Приемопередатчики (трансиверы) и повторители (репитеры).

С помощью этих устройств можно объединить несколько сегментов сети с шинной топологией, увеличивая таким образом общую протяженность сети.

Приемопередатчик - это устройство, предназначенное для приема паке­тов от контроллера рабочих станций сети и передачи их в шину. Он также разрешает коллизии в шине. Конструктивно приемопередатчик и контроллер могут объединяться на одной плате или находиться в различных узлах.

Повторитель - устройство с автономным питанием, обеспечивающее передачу данных между сегментами определенной длины.

Мосты и шлюзы. Мосты используются для соединения в основном идентичных сетей, имеющих некоторые физические различия на физическом и канальном уровнях. Например, с помощью моста могут соединяться на 3-м (сетевом) уровне две сети с различными более низкими уровнями, но одинаковыми более высокими уровнями. Промышленностью выпускается довольно широкая номенклатура мостов. Среди них - «самообучающиеся» мосты, которые позволяют регулировать доступ к каждой из объединяемых сетей и трафик обмена между ними, а также используются для расширения сети, достигшей своего топологического предела. Некоторые из «самообу­чающихся мостов» применяются для объединения с помощью арендуемой линии связи локальной сети и удаленной сети в единую сеть, элементы кото­рой могут быть рассредоточены на территории в сотни и тысячи километ­ров. Есть более сложные мосты, которые одновременно выполняют функции многоканального маршрутизатора. К ним относится мост HP 272 A ROUTER ER (он же - многоканальный маршрутизатор), который объединяет две ло­кальные сети и две удаленные сети.

Шлюзы применяются для соединения различных сетей. Они выполняют протокольное преобразование для всех семи уровней модели ВОС, в частно­сти - маршрутизацию пакетов, преобразование сообщения из одного форма­та в другой или из одной системы кодирования в другую. Следует иметь в виду, что по мере того, как взаимная связь устанавливается на все более высоких уровнях модели ВОС, задача поддержания этой связи усложняется, и для ее реализации требуется более мощный процессор.

Маршрутизаторы (роутеры). Эти устройства устанавливают соеди­нение на 4-м (транспортном) уровне, при этом верхние уровни сети (5,6 и 7) должны быть одинаковы. Они обеспечивают достаточно сложный уровень сервиса, так как могут выполнять «интеллектуальные» функции:

· выбор наи­лучшего маршрута для передачи сообщения, адресованного другой сети;

· управление балансированной нагрузкой в сети путем равномерного распре­деления потоков данных; защиту данных;

· буферизацию передаваемых дан­ных;

· различные протокольные преобразования.

Такие возможности марш­рутизаторов особенно важны при построении базовых сетей крупных орга­низаций.

Использование маршрутизаторов при объединении ряда небольших ло­кальных сетей в единую сеть дает следующие преимущества (по сравнению с большой ЛВС, имеющей такое же количество абонентских систем):

• обеспечивается большая безопасность информации, циркулирующей в сети. В большой ЛВС, работающей в широковещательном режиме, информация распространяется по всей кабельной системе, поэтому лица, заинтересованные в расстройстве схемы адресации и приеме не адресованных им передач, имеют для этого все возможности. В сети, образованной из нескольких небольших ЛВС, защищенность информа­ции выше: с помощью маршрутизаторов осуществляется межсетевая коммутация, а обычные сетевые потоки данных остаются локальны­ми, т. е. работа в широковещательном режиме возможна только в пре­делах небольшой ЛВС;

• повышается надежность работы сети: выход из строя одной ЛВС не отражается на работе других взаимосвязанных сетей, так как марш­рутизаторы, осуществляющие множественное взаимодействие, изоли­руют отказавшие сети;

• увеличивается производительность в пределах каждой индивидуаль­ной сети, входящей в состав единой сети. В каждой небольшой ЛВС имеются свои средства управления сетью, повышающие степень ее самостоятельности. Кроме того, уменьшаются нагрузки, связанные с потоком данных, генерируемых рабочими станциями (в полном объе­ме по кабельной системе индивидуальной сети распространяются толь­ко те данные, которые поступают от «своих» рабочих станций);

• увеличивается диапазон действия сети: выполняя функции усилителей сигнала, маршрутизаторы устраняют ограничение по допустимой про­тяженности длины кабеля.

