Локальные вычислительные сети (лвс)

На текущем этапе развития объединений сложилась ситуация когда:

1. В объединении имеется большое количество компьютеров, работаю­щих отдельно от всех остальных компьютеров и не имеющих возможность гибко обмениваться с другими компьютерами информацией.

2. Невозможно создать общедоступную базу данных, накопить информацию при сущест­вующих объемах и различных методах обработки и хранения ин­формации.

3. Существующие ЛВС объединяют в себе небольшое количество ком­пьютеров и работают только над конкретными и узкими задачами.

4. Накопленное программное и информационное обеспечение не исполь­зуется в полном объеме и не имеет общего стандарта хранения.

5. При имеющейся возможности подключения к глобальным вычисли­тельным сетям типа Internet необходимо осуществить подключение к ин­формационному каналу не одной группы пользователей, а всех пользовате­лей с помощью объединения в группы.

Для решения данных проблем предлагается создавать единую инфор­мационную сеть (ЕИС) предприятия. ЕИС предприятия должна выполнять следующие функции:

1. Создание единого информационного пространства, которое способно охватывать и применять для всех пользователей информацию, созданную в разное время и под разными типами хранения и обработки данных, распа­раллеливание и контроль выполне­ния работ и обработки данных по ним.

2. Повышение достоверности информации и надежности ее хранения пу­тем создания устойчивой к сбоям и потере информации вычислительной системы, а также создание   архивов данных, которые можно использовать, но на текущий момент необходимости в них нет.

3. Обеспечение эффективной системы накопления, хранения и поиска технологической, технико-экономической и финансово-экономической ин­формации по текущей и проделанной некоторое время назад работе (ин­формация архива) с помощью создания глобальной базы данных.

4. Обработка документов и построение на базе этого действующей сис­темы анализа, прогнозирования и оценки обстановки с целью принятия оп­тимального решения и выработки глобальных отчетов.

5. Обеспечение прозрачного доступа к информации авторизованному пользователю в соответствии с его правами и привилегиями.

Упрощая задачу, можно сказать, что ИВС - это локальная вычислительная сеть (ЛВС).

Под ЛВС понимают совместное подключение нескольких отдельных компьютерных рабочих мест (рабочих станций) к еди­ному каналу передачи данных. Благодаря вычислительным сетям мы полу­чили возможность одновременного использо­вания программ и баз данных несколькими пользователями.

       Понятие локальная вычислительная сеть - ЛВС (англ. LAN - Local 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 ЛВС.

       В производственной практике ЛВС играют очень большую роль. По­средством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, распо­ложенные на многих удален­ных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объеди­няются     в единую систему. Рассмотрим преимущества, получаемые при сетевом объединении персональных компьютеров в виде внутрипроизводственной вычислительной сети.

       Разделение ресурсов.

       Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы, на­пример, управлять периферийными устройствами, такими, как лазерные пе­чатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций.

       Разделение данных.

       Разделение данных предоставляет возможность доступа и управле­ния базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в инфор­мации.

       Разделение программных средств.

       Разделение программных средств предоставляет возможность одно­временного использования централизованных, ранее установленных программных средств.

       Разделение ресурсов процессора.

       При разделение ресурсов процессора возможно использование 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.

Все ЛВС работают в одном стандарте, принятом для компьютерных сетей, - в стандарте Open Systems Interconnection (OSI).

 

Базовая модель OSI

(Open System Interconnection)

Для того чтобы взаимодействовать, люди используют общий язык. Если они не могут разговаривать друг с другом непосредственно, они применяют соответствующие вспомогательные средства для передачи сообще­ний.

       Показанные выше стадии необходимы, когда сообщение передается от отправителя к получателю.

       Для того чтобы привести в движение процесс передачи данных, использовали машины с одинаковым кодированием данных и связанные одна с другой. Для единого представления данных в линиях связи, по которым передается информация, сформи­рована Международная организация по стандартизации (англ. ISO - International Standards Organization).

       ISO предназначена для разработки модели международного комму­никационного протокола, в рамках которой можно разрабатывать международные стандарты. Для наглядного по­яснения расчленим ее на семь уровней.

       Международная организация по стандартизации (ISO) разработала базовую модель взаимодействия открытых систем (англ. Open Systems In­terconnection (OSI)). Эта модель явля­ется международным стандартом для передачи данных.

