайне важно сти используются процедуры восстановления потерянных данных.
5. Сеансовый уровень. Сеанс связи означает, что между абонентами сети установлено логическое соединение, определены логические имена, контролируются права доступа.
6. Представительский уровень. На этом уровне происходит преобразование рабочей информации в логическую и физическую форму, пригодную для передачи в сети (сжатие, шифрование, преобразование форматов данных и пр.).
7. Прикладной уровень (уровень приложений). Уровень программ пользователя. Верхний уровень, непосредственно взаимодействующий с пользователем.
Структура уровней такова, что замена аппаратной части сказывается лишь на уровнях 1 и 2, вышестоящие уровни этой замены не должны заметить.
Локальные управляющие вычислительные сети . Для передачи информации в системах автоматики всё шире используются не традиционные каналы связи (многожильные кабели, телефонные каналы и т.п.), а локальные сети. Существенная разница при этом заключается не столько в виде физической среды передачи информации, сколько в гораздо более сложных и эффективных способах кодирования и сжатия информации. К сожалению, современные решения для построения локальных и глобальных информационных сетей не всегда оказываются приемлемыми в силу негарантированного времени доставки информации, что малопригодно для систем реального времени, и сложности аппаратных решений, особенно для скоростных сетей.
В системах автоматики часто используют сегменты обычных локальных и глобальных сетей. Большинство локальных сетей имеет выход в глобальную сеть, но характер передаваемой информации, принципы организации обмена, режимы доступа к ресурсам внутри локальной сети, как правило, сильно отличаются от тех, что приняты в глобальной сети. По локальной сети может передаваться самая разная цифровая информация: данные, изображения, телефонные разговоры, электронные письма и т.д. Задача передачи полноцветных динамических изображений предъявляет самые высокие требования к быстродействию сети. Чаще всего локальные сети используются для совместного использования таких ресурсов, как дисковое пространство, принтеры и выход в глобальную сеть, но это лишь часть возможностей локальных сетей. К примеру, они позволяют осуществлять обмен информацией между компьютерами разных типов. Абонентами (узлами) сети бывают не только компьютеры, но и другие устройства (принтеры, плоттеры, сканеры). Локальные сети дают возможность организовать систему параллельных вычислений на всех компьютерах сети, что позволяет многократно ускорить решение сложных математических задач. С их помощью можно также управлять работой сложной технологической системы или исследовательской установки с нескольких компьютеров одновременно.
Упомянем о таких важнейших понятиях теории сетей, как сервер и клиент. Сервером принято называть абонент (узел) сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует ресурсы других абонентов. Серверов в сети должна быть несколько, и не обязательно сервер - самый мощный компьютер.
Размещено на реф.рф
Выделенный сервер - это сервер, занимающийся только сетевыми задачами. Невыделенный сервер может заниматься помимо обслуживания сети и другими задачами. Клиентом (рабочей станцией) принято называть абонент сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает. В принципе, каждый компьютер должна быть одновременно как клиентом, так и сервером. Под сервером и клиентом часто понимают не сами компьютеры, а работающие на них программные приложения.
Топологии локальных сетей . Под топологией (компоновкой, конфигурацией, структурой) компьютерной сети принято понимать физическое расположение компьютеров сети друг относительно друга и способ их соединения линиями связи. Топология определяет требования к оборудованию, тип используемого кабеля, методы управления обменом, надежность работы, возможности расширения сети. На разных уровнях сетевой архитектуры различают также:
Физическую топологию, схему расположения компьютеров и прокладки кабелей.
Логическую топологию, структуру логических связей и способов передачи сигналов.
Информационную топологию, пути распространения информации по сети.
Существует три базовых топологии сети:
‣‣‣ шина (bus), при которой все компьютеры параллельно подключаются к одной линии связи и информация от каждого компьютера одновременно передается всем остальным компьютерам.
‣‣‣ звезда (star), при которой к одному центральному компьютеру присоединяются остальные периферийные компьютеры, причем каждый из них использует свою отдельную линию связи.
‣‣‣ кольцо (ring), при которой каждый компьютер передает информацию всегда только одному компьютеру, следующему в цепочке, а получает информацию только от предыдущего в цепочке компьютера, и эта цепочка замкнута в ʼʼкольцоʼʼ.
На практике используют и любые комбинации базовых топологий, но большинство сетей ориентированы именно на эти три.
Топология ʼʼшинаʼʼ (или ʼʼобщая шинаʼʼ) предполагает идентичность сетевого оборудования компьютеров и равноправие всех абонентов. При таком соединении линия связи единственная и в шине реализуется режим полудуплексного (half duplex) обмена в обоих направлениях, но по очереди. Какой-либо центральный абонент, через которого передается вся информация, отсутствует, что увеличивает ее надежность (при отказе центра перестает функционировать вся система).
