Берри Нанс. Компьютерные сети
Подождите немного. Документ загружается.
оказаться оператором принтера для целого офиса. Ваша основная работа от
этого может сильно пострадать.
Управление файлами
Вы имеете возможность доступа ко всем файлам на вашем компьютере,
даже если они принадлежат другим лицам. Таким образом, защита данных в
одноранговых ЛВС требует дополнительных мер. В частности, для защиты
данных от несанкционированного доступа необходимо, по крайней мере, для
информации частного характера использовать неразделяемые с другими
пользователями сети директории на локальном накопителе.
Работая в одноранговых ЛВС, необходимо проявлять особую
осторожность при перезагрузке ПК. Если никто не записывал данные на ваш
компьютер во время его перезапуска, то другие пользователи просто обнаружат
на своих экранах сообщение о том, что ваш компьютер больше не Доступен как
сервер. Если же в момент перезапуска кто-то записывал файл на ваш диск, то
файл будет испорчен, а перед тем как снова пользоваться Диском, скорее всего
придется запускать программу CHKDSK.
ПОНЯТИЕ ОБ АРХИТЕКТУРЕ КЛИЕНТ/СЕРВЕР
Разделение дискового накопителя между многими пользователями
являйся одним из наиболее простых применений ЛВС. Однако эффективность
использования ЛВС можно сделать значительно выше. При применении"
архитектуры, клиент/сервер ЛВС интегрируется с одной или несколькими
прикладными программами. Можно, например, возложить на одну из рабочих
станций функции сервера базы данных, используя для хранения записей баз
данных на файл-сервере программный продукт типа SQL Server фирмы
Microsoft.
Понятие о серверах баз данных
Если подняться над представлением о файл-сервере как просто еще одном
символе дискового накопителя, то откроется целая область программирования -
серверы баз данных. Сервером базы данных называется отдельный компьютер в
ЛВС, в задачу которого входит обслуживание прикладных программ,
выполняемых на рабочих станциях, необходимыми записями из баз данных.
Одной из целей, преследуемых при этом, является уменьшение загрузки
файлового сервера и рабочих станций.
Обычная прикладная программа, которая производит запись и чтение
отдельных записей базы данных с применением индексного файла, вызывает
сильный рост графика ЛВС при каждом обращении к записи на файловом
сервере. Для извлечения нужной записи прикладная программа просматривает
индексный файл для того, чтобы найти нужный ключ. Каждая операция чтения
влечет отдельный запрос к серверу и ответ на него. Сетевая ОС выполняет
обмен этими сообщениями совершенно независимо от прикладной программы.
Таким образом, прикладная программа в этом случае полностью опирается на
сетевую ОС и файловый сервер.
Преимущества, предоставляемые сервером базы данных
При чтении записи из базы данных число запросов и ответов зависит,
конечно, от размера индексного файла. Для оценки числа сетевых сообщений
можно умножить среднее число операций чтения, необходимых для
обнаружения ключа, на число рабочих станций в ЛВС. Ясно, что график
нарастает очень быстро. Добавление или уничтожение записей вызывает еще
больший рост графика, поскольку рабочие станции должны разлагать и снова
составлять индексные файлы, манипулируя файлами косвенно, по частям. В
результате активности, вызванной вводом/выводом файлов, нагрузка на
сетевую ОС и кабели ЛВС сильно возрастает.
В противоположность этому, в системе сервера базы данных передачей
сообщений управляет модуль доступа к файлам прикладной программы, а не
сетевая ОС. Прикладная программа передает серверу базы данных желаемый
ключ в виде сетевого запроса. В ответ на запрос сервер базы данных
возвращает запись из базы или сообщение об отсутствии записи. Такая
организация работы сильно разгружает график ЛВС, и, что особенно важно,
позволяет переложить бремя ввода/вывода индексных файлов sa отдельную
машину.
В загруженных ЛВС использование сервера базы данных позволяет
распределить обработку информации более равномерно и рационально-
Можно выбрать компьютер и ОС для сервера базы данных по критериям,
которые могут отличаться от критериев для выбора файлового сервера. Более
того, возможен вариант, когда в качестве рабочих станций применяются ПК
Macintosh, а в качестве сервера базы данных - мощный суперсервер. Рабочие
станции в таких системах не производят операций ввода/вывода файлов,
поэтому прикладные программы имеют меньшие размеры и предъявляют
меньшие требования к объему памяти на рабочих станциях, что проще
позволяет вписаться в известный предел 640К обычной памяти для машин под
управлением DOS.
Проблемы применения сервера базы данных
Итак, если для программ, работающих с базой данных, необходима
хорошая производительность и управляемость в большей степени, чем это
позволяют обычные сетевые ОС, то может потребоваться встроить в
архитектуру вашей ЛВС сервер базы данных. К сожалению, для этого почти
определенно потребуются усилия программиста (или штата программистов).
Нужно будет потратиться на программирование (или перепрограммирование)
ранее используемых прикладных программ для того, чтобы получить
возможность использования сервера базы данных. Недостаточно простой
установки сервера базы данных в вашу ЛВС: необходимо каким-нибудь
способом связать прикладные программы с новым сервером базы данных.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИСТОЧНИКА БЕСПЕРЕБОЙНОГО
ПИТАНИЯ
Известно, что перезагрузка рабочей станции/сервера в одноранговых ЛВС
может сильно повредить работе других пользователей. Аналогично, в ЛВС на
базе сервера падение напряжения или выключение электропитания во всем
здании окажет воздействие на всех пользователей. Если электропитание
пропадет во время записи данных на диск, то после восстановления питания
может обнаружиться, что эти файлы оказались испорчены. В Результате
придется восстанавливать данные из последней резервной копии файла. Для
защиты данных в подобных случаях применяются источники бесперебойного
питания.
ВЫБОР ИСТОЧНИКА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ
Источник бесперебойного питания UPS питает ПК от батарей. Стоимость
таких источников находится в диапазоне от 1000 до 3500 долларов. При
включении напряжения в сети файловый сервер будет получать электричество
от батарей источника бесперебойного питания следующим образом держит
преобразователь, который преобразует постоянный ток батареи и
отфильтрованное от помех переменное напряжение. Батареи непрерывно
подзаряжаются от внешней электросети. При падении напряжения электросети
батареи способны сохранять работоспособность файлового сервера в течение
интервала времени от нескольких минут до нескольких часов. Заметим, что не
нужно пытаться подключить к одному UPS все - компьютеры сети. Достаточно
лишь позаботиться о сервере. Из-за большого энергопотребления не стоит
подключать к UPS и лазерный принтер.
UPS устроен проще, чем аварийная система электропитания (SPS -Щ
Standby Power System), включающаяся лишь при аварии. Так как иРЙЦ работает
непрерывно, то он должен быть выполнен гораздо надежнее, чем И SPS такой
же мощности. UPS превосходит по стоимости SPS более чем вдвое. Зато UPS
выдает чистую синусоиду и защищает файловый сервер от скачков напряжения
питания и помех электросети. Однако UPS может стоить дороже компьютера,
для которого он приобретен.
ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ. Некоторые компании рекламируют
устройства типа SPS, выдавая их за UPS. Для того, чтобы не быть
обманутыми, вам необходимо обратить внимание на наличие
параметра времени переключения устройства. Устройство типа SPS
переключается с электросети на батареи в момент падения
напряжения. UPS же всегда питается от батарей. Если в рекламном
проспекте фигурирует параметр время переключения (в диапазоне от 1
до 18 мс), то вы имеете дело с устройством типа SPS.
КАК UPS И СЕРВЕР РАБОТАЮТ ВМЕСТЕ
Некоторые сетевые ОС распознают наличие UPS. Эти устройства могут
поставляться со специальными картами адаптеров, которые устанавливаются в
сервер, или имеют возможность присоединения к одному из двух
последовательных портов сервера СОМ1 или COM2. Сетевая ОС проверяет
информацию, поступающую от UPS. В случае аварии в системе электропитания
сервера сетевая ОС извещает об этом все рабочие станции (если они еще
работают). Затем она корректно закрывает все открытые файлы, убеждается в
том, что все данные записаны на дисковый накопитель, я только после этого
выдает команду на выключение сервера.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Теперь вы понимаете принципы функционирования сердца вашей ЛВС --
файлового сервера. Вам известно, что делает хороший файловый сервер, Я что
делает файловый сервер хорошим. Вы изучили как аппаратные, так и
программные компоненты файлового сервера и выяснили важную роль
дискового накопителя сервера и его центрального процессора. Вы поняли»
почему увеличение объема ОЗУ приводит к увеличению производительности
файлового сервера.
Сетевая ОС в файловом сервере может быть из разряда одноранговых или
ОС на базе отдельного сервера. Вы научились видеть разницу между ними и
понимаете, в каких случаях ЛВС на базе отдельного сервера оказывается
предпочтительнее, чем одноранговая ЛВС. Вы изучили, как файловый сервер
осуществляет разделение файлов и принтеров, и что происходит в процессе
процедуры входа в систему. Вы разобрались с системами защиты данных и
администрированием в обоих типах ЛВС. Вы также осознали важность
применения источников бесперебойного питания для защиты данных в ЛВС.
В следующей главе вы изучите "плоть и кровь" ЛВС - рабочие станции и
выясните, как рабочие станции и файловый сервер применяют протокол для
связи друг с другом через сетевые адаптеры и кабели ЛВС.
ГЛАВА 5. ПРОТОКОЛЫ, КАБЕЛИ И АДАПТЕРЫ
В предыдущих главах было описано, как рабочие станции и файловый
сервер взаимодействуют друг с другом, передавая запросы с требованиями
произвести операции с файлами (такие как Печать, Открытие, Чтение, Запись и
Закрытие). В этой главе будет проведено более детальное рассмотрение того,
каким образом в ЛВС производится межкомпьютерный обмен информацией.
После изучения общих принципов организации протоколов и форматов
сообщений вы познакомитесь со стандартом 081 и сможете сравнивать изделия
различных производителей с точки зрения этого стандарта. В частности, вы
изучите тонкие детали работы на низшем аппаратном уровне таких протоколов,
как Ethernet, Token Ring, ARCnet и FDDI (Fiber Distribution Data Interface -
Оптоволоконный интерфейс распределения данных).
Протоколы среднего уровня, работающие на основе протоколов низкого
уровня, опираются на NetBIOS, IPX/SPX и TCP/IP. А далее, на еще более
высоком уровне, где осуществляется перенаправление файлов, знакомое вам по
главе 4, работают такие протоколы, как 8MB (Server Message Block - Блоки
сообщений сервера) фирмы IBM или NCP (NetWare Core Protocol - Протокол
ядра NetWare) фирмы Novell. В этой главе охвачены все эти уровни
организации протоколов.
После того как будет ясно, какую информацию ЛВС передает от одного
компьютера к другому, мы перейдем к обсуждению различного типа сетевых
кабелей, которые выступают в качестве физической среды, переносящей
информацию. Вы увидите разницу между витой парой, коаксиальным кабелем,
оптоволоконным и другими типами кабелей.
Сетевые адаптеры предназначены для передачи и приема информации в
виде пакетов данных. В этой главе вы выясните, как они поддерживают
различные протоколы, и как работают различные типы адаптеров.
ЗНАКОМСТВО С ПРОТОКОЛАМИ, ПАКЕТАМИ
СООБЩЕНИЙ И СВЯЗЬЮ
В любой ЛВС сетевые адаптеры осуществляют передачу и прием
сообщений с помощью кабелей, и только наличие определенных протоколов
обмена превращает компьютеры в ту или иную ЛВС.
На самом низком уровне компьютеры в сети обмениваются информацией
друг с другом пакетами сообщений. Эти пакеты составляют фундамент, на
котором базируется работа ЛВС. Сетевой адаптер ЛВС осуществляет прием и
передачу пакетов под управлением соответствующего программного
обеспечения. Пакеты адресуются рабочим станциям, каждая из которых должна
иметь уникальный адрес в ЛВС.
Пакеты могут нести различную информацию в ЛВС:
начало сеанса обмена данными
передача данных (возможно, записи из файла) другому ПК
подтверждение приема пакета данных
передача широковещательного сообщения всем адаптерам
конец сеанса обмена данными
На рис. 5.1 показано, как выглядит типичный пакет. В различных
системах компьютерных сетей пакеты определяются по-разному, но
следующие элементы являются общими для всех:
уникальный адрес отправителя
уникальный адрес получателя
признак, определяющий содержимое пакета
данные или сообщение
контрольная сумма (или CRC) для обнаружения ошибок при передаче
Рис. 5.1. Базовая схема пакета сообщений
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАКЕТОВ, СОДЕРЖАЩИХ ВНУТРЕННИЕ
ПАКЕТЫ
Весьма плодотворным оказался подход, в котором протоколы как бы
наслаиваются один на другой. При этом протокол низкого уровня, управляя
адаптером, выполняет функции передачи сообщения и не подозревает о
существовании файл-серверов и функций обслуживания или перенаправления
файлов. Протокол высокого уровня обслуживает файл-сервер и перенаправляет
файлы, но ничего не знает об Ethernet или Token Ring. Функционируя
совместно, эти протоколы собственно и образуют ЛВС. Принцип наслоения
протоколов иллюстрируется на рис. 5.2.
Когда протокол наивысшего уровня в процессе перенаправления файлов
Предает сообщение протоколу среднего уровня (например, NetBIOS) и
предполагает его передачу другому ПК в ЛВС (возможно, файловому серверу),
протокол среднего уровня создает оболочку-конверт вокруг этого сообщения и
передает его протоколу наинизшего уровня, поддерживающему
функционирование сетевых адаптеров. В свою очередь на низшем уровне также
создается оболочка, в которую включается сообщение, полученное с
предыