Економіка розвитку - Царенко О.М. - Глава 2. Локальні обчислювальні мережі

§ 1. Загальні принципи побудови комп'ютерних мереж

Персональні комп'ютери з моменту свого виникнення сприймалися і використовувалися виключно як індивідуальний обчислювальний комплекс, здатний вирішувати величезне коло завдань автономно, без взаємодії з іншими обчислювальними ресурсами. Такий стан справ цілком задовольняв величезну масу користувачів доти, поки зростання кількісних показників потужності і продуктивність персональних обчислювальних комплексів не переросло в якісну зміну рівня складності завдань, що вирішуються за допомогою персональних комп'ютерів.

Перед розробниками програмного і апаратного забезпечення для настільних обчислювальних комплексів постала проблема об'єднання розрізнених обчислювальних та інформаційних ресурсів, зосереджених у кожному окремо взятому персональному комп'ютері, в єдине програмно-апаратне середовище, яке крім того могло б поєднуватися з глобальними інформаційними ресурсами, що формуються. З точки зору користувача, розв'язання цих проблем давало можливість побудови на базі об'єднаних персональних комп'ютерів обчислювальних мереж, за допомогою яких можна було б створювати найскладніші інформаційно-обчислювальні системи і комплекси. У свою чергу, розробники програмного та апаратного забезпечення отримали б вихід на величезний і надзвичайно перспективний сегмент ринку, що обіцяє колосальні економічні та технологічні вигоди.

Сьогодні вже неможливо уявити використання персонального комп'ютера без доступу до найрізноманітніших обчислювальних та інформаційних ресурсів. Ці ресурси зосереджені як у локальних обчислювальних мережах - у рамках одного підприємства або фірми, так і в глобальних мережах і системах, що охоплюють ділі території, країни і весь світ.

Усі комп'ютерні мережі, незалежно від масштабу і виду завдань, що вирішуються, можна розглядати в загальному випадку як деяку сукупність щонайменше двох персональних комп'ютерів, з'єднаних між собою за допомогою спеціального обладнання і програмного забезпечення таким чином, щоб можна було організувати їх узгоджену взаємодію між собою. Для безпосереднього з'єднання комп'ютерів у мережі застосовуються спеціалізовані кабелі та спеціальні електронні плати, названі мережними адаптерами, які встановлюються безпосередньо на системній шині персонального комп'ютера.

Сукупність кабельних систем, електронного обладнання і спеціалізованого програмного забезпечення складають поняття мережних інформаційних технологій. Дані технології можна умовно поділити на такі основні групи:

середовище передачі інформації - спеціалізована апаратура, необхідна для підключення персонального комп'ютера до мережі;

протоколи передачі інформації - системне програмне забезпечення, що організовує на основі передавального середовища безпосередню передачу деяких даних між об'єднаними в мережу комп'ютерами;

мережні послуги - системне і прикладне програмне забезпечення, що надає користувачеві засоби організації зручної та ефективної роботи у складі комп'ютерної мережі.

Тільки при чіткій взаємодії цих компонентів як єдиного програмно-технічного комплексу можна говорити про наявність і функціонування обчислювальної мережі, незалежно від її масштабу і функціонального призначення.

Перші локальні обчислювальні мережі були переважно системами розділення дискового простору персональних комп'ютерів. Таке використання дисків дозволяло більш раціонально організувати зберігання даних, упорядкувати доступ до них на основі систем розділення доступу та управління правами користувача. Системи спільного використання жорстких дисків мають цілий ряд незаперечних переваг, серед яких - скорочення витрат, спрощення резервного копіювання і зберігання інформації, зручність використання і коригування даних, що зберігаються.

Згодом, крім систем спільного використання жорстких дисків, локальні обчислювальні мережі стали системами, що надають для колективного використання і інші важливі периферійні пристрої - CD ROM, магнітооптичні диски, стримери, друкувальні пристрої, факсимільні апарати, модеми і т.д. Справді вражаючі можливості надаються користувачам комп'ютерних мереж при спільному використанні прикладних програмних пакетів, що організовують функціонально і технологічно довершені інформаційні системи, які об'єднують у собі найпередовіші технології прийому, обробки і розподілу інформації.

Розподіл дискового простору в локальних обчислювальних мережах відбувається головним чином шляхом організації спільного доступу до якого-небудь дискового пристрою, розташованого на одному з комп'ютерів - робочої станції або на спеціалізованому потужному комп'ютері - файловому сервері.

Організація розподілу друкувальних пристроїв у локальній обчислювальній мережі відбувається внаслідок підключення принтерів або безпосередньо до файлового сервера, або до спеціалізованої робочої станції, що виконує функції сервера друку, або шляхом надання колективного доступу до одного з локальних принтерів, підключеного до однієї з робочих станцій мережі.

