Понятие локальных сетей
Понятие локально-вычислительная сеть (от анг. LAN – Lokal Area Network ) относится к географически ограниченным (территориально или производственно) аппаратно-программным реализациям, в которых несколько компьютерных систем связаны друг с другом с помощью соответствующих средств коммуникаций. Благодаря такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой локально-вычислительной сети.
Под локально-вычислительной сетью понимается совокупность взаимосвязанных и распределенных по сравнительно небольшой территории вычислительных ресурсов, взаимодействие которых обеспечивается специальной системой передачи данных. Такая сеть обычно предназначается для сбора, передачи рассредоточенной и распределенной обработки информации в пределах одного предприятия или организации. Она может быть ориентирована на выполнение определённых функций в соответствии с профилем деятельности предприятия. Благодаря вычислительным сетям мы получили возможность одновременного использования программ и баз данных несколькими пользователями. Вычислительные сети являются дальнейшим развитием вычислительных систем разобщенного типа. Вычислительные сети классифицируются по ряду признаков:
по степени территориальной рассредоточенности различают:
Крупномасштабные или глобальные сети, охватывающие территорию страны или нескольких стран с расстоянием между звеньями от сотен до нескольких тысяч километров.
Региональные сети, расположенные в пределах определенного территориального региона (города, области и т. д.).
Локальные сети, охватывающие сравнительно небольшую территорию R=1-10км.
по функциональным, информационным ( по способу хранения и доставки информации) и структурным признакам;
по способу управления ресурсами сети;
по методу передачи данных.
Подавляющая часть компьютеров западного мира объединена в ту или иную сеть. Опыт эксплуатации показывает, что около 80 процентов всей пересылаемой информации замыкается в рамках одного офиса, поэтому особое внимание разработчиков стали привлекать так называемы локальные вычислительные сети. Локальные вычислительные сети отличаются от других тем, что они обычно ограничены умеренной географической областью.
Локальные сети предназначены для реализации таких прикладных функций, как передача файлов, электронная графика, обработка текстов, электронная почта, доступ к удаленным базам данных, передача цифровой речи. Локальные сети объединяют ЭВМ, терминалы, устройства хранения информации, переходные узлы для подключения к другим сетям и др. Локальные сети составляют один из быстроразвивающихся секторов промышленной средств связи, локальную сеть часто называют сетью для автоматизированного учреждения. Локальная сеть характеризуется следующими характеристиками:
каналы обычно принадлежат организации пользователя;
каналы являются высокоскоростными ( 1- 400 Мбит\с);
расстояние между рабочими станциями, подключаемыми к локальной сети, обычно составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч метров;
локальная сеть передает данные между станциями пользователей ЭВМ (некоторые локальные сети передают речевую и видеоинформацию);
пропускная способность у локальной сети как правило больше, чем у глобальной сети;
канал локальной сети обычно находится в монопольной собственности организации, использующей сеть;
интенсивность ошибок в локальной сети ниже по сравнению с сетью на базе телефонных каналов;
децентрализация терминального оборудования, в качестве которого используются микропроцессоры, дисплеи, кассовые устройства и т.д.
данные передаются по общему кабелю, к которому подключены все абоненты сети;
возможность реконфигурации и развития путем подключения новых терминалов;
наличие локальной сети позволяет упростить и удешевить персональные ЭВМ, поскольку они коллективно используют в режиме разделения времени наиболее дорогие ресурсы: дисковую память и печатающие устройства.
Актуальность локально-вычислительных сетей
В производственной практике ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместное оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему, которая имеет свои особенные преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети:
Разделение ресурсов – позволяет экономно использовать ресурсы, например, управлять периферийными устройствами, такими как лазерные печатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций.
Разделение данных – предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации.
Разделение программных средств – предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств.
Разделение ресурсов процессора – возможность использования вычислительных мощностей для обработки данных другими системами входящими в сеть. Предоставляемая возможность заключается в том, что на имеющиеся ресурсы не «набрасываются» моментально, а только лишь через специальный процессор, доступный каждой рабочей станции.
Многопользовательский режим – многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию централизованных прикладных программных средств, ранее установленных и управляемых, например, если пользователь системы работает с другим заданием, то текущая выполняемая работа отодвигается на задний план.
Основные области применения локальных сетей
Автоматизация административной управленческой деятельности, организация «электронных офисов», в которых вместо бумажного документооборота используется электронная почта;
Автоматизация производства – автоматизация технологических процессов, информационное обеспечение оперативного управления производством, планово-экономическое управление производством;
Автоматизация научных исследований и разработок;
Автоматизация обучения, подготовки и переподготовки кадров;
Автоматизация учрежденческой деятельности.