       Модель содержит семь отдельных уровней:

       Уровень 1: физический - битовые протоколы передачи информации.

       Уровень 2: канальный - формирование кадров, управление доступом к среде.

       Уровень 3: сетевой - маршрутизация, управление потоками данных.

       Уровень 4: транспортный - обеспечение взаимодействия удаленных процес­сов.

       Уровень 5: сеансовый - поддержка диалога между удаленными про­цессами.

       Уровень 6: представлении данных - интерпретация передаваемых данных.

       Уровень 7: прикладной - пользовательское управление данными.

Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится кон­кретная роль, в том числе и транспортной среде. Благодаря этому общая задача передачи дан­ных расчленяется на отдельные легко обозримые задачи. Необходимые соглашения для связи одного уровня с выше- и нижерасположенными называют про­токолом.

       Так как пользователи нуждаются в эффективном управлении, система вычис­лительной сети представляется как комплексное строение, которое координирует взаимодействие задач пользователей.

       С учетом вышеизложенного можно вывести следующую уровневую модель с админи­стративными функциями, выполняемыми в пользова­тельском прикладном уровне.

       Отдельные уровни базовой модели проходят в направлении вниз от источника данных (от уровня 7 к уровню 1) и в направлении вверх от прием­ника данных (от уровня 1 к уровню 7). Пользовательские данные переда­ются в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний уровень.

       На приемной стороне поступающие данные анализируются и по мере надоб­ности передаются далее в вышерасположенный уровень, пока ин­формация не будет передана в пользо­вательский прикладной уровень.

       Уровень 1. Физический.

На физическом уровне определяются электрические, механические, функ­циональные и процедурные параметры для физической связи в системах. Физическая связь и неразрывная с ней экс­плуатационная готовность явля­ются основной функцией 1-го уровня. Стандарты физического уровня вклю­чают специализированные рекомендации. Стандарт ISDN             (Integrated Services Digital Network) в будущем сыграет определяющую роль для функций передачи данных. В качестве среды передачи данных исполь­зуют трехжильный медный провод (экранированная витая пара), коакси­аль­ный кабель, оптоволоконный проводник и радиорелейную линию.

       Уровень 2. Канальный.

       Канальный уровень формирует из данных, передаваемых 1-м уров­нем, так на­зываемые "кадры" последовательности кадров. На этом уровне осуществляются управление доступом к передающей среде, используемой несколькими ЭВМ, синхро­низация, обнаружение и исправле­ние ошибок.

       Уровень 3. Сетевой.

       Сетевой уровень устанавливает связь в вычислительной сети между двумя абонентами. Соединение происходит благодаря функциям маршрути­зации, которые требуют наличия сете­вого адреса в пакете. Сетевой уровень должен также обеспечи­вать обработку ошибок, мультип­лексирование, управление потоками данных.

       Уровень 4. Транспортный.

       Транспортный уровень поддерживает непрерывную передачу данных между двумя взаимодействующими друг с другом пользовательскими про­цессами. Качество транспорти­ровки, безошибочность передачи, независи­мость вычислительных сетей, сервис транспорти­ровки из конца в конец, ми­нимизация затрат и адресация связи га­рантируют непрерывную и безоши­бочную передачу данных.

       Уровень 5. Сеансовый.

       Сеансовый уровень координирует прием, передачу и выдачу одного сеанса связи. Для координации необходимы контроль рабочих параметров, управление потоками данных промежуточных накопителей и диалоговый контроль, гарантирующий передачу имеющихся в распоряжении данных. Кроме того, сеансовый уровень содержит дополнительно функции управле­ния паролями, подсчета платы за пользование ресурсами сети, управления диалогом, синхрони­зации и отмены связи в сеансе передачи после сбоя вследствие ошибок в нижерасположенных уровнях.

Уровень 6. Представления данных.

Уровень представления данных предназначен для       интерпретации данных, а также под­готовки данных для       пользовательского прикладного уровня. На этом уровне происходит преоб­разование данных из кадров, ис­пользуемых для передачи данных в экранный формат (с целью мониторинга) или фор­мат для пе­чатающих устройств оконечной системы.

Уровень 7. Прикладной.

В прикладном уровне необходимо предоставить в распоряжение пользовате­лей уже пе­реработанную информацию. С этим может спра­виться системное и пользовательское приклад­ное программное обеспече­ние.

Для передачи информации по коммуникационным линиям данные преобразу­ются в це­почку следующих друг за другом битов (двоичное коди­рование с помощью только лишь двух крайних состояний:"0" и "1").

Передаваемые алфавитно-цифровые знаки представляются с помо­щью бито­вых комби­наций. Битовые комбинации располагают в определен­ной кодовой таблице, содержащей 4-, 5-, 6-, 7- или 8-битовые коды.

Количество представленных знаков в ходе зависит от количества ис­пользуемых би­тов: код из четырех битов может представить макси­мум 16 значений, 5-битовый код - 32 зна­чения, 6-битовый код - 64 значения, 7-битовый - 128 значений и 8-битовый код - 256 алфавитно-цифровых зна­ков.

       При передаче информации между одинаковыми вычислительными системами и разли­чающимися типами компьютеров применяют следующие коды.

На международном уровне передача символьной       информации осуще­ствляется с помо­щью 7-битового кодирования, позволяющего закодировать заглавные и строч­ные буквы англий­ского алфавита, а также некоторые спец­символы.

Национальные и специальные знаки с помощью 7-битового кода пред­ставить нельзя. Для представления национальных знаков применяют 8-битовый код.

Для правильной и, следовательно, полной и безошибочной передачи данных необхо­димо придерживаться согласованных и установленных пра­вил. Все они огово­рены        в протоколе передачи данных.

Протокол передачи данных требует следующей информации:

• Синхронизация

Под синхронизацией понимают механизм распознавания начала блока данных и его конца.

• Инициализация

Под инициализацией понимают установление соединения между взаимодейст­вующими партнерами.

• Блокирование

Под блокированием понимают разбиение передаваемой информации на блоки данных строго определенной максимальной длины (включая опо­знава­тельные знаки начала блока и его конца).

       • Адресация

       Адресация обеспечивает идентификацию различного используемого оборудо­вания дан­ных, которое обменивается друг с другом информацией во время взаимодей­ствия.

       • Обнаружение ошибок

       Под обнаружением ошибок понимают установку битов четности и, следова­тельно, вы­числение контрольных битов.

       • Нумерация блоков

       Текущая нумерация блоков позволяет установить ошибочно переда­ваемую или поте­рявшуюся информацию.

       • Управление потоком данных

       Управление потоком данных служит для распределения и синхрони­зации ин­формаци­онных потоков. Так, например, если не хватает места в бу­фере устройства данных или данные недостаточно быстро обрабатыва­ются в периферийных устройст­вах (например, принтерах), со­общения и / или за­просы накапливаются.

       • Методы восстановления

       После прерывания процесса передачи данных используют методы восстанов­ления, чтобы вернуться к определенному положению для повтор­ной передачи инфор­мации.

       • Разрешение доступа

       Распределение, контроль и управление ограничениями доступа к данным вме­няются в обязанность пункта разрешения доступа (например, "только передача" или "только прием").

 

8.2. Сетевые устройства и средства коммуника­ций

В качестве средств коммуникации наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконные линии. При выборе типа кабеля учитывают сле­дующие показатели:

· стоимость монтажа и обслуживания,

· скорость передачи информации,

· ограничения на величину расстояния передачи информации (без дополни­тельных усилителей-повторителей (репитеров)),

· безопасность передачи данных.

Главная проблема заключается в одновременном обеспечении этих показате­лей, например, наивысшая скорость передачи данных ограничена максимально воз­можным расстоянием передачи данных, при котором еще обеспечивается требуемый уровень защиты данных. Легкая наращивае­мость и простота расширения кабельной системы влияют на ее стоимость.

 

       Витая пара

       Наиболее дешевым кабельным соединением является витое двух­жильное про­водное соединение, часто называемое "витой парой" (twisted pair). Она позволяет пе­редавать информацию со скоростью до 10 Мбит/с, легко наращивается, однако явля­ется помехонезащищенной. Длина кабеля не может превышать 1000 м при скорости передачи 1 Мбит/с. Преимущест­вами являются низкая цена и простая уста­новка. Для повышения помехозащищенности информации часто используют экраниро­ванную ви­тую пару, т.е. витую пару, помещенную в экранирующую оболочку, подобно экрану коаксиального кабеля. Это увеличивает стоимость витой пары и при­ближает ее цену к цене коаксиального кабеля.

Коаксиальный кабель.

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащитен и применя­ется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи информации от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с. Ко­аксиальный кабель используется для основ­ной и широкополосной передачи инфор­мации.