Локальные вычислительные сети

     В нашей стране самыми распространенными  на настоящий момент среди сетей с централизованным управлением являются сети фирмы Novell.

  Децентрализованные (одноранговые) сети не содержат в своем  составе выделенных серверов. Функции  управления сетью передаются по очереди от одной рабочей станции к другой. Как правило, рабочие станции имеют доступ к дискам (и принтерам) других рабочих станций. Такой подход облегчает совместную работу групп пользователей, но в целом производительность сети может понижаться.

  Наиболее  распространены такие одноранговые сети, как Artisoft LANtastic, LANsmart компании D-Link Systems, Invisible Software NET-30 и Web NOS компании Webcorp. 
 

4.ПРОГРАММНОЕ  ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЛВС

4.1.АРХИТЕКТУРА  СЕТЕВОЙ ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

     Системные программные средства, управляющие  ресурсами в ЛВС, объединенные общей  архитектурой, определенными коммуникационными протоколами и механизмами взаимодействия вычислительных процессов, называются с е т е в ы м и о п е р а ц и о нн ы м и с и с т е м а м и.

     Сетевая ОС обеспечивает целостность распределенной системы, стабильность ее механизмов при развитии и переконфигурации на основе единой системной архитектуры. Понятие "системная архитектура" охватывает наиболее существенные аспекты: распределение функций между узлами сети, принципы построения коммуникационных протоколов, методы выполнения удаленных операций типа "клиент-сервер", структуру сетевой файловой системы, уровни прозрачности доступа к сети, принципы защиты данных, свойства общесетевого адресного пространства.

     Сетевая ОС должна обеспечивать для пользователя стандартный и удобный доступ к разнообразным сетевым ресурсам независимо от степени распределенности, неоднородности и мобильности данных, программ, устройств.

     Файловая  система, поддерживаемая ОС или входящая в ее состав, должна эффективно организовывать хранение информации общего пользования и обеспечивать надежный одновременный доступ к ней многих пользователей.

     Сетевая операционная система состоит из следующий компонентов:

- операционная система  сервера,

- прикладные программы  клиент-сервера,

- программы обеспечения  связи рабочих станций.

     Эти компоненты взаимодействуя организуют сетевую среду, которая обеспечивает пользователям доступ к сетевым  средствам. Взаимосвязь этих компонентов показана на рис.1.

СЕРВЕР РАБОЧАЯ СТАНЦИЯ

------------------------                -----------------------

|                      |                |  Прикладные         |

|  Управление памятью  |                |   программы         |

|  Планирование  задач  |                -----------------------

|  Файловая система | | |

| | | |

------------------------ |   -----------------

| |   |Операционная   |

| |   |система рабочей|

| |   |  станции |

| |   -----------------

| | |

| | |

------------------  ------------- -------------

|Сетевые службы: |  |Программное| |  Сетевая |

|файлов и печати |  |обеспечение| | оболочка  |

|баз данных      ----связи      | |           |

|связи           |  |(поддержка | |           |

|сообщений       |  |протоколов)| |           |

------------------  ------------- -------------

| |

| |

---------------------

Аппаратные  соединения сети

Рис.1. Архитектура  сетевой операционной системы 

     С е т е в а я о п е  р а ц и о н н а я  с и с т е м а (называемая также операционной системой сервера) - это сердце сети, обеспечивающее выполнение базовых функций, необходимых для поддержки основных сетевых операций,  в частности,  таких, как поддержка файловой системы,  управление памятью и планирование задач.

     Прикладные  программы клиент-сервера выполняются  в среде операционной системы  сервера, обеспечивая сеть дополнительными возможностями. Эти программы обеспечивают выполнение блокировки файлов и записей, поддержку запросов к совместно используемому серверу баз данных.

     Связь между операционной системой рабочей  станции и сетевой операционной системой сервера осуществляется сетевым коммуникационным программным обеспечением, называемым сетевой оболочкой. Сетевая оболочка поддерживает протоколы связи, позволяющие передавать по сети запросы и принимать ответы на них. Сетевая оболочка устанавливается на рабочих станциях пользователей и работает в среде той операционной системы, которая используется на данной рабочей станции (MS DOS, OS/2, Unix).