Коммутаторы. Появление коммутаторов в сетях диктовалось теми же потребностями, что и в случае мостов и маршрутизаторов, но, кроме того, и необходимостью улучшения некоторых характеристик сетевого оборудова­ния. Например, коммутаторы обладают большей пропускной способностью, что важно для интерактивного трафика между взаимодействующими рабо­чими станциями. В сети Ethernet коммутаторы обрабатывают полученный пакет в реальном масштабе времени, обеспечивая низкую латентность и высокую скорость коммутации.

В отличие от первых образцов современные коммутаторы обладают гиб­кой архитектурой и широкими функциональными возможностями. Они обес­печивают оперативную коммутацию пакетов с проверкой корректности дан­ных, упрощают создание логических сетей с полным набором встроенных средств сетевого управления, в составе концентраторов с высокоскоростны­ми переключаемыми магистралями позволяют достичь приемлемого вари­анта в организации сетевых соединений (например, формирования на магис­трали выделенного сегмента, включающего двух конечных пользователей).

По своему назначению и функциональным возможностям современ­ные мосты, маршрутизаторы и коммутаторы довольно близки друг к дру­гу. Однако каждый из типов этих устройств разрабатывался не с целью вытеснения других устройств, он имеет свои области применения. Мосты обеспечивают сегментацию сети на физическом уровне, поэтому их «ин­теллектуальные» возможности ограничены. Маршрутизаторы, интегрируя физические и логические сегменты сети в единое целое, решают при этом ряд «интеллектуальных» функций, но отличаются невысокой латентностью, что негативно отражается на оперативности управления графиком. Ком­мутаторы идеально приспособлены для поддержки высокопроизводитель­ной коллективной работы. В очень крупных сетях, насчитывающих тысячи узлов, мосты и маршрутизаторы обеспечивают более эффективное управ­ление графиком, чем коммутаторы. В сетях с небольшим числом пользо­вателей целесообразно применять высокоскоростную коммутацию с ма­лым временем задержки.

При формировании больших сетей масштаба предприятия наиболее удач­ным является комбинированный вариант использования мостов, маршрути­заторов и коммутаторов, умелое их сочетание, позволяющее создать дей­ствительно гибкую сетевую архитектуру.

Модемы и факс-модемы. Модем, обеспечивая согласование цифро­вых сигналов компьютера с аналоговыми сигналами телефонной линии, при передаче данных осуществляет модулирование аналоговых сигналов цифро­вой информацией, а при приеме - демодулирование. Главное отличие между ними - способ модуляции. Различают модемы с частотной, амплитудной и фазовой модуляцией.

При создании модемов придерживаются определенных стандартов пе­редачи сигналов. Существуют стандарты по ряду признаков.

По скорости передачи данных - разработаны модемы стандартов V.22 bis для скорости 2400 бит/с, V.32 - для 9600 бит/с и V.32 bis - для 14400 бит/с. В более скоростных модемах обычно реализованы и предшествующие стан­дарты передачи сигналов и, кроме того, предусмотрены запасные режимы с меньшими скоростями. Например, для стандарта V.32 bis это скорости 12000, 9600,7200 и 4800 бит/с.

Второй стандарт связан с используемыми протоколами коррекции оши­бок. Многие годы стандартом считались протоколы группы MNP (Microcom Networking Protocol) - MNP 1-MNP 10. Это аппаратные протоколы фирмы Microcom, обеспечивающие автоматическую коррекцию ошибок и компрес­сию (сжатие) передаваемых данных. В настоящее время используется стан­дарт МККТТ V.42. В целях совместимости модем стандарта V.42 включает в себя и функции MNP.

Третий стандарт определяет реализуемый метод сжатия данных. Здесь также стандарт MNP5, предусматривающий сжатие информации всего лишь вдвое, уступает место стандарту Международного комитета по телеграфии и телефонии (МККТТ) V.42 bis, обеспечивающему сжатие информации в че­тыре раза. Стандарт V.42 bis в качестве резервного метода сжатия данных включает стандарт MNP5, а в качестве метода коррекции ошибок - стан­дарт V.42.

В состав типичного модема входят: специализированный микропро­цессор для управления работой модема, оперативная память для хране­ния содержимого регистров модема и буферизации передаваемой (полу­чаемой) информации, электрически перепрограммируемая постоянная память для хранения коммуникационных программ, динамик для звуко­вого контроля связи, вспомогательные элементы (трансформатор, резис­торы, разъемы и пр.).

