Модели и структуры информационных сетей Надежность и безопасность

Локальные и глобальные сети

1. Открытие системы и модель взаимодействия открытых систем (ВОС) (многоуровневый подход; модель OSI; протоколы компьютерной сети; сетезависимые и Сетенезависимые уровни; стандартизация сетей) 2. Организация работы в сети среды ОС Windows NT Server. (концепция Windows NT Server; выделение ресурса сетевого устройства в общий доступ в скрытом виде; определение вида доступа; получение доступа к сетевому ресурсу, не подключая сетевой диск и с подключением сетевого диска; доступ WWW ресурсу в Интернет и Интранет сетях поиск в сети Интернет; получение информации о таблицах маршрутизации)

Модели и структуры информационных сетей

Топология

Способ соединения компьютеров в сети называется топологией. При выборе конкретного типа сети важно учитывать ее топологию, поэтому, представим важнейшие топологии сетей.

Основными сетевыми топологиями являются линейная (шинная), звездообразная и кольцевая. Например, в конфигурации сети ArcNet используется одновременно и линейная, и звездообразная топология. Сети Token Ring физически выглядят как звезда, но логически их пакеты передаются по кольцу. Передача данных в Ethernet происходит по линейной шине, так что все станции видят сигнал одновременно.

Автоматизированная информационная система «Налог» Налоговая служба РФ представляет собой территориально распределенную совокупность районных и региональных инспекций под управлением Министерства РФ по налогам и сборам. Выполнение налоговых расчетов и проведение контрольных работ по соблюдению налогового законодательства сопряжено с обработкой колоссальных объемов отчетности, форм поступающих документов от налогоплательщика  различной периодичности (раз в квартал, месяц, год), выдачей справок по запросам налогоплательщиков, формированием отчетности по регламенту и по запросам регионального и федерального уровней управления.

Прежде всего следует запомнить, что файловый сервер (или просто сервер) - это центральный компьютер всей локальной сети, с которым тем или иным способом связаны рабочие станции (Workstations) - клиенты.

Топология  сети  типа  "звезда"

В сети с топологией "звезда" файловый сервер находится в центре (рис. 1).

Image4

Рис. 1. Топология "звезда"

Сеть такого типа имеет свои достоинства:

Повреждение кабеля является проблемой для одного конкретного компьютера и в целом не сказывается на работе сети

Просто выполняется подключение, так как рабочая станция должна соединяться только с сервером

Надежный механизм защиты от несанкционированного доступа

Высокая скорость передачи данных от рабочей станции к серверу

Недостатки топологии "звезда":

 Если географически сервер находится не в центре сети, то подключение к нему отдельных удаленных рабочих станций может быть затруднительным и дорогим

 В то время как передача данных от рабочей станции к серверу (и обратно) происходит быстро, скорость передачи данных между отдельными рабочими станциями мала

 Мощность всей сети зависит от возможностей сервера. Если он недостаточно оснащен или плохо сконфигурирован, то будет являться тормозом для всей системы

 Невозможна коммуникация между отдельными рабочими станциями без сервера

Кольцевая топология

В этом случае все рабочие станции и сервер соединены друг с другом по кольцу, по которому посылаются данные и адрес получателя. Рабочие станции получают соответствующие данные, анализируя адрес посланного сообщения. Топология такой сети показана на рис. 2.

Image5

Рис. 2. Кольцевая топология

Достоинства:

  Так как информация постоянно циркулирует по кругу между последовательно соединенными PC, то существенно сокращается время доступа к этим данным

 Нет ограничений на длину всей сети, то есть имеет значение только расстояние между отдельными компьютерами

Недостатки:

 Время передачи данных увеличивается пропорционально числу соединенных в кольцо компьютеров

  Каждая рабочая станция причастна к передаче данных. Выход из строя одной станции может парализовать всю сеть, если не используются специальные переходные соединения

 При подключении новых рабочих станций сеть должна быть кратковременно выключена

Шинная топология

Такая сеть похожа на центральную линию, к которой подключены сервер и отдельные рабочие станции. Шинная топология получила широкое распространение, что, прежде всего, можно объяснить небольшими потребностями в кабеле и высокой скоростью передачи данных.

Для исключения затухания электрического информационного сигнала вследствие переотражений в линии связи такой сети на концах линии устанавливаются специальные заглушки, называемые терминаторами (рис. 5).

Image6

Рис. 5. Шинная топология

Достоинства:

Небольшие затраты на кабели

Рабочие станции в любой момент времени могут быть установлены или отключены без прерывания работы всей сети

Рабочие станции могут коммутироваться друг с другом без помощи сервера

Недостатки:

При обрыве кабеля выходит из строя весь участок сети от места разрыва

Возможность несанкционированного подключения к сети, поскольку для увеличения числа рабочих станций нет необходимости в прерывании работы сети

Древовидная структура

Image7

Рис. Древовидная структура.

Наряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, на пример древовидна структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей: шинно-звезднообразная и звездообразно-кольцевая. Основание дерева вычислительной сети располагается в точке (корень), в которой собираются коммуникационные линии информации (ветви дерева).

Вычислительные сети с древовидной структурой применяются там, где невозможно непосредственное применение базовых сетевых структур в чистом виде. Для подключения большого числа рабочих станций соответственно адаптерным платам применяют сетевые усилители и / или коммутаторы. Коммутатор, обладающий одновременно и функциями усилителя, называют активным концентратором.

На практике применяют две их разновидности, обеспечивающие подключение соответственно восьми или шестнадцати линий.

Устройство, к которому можно присоединить максимум три станции, называют пассивным концентратором. Пассивный концентратор обычно используют как разветвитель. Он не нуждается в усилителе. Предпосылкой для подключения пассивного концентратора является то, что максимальное возможное расстояние до рабочей станции не должно превышать нескольких десятков метров.

Смешанные топологии

Сегодня все чаще встречаются смешанные топологии, например, можно соединить с помощью кабеля кластеры машин, находящиеся на удаленном расстоянии друг от друга.

Чистая кольцевая топология сегодня также используется редко. Вместо этого кольцевая топология играет транспортную роль в схеме метода доступа. Кольцо описывает логический маршрут, а пакет передается от одной станции к следующей, совершая в итоге полный круг. В сетях Token Ring кабельная ветвь из центрального концентратора называется MAU (Multiple Access Unit). MAU имеет внутреннее кольцо, соединяющее все подключенные к нему станции, и используется как альтернативный путь, когда оборван или отсоединен кабель одной рабочей станции. Когда кабель рабочей станции подсоединен к MAU, он просто образует расширение кольца: сигналы поступают к рабочей станции, а затем возвращаются обратно во внутреннее кольцо.

Примером звездообразной топологии Ethernet с кабелем типа "витая пара" является 10BASE-T. Кабели к рабочим станциям подключаются от центрального блока-концентратора, однако методом доступа к кабелю все равно является CSMA/CD.

Звездообразная топология обеспечивает защиту от разрыва кабеля. Если кабель рабочей станции будет поврежден, это не приведет к выходу из строя всего сегмента сети. Она позволяет также легко диагностировать проблемы подключения, так как каждая рабочая станция имеет свой собственный кабельный сегмент, подключенный к концентратору. Вы просто ищете разрыв кабеля, который ведет к неработающей станции. Остальная часть сети продолжает нормально работать.

Однако, звездообразная топология имеет и недостатки. Во-первых, она требует много кабеля. Во-вторых, концентраторы часто довольно дороги. В-третьих, кабельные концентраторы превращаются в конгломерат кабелей, которые трудно обслуживать. Однако, в большинстве случаев в такой топологии используется недорогой кабель типа "витая пара". В некоторых случаях можно даже использовать существующие телефонные кабели. Кроме того, для диагностики и тестирования выгодно собирать все кабельные концы в одном месте. По сравнению с концентраторами ArcNet концентраторы Ethernet и MAU Token Ring достаточно дороги. Новые подобные концентраторы включают в себя средства тестирования и диагностики, что делает их еще более дорогими.

Проблемы в сетях с линейной топологией, таких как Ethernet (коаксиальный кабель 10BASE-2) диагностировать труднее. Если кабель порван, поврежден или отключен, то независимо от места разрыва не функционируют все рабочие станции. Чтобы выявить эти проблемы, используются специальные тестирующие устройства.

Возникновение понятия открытости - в ряде технических реализаций возможность организации взаимодействия с другими аппаратно-программными средствами вообще отсутствовала. - разнородность реализации одной вычислительной структуры, изготовленной различными производителями, также требовала применения специальных ограничений, либо разработки дополнительных программных и (или) технических средств для интеграции. - разнородность интерфейсов общения в системе "человек-машина" требовала постоянного переобучения кадров.

В различных областях проектирования и производства технологические нововведения зарождаются и приобретают значение в процессе изменения масштабов создаваемых объектов. При этом основную роль часто играют не физические масштабы объектов, но масштабы сложности их функционирования и разработки. В современных условиях технические и технологические объекты, например, энергетические комплексы и сети, объекты инфраструктуры больших городов, аэрокосмические объекты и комплексы, имеют такие масштабы сложности функционирования и разработки, что их разработка и эксплуатация невозможна без специальных информационных систем.