     Сетевые операционные системы сравниваются по следующим параметрам:

     - зависимость производительности  от количества рабочих станций  в сети,

- надежность,

     - удобство и разнообразие административных  средств для управления сетью  и пользователями,

     - наличие защиты информации от  несанкционированного доступа,

     - использование разделяемых ресурсов (сетевых принтеров, модемов коллективного  пользования),

- возможность установки нескольких серверов.

  Существуют  различные сетевые операционные системы, ориентированные на сети с централизованным управлением. Самые известные из них - Novell NetWare, Microsoft Lan Manager ( на базе

OS/2), а также  выполненная на базе Unix операционная система VINES.

     В настоящий период первое место по распространенности занимает сетевая операционная система Novell NetWare 386 версий

3.11 и 4.0. (1995 г.)

     Фирма Novell не поставляет операционные системы  рабочих станций. Она предоставляет  независимую сетевую операционную систему, пригодную для любой рабочей станции. Это позволяет NetWare одинаково поддерживать среды различных рабочих станций в интегрированной сетевой среде. Средства NetWare доступны в сетях, которые используют разнообразное аппаратное обеспечение и различные комбинации протоколов.

     Фирма MICROSOFT предлагает операционные системы Windows for Workgroups версии 3.1 и Windows NT (New Technology - новая технология).

     Операционная  система Windows for Workgroups версии 3.1. используется для одноранговых локальных сетей.

     Операционные  системы фирмы Microsoft предоставляют  исключительно удобные средства для интегрирования рабочих станций, основанные на понятном для пользователя графическим интерфейсе Windows.  

4.ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ  К ФУНКЦИОНАЛЬНМ УСТРОЙСТВАМ ЛВС

   СЕРВЕРЫ. Выбор  серверов производится исходя из сравнительного анализа его характеристик, а именно типа процессора, максимального объема ОЗУ, НЖМД, производительности, числа процессоров, стоимости.

     Если  предполагается использовать Windows NT, то для реализации всех ее сетевых возможностей сервер должен иметь процессор не ниже 486, ОЗУ не менее 16 мб, дисковое пространство не менее 200 мб. В принципе на настоящий момент практически не используются серверы с процессором ниже 486 и ОЗУ менее 8 мб. Объем ОЗУ устанавливается в зависимости от масштабности решаемых задач,  с учетом что это один из факторов повышающих производительность. По возможности  рекомендуется  использовать для файл-сервера  компьютер, оснащенный кэш-памятью,  поскольку ее наличие влияет на  повышение его производительности.

     РАБОЧИЕ СТАНЦИИ. Требования к компьютерам, используемым в качестве рабочих  станций, определяются прежде всего  исходя из тех задач, которые будут  решаться на этих рабочих станциях. Более того, если рабочая станция подключена к сети, для нее могут не потребоваться ни винчестер, ни флоппи-диски. Т.е. можно организовать "бездисковую" рабочую станцию. Для загрузки в "бездисковые станции" операционной системы из файл-сервера нужно иметь микросхему дистанционной загрузки. Эта микросхема стоит намного дешевле диска, в ней записана программа загружаю-

щая операционную систему  на этапе инициализации компьютера.

     УСТРОЙСТВО  БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ. Если к устойчивости работы сети и к сохранности данных на сервере предъявляются повышенные требования, необходимо приобрести устройство бесперебойного питания. Это должен быть не просто аккумулятор, используемый для временного питания сервера, а устройство подключаемое через специальный адаптер к серверу. Когда происходит сбой по питанию, устройство бесперебойного питания выдает сигнал серверу. По этому сигналу сервер завершает свою работу, причем всякие потери данных полностью исключаются. Основной критерий при выборе устройства бесперебойного питания - обеспечиваемая им мощность, которая должна быть не меньше мощности, потребляемой подключенным к нему файл-сервером.