В конструктивном исполнении модемы могут быть внутренними (встро­енными) и внешними. Внутренний модем выполняется в виде отдельной пла­ты, вставляемой в слот на материнской плате компьютера. Внешний модем представлен в виде отдельного устройства с блоком питания, подключаемо­го к последовательному асинхронному порту компьютера. К телефонной ли­нии связи модем подключается либо непосредственно, либо при помощи мик­рофона и динамика к обычной телефонной трубке (акустические модемы). Модемы, подключаемые к разным концам одной и той же линии связи, долж­ны быть одинакового стандарта.

Факс-модемы обеспечивают скоростную передачу данных только в од­ном направлении и используют свои собственные стандарты. Они лучше справляются с передачей информации, чем с приемом. В настоящее время выпускаются и комбинированные модемы (модем данных/факс-модем).

Анализаторы ЛВС. Это мощный диагностический инструмент, пред­назначенный для контроля качества функционирования сети. Контроль позво­ляет наблюдать за работой сети в режиме реального времени и регистриро­вать события, которые могут означать возникновение проблемы. Контроль сопровождается графическим или цифровым отображением информации. Ана­лизаторы могут накапливать и хранить информацию о состоянии сети с це­лью последующего его воспроизведения и анализа.

Сетевые тестеры. Это приборы, входящие в состав контрольно-изме­рительной аппаратуры, которая облегчает установку и техническое обслу­живание локальных сетей. Тестеры линий передачи являются хорошим сред­ством проверки нового кабеля и отыскания неисправностей в системе уста­новленных кабелей. Они способны не только обнаруживать неисправность, но и сообщать сведения о ее характере и месте расположения.

18.4. Программное обеспечение ЛВС

Программное обеспечение (ПО) ЛВС имеет иерархическую структуру, соответствующую семиуровневой модели ВОС. Это существенно облегча­ет задачу стандартизации ПО в соответствии с общепринятыми протокола­ми. Известно, что основная задача ЛВС - обеспечение функционирования прикладных процессов, реализуемых АС сети. Выполнение прикладных про­цессов обеспечивается средствами прикладных программ сети (ППС), ко­торые реализуют протоколы верхнего (прикладного) уровня модели ВОС и соответственно образуют верхний уровень программной структуры ЛВС. Выполнение процессов взаимодействия, с помощью которых осуществляет­ся передача данных между прикладными процессами различных АС, произ­водится средствами сетевых операционных систем (СОС), а также аппарат­ными средствами сети. Обычно программы СОС локальных сетей реализу­ют протоколы трех верхних уровней модели ВОС: прикладного уровня (вместе с ППС), представительного и сеансового. Протоколы нижних четырех уров­ней (транспортного, сетевого, канального и физического), как правило, реали­зуются аппаратурными средствами (сетевым адаптером), но в принципе про­цедуры этих уровней (кроме физического) могут быть реализованы програм­мно средствами СОС.

Сетевые операционные системы. СОС - это система программ­ных средств, управляющих процессами в сети и объединенных общей ар­хитектурой, определенными коммуникационными протоколами и механиз­мами взаимодействия вычислительных процессов. Она обеспечивает пользователям стандартный и удобный доступ к разнообразным сетевым ресурсам и обладает высоким уровнем прозрачности, т.е. изолирует от пользователя все различия, особенности и физические параметры привяз­ки процессов к обрабатываемым ресурсам. Операционная система, управ­ляющая работой ЛВС, является распределенной. Она распределяет все ресурсы сети между АС и организует обмен между ЭВМ AC. COC ло­кальных сетей либо создаются на базе готовой одномашинной ОС (напри­мер, в сетях Ethernet, Arcnet и Token Ring), либо разрабатываются заново как единое целое.

Возможны следующие варианты структур COC ЛВС:

а) каждая ЭВМ сети реализует все функции COC, т.е. хранит в своей ОП резидентную часть COC и имеет доступ к любой нерезидентной части, хра­нящейся на внешних носителях;

б) каждая ЭВМ сети имеет копии программ только часто реализуемых функций COC, копии программ редко реализуемых функций имеются в памя­ти только одной (или нескольких) ЭВМ;

в) каждая ЭВМ сети выполняет только определенный набор функций COC, причем этот набор является либо индивидуальным, либо некоторые функции будут общими для нескольких ЭВМ.

Различия в структурах COC обусловлены принятыми способами, управ­ления ЛВС (децентрализованное или централизованное управление). Отли­чительной особенностью COC ЛВС является наличие слоя операционных систем, обеспечивающего обмен информацией между ЭВМ сети.