Так как разрешение возможных конфликтов в данном случае ложится на сетевое оборудование каждого абонента͵ аппаратура сетевого адаптера получается сложнее, чем при других топологиях. Шине не страшны отказы отдельных компьютеров. На концах шины крайне важно предусматривать включение согласующих устройств - терминаторов, для исключения отражений от концов линии. Отказ сетевого оборудования в шине трудно локализовать, так как все адаптеры включены параллельно. При прохождении по ʼʼшинеʼʼ информационные сигналы ослабляются, что накладывает ограничения на суммарную длину линий связи. Каждый абонент может получать из сети сигналы разного уровня исходя из расстояния до передающего абонента. Это предъявляет дополнительные требования к приемным узлам сетевого оборудования. Для увеличения длины сети используют сегментирование шины, с соединением сегментов через специальные восстановители сигналов - репитеры.
Топология ʼʼзвездаʼʼ - это топология с явно выделенным центром, к которому подключаются все остальные абоненты. Обмен информацией идет через центральный компьютер, как правило, самый мощный в сети. Никакие конфликты в сети в принципе невозможны. Выход из строя периферийного компьютера не отражается на функционировании сети, но любой отказ центрального компьютера делает сеть неработоспособной.
В звезде на каждой линии связи находятся только два абонента: центральный и один из периферийных. К каждому периферийному абоненту может подходить как один кабель (передача в обоих направлениях), так и два кабеля (с передачей в одном направлении). Проблема затухания сигналов в линии связи решается проще, каждый приемник получает сигнал одного уровня.
Недостаток топологии ʼʼзвездаʼʼ - ограничение количества абонентов. Обычно центральный абонент может обслуживать не более 8-16 периферийных абонентов. Иногда в звезде предусматривается возможность подключения вместо периферийного абонента еще одного центрального абонента͵ в результате получается топология из нескольких соединенных между собой звезд.
Большое достоинство звезды состоит в том, что все точки подключения собраны в одном месте, что позволяет легко контролировать работу сети, а также ограничивать доступ посторонних лиц к жизненно важным для сети точкам подключения.
Существует топология, называемая пассивной звездой, которая только внешне похожа на звезду. В центре сети с данной топологией помещается не компьютер, а концентратор (hub), выполняющий ту же функцию, что и репитер.
Размещено на реф.рф
Он восстанавливает приходящие сигналы и пересылает их в другие линии связи. Фактически мы имеем дело с шинной топологией, так как информация от каждого компьютера одновременно передается ко всем остальным компьютерам, а центрального абонента не существует.
Топология ʼʼкольцоʼʼ - это топология, в которой каждый компьютер соединен линиями связи только с двумя другими: от одного он только получает информацию, а другому только передает. Важная особенность кольца состоит в том, что каждый компьютер ретранслирует (восстанавливает) приходящий к нему сигнал, то есть выступает в роли репитера. Четко выделенного центра в сети нет, однако часто в кольце выделяется специальный абонент, который управляет обменом или контролирует обмен. Наличие управляющего абонента снижает надежность сети.
Максимальное количество абонентов в кольце должна быть до тысячи и больше. Кольцевая топология обычно является самой устойчивой к перегрузкам, она обеспечивает уверенную работу с самыми большими потоками передаваемой по сети информации. В ней, как правило, нет конфликтов. Так как сигнал в кольце проходит через все компьютеры, выход из строя хотя бы одного из них или его сетевого оборудования нарушает работу всей сети. В этой топологии обычно предусматривают прокладку двух (или более) параллельных линий связи, одна из которых находится в резерве. В то же время крупное преимущество кольца состоит в том, что ретрансляция сигналов каждым абонентом позволяет существенно увеличить размеры всей сети в целом (порой до нескольких десятков километров).
Иногда топология ʼʼкольцоʼʼ выполняется на базе двух кольцевых линий связи, передающих информацию в противоположных направлениях, что позволяет увеличить скорость передачи информации, а при повреждении одного из кабелей работать с одним кабелем.
литература
1. Мирошник И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы: Учебное пособие для вузов. - СПб.: Питер, 2005. - 336 с.
10. Туманов М.П. Технические средства автоматизации и управления: Учебное пособие. – М.: МГИЭМ, 2005, 71 с. URL: http://rs16tl.rapidshare.com/files/21651582/2889232/ Tehnicheskie_sredstva_avtomatizatsii_i_upravleniya.rar
11. Михайлов В.С. Теория управления. – К.: Выща школа, 1988.
12. Зайцев Г.Ф. Теория автоматического управления и регулирования. – К.: Выща школа, 1989.
О замеченных опечатках, ошибках и предложениях по дополнению: [email protected].
Добрый день, Друзья! Очень рад приветствовать вас на нашем обучающем Интернет-портале С Компьютером на “ТЫ”. В предыдущей статье мы с Вами начали разговор о том, самому в домашних условиях.
Чтобы связать вместе несколько компьютеров или гаджетов, необходимо понять, какие интерфейсы для связи у них уже есть (например, встроенные беспроводные модули или платы расширения), и какие устройства необходимо докупить (точки доступа или маршрутизатор).
Сегодня я предлагаю рассмотреть основные сетевые компоненты и устройства, которые могут нам пригодиться, при прокладке домашней локальной сети.
