Тема 3.1 Застосування локальних обчислювальних мереж у фінансових установах

Технологій

Основи мережних інформаційних

Розділ 3

Питання 1. Поняття "локальної обчислювальної мережі" (ЛОМ) її основні елементи та властивості [1, с.98; 2, с.461; 3, с.213; 4; 8-10; 12]

Ефективність застосування ЕОМ значно підвищується, якщо її робота організована не в індивідуальному, а в мережному режимі, коли ЕОМ, число яких може досягати декількох десятків або навіть сотень, об'єднані в єдину мережу. Інформаційно-обчислювальні мережі прийнято поділити на 3 основних типи:

- LAN (Lokal Area Network) - локальна обчислювальна мережа (ЛОМ) у межах підприємства, установи, однієї організації;

- MAN (Metropolіtan Area Network) - міська або регіональна мережа, тобто мережа в межах міста, області і т.п.;

- WAN (Wіde Area Network) –глобальна мережа, що з'єднує абонентів країни, континенту, усього світу.

ЛОМ - набір апаратних засобів і алгоритмів, що забезпечують з'єднання комп'ютерів, інших периферійних пристроїв (принтерів, дискових контролерів і т.п.) і пристроїв, що дозволяють їм спільно використати загальну дискову пам'ять, обмінюватися даними. Отже, ЛОМ повинна мати надійну і швидку систему передачі даних.

Розмір локальної мережі не перевищує декількох кілометрів. Невеликі відстані між комп'ютерами економічно виправдовують прокладку нових високоякісних ліній зв'язку, які дозволяють використати прості алгоритми і процедури передачі даних і відносно дешеві комунікаційні пристрої.

Висока якість передачі даних дає можливість мережі надавати користувачеві широкий спектр послуг: файлову службу, друк, факс, електронну пошту, сканер, бази даних та інших послуг, реалізація яких окремо на локальному комп'ютері невиправдано дорога. Канали зв'язку можуть використатися спільно відразу багатьма комп'ютерами мережі.

Обчислювальна мережа створюється для забезпечення потенційного доступу до будь-якого ресурсу мережі для будь-якого користувача мережі. Якість доступу до ресурсу як глобальна характеристика функціонування мережі може бути описана багатьма показниками, вибір яких залежить від завдань, що стоять перед обчислювальною мережею. Серед основних показників можна виділити такі: продуктивність; надійність; керованість; розширюваність; прозорість.

Питання 2. Основні пристрої, що застосовуються в ЛОМ [1, с.127; 2, с.476; 3, с.213; 8-10; 12]

Всі пристрої, що підключають до мережі, можна поділити на три функціональні групи:

- робочі станції;

- сервери мережі;

- комунікаційні вузли.

Робоча станція (work statіon) – це персональний комп'ютер, підключений до мережі, на якому користувач мережі виконує свою роботу. Кожна робоча станція обробляє свої локальні файли і використовує свою операційну систему. Але при цьому користувачеві доступні ресурси мережі. Можна виділити три типи робочих станцій: робоча станція з локальним диском, бездискова робоча станція, віддалена робоча станція.

На робочій станції з диском (жорстким або гнучким) операційна система завантажується із цього локального диска. Для бездискової станції операційна система завантажується з диска файлового сервера. Така можливість забезпечується спеціальною мікросхемою, установлюваної на мережному адаптері без дискової станції. Віддалена робоча станція - це станція, що підключається до локальної мережі через телекомунікаційні канали зв'язку (наприклад, за допомогою телефонної мережі).

Сервер мережі (server) – це комп'ютер, підключений до мережі, що надає користувачів мережі певні послуги, наприклад, зберігання даних загального користування, друк завдань, обробку запиту до СУБД, віддалену обробку завдань і т.д. Основні типи серверів та їх характеристика наведені далі.

Файловий сервер (fіle server) - комп'ютер, що зберігає дані користувачів мережі та забезпечує доступ користувачів до цих даних. Як правило, цей комп'ютер має великий обсяг дискового простору. Файловий сервер забезпечує одночасний доступ користувачів до загальних даних.

Сервер баз даних - комп'ютер, що виконує функції зберігання, обробки і управління файлами баз даних (БД).

Сервер прикладних програм (applіcatіon server) - комп'ютер, що використовується для виконання прикладних програм користувачів.

Комунікаційний сервер (communіcatіon server) – пристрій або комп'ютер, що надає користувачам локальної мережі прозорий доступ до своїх послідовних портів введення/виведення. За допомогою комунікаційного сервера можна створити розділювальний модем, підключивши його до одного з портів сервера. Користувач, підключившись до комунікаційного сервера, може працювати з таким модемом так само, якби модем був підключений безпосередньо до робочої станції.

Сервер доступу (access server) – це виділений комп'ютер, що дозволяє виконувати віддалену обробку завдань. Програми, які завантажуються з віддаленої робочої станції, виконуються на цьому сервері. Від віддаленої робочої станції приймаються команди, введені користувачем із клавіатури, а повертаються результати виконання завдання.

Факс-сервер (fax server) – пристрій або комп'ютер, що виконує розсилання і прийом факсимільних повідомлень для користувачів локальної мережі.

Сервер резервного копіювання даних (backup server) - пристрій або комп'ютер, що вирішує завдання створення, зберігання і відновлення копій даних, розміщених на файлових серверах і робочих станціях. Як такий сервер може використовуватися один з файлових серверів мережі.

Слід зазначити, що всі перелічені типи серверів можуть функціонувати в одному виділеному для цих цілей комп'ютері.

До комунікаційних вузлів мережі належать такі пристрої:

- повторювачі;

- комутатори (мости);

- маршрутизатори;

- шлюзи.

Повторювач (repeater) - пристрій, що підсилює або регенерує сигнал, що прийшов на нього. Повторювач, прийнявши пакет з одного сегмента, передає його в усі інші. При цьому повторювач не виконує розв'язку приєднаних до нього сегментів. У кожний момент часу у всіх, пов'язаних повторювачем сегментах, підтримується обмін даними тільки між двома станціями.

Комутатор (swіtch), або міст (brіdge) - це пристрій, такий самий, як і повторювач, що дозволяє поєднувати кілька сегментів. На відміну від повторювача міст виконує розв'язання приєднаних до нього сегментів, тобто одночасно підтримує кілька процесів обміну даними для кожної пари станцій різних сегментів.

Маршрутизатор (router) - пристрій, що з'єднує мережі одного або різних типів за одним протоколом обміну даними. Маршрутизатор аналізує адресу призначення і направляє дані по оптимальному маршруту.

Шлюз (gateway) - це пристрій, що дозволяє організувати обмін даними між різними мережними об'єктами, що використають різні протоколи обміну даними.

Питання 3. Типи ЛОМ, їх переваги та недоліки [1, с.98; 2, с.461; 3, с.213]

Залежно від способу організації обробки даних і взаємодії користувачів, що підтримується конкретною мережною операційною системою, виділяють два типи ЛОМ:

- ієрархічні мережі, що працюють за технологією файл-сервер;

- однорангові мережі, що працюють за технологією клієнт-сервер.

В ієрархічних мережах всі завдання, пов'язані зі зберіганням, обробкою даних, їх поданням користувачам, виконує центральний комп'ютер. Користувач взаємодіє із центральним комп'ютером за допомогою терміналу. Операціями введення/виведення інформації на екран управляє центральний комп'ютер.

Переваги ієрархічних систем: відпрацьована технологія забезпечення відмовостійкості, зберігання даних; надійна система захисту інформації та забезпечення таємності.

Недоліки ієрархічних систем: висока вартість апаратного і програмного забезпечення, високі експлуатаційні витрати; швидкість роботи мережі залежать від центрального комп'ютера.

У системах клієнт/сервер обробка даних розділена між двома об'єктами: клієнтом і сервером. У системах клієнт/сервер навантаження з обробки даних розподілено між клієнтом і сервером, тому вимоги до продуктивності комп'ютерів, що використовуються як клієнт і як сервер, значно нижче, ніж в ієрархічних системах.

За організацією взаємодії прийнято виділяти два типи мереж, що використовують метод клієнт/сервер:

- рівноправна мережа;

- мережа з виділеним сервером.

Рівноправна мережа - це мережа, у якій не має єдиного центра управління взаємодією робочих станцій, не має єдиного пристрою зберігання даних. Операційна система такої мережі розподілена за всіма робочими станціями, тому кожна робоча станція одночасно може виконувати функції як сервера, так і клієнта. Користувачеві в такій мережі доступні всі пристрої, підключені до інших робочих станцій.