В сетях с централизованным управлением сетевая операционная система, называемая также ОС сервера, обеспечивает выполнение базо­вых функций, таких, как поддержка файловой системы, планирование за­дач, управление памятью. Сетевая операционная система и ОС рабочей станции абонентской системы несовместимы, поэтому для обеспечения взаимодействия сервера и PC в рабочую станцию вводится специальная программа, называемая сетевой оболочкой. Оболочка загружается в опе­ративную память PC как резидентная программа. Она воспринимает при­кладные запросы пользователей сети и определяет место их обработки - в локальной ОС станции или в COC на сервере. Если запрос должен обра­батываться в сети, оболочка преобразует его в соответствии с принятым протоколом, обеспечивая тем самым передачу запроса по нужному адресу.

В персональных компьютерах (ПК), используемых в качестве PC, при­меняются ОС с разной архитектурой и возможностями. Ядро ОС обычно дополняется набором сервесных программ, с помощью которых осуществ­ляются начальная разметка дисков, установка параметров внешних устройств, тестирование оперативной памяти, выдача информации на печать, стыковка с большими ЭВМ и ЛВС и т.д. Получило широкое распространение и факти­чески стандартизировано несколько «семейств» операционных систем -СР/М, MSX, MS DOS, Windows, Unix, OS/2, ориентированных на определен­ные классы машин.

В качестве сетевой оболочки ОС рабочей станции ЛВС используются более широко следующие:

• сетевая оболочка NetWare для взаимодействия с COC NetWare фирмы Novell. Она тесно связана с другими сервисными программами ОС PC, в совокупности с которыми образуется более крупная оболочка, обеспечивающая взаимодействие с сетью;

• MS Windows фирмы Microsoft. За годы разработки и совершенствования среда Windows превратилась в удобный интерфейс для пользователей. Выпущено много версий Windows с различным назначением: для работы в качестве сетевой оболочки, в качестве программного обеспечения сетевого сервера, для конечных пользователей;

• Х Window - обеспечивает среду, которая представляет собой набор инструментальных средств, управляющих обменом информацией с графическим дисплеем. Она ориентирована на работу в сетях и имеет в своей основе модель клиент - сервер, характерную для ЛВС с централизованным управлением;

• Х Tree Net - для совместной работы с многопользовательской COC с разделением времени NetWare LAN фирмы Novell. В этой оболочке имеется встроенный текстовый редактор, полностью совместимый с редактором Word Star;

• программа Norton Commander - отличается простотой в эксплуатации и надежностью, в нее включены все основные функции управления файлами и каталогами (копирование, перемещение, удаление, сравнение содержимого двух каталогов и др.). Из оболочки Norton Commander можно автоматически запускать прикладные программы, а ее функции по поддержке коммуникаций достаточно просты.

Наиболее распространенными для ЛВС типа клиент - сервер являются четыре зарубежные COC [23]: NetWare фирмы Novell (65% рынка COC на 1992 год), LAN Server фирмы IBM (14%), LAN Manager фирмы Microsoft (3%), Vines фирмы Banyan (2%), выполненная на базе Unix. В последние годы широко используется COC Windows NT. Эти COC отличаются между co6oй по таким параметрам, как надежность, удобство и разнообразие административных средств для управления сетью и работой пользователей, использование разделяемых ресурсов, наличие защиты информации от несанкционированного доступа, объем резидентной части, занимаемой сетевой оболочкой на PC, зависимость производительности от количества PC в сети, возможность использования нескольких серверов в сети.

Одной из наиболее популярных является COC Novell NetWare 386 версии 3.11, которая представляет собой 32-разрядную многозадачную COC реального времени, работающую в защищенном режиме процессора 80386 или 80486. Эта система работает на одном или нескольких компьютерах, используемых в качестве файл-серверов. Остальные компьютеры сети функционируют в качестве PC, и на них загружается сетевая оболочка - специальный компонент NetWare для PC. К одному серверу подключаются до 250 PC. Все пользователи сети системным администратором могут быть разделены на группы, управление которыми осуществляют администраторы групп.

Выпущенная фирмой новейшая COC Novell NetWare версии 4.0 предназ­начена для создания крупных многосегментных сетей, содержащих множе­ство серверов и обслуживающих до 1000 пользователей. В новой версии пре­дусмотрено централизованное управление серверами, т.е. системный администратор может управлять всеми серверами и вести единый список пользователей на всех серверах. Следовательно, пользователь, подключив­шись к сети, получает доступ одновременно ко всем ее ресурсам.