     Компьютерные  сети имеют в своем составе  также сетевые адаптеры, сетевой  кабель, выбор которых производится в соответствии с принципами совместимости.

МЕТОДЫ ДОСТУПА  И ПРОТОКОЛЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

     В различных сетях существуют различные  процедуры обмена данными между  рабочими станциями. Эти процедуры  называют прото-

колами передачи данных.  Наиболее распространенные методы доступа: Ethernet, Arcnet, Token Ring.

Метод доступа Ethernet

     Этот  метод, разработанный фирмой Xerox в 1975 г., обеспечивает высокую скорость передачи и надежность.

     Для данного метода доступа используется тип соединения "общая шина". Поэтому сообщение, отправляемое одной  рабочей станцией, воспринимается одновременно всеми остальными станциями, подключенными к общей шине, но оно предназначено только для одной станции (включает в себя адрес станции назначения и адрес отправителя). Та станция, которой предназначено сообщение, принимает его, остальные игнорируют.

     Ethernet является методом множественного  доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (конфликтов). Перед началом передачи каждая рабочая станция определяет, свободен канал или занят. Если канал свободен, станция начинает передачу данных.

     Ethernet не исключает возможности одновременной  передачи сообщений двумя или  несколькими станциями. Аппаратура  автоматически распознает такие конфликты, называемые коллизиями. После обнаружения конфликта станции задерживают передачу на короткое время. Для каждой станции его продолжительность своя. После задержки передача возобновляется. Реально конфликты приводят к снижению быстродействия сети только в том случае, когда работают 80-100 станций.  

БАЗЫ ДАННЫХ В ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЯХ.

     Существуют два подхода к организации коллективного доступа к базе данных. Первый подход заключается в том, что файлы базы данных располагаются на дисках файл-сервера и все рабочие станции получают к нему доступ . Второй подход основан на применении так называемого СУБД-сервера.

     Если  файлы базы данных расположены на дисках файл-сервера, с ними работает одновременно несколько программ, запущенных на рабочих станциях. Эти программы должны сами следить за тем, чтобы изменяемые записи базы данных блокировались для записи и чтения со стороны других программ на время изменений. Однако если применяется однопользовательская версия СУБД, не разработанная специально для сети ,не следует рассчитывать на то ,что эта СУБД будет правильно блокировать изменяемые записи на файл-сервере. Поэтому при установке СУБД в сеть обязательно убедитесь в том что у вас сетевая версия СУБД и что она предназначена для работы именно с теми сетевыми средствами, которые будут использоваться.

     Метод коллективного использования файлов базы данных, расположенных на сервере, имеет ряд недостатков. Прежде всего этот метод не обеспечивает достаточную производительность при большом количестве рабочих станций. Для того чтобы понять, почему это происходит ,представим себе такую ситуацию. Пусть имеется сеть, где в качестве файл-сервера применяются мощный компьютер на процессоре 80386 или даже 80486 и десяток маломощных рабочих станций с процессором 80286. Файлы базы данных расположены на диске файл-сервера. Несколько рабочих станций начинают поиск по одному и тому же файлу базы данных. При этом весь этот файл "перекачивается" по сети из файл-сервера в оперативную память "медленно" работающих рабочих станций, где осуществляется поиск данных. Таким образом , для того чтобы найти в файле БД нужные данные , этот файл нужно целиком передать через сеть и "медленную" рабочую станцию.

     При использовании СУБД-сервера работа станции с базой данных организуется иначе. Помимо файла-сервера к сети подключается еще один мощный компьютер (компьютер СУБД-сервер), единственное назначение которого - работа с базой данных. Сама база данных может располагаться на дисках СУБД-сервера или файл-сервера. СУБД-сервер принимает запросы от рабочих станций на поиск данных в БД и сам его выполняет, причем делает это быстро: компьютер мощный, поэтому данные по сети в процессе поиска передавать не надо. Результаты поиска возвращаются через сеть в запрашиваемую их рабочую станцию. Таким образом, по сети передаются только запросы и найденные данные, а поиск выполняется непосредственно в компьютере СУБД-сервера.