Локальная вычислительная сеть (ЛВС) связывает ряд ЭВМ, в частности ПЭВМ, находящихся в одной локальной зоне, ограниченной, например, одним или несколькими рядом расположенными зданиями, каким-либо радиусом или одной организацией. Существенное отличие ЛВС от глобальной сети состоит в том, что при передаче информации не требуется преобразование из цифровой формы ее представления в аналоговую и наоборот. Т.е. информация между ПЭВМ передается непосредственно в цифровом виде по кабелям. Длина кабелей может достигать нескольких километров. Линии связи ЛВС обладают гораздо большей пропускной способностью по сравнению с телефонными линиями. ПЭВМ подключаются к сети обычно через адаптер последовательного интерфейса RS232C.Целесообразность использования ЛВС объясняется тем, что персональный помощник человека, работающего в коллективе, должен входить в “коллектив” помощников. В данном случае немаловажное значение имеет электронная почта. Совместное использование ресурсов сохраняет свое значение. Например, одному пользователю слишком дорого обойдется наличие в ПЭВМ НЖМД емкостью 1 Гбайт, высококачественного лазерного принтера и высокоточного графопостроителя. Коллектив же пользователей может и должен позволить себе такую роскошь, обеспечив доступ к этим ресурсам каждого своего члена.К числу важнейших характеристик ЛВС относятся: 1) топология сети,2) количество ПЭВМ, способных работать в сети;3) максимально допустимое удаление ПЭВМ друг от друга;4) типы ПЭВМ, входящих в сеть (в зависимости от этого различают однородные и неоднородные ЛВС);5) используемое программное обеспечение.6) надежность ЛВС, определяемая ее способностью сохранять работоспособность при выходе из строя отдельных ПЭВМ и линий связи, что во многом зависит от топологии сети и ПО;7) передающая среда, под которой понимают физическую среду, обеспечивающую передачу информации с помощью электрических или световых сигналов;8) метод доступа, представляющий собой по сути дела совокупность принципов функционирования ЛВС, выбор которого определяется топологией сети;9) протокол, являющийся совокупностью правил, регламентирующих формат и процедуры обмена информацией между узлами сети.При помощи общего канала связи ЛВС могут объединять от десятков до сотен абонентских узлов, включающих персональные компьютеры (ПК), внешние запоминающие устройства (ЗУ), дисплеи, печатающие и копирующие устройства, интерфейсные схемы и др. ЛВС могут подключаться к другим локальным и большим (региональным, глобальным) сетям ЭВМ с помощью специальных шлюзов, мостов и маршрутизаторов, реализуемых на специализированных устройствах или на ПК с соответствующим программным обеспечением.
2.2. Компоненты локальных вычислительных сетейАнализируя работу локальных вычислительных сетей в самом общем виде, можно сказать, что каждая ЛВС состоит из сетевого программного обеспечения, компьютеров и коммуникационного оборудования.Компьютеры, с которыми непосредственно общаются пользователи и которые включены в структуру ЛВС, носят название рабочих станций. Строго говоря, рабочей станцией называется станция (аппаратура) обработки данных, действующая под управлением человека и расположенная, как правило, в конечном узле. В большинстве случаев на базе каждой рабочей станции создается автоматизированное рабочее место (АРМ) пользователя, ориентированное на служебной профессиональные особенности деятельности человека (АРМ следователя, АРМ инспектора ГАИ, АРМ руководителя ГРОВД и т.д.).Во многих случаях в составе локальной вычислительной сети помимо рабочих станций, то есть компьютеров, с которыми непосредственно общаются пользователи, выделяются специальные компьютеры, называемые серверами, от английского to serve - обслуживать. Задачей сервера является обслуживание рабочих станций, предоставление им своих ресурсов, которые обычно существенно больше, чем ресурсы рабочей станции.В общем случае, сервер - это станция, обслуживающая другие станции локальной сети. Их взаимодействие можно представить следующим образом. По мере необходимости рабочая станция отправляет серверу запрос на выполнение каких-либо действий: прочитать данные, напечатать документ, передать электронное письмо или максимальное сообщение и т.п. Сервер выполняет затребованные действия и выдает подтверждение, то есть своеобразный "отчет о выполненной работе". В зависимости от вида работы, для которой предназначен сервер, он носит соответствующие названия: файловый сервер, если он выполняет простые операции чтения, записи данных, DB-сервер, если он выполняет сложные операции поиска и извлечения данных из базы данных, принт-сервер, если он выполняет операции печати и так далее.В тех случаях, когда выделенные сетевые серверы в составе ЛВС отсутствуют, функции рабочей станции и сервера совмещаются на каждом автоматизированном рабочем месте. При этом каждый компьютер одновременно может быть и сервером и рабочей станцией: предоставлять одной рабочей станции свои ресурсы и запрашивать у другой ее ресурсы.