Кроме указанных СОС, в ЛВС типа клиент-сервер применяются и дру­гие операционные системы, например СОС Windows NT, Windows NT Advanced Server (фирма Microsoft, 1993 г.)

В сетях с децентрализованным управлением, или одноранговых се­тях, объединяются компьютеры, каждый из которых может быть и серве­ром, и клиентом. В такой сети любой компьютер работает под управлением обычной дисковой ОС, а для выполнения сетевых функций в его оператив­ную память загружаются программы одноранговой СОС.

Для одноранговых ЛВС наиболее популярными СОС являются NetWare Lite фирмы Novell и LANtastic фирмы Artisoft. Большинство этих систем, как и СОС для ЛВС с централизованным управлением, базируется на ОС ПЭВМ типа MS DOS, OS/2, Unix и Windows.

Система NetWare Lite довольно удобна для управления работой неболь­ших одноранговых сетей любой топологии: Ethernet, Arcnet, Token Ring. Кро­ме того, ее работа согласуется с Novell NetWare 3.11, что позволяет комби­нировать возможности сетей с централизованным управлением на базе NetWare 3.11 с удобным разделением ресурсов отдельных PC.

В сети с системой NetWare Lite управление сетью сравнительно про­стое, оно включает распределение ресурсов между пользователями, управ­ление доступом к сети и другие задачи. Здесь также может быть введен администратор, однако, как правило, каждый пользователь сам решает, ка­кие ресурсы своей АС он выделяет в общее распоряжение. Система NetWare Lite работает в среде MS DOS, поэтому ее возможности, предоставляемые прикладным программам, не отличаются от возможностей DOS (например, режим «клиент-сервер» здесь невозможен).

Система LANtastic (выпущена фирмой Artisoft в 1987 г.) является од­ной из первых одноранговых СОС. Она очень удобна для пользователей одноранговых сетей, работающих в упрощенном режиме, когда основные операции в сети сводятся к передаче небольших сообщений между компь­ютерами и использованию в режиме разделения времени общих файлов или устройств. Фирма Artisoft готовит усовершенствованные версии этой СОС, обеспечивающие, в частности, повышенную производительность операций

ввода-вывода для эффективной многопользовательской работы с базами данных.

В одноранговых ЛВС применяются также СОС Windows for Workgrups, Personal NetWare, POWERLan.

Сетевые операционные системы обеспечивают выполнение лишь общих функций ЛВС (поддержка файл-сервера, обеспечение многопользовательс­кой работы, безопасности и секретности данных и т.д.), но они не могут са­мостоятельно реализовывать многочисленные прикладные процессы. Напри­мер, не все СОС имеют собственные средства программирования электрон­ной почты (ЭП) - одного из основных приложений ЛВС. Поэтому важным требованием к большинству современных пакетов прикладных программ (ППП) является их способность работать в условиях локальных сетей, т.е. выполнять функции прикладных программ сети (ППС).

В состав наиболее известных ППС входят:

• текстовые процессоры нового поколения (Word 5.0, Word 6.0, Word 7.0);

• пакеты электронных таблиц, или табличных процессоров (SuperCalc-5, Lotus 1-2-3 версии 2.01 и 3.0, Quatro Pro версия 3.0, Exel 7.0);

СУБД (Access, dBASE-4;5, CLIPPER-5.0, Paradox 5.0 и др.);

пакеты группового обеспечения (Notes, Offis Vision);

пакеты электронной почты (Microsoft Mail);

интегрированные пакеты (Sumphony, FrameWork);

пакеты телесвязи для обеспечения передачи файлов между ПК (CROSSTALK, SMARTTERM, SMARTCOM II, KERMIT). Эти ППС должны обеспечивать возможность функционирования в сети определенного типа. В настоящее время 90 % рынка объединились вокруг сетей Ethernet, ARCnet и Token Ring. Именно к этим типам сетей приспосаб­ливается большинство разработчиков сетевых программных средств.