Информационные ресурсы сетей Передающая среда Передающие физические среды, используемые в структурированных кабельных системах. Коаксиальные передающие среды Коаксиальный кабель является наиболее распространенной средой, используемой для передачи радиочастотных сигналов. Конструкционно он состоит из одножильного или многожильного проводника, окруженного диэлектрическим материалом, как правило, плотным или мягким пенополимером. Диэлектрик помещается в непрерывный алюминиевый экран, ламинированный полистером, а затем в луженую медную сетку. Вся конструкция помещается в оболочку из поливинилхлоридного или огнеупорного полимерного материала.

Кабельные системы для скоростной передачи данных С ростом спроса на более быстрые и сложные сети растет и рынок кабельной продукции. Кабели с высокочастотными характеристиками представляют приблизительно 20% рынка и их доля будет расти с повышением спроса. Спрос на высокоскоростные приложения, способные к работе в стандартных кабельных системах категории 5, удовлетворяется с помощью мегабитных приложений, таких как, например, АТМ 155 Мбит/с и Gigabit Ethernet (lOOOBaseT), использующих для передачи сигналов все четыре пары. Для обеспечения устойчивой работы подобных систем в последнее время на рынок стали поставляться продукты с частотными характеристиками, расширенными до 350 МГц.

Сбалансированность пары Система с повышенной пропускной способностью должна быть менее чувствительной к внешним помехам. Чтобы обеспечить правильную передачу, степень симметричности пар должна быть очень высокой. Параметры, которые служат мерой симметричности пар, называются потерями на продольное преобразование (LCL) и потерями на продольно-поперечное преобразование (LCTL) и также измеряются в децибелах. Чем больше их значение, тем лучше сбалансирован кабель. Например, если LCL = 40 дБ, внешнее паразитное напряжение 10 В создает в паре дифференциальное напряжение шума, равное 0,1 В. Им уже нельзя пренебрегать, хотя кабель, сбалансированный на 40 дБ, считается хорошим.

Физические характеристики волоконно-оптических передающих сред Основные элементы оптического волокна Ядро – светопередающая часть волокна, изготавливаемая либо из стекла, либо из пластика. Чем больше диаметр ядра, тем большее количество света может быть передано по волокну.

Полоса пропускания (ширина спектра) - это мера способности волокна передавать определенные объемы информации в единицу времени. Чем шире полоса, тем выше информационная емкость волокна. Полоса выражается в МГц-км. Например, по волокну с полосой 200 МГц-км можно передавать данные с частотой 200 МГц на расстояния до 1 км или с частотой 100 МГц на расстояния до 2 км. Благодаря сравнительно большой полосе пропускания, волокна могут передавать значительные объемы информации. Одно волокно с градиентным показателем преломления может с легкостью передавать 500 миллионов бит информации в секунду. Тем не менее, для всех типов волокон существуют ограничения ширины полосы, зависящие от свойств волокна и типа используемого источника оптической мощности.

Существует четыре основные разновидности кадров Ethernet

Пакет - это данные, сформированные каким-либо протоколом (например, IPX). Максимальная длина пакета зависит от загрузки сети. При большой загрузке сети, когда многие станции имеют данные для передачи, интервал времени между получениями маркера станцией будет увеличиваться. В такой ситуации станции автоматически уменьшают максимальный размер пакета, поэтому каждая станция будет передавать свои данные за более короткий промежуток времени и, следовательно, уменьшится время получения (ожидания) маркера или время доступа станции к среде. Когда загрузка сети уменьшается, максимальный размер пакета динамически увеличивается. Этот механизм позволяет устойчиво работать сети Token Ring при пиковых нагрузках.

В сети ARCNet очерёдность передачи данных определяется физическими адресами станций (ID). Первой является станция с наибольшим адресом, затем следует станция с наименьшим адресом, далее - в порядке возрастания адресов. Каждая станция знает адрес следующей за ней станции (NextID или NID). Этот адрес определяется при выполнении процедуры реконфигурации системы.

Приложение-клиент на удаленном компьютере получает доступ к данным, хранимым на сервере приложений. Однако вместо всей базы данных на Ваш компьютер с сервера загружаются только результаты запроса. Например, Вы можете получить список студентов, родившихся в ноябре. Почтовые серверы управляют передачей электронных сообщений между пользователями сети

Распределенные базы данных ЛВС. Понятие базы данных и базы знаний. Понятие базы данных (database) - совокупность взаимосвязанных данных, организованная по определенным правилам (БД). Понятие базы знаний (knowledge base) - организованная совокупность знаний, относящихся к какой-нибудь предметной области (БЗ). Система управления базой данных (СУБД) - определение и характеристика. Централизованные и распределенные БД. Транзакция (transaction) - короткий по времени запрос - ответ. Реляционная база данных. Архитектура БД под управлением СУБД.
Методы маршрутизации информационных потоков