Розподіл різноманітних комунікаційних пристроїв, таких, як модеми, факс-модеми, факсимільні апарати, дає можливість користувачам мережі використати дані пристрої у своїй роботі, так, ніби вони підключені безпосередньо до даних робочих станцій.

Наприклад, використання модемів у складі локальної обчислювальної мережі дозволяє не тільки використати їх для прийому і передачі електронної кореспонденції в межах деякої системи електронної пошти, але і організувати доступ і взаємодію територіально віддалених локальних обчислювальних мереж і окремих робочих станцій.

Порівняно новим напрямом в спільному використанні обладнання є розподіл служби прийому і передачі факсимільних повідомлень. Факсимільний зв'язок сьогодні є одним з найбільш популярних засобів зв'язку. Він широко застосовується для пересилки різноманітних документів звичайними телефонними лініями. Спільне використання факсимільних апаратів і спеціалізованих факс-модемних електронних плат у складі комп'ютерної мережі дає ряд незаперечних переваг не тільки з погляду раціонального використання обладнання, але й стосовно зручності підготовки, зберігання, приймання та передачі самих факсимільних повідомлень. Мережний факсимільний апарат дозволяє створити документ за допомогою звичайного текстового редактора, а потім переслати готовий документ по мережі безпосередньо на факс, який, у свою чергу, автоматично перешле його на відповідний факс у пункті призначення. Аналогічні дії можна здійснити і в разі прийому факсимільного повідомлення. Отримане повідомлення можна надрукувати на найближчому мережному принтері або відправити на яку-небудь робочу станцію для відповідної обробки.

Уже давно став очевидним той факт, що використання прикладних програм, які виконують однорідні функції, на великій кількості персональних комп'ютерів спричиняє до значних витраті незручностей. Найбільш значні з них пов'язані з необхідністю установки на кожний з комп'ютерів окремої копії програмного забезпечення, що змушує установи, які використовують такі програми, або йти на невиправдані витрати з придбання великої кількості копій таких програм, або порушувати ліцензійну угоду з використання встановленого програмного забезпечення.

Крім зазначених витрат, таке використання програмного забезпечення призводить до колосальних незручностей при інформаційному обміні та взаємодії між працівниками, що використовують розрізнені робочі станції. Значно ускладнена процедура оновлення як самого прикладного програмного забезпечення, так і різноманітних допоміжних і робочих електронних довідників і баз даних, що у свою чергу може викликати перекручення інформації і некоректну роботу всього комплексу програмного забезпечення.

У зв'язку з цим використання спеціальних версій прикладного програмного забезпечення, орієнтованого на колективне використання в локальній обчислювальній мережі, є прекрасним виходом з усіх зазначених вище проблем. Як правило, мережна копія програмного пакета зберігається в одному місці - на жорсткому диску файлового сервера. Адміністрування такої програми, управління її конфігурацією, оновлення її істотно полегшуються. Крім того, немає необхідності тиражувати дане програмне забезпечення на інші комп'ютери, оскільки для організації роботи цілого колективу користувачів цілком досить однієї копії програми. Ця обставина виключає необхідність придбання зайвих копій програмного забезпечення й істотно знижує мотивацію для нелегального копіювання і поширення програм в рамках однієї установи.

Програмні продукти, орієнтовані на роботу в рамках локальної обчислювальної мережі, як правило, мають ліцензію або на використання заздалегідь обумовленою кількістю користувачів, або на використання такою кількістю користувачів, яке допускається мережною операційною системою, під управлінням якої має працювати прикладна програма.

Головною вигодою від використання мережних версій програмних продуктів є можливість спільного доступу до даних, що зберігаються в одному місці, наприклад, на жорсткому диску файлового сервера. Практично для будь-якої організації використання єдиного електронного сховища даних є надзвичайно корисним. Деякі типи програмного забезпечення для персональних комп'ютерів, зокрема системи управління базами даних, розробляються таким чином, щоб забезпечити можливість одночасної роботи відразу декількох користувачів з одним і тим же файлом, і навіть з одними і тими ж окремими полями і записами бази даних.

У загальному випадку існує два основних типи прикладних програмних продуктів, що використовуються в локальних обчислювальних мережах:

програмні пакети, адаптовані для роботи в мережі одного користувача;

спеціалізовані програмні пакети, розроблені для використання великою кількістю користувачів одночасно.

Найбільший інтерес при розгляді мережного програмного забезпечення представляють саме спеціалізовані системи, розраховані на багатьох користувачів, оскільки вони найбільш повно відображають специфіку організації спільної роботи в мережі. Типовими представниками даного типу програмних продуктів є:

• різні системи електронної пошти, які дозволяють посилати повідомлення,

файли іншим користувачам мережі, що є надзвичайно зручним засобом обміну інформацією у великих територіально розподілених мережах;

системи для організації електронних конференцій, заснованих на обміні найрізноманітнішою інформацією між учасниками конференцій. Завдяки розвитку новітніх технологій обміну даними в мережах, сьогодні е можливість проведення відеоконференцій між користувачами комп'ютерних мереж;

системи управління і обліку, засновані на використанні систем управління базами даних, які раніше могли використовуватися тільки на міні- і великих комп'ютерах.