18.5. Функционирование ЛВС

На эффективность функционирования ЛВС оказывают влияние следую­щие основные факторы:

• уровень квалификации пользователей сети. ЛВС - человеко-машин­ная система (СЧМ), поэтому выходной эффект ее функционирования определяется характеристиками всех трех групп элементов - эргатических, неэргатических и производственной среды;

• качество и возможности СОС, особенно такие, как разнообразие и удоб­ство административных средств для управления сетью и работы пользователей, использование общесетевых ресурсов, зависимость про­изводительности от количества PC в сети;

• топология сети и используемые в ней протоколы передачи данных;

• количество и возможности аппаратного обеспечения сети (в том чис­ле возможности передающей среды по пропускной способности) и ППС;

• количество АС в сети, степень их активности, технология работы пользователей, время на удовлетворение запросов пользователей;

• объем и технология использования информационного обеспечения (баз данных и баз знаний);

• перечень предоставляемых услуг и их интеллектуальный уровень;

• средства и методы защиты информации в сети;

• средства и методы обеспечения отказоустойчивости ЛВС;

• используемые методы планирования распределенного вычислитель­ного процесса;

• используемые режимы функционирования сети.

Сетевое программное обеспечение, осуществляющее управление одно­временной обработкой информации в различных узлах сети, с точки зрения пользователей является распределенной операционной средой (системой), принципиальное отличие которой от традиционных централизованных ОС зак­лючается в необходимости применения средств передачи сообщений между одновременно реализуемыми процессами и средств синхронизации этих про­цессов. Параллельные вычислительные процессы могут возникать между процессами: внутри одной задачи, принадлежащими разным задачам, задача­ми пользователя и распределенной операционной системы (РОС), самой РОС.

Взаимодействие асинхронных параллельных процессов в сети, обеспе­чиваемое РОС, включает три элемента: инициацию, завершение и синхрони­зацию. Процесс инициируется (завершается) путем посылки сообщения локальной операционной системе, находящейся в другом узле сети. Процессы и сообщения дополняют друг друга: сообщения инициируют выполнение про­цессов, а процессы вызывают посылку сообщений. Для синхронизации про­цессов используется механизм событий. Синхронизация считается выпол­ненной корректно, если результат параллельных вычислений совпадает с ре­зультатом последовательных вычислений.

Организация вычислительных процессов в ЛВС сопровождается пла­нированием использования выделяемых ресурсов. Методы планирования отличаются большим многообразием, что объясняется многообразием струк­туры, режимов работы и методов управления ЛВС. В частности, выбор ме­тода планирования тесно связан с режимом функционирования ЛВС. Выде­ляются следующие режимы:

• однопрограммная (однозадачная) пакетная обработка;

• многопрограммная (многозадачная) пакетная обработка;

• однопрограммная мультипроцессорная обработка (т.е. параллельная обработка одной программы на нескольких компьютерах сети);

• однопрограммная обработка в режиме разделения времени (много­пользовательские системы);

• многопрограммная обработка в режиме разделения времени;

• многопрограммная мультипроцессорная обработка (универсальный режим работы сети).

Основными критериями оптимальности использования вычисли­тельных ресурсов ЛВС для ее параллельных программ могут быть: минимизация времени выполнения программ (требуется мини­мизировать максимальное время выполнения программ при заданном коли­честве доступных процессов); минимизация количества требуемых PC (ми­нимизируется количество процессов, обеспечивающих выполнение программ за время, не превышающее заданное); минимизация среднего времени окон­чания выполнения заданий (ориентирован на наиболее быстрое в среднем освобождение занимаемых ресурсов сети); максимизация загрузки PC сети; минимизация времени простоев PC. Последние два критерия направлены на более полное использование процессорного времени.

Эффективность функционирования ЛВС в значительной степени опреде­ляется способами создания и ведения баз данных. В локальных сетях для создания БД реализованы две архитектуры: файл-сервер и клиент-сервер.

В случае использования архитектуры файл-сервер файлы базы данных располагаются на дисках файл-сервера (в качестве файл-сервера применя­ется мощный ПК на процессоре Pentium или 80486), и все рабочие станции получают к нему доступ, т.е. на PC устанавливаются сетевые версии широ­ко распространенных СУБД персональных компьютеров. Основной недоста­ток такой архитектуры заключается в необходимости пересылки по линиям связи сети фрагментов файлов базы данных значительных объемов, что при­водит к быстрому насыщению сетевого трафика и возрастанию времени ре­акции информационной системы, следовательно, не обеспечивается доста­точная производительность сети (особенно при большом количестве PC).