Переваги: низька вартість (використовуються всі комп'ютери, підключені до мережі); висока надійність (при виході з ладу однієї робочої станції, доступ припиняється лише до деякої частини інформації).

Недоліки: робота мережі ефективна тільки при кількості одночасно працюючих станцій не більше 10; труднощі організації ефективного управління взаємодією робочих станцій і забезпечення таємності інформації; труднощі відновлення і зміни ПЗ робочих станцій.

Мережа з виділеним сервером - тут один з комп'ютерів (сервер мережі) виконує функції зберігання даних загального користування, організації взаємодії між робочими станціями, виконання сервісних послуг. На такому комп'ютері записана операційна система, і всі пристрої (жорсткі диски, принтери, модеми і т.п.) приєднуються до нього. Сервер виконує функції зберігання даних, друку завдань, віддалену обробку завдань. Робочі станції взаємодіють через сервер.

Переваги: вище швидкість обробки даних (визначається швидкодією центрального комп'ютера); має надійну систему захисту інформації і забезпечення таємності; простіше в керуванні порівняно з рівноправними мережами.

Недоліки: така мережа дорожче через окремий комп'ютер під сервер; менш гнучка в порівнянні з рівноправною.

Мережі з виділеним сервером є більш розповсюдженими.

Питання 4. Технології "файл-сервер" та "клієнт-сервер", їх переваги та недоліки [1, с.113; 2, с.506; 3, с.218; 8-10; 12]

Як зазначалося вище, залежно від конфігурації технічних і програмних за­собів використовують різні концепції мережного оброб­лення даних ("файл-сервер", "клієнт-сервер").

Концепція "файл-сервер" передбачає наявність ком­п'ютера, виділеного під файловий сервер, на якому знахо­дяться ядро мережної ОС і файли, що централізовано збе­рігаються. Для цієї архітектури характерний колектив­ний доступ до спільної БД на файловому сервері. Від кон­кретного АРМу на сервер надходить запит, оброблення якого зумовлює передачу по мережі на АРМ всієї інфор­мації запитуваного файлу. Вибір записів, що задовольня­ють умови запиту, буде здійснений на самому АРМі засо­бами СУБД. Це приводить до того, що в момент передачі мережею інформації доступ до неї інших АРМів блокується.

Одночасний доступ багатьох користувачів до інтегро­ваної БД реалізуються в концепції "клієнт-сервер" згід­но з якою серверу належить більш активна роль. Запит на оброблення даних посилається клієнтом по мере­жі на сервер БД. На сервері здійснюються пошук даних та їх оброблення засобами СУБД. Оброблені дані передають­ся по мережі від сервера до клієнта (на АРМі). Специфі­кою архітектури "клієнт-сервер" є використання мови структурованих запитів SQL (Structured Queries Langua­ge) до БД, що забезпечує роботу зі спільними даними з різ­нотипних додатків у мережі.

Мережний сервер підтримує реалізацію функцій ме­режної ОС, термінальний – функцій з багатьма користу­вачами системи. Кожний сервер БД може працювати з певним комп'ютером і мережною ОС.

Операційні системи серверів - це DOS версії не нижче 5.0, XENIX, UNIX, Windows NT, OS/2 та ін. Найчастіше використовують SQL-server, SQLBASE-server, ORACLE-server тощо.

Відносно серверів решта ЕОМ, які запрошують інфор­мацію, є клієнтами.

Клієнт - робоча станція, в ролі якої може бути використана будь-яка ЕОМ, що взаємодіє з користувачем, здатна виконувати потрібні обчислення і забезпечує приєднання до об­числювальних ресурсів та БД засобів їх оброблення, а також за­собів організації інтерфейсів.

Концепція "клієнт-сервер" означає, що кожна тех­нологічна процедура потребує наявності трьох елементів: клієнта, який запрошує інформацію; сервера, що цю інформацію надає; власне мережі. Сервер можна розгля­дати: як елемент апаратури, який забезпечує спільно ви­користовуваний сервіс у мережному середовищі; як прог­рамний компонент, що надає спільний функціональний сервіс іншим програмним компонентам; як поєднання ЕОМ і програми. Клієнта можна розглядати: як ЕОМ; як додаток, що формує і спрямовує запит до сервера. Він відповідає за оброблення, виведення інформації та переда­чу запитів сервера. Програма-сервер приймає запит, об­робляє його і відправляє результат клієнту. Користувач взаємодіє тільки з програмою-клієнтом. При цьому в кон­цепції "клієнт-сервер" програми клієнта та його запити зберігаються окремо від СУБД.