Оптимальный набор компонентов, необходимый для создания небольшой локальной сети:
- Сетевая карта (проводная или беспроводная);
- Сетевой кабель (в случае выбора проводной сети);
- Модем или роутер.
Выбор сетевого кабеля
1. . Внешне очень похож на телевизионный кабель, только имеет другие технические характеристики. Максимальная теоретическая скорость передачи данных – 10 Мбит/с. На сегодняшний день практически не используется.
2. . Наиболее распространённый тип кабеля на сегодняшний день. Обеспечивает высокую скорость передачи данных (до 1 Гбит/с) и более высокую витая паранадежность соединения. Получил широкое распространение за счёт низкой стоимости. Идеальное решение для домашней сети.
Обычно поставляется в комплекте с сетевым оборудованием. При покупке патч-корда, обращайте внимание на наличие заводской обжимки кабеля.Если заводских кабелей требуемой длины не удается найти, можно купить отдельно кабель и разъемы, отдать оптоволоконный кабельспециалистам в магазине, они сделают обжимку (работа стоит, примерно, 50 рублей). Максимальная длина кабеля витой пары – 115 метров.
3. . Наиболее надежное соединение, позволяющее достичь высоких скоростных характеристик (сотни и тысячи Гбит/с) с существенным увеличением дистанции между компонентами сети (сотни километров). Дорогое оборудование и кабель.
Выбор сетевой карты
- 1. Проводные варианты. Как правило являются встроенными элементами в современных компьютерах. Имеют низкую стоймость (порядка 150 рублей). Различаются скоростью обмена (100-мегабитные или гигабитные сетевые адаптеры).
Если Ваше устройство не оснащено встроенной сетевой картой, то можете выбрать один из следующих вариантов:
Сетевая карта расширения для шины PCI;
USB Ethernet-адаптер.
- 2. Беспроводные варианты. На сегодняшний день, практически, все мобильные устройства, ноутбуки, планшетные компьютеры оснащаются встроенными Wi-Fi адаптерами. Если в Вашем устройстве таковой отсутствует, то можете приобрести внешние беспроводные адаптеры.
USB вариант. Не больше флеш-накопителя. Недорогой.
PCI вариант карты расширения для ПЭВМ.
Выбор сетевых компонентов для коммутации устройств
- 1. Концентратор (хаб) – сетевое устройство, объединяющее несколько сетевых устройств в единую сеть. Принцип действия такого устройства прост: он копирует все полученные данные на все порты. Отсюда два больших минуса:
Если приходят данные сразу по нескольким портам, то возникает коллизия (сбой). Данные теряются.
Хаб передает данные всем устройствам, в независимости от назначения. Т.о. устройство загружает всю сеть.
При высокой нагрузке при обмене данными, сеть может перестать функционировать. В настоящее время практически не используются.
- 2. Коммутатор (свитч) – внешне похож на концентратор, но обладает интеллектуальной начинкой. Анализируя данные при передачи, отправляет их только тому устройству, которому предназначены данные. Более надежное и безопасное устройство, недорогое, и (в простом исполнении) не требует настроек.
- 3. Точка доступа – сетевое устройство для организации беспроводной сети. Простое устройство, без дополнительных функций (см. далее про беспроводные роутеры): состоящее из беспроводного модуля и сетевых разъемов для подключения к сети Ethernet.
- 4. Принт-сервер – это устройство, обеспечивающее сетевой доступ к принтеру, не оборудованному сетевыми интерфейсами. Очень удобно, если необходимо использовать принтер на всех компьютерах в сети.
Отметим сразу, что не все принтеры подходят. Т.к. некоторые струйные принтеры часть своих задач по обработке печатаемого документа “перекладывают на плечи” операционной системы. Т.о. эти, так называемые, GDI-принтеры не будут работать под управлением принт-сервера.
- 5. Маршрутизатор (роутер) – сетевое устройство, предназначенное для объединения двух сетей: локальной-домашней, которую мы строим, и внешней Интернет-сети, к которой подключен дом или квартира. Хаб и свитч подобными функциями не обладают.
Кроме этого, маршрутизатор обладает дополнительно функциями внешней защиты сети с помощью встроенного сетевого экрана (фаервола). Иногда бонусом является наличие дополнительного USB-порта для подключения USB-устройств в общую сеть.
- 6. Беспроводные роутеры (Интернет центры) – это устройства, предназначенное для создания сети любой архитектуры и представляющие собой объединение беспроводной точки доступа, маршрутизатора, сетевого коммутатора на несколько Ethernet-портов и межсетевого экрана (брандмауэра).
Как правило, именно эти устройства сегодня приобретаются пользователями для настройки домашней сети. Они стали доступнее. Как правило одно устройство дешевле, надежнее и занимает меньше места в квартире, чем набор устройств. С настройкой справится каждый. Но более подробно мы поговорим об этом в отдельной статье.
Итак Друзья, мы познакомились с основными компонентами сети и теперь знаем во отчею, что нам может пригодится. Впереди нас ждут еще вопросы настройки сетевых устройств и некоторые дополнительные моменты сетевого ликбеза.
Загрузка...