В архитектуре клиент-сервер этот недостаток устранен, в связи с чем обеспечивается совместная работа многих пользователей с большими БД в реальном масштабе времени. Помимо файл-сервера к сети подключается еще один мощный компьютер (СУБД-сервер, или сервер БД) исключительно для работы с БД. Сама база данных может располагаться на дисках СУБД-сервера или файл-сервера. Принимая запросы от PC на поиск данных в БД, СУБД-сервер сам осуществляет поиск и его результаты отсылает через сеть в запросившуюих PC. Следовательно, по сети передаются только запрос и найденные данные. СУБД-сервер обычно работает в среде многозадачной ОС (Unix, OS/2, Novell NetWare 386 и др.), которая сама занимается распре­делением ресурсов при поступлении одновременно нескольких запросов от PC.

В качестве СУБД рабочих станций ЛВС в настоящее время чаще дру­гих применяются:

• СУБД dBase V фирмы Ashton-Tate Corporation, работающая в локаль­ном режиме в среде MS DOS версии 2.1 и выше и в сетевом режиме в среде MS DOS версии не ниже 3.1, и IBM PC NetWork или Novell Advanced NetWare/86 LAN;

• СУБД dBase IV, созданная в 1988 г. на основе предыдущей системы dBase III, в которую внесены значительные усовершенствования;

• система Clipper 5.0 фирмы Nantucket Corporation, являющаяся разви­тием системы Clipper '87;

• система FoxPro фирмы Fox SoftWare Inc (1990 г.), включающая все лучшие функциональные возможности своей предшественницы - сис­темы FoxBASE+;

• СУБД Data Ease компании Data Ease, в которой используются про­стые вопросы и ответы при создании приложений или формировании запросов;

• СУБД Alfa Four, позволяющая быстро создать простые приложения;

• система Paradox 3.0 фирмы Borland Int., предоставляющая пользова­телю ряд новых возможностей по сравнению с версией 2.0;

• система Open Access III, являющаяся интегрированной системой; вклю­чает в свой состав СУБД, текстовый процессор, средства работы с электронными таблицами, графические средства и может работать как в автономном, так и в сетевом режиме.

В качестве серверов БД нашли применение пакеты: IBM Extended Services, Ingress Server for OS/2, Microsoft SQL Server, NetWare SQL, Oracle Server for NetWare и др.

Фирма Novell для создания баз данных и работы с ними поставляет ряд программных продуктов: СУБД Btrieve (входит в состав СОС Novell NetWare) и дополнительные пакеты программ (Novell NetWare Xtrieve, Novell NetWare SQL, Novell NetWare XQL), облегчающие работу пользователя с СУБД Btrieve.

Важным фактором в обеспечении высокой эффективности функциониро­вания ЛВС является организация распределенной базы данных (РБД), пред­ставляющей собой логически единую базу данных, отдельные физические части которой размещены на нескольких ЭВМ сети. Основная особенность РБД - ее «прозрачность», означающая независимость пользователей и при­кладных программ от способа размещения информации на ЭВМ сети. Лока­лизация данных, декомпозиция запросов и композиция результатов должны выполняться системой без участия пользователей. В процессе работы пользо­ватели не должны учитывать, что их запросы будут обрабатываться в сети;

возможно, на нескольких ЭВМ. Администрирование и доступ пользователей к РБД осуществляются с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД). Основные функции СУРБД: планирование обработки зап­росов пользователей к РБД; определение ЭВМ, в которой хранятся запраши­ваемые данные; декомпозиция распределенных запросов на частные подзапросы к БД отдельных ЭВМ; передача частных подзапросов и их выполнение на удаленных ЭВМ; прием результатов выполнения частных подзапросов и композиция общего результата; управление параллельным доступом к РБД многих пользователей; обеспечение целостности РБД.

В настоящее время нашли применение СУРБД Informix OnLine, Ingress Intelligent DataBase, Oracle 7, Sybase System 10.

До сих пор рассматривались процессы функционирования локальной сети с фиксированной кабельной системой, направленные на удовлетворение зап­росов «местных» пользователей, работающих в составе АС сети. Однако пользователями ЛВС могут быть лица, удаленные от сети на значительные расстояния и связанные с ней обычным телефонным кабелем. Таким уда­ленным абонентам, в распоряжении которых имеется свой компьютер, долж­на быть предоставлена возможность использования ресурсов сети наравне с «местными» абонентами.

Существуют два способа установления и обеспечения взаимосвязи ЛВС - удаленный абонент, отличающиеся используемыми для их реализации программно-аппаратными средствами и степенью удобства для абонента.