Основна ідея концепції "клієнт-сервер" полягає в то­му, щоб сервери розмістити на потужних ЕОМ, а додатки клієнтів - на менш потужних. Завдяки цьому будуть задіяні ресурси більш потужного сервера і менш потужних ЕОМ-клієнтів. Введення-виведення до бази ґрунтується не на фізичному дробленні даних, а на логічному, тобто сер­вер відправляє клієнтам не повну копію бази, а тільки ло­гічно необхідні порції. Завдяки цьому скорочується гра­фік мережі – потік повідомлень. Сервер обробляє запити клієнтів, вибирає потрібні дані з БД, посилає їх клієнтам по мережі, поновлює інформацію, забезпечує цілісність і збереження даних.

Концепція "клієнт-сервер", будучи більш потуж­ною, замінила концепцію "файл-сервер". Вона дала змогу поєднати позитивні якості систем з одним користу­вачем (високий рівень діалогової підтримки, дружній інтерфейс, низька ціна) з перевагами великих комп'ютер­них систем (підтримка цілісності, захист даних, багатоза­дачність).

Завдяки архітектурі "клієнт-сервер" реалізується механізм доступу великої кількості користувачів до ін­формації на сервері. З іншого боку, вплив концепції "клієнт–сервер" на основі ОМ виявився у тому, що вона вперше реалізувала адаптивну ОМ з можливістю наро­щування її ресурсів. Ця ОМ здатна плавно адаптувати свою потужність до кількості користувачів, які працю­ють у ній. Конфігурація ОМ, забезпечуючи вимоги ко­ристувачів, не перевантажується і не вичерпується. При цьому сервери, що додаються, розміщуються ближче до користувача.

Питання 5. Організація взаємодії в комп'ютерних мережах. Модель OSІ [1, с.115; 2, с.481; 3, с.221; 8-10; 12]

Для погодженої роботи двох різних пристроїв необхідно мати правила, вимогам яких буде задовольняти робота кожного пристрою. Правила оформлюються у вигляді стандарту.

Міжнародна організація із стандартизації ІSO за підтримки інших організацій розробила модель взаємодії відкритих систем (Open System Іnterconnectіon) - модель OSІ. Модель OSІ описує системні засоби взаємодії, реалізовані операційною системою, системними утилітами, системними апаратними засобами. Модель не описує взаємодії додатків з кінцевим користувачем. Схема моделі наведена на рис. 3.1.

Модель OSІ розділяє засоби взаємодії на сім рівнів:

1) прикладний рівень;

2) представницький рівень;

3) сеансовий рівень;

4) транспортний рівень;

5) мережний рівень;

6) канальний рівень;

7) фізичний рівень.

Кожний рівень відносно незалежний. Модулі реалізації кожного рівня можуть бути легко замінені без внесення змін у модулі інших рівнів. Кожний рівень описує певні функції взаємодії мережних пристроїв. Всі рівні утворять ієрархічну систему, у якій запит, що генерується на будь якому рівні, передається до виконання нижчому рівню. Результати обробки запиту передаються на вищий рівень.

Рисунок 3.1 - Модель OSІ

Прикладний рівень одержує запит від програми, що виконується на комп'ютері у вигляді повідомлення, яке потрібно передати на інший комп'ютер. Фізичний рівень займається пересиланням підготовлених даних по фізичних каналах зв'язку. Для опису взаємозв'язку між двома сусідніми рівнями встановлюються правила, які мають назву інтерфейсу. Для опису взаємозв'язку на одному рівні встановлюються правила, які мають назву протоколу.

Питання 6. Рівні передачі інформації в ЛОМ [1, с.115; 2, с.481; 3, с.221; 9]

Засоби кожного рівня відпрацьовують протокол свого рівня і інтерфейси із сусідніми рівнями. Набір протоколів, достатній для організації взаємодії в мережі, називається стеком комунікаційних протоколів.