Ще однією новою сферою використання мережного комунікаційного і програмного забезпечення сьогодні є системи доступу в інші територіально віддалені локальні та глобальні комп'ютерні мережі і до віддалених потужних комп'ютерів, які використовуються як сховище даних.

Незалежно від масштабів комп'ютерної мережі, її функціонального і організаційного призначення, архітектури та інших характеристик, її" головним завданням є пересилка інформації від одного комп'ютера до іншого. Досягнення головної мети працюючої мережі забезпечується узгодженою роботою двох найбільш значущих її компонентів: мережної апаратної частини і мережного програмного забезпечення.

Апаратна частина будь-якої комп'ютерної мережі поділяється на три основні категорії:

мережні сервери;

мережні робочі станції;

мережна комунікаційна система.

Мережний сервер - це спеціалізований комп'ютер, на якому встановлена і функціонує деяка адміністративна програма, що керує доступом до всієї мережі або до її частини і ресурсів (наприклад, до жорстких магнітних дисків або принтерів); таким чином, мережний сервер формує ресурси для комп'ютерів, підключених до обчислювальної мережі як робочі станції.

Стосовно власне апаратного пристрою будь-який мережний сервер - це виділений комп'ютер підвищеної потужності, на якому функціонує те чи інше спеціалізоване системне програмне забезпечення, що дозволяє виконувати даному комп'ютеру цілком певний перелік завдань і функцій. Залежно від завдань, що вирішуються мережними серверами, вони поділяються на декілька видів: файлові сервери, сервери баз даних, комунікаційні сервери і т.д.

Файловий сервер - це встановлений у локальній обчислювальній мережі спеціалізований комп'ютер, призначений для зберігання файлів і доступний всім користувачам мережі. Файловий сервер не тільки зберігає файли, але й управляє ними, підтримує необхідний порядок при організації взаємодії користувачів з файлами, що зберігаються на ньому.

Сервер баз даних - це спеціалізована станція комп'ютерної мережі, призначена для зберігання баз даних колективного використання та обробки запитів до неї, що надходять від користувачів мережі. Як правило, для виконання таких функцій у складі комп'ютерної мережі виділяється комп'ютер, спеціально настроєний і оптимізований для виконання функцій управління базами даних.

Комунікаційний сервер - це спеціалізована робоча станція комп'ютерної мережі, що виконує трансляцію інформаційних пакетів локальної обчислювальної мережі в асинхронні сигнали, які використовуються в телефонних лініях або в системах послідовного зв'язку і забезпечують для всіх робочих станцій мережі доступ до своїх модемів або до з'єднань RS-232-C.

Підключення персонального комп'ютера до обчислювальної мережі ніяк не впливає на його головне призначення - задоволення інформаційних і обчислювальних потреб конкретного користувача безпосередньо на його робочому місці. Більш того, підключений до мережі персональний комп'ютер стає не просто потужним обчислювальним засобом, він стає своєрідним засобом комунікації між користувачем і обширними інформаційними ресурсами, зосередженими в різноманітних комп'ютерних мережах.

Окремий персональний комп'ютер, що став робочою станцією якої-не-будь мережі, отримує можливість доступу до різноманітного додаткового обладнання, встановленого в мережі (при наявності відповідних прав доступу), що також істотно розширює його потенційні можливості та обчислювальні ресурси. У загальному випадку призначення робочої станції локальної обчислювальної мережі - щодо мережної взаємодії - зводиться до виконання програм, отриманих від мережного сервера. Існує два найбільш типових способи організації взаємодії робочої станції з сервером:

розподілена обробка, при якій робочі станції виконують велику частину обробки інформації, а сервери надають файли для цієї обробки;

обробка за системою "клієнт-сервер", коли сервер і робоча станція ділять між собою завдання обробки даних з метою підвищення загальної продуктивності .

Взаємодія комп'ютерів і обладнання в рамках мережі забезпечується мережною комунікаційною системою. Вона включає в себе набір спеціалізованих апаратних засобів, що забезпечують фізичне з'єднання компонентів комп'ютерної мережі і їх узгоджену роботу на основі якої-небудь мережної технології. При організації узгодженої взаємодії персональних комп'ютерів у складі локальної обчислювальної мережі прийнято говорити про організацію мереж, що розрізняються за такими основними параметрами:

топологія комп'ютерної мережі;

концепція організації мережного програмного забезпечення.