Первый способ, называемый «удаленный клиент» или «удален­ный вход в систему» (remote login), реализуется путем подключения удален­ного персонального компьютера (УПК) к сети через мост, построенный на базе персонального компьютера. Связь между УПК и мостом осуществля­ется обычно по телефонному кабелю, а для преобразования сигналов исполь­зуются модемы. Вход в ЛВС происходит так, как будто УПК физически при­соединен к сети. Он воспринимает модем как медленный сетевой интерфей­сный адаптер и направляет весь информационный поток, связанный с выполнением сетевых функций, через последовательный порт.

Кроме сравнительной простоты в реализации, преимуществом этого спо­соба является предоставление УПК полного комплекта переадресуемых дисководов. Следовательно, прикладные программы могут использовать стан­дартные пути доступа к файлам программ и данных. Основной и существен­ный недостаток способа - его инерционность, большое время реакции на запрос удаленного абонента из-за малой скорости передачи данных по телефонной линии. Это особенно заметно, когда при реализации этого способа приходит­ся перемещать большие файлы и прикладные программы. Такой способ це­лесообразно использовать, если основная масса прикладных программ вы­полняется локально на УПК, а к сети обращение происходит только с целью передачи небольших файлов.

Второй способ, называемый «передача экрана» (screen transfer), реализуется путем подключения УПК к так называемому серверу доступа, который непосредственно подсоединен к сети. Связь между УПК и серве­ром доступа осуществляется также по телефонному кабелю с применением модемов. УПК осуществляет контроль над сервером доступа: по командам, набранным на своей клавиатуре, он посылает запросы к серверу доступа и принимает на экране дисплея ответные сообщения.

Серверы доступа обеспечивают удаленным абонентам дистанционный доступ к общесетевым ресурсам. Они выполняют эту шлюзовую функцию с помощью программных средств дистанционного управления модемом. Буду­чи подключенным к ЛВС, сервер доступа по запросу УПК может извлекать нужную прикладную программу с жесткого диска сетевого сервера и выпол­нять ее с помощью своих собственных процессорных плат. Дисплеи взаимо­связанных УПК и сервера доступа работают параллельно, позволяя нажати­ем клавиш на клавиатуре УПК управлять сервером доступа и обеспечивать вызов на экран УПК той информации, которая отображается на экране серве­ра доступа. Посылая вызов серверу доступа, удаленные абоненты могут пользоваться услугами электронной почты, передавать файлы, выводить дан­ные на печатающее устройство сети, получать доступ к серверу телефаксов для отправки факсимильной информации. Серверы доступа являются хоро­шим средством для использования баз данных в режиме «клиент-сервер».

Такой способ присоединения УПК к ЛВС отличается малой инерционно­стью, так как прикладные программы выполняются на подключенном к сети компьютере, где они получают доступ к быстродействующим сете­вым связям и ресурсам. Его целесообразно использовать, когда приклад­ные программы удаленных абонентов хранятся в сети. Удаленное выпол­нение этих программ уменьшает количество потоков данных, которые дол­жны передаваться по медленно действующим телефонным линиям. Передаются только команды и изображения экранов с помощью програм­мы передачи экрана.

В современных сетях серверы доступа могут, как правило, обрабаты­вать запросы от нескольких одновременно работающих УПК.

18.6. Режим асинхронной передачи данных в ЛВС

Режим асинхронной передачи (ATM-Asynchronous Transfer Mode) - это высокоскоростная сетевая технология передачи данных, которая обеспечи­вает транспортировку небольших пакетов-ячеек фиксированного размера (53 байта) со скоростью от 155 Мбит/с до 2,2 Гбит/с. Наименование режи­ма, или технологии ATM, не вполне удачно, так как есть опасность спутать его с методом асинхронной передачи (лучше было бы пользоваться терми­ном "режим асинхронной доставки"). Технология ATM может быть реализо­вана как в составе локальной сети, так и в составе глобальной (региональной, корпоративной) сети. Локальные сети, в которых используется эта техноло­гия, называются локальными АТМ-сетями.

Основные особенности АТМ-технологии.

1. ATM - асинхронная технология, так как пакеты небольшого размера, называемые ячейками (cells), передаются по сети, не занимая конкретных временных интервалов, как это имеет место в линиях связи Т-1 (см. лекцию 19).

2. В отличие от большинства протоколов ЛВС, которые не требуют пред­варительного (перед передачей данных) установле