Структура функционирования сети.
Структура локальной сети определяется принципом управления и типом связи. Нередко она отображает в определенных пределах структуру обслуживаемой организации. В локальных сетях могут быть реализованы различные виды топологии: шинная, кольцевая, радиальная, древовидная. Однако наиболее распространенными являются два первых типа структур, отличающихся простотой методов управления, возможностью расширения и изменения конфигурации сети без заметного усложнения средств управления сетью, высокой эффективностью использования каналов связи. Абонентские устройства сети подключаются в различных структурах или к общей шине или к кольцу с помощью сетевых адаптеров, состоящих из приемопередатчиков и контроллеров адаптера.
Контроллеры адаптера, называемые также блоками доступа, выполняют следующие функции: прием данных из канала, выдачу их в канал, и др. Приемопередатчики осуществляют согласование электрических сигналов канала и абонентских станций.
В шинной локальной сети все абонентские станции подключаются к общей сети параллельно, поэтому принципиальной особенностью сети такого типа является параллельная во времени передач информации всем абонентам. Абонентская станция получившая в свое распоряжение шину, передает по ней снабженное адресом сообщение или пакет(кадр). Кадр практически одновременно воспринимается всеми станциями, распознается одной из них как ей адресованной и принимается ею.
Преимущества шинной сети:
возможность добавления или исключения узлов без повторной инициализации сети;
обеспечение работоспособности сети при выходе из строя одного или нескольких узлов;
возможность распределённого управления работой сети через узловые интерфейсы;
значительное повышение надежности работы сети за счет использования коаксиального кабеля.
Основной недостаток шинной сети – невозможность одновременной передачи информации несколькими станциями.
В кольцевой локальной сети, кольцо образуют несколько каналов, которые связываются последовательно друг с другом при помощи приемопередающих блоков. К приемопередатчикам через адаптеры присоединяются абонентские станции. Таким образом принципиалной особенностью таких сетей является последовательная во времени передача информации абонентам.
Преимущества кольцевых локальных сетей:
при использовании соответствующих детерминированных методов доступа в таких сетях не только гарантируется доступ каждого абонента через определенные интервалы времени независимо от нагрузки сети, но и допускается одновременная передача информации несколькими абонентами;
невысокая стоимость сетевых интерфейсов, реализующих прямые методы передачи и управления доступом в сеть;
сравнительная простота использования волоконно-оптической линии связи.
Недостатки кольцевых сетей:
при добавлении или замене узла необходимы остановка в работе сети и временный разрыв кольца;
выход из строя узла сети прерывает работу всей сети.
В шинной и кольцевой сетях проблема маршрутизации сообщений практически отсутствует, так как маршруты передач фиксированы.
Современные сети построены по многоуровневому принципу. Чтобы организовать связь двух компьютеров, требуется сначала создать свод правил их взаимодействия, определить язык их общения. Эти правила называются протоколом. Для работы сетей необходимо запастись множеством различных протоколов:, например, управляющих физической связью, установлением связи по сети, доступом к различным ресурсам и т.д.. Многоуровневая структура спроектирована с целью упростить и упорядочить это великое множество протоколов и отношений. Взаимодействие уровней в этой модели – субординарное. Каждый уровень может реально взаимодействовать только с соседними уровнями, виртуально – только в аналогичным уровнем на другом конце линии.
Под реальным взаимодействием понимается непосредственное взаимодействие, непосредственную передачу информации, например пересылку данных в оперативной памяти из области, отведенной одной программы, в область другой программы. При непосредственной передаче данные остаются неизменными все время.
Под виртуальным взаимодействием понимается опосредованное взаимодействие и передачу данных, данные в процессе передачи могут уже определенным, заранее оговоренным способом видоизменяться. Такое взаимодействие аналогично схеме цепи посылки одним директором фирмы другому.
Все локально-вычислительные сети работают в одном стандарте принятом для компьютерных сетей – в стандарте Open Systems Interconnection (OSI). Для единого представления данных в линиях связи, по которым передается информация, сформирована Международная организация по стандартизации (анг. ISO – International Standards Organization). ISO предназначена для разработки модели международного коммуникационного протокола, в рамках которой можно разрабатывать международные стандарты. Для правильной и, следовательно, полной и безошибочной передачи данных необходимо придерживаться согласованных и установленных правил. Все они оговорены в протоколе передачи данных.