При объединении нескольких компьютеров процесс обмена информацией становится сложнее, однако принципы соединения остаются те же, что и для двух компьютеров. Для подключения компьютеров к линиям связи используются модемы или сетевые карты, если связь осуществляется по специальным выделенным линиям. Кроме того, на каждом компьютере устанавливаются программы для работы в сети. Таким образом: компьютерная сеть ¾ это объединение компьютеров с помощью модемов, линий связи и программ, обеспечивающих обмен информацией. Компьютерные сети позволяют осуществлять новую технологию обработки информации и совместного использования ресурсов – аппаратных, программных и информационных. Новая технология получила название – распределенная обработка данных.
В соответствии с используемыми протоколами компьютерные сети разделяют на локальные и распределенные (глобальные и территориальные). Локальной называется компьютерная сеть, объединяющая компьютеры, расположенные в одном помещении, в одном здании или в соседних зданиях. В локальной сети используют единый комплект протоколов для всех пользователей. Сегодня наиболее распространенными сетевыми операционными системами, обеспечивающими работу пользователей в сети по единому протоколу, являются NetWare фирмы Novell, WindowsNTServer фирмы Microsoft и сетевые ОС семейства UNIX. Все большее распространение получает система Linux. Важно отметить, что эта операционная система распространяется свободно, т.е. является free – ware программным обеспечением.
Если же соединенные компьютеры находятся в разных частях города, в разных городах или странах, то такие сети называются распределенными. К распределенной сети могут подключаться не только отдельные компьютеры, но и локальные сети. Распределенные сети мирового масштаба называют глобальными.
Самой известной глобальной сетью является INTERNET. Основой функционирования глобальной сети ИНТЕРНЕТ является базовая семиуровневая эталонная модель взаимосвязи открытых систем ¾ протокол TCP/IP (TransfereCommunicationProtocol /InternetProtocol).
Основное различие между всеми названными сетями заключается в управлении доступом к информации и в том, как происходит обмен данными. В зависимости от способов управления доступом и обмена данными сети подразделяются по топологии и технологии. Последовательно рассмотрим представление данных в сетях, виды используемых топологий и технологий.
Топология¾ это схема соединения каналами связи компьютеров или узлов сети между собой. Используются следующие виды соединений: общая шина, звезда, кольцо.
Метод доступа¾ это технология, определяющая использование канала передачи данных, соединяющего узлы сети на физическом уровне. Самыми распространенными технологиями сегодня являются Ethernet, Arcnet и Token - Ring (говорящее кольцо).
Сеть шинной топологии представляет собой подключение компьютеров вдоль одного кабеля. Технологией обеспечивающей такой способ соединения компьютеров является Ethernet¾ метод доступа c прослушиванием несущей частоты и обнаружением конфликтов. При этом методе доступа узел, прежде чем послать данные по каналу связи, прослушивает его, и только убедившись, что канал свободен, посылает пакет. Если канал занят, узел повторяет попытку передать пакет через случайный промежуток времени. Данные, переданные одним узлом сети, поступают во все узлы, но распознает и принимает их компьютер, которому предназначены данные. В качестве линий связи в топологии Ethernet используются кабель типа витая пара, коаксиальные и оптоволоконные кабели. Эта технология обеспечивает дуплексную передачу данных со скоростями от 10 до 100 Мбит/сек. Шинная топология позволяет эффективно использовать пропускную способность канала, устойчива к неисправностям отдельных узлов и дает возможность наращивания сети.
Сеть кольцевой топологиииспользует в качестве канала связи замкнутое кольцо из компьютеров, соединенных коаксиальным или оптическим кабелем. Технология доступа в сетях этой топологии реализуется методом передачи маркера. Маркер – это пакет, снабженный специальной последовательностью бит (его можно сравнить с конвертом для письма). Он последовательно предается по кольцу от компьютера к компьютеру в одном направлении. Каждый узел ретранслирует передаваемый маркер. Компьютер может передать свои данные, если он получил пустой маркер. Маркер с пакетом передается, пока не обнаружится компьютер, которому предназначен пакет. В этом компьютере данные принимаются, но маркер движется дальше и возвращается к отправителю. После того, как отправивший пакет компьютер убедится, что пакет доставлен адресату, маркер освобождается. Скорость передачи данных в таких сетях достигает 4 Мбит/сек.
При звездообразной топологиивсекомпьютеры сети подключаются к центральному компьютеру отдельной линией связи. Центральный компьютер управляет рабочими станциями, подключенными к нему через концентратор, который выполняет функции распределения и усиления сигналов. Надежность работы сети при такой топологии полностью зависит от центрального компьютера. Метод доступа реализуется с помощью технологии Arcnet. Этот метод доступа также использует маркер для передачи данных. Маркер передается от компьютера к компьютеру в порядке возрастания адреса. Как и в кольцевой топологии, каждый компьютер регенерирует маркер. Данный метод доступа обеспечивает скорость передачи данных 2 Мбит/сек.
В настоящее время существуют еще более скоростные, но и более дорогие варианты организации вычислительных сетей в виде распределенного двойного кольца на базе оптико-волоконных каналов (вариант FDDI) и витой пары (вариант CDDI). Данные варианты организации и технологии построения предназначаются для больших корпоративных вычислительных сетей.
Локальные сети могут интегрироваться в более сложные единые сетевые структуры. При этом, однотипные по используемым в них аппаратуре и протоколам сети, объединяются с помощью общих для соединяемых сетей узлов-«мостов», а разнотипные сети (работающих под управлением различных операционных систем) объединяются с помощью общих узлов-«шлюзов».
Шлюзы могут быть как аппаратными, так и программными. Например, это может быть специальный компьютер (шлюзовой сервер), а может быть и компьютерная программа, шлюзовое приложение. В последнем случае компьютер может выполнять не только функции шлюза, но и функции рабочей станции.
Интеграция нескольких сетей в единую систему требует обеспечения межсетевой маршрутизации информационных потоков в рамках единой сети. Межсетевая маршрутизация организуется путем включения в каждую из объединяемых подсетей специальных узлов-«маршрутизаторов» (часто функции «маршрутизаторов» и «шлюзов» интегрируются в одном узле). Узлы-«маршрутизаторы» должны «распознавать», какой из пакетов относится к «местному» трафику сети станции-отправителя, а какой из них должен быть передан в другую сеть, входящую в единую интегрированную систему.
При подключении локальной сети предприятия к глобальной сети особое внимание обращается на обеспечение информационной безопасности. В частности, должен быть максимально ограничен доступ в сеть для внешних пользователей, а также ограничен выход во внешнюю сеть сотрудников предприятия. Для обеспечения сетевой безопасности устанавливают брандмауэры. Это специальные компьютеры или компьютерные программы, препятствующие входу в локальную сеть и несанкционированной передаче информации.
Пользователи (клиенты) локальной сети могут иметь различные права доступа и полномочия по обработке информации, хранящейся в базах данных коллективного пользования. Полномочия пользователей локальной сети определяются правилами разграничения доступа, а совокупность приемов распределения полномочий называется политикой сети. Управление сетевыми политиками называется администрированием сети, которым занимается уполномоченное лицо – системный администратор.
Порядок доступа и использования ресурсов сети Интернет определяет организация или уполномоченное лицо – провайдер.
Концепция открытых информационных систем. Для реализации технологии распределенной обработки данных необходимо согласовать правила использования и взаимодействия аппаратных ресурсов, изготовленных разными фирмами, программных ресурсов, созданных разными языковыми средствами и информационных ресурсов, имеющих разные форматы представления данных. В настоящее время основной тенденцией в области информационных технологий и компьютерных коммуникаций является идеология открытых систем. Идеологию открытых систем реализуют в своих последних разработках все ведущие фирмы – поставщики средств вычислительной техники, передачи информации, программного обеспечения и разработки прикладных информационных систем. Их результативность на рынке информационных технологий определяется согласованной научно-технической политикой и реализацией стандартов открытых систем.
Что понимается под открытыми системами в данном контексте? «Открытая система ¾ это система, которая состоит из компонентов, взаимодействующих друг с другом через стандартные интерфейсы, службы и форматы данных». Сущность технологии открытых систем заключается в обеспечении следующих задач:
Унификации обмена данными между различными компьютерами;
Переносимости прикладных программ между различными компьютерами;
Мобильности пользователей, т.е. возможности пользователей переходить с одного компьютера на другой, независимо от его архитектуры и используемых программ без необходимости переобучения специалистов.
Основой, обеспечивающей реализацию открытых систем служит совокупность стандартов, с помощью которых унифицируется взаимодействие аппаратуры и всех видов программного обеспечения: языков программирования, средств ввода – вывода, графических интерфейсов, систем управления базами данных, протоколов передачи данных в компьютерных сетях.