Одно из преимуществ автономного автоматизированного рабочего места, как известно, состоит в том, что влияние его поломки или сбоя ограничено: остальные работы в организации не прерываются. ЛВС также должна сохранять такую надежность: отказ какого-либо компьютера не только не должен прекращать работу системы, но и обеспечивать возможность передачи функций отказавшего АРМ на другой компьютер сети.Удовлетворение перечисленных требований достигается модульной организацией ЛВС, которая позволяет строить компьютерные сети различной конфигурации и различных возможностей. Итак, основными аппаратными компонентами ЛВС являются; кабели (передающие среды), рабочие станции, платы интерфейса сети, серверы сети.Каждое из устройств ЛВС подключено к кабелю передачи данных, что позволяет им взаимодействовать. Устройства сети соединяются кабелями с помощью интерфейсных плат - сетевых адаптеров.Одним из основных понятий разработки и функционирования ЛВС является понятие вычислительного процесса или информационного процесса. Это понятие непосредственно связано и отражает последовательность выполнения множества определенных функциональных задач, отражающих специфику профессиональной деятельности пользователей.Такие территориально рассредоточенные и взаимодействующие процессы в ЛВС могут быть реализованы на основе двух глобальных концепций: первая устанавливает произвольные связи между процессами без функциональной среды между ними, вторая определяет связь только через функциональную среду. В первом случае процесс А пользователя отвечает за правильность понимания действий другого процесса В, связанного в данный момент времени с процессом А. Обеспечение правильности понимания, например, диктует необходимость иметь в составе операционных систем средств теледоступа в каждом из соединяемых процессов, достаточные для взаимодействия процессов А и В. Поскольку предусмотреть такие средства на все виды процессов нереально, то процессы в локальных и иных вычислительных сетях объединяются с помощью функциональной среды, обеспечивающей выполнение определенного свода правил - протоколов связи процессов.Реализация протоколов связи процессов ЛВС, как правило, предполагает использование принципа пакетной коммуникации для обмена информацией между взаимодействующими процессами. При пакетной коммуникации информация перед передачей разбивается на сегменты (блоки), которые представляются в виде пакетов определенной длины, содержащих кроме информации пользователя некоторую служебную информацию, позволяющую различать пакеты и выявлять возникающие при передаче ошибки.
2.3. Классификация локальных вычислительных сетейСейчас в мире насчитываются десятки тысяч различных ЛВС (в 1978 г. их было всего 5), и для их рассмотрения полезно иметь систему классификации. Установившейся классификации ЛВС пока не существует, однако можно выявить определенные классификационные признаки ЛВС. К ним следует отнести классификацию по назначению, типам используемых ЭВМ, организации передачи информации, по топологическим признакам, способам передачи данных, управлению доступом к физической передающей среде и др.Проанализируем ЛВС с точки зрения их основных характеристик. По назначению ЛВС можно разделить на следующие:
-
управляющие организационными, административными, технологическими и другими процессами),
-
информационные (информационно-поисковые),
-
расчетные,
-
информационно-расчетные,
-
обработки документальной информации и др.
По типам используемых в сети ЭВМ их можно разделить на однородные и неоднородные. Примером однородной ЛВС служит сеть DECNET, в которую входят ЭВМ только фирмы DEC. Часто однородные ЛВС характеризуются и однотипным составом абонентских средств, например, только комплексами машинной графики или только дисплеями и т.п. Неоднородные ЛВС содержат различные классы (микро, мини, большие) и модели (внутри классов) ЭВМ, а также различное абонентское оборудование.По организации передачи информации ЛВС делятся на сети с маршрутизацией информации и селекцией информации. Взаимодействие абонентских систем маршрутизацией информации обеспечивается определением путей Передачи блоков данных по адресам их назначения. Этот процесс выполняется коммуникационными системами, имеющимися в сети. При этом абонентские системы могут взаимодействовать по различным путям (маршрутам) передачи блоков данных и для сокращения времени; передачи осуществляется поиск кратчайшего (по времени) маршрута.В сетях с селекцией информации взаимодействие абонентских систем производится выбором (селекцией) адресованных им блоков данных. При этом всем абонентским системам доступны все блоки данных, передаваемые в сети.
2.4. Способы и методы передачи данных в локальных вычислительных сетяхПеред рассмотрением способов передачи данных в ЛВС остановимся на понятии "физическая среда передачи данных".
Простейшей физической средой является витая пара. Их использование снижает стоимость ЛВС, во-первых, по причине дешевизны самого носителя, а во-вторых, благодаря наличию на многих объектах резервных пар в телефонных кабелях, которые могут быть выделены для передачи данных. К недостатком витой пары как среды передачи данных относится плохая защищенность от электрических помех, простота несанкционированного подключения, ограничения на дальность (сотни метров) и скорость передачи данных (несколько сотен килобит в секунду). Наиболее распространенной средой передачи данных в современных ЛВС является коаксиальный кабель. Он прост по конфигурации, имеет небольшую массу и умеренную стоимость и в тоже время обладает хорошей электрической изоляцией, допускает работу на больших расстояниях (сотни метров - километры) и высоких скоростях (десятки мегабит в секунду).В последнее время все большее применение находят оптоволоконные кабели (световоды), которые обладают рядом преимуществ.Они имеют небольшую массу, способны передавать информацию с очень высокой скоростью (свыше 1 Мбит/с), невосприимчивы к электрическим помехам, сложны для несанкционированного подключения и полностью пожаро- и взрывобезопасны. В тоже время с ними связан ряд проблем: сложность технологии сращивания, возможность передачи данных только по одному направлению, высокая стоимость модемов, ослабление сигнала при подключении ответвителей и др.Важными классификационными характеристиками ЛВС являются способ передачи данных и метод управления средой передачи данных.Информация, обрабатываемая вычислительной машиной, имеет цифровую форму представления. При передаче эта информация преобразуется в электрические прямоугольные импульсы. Отсюда следует, что задача передачи данных в распознаваемой форме оказывается подобной задачам связанным с передачей периодических прямоугольных колебаний. Искажения информации, возникающие при передаче по каналам связи, могут быть настолько сильными, что невозможно различить нуль и единицу, если не принять специальных мер.Для передачи данных в ЛВС применяются два основных способа:- прямая передача закодированных цифровых сигналов;- передача аналоговых модулированных сигналов в широкой полосе.Первый способ наиболее широко, применяется в ЛВС. Преимущества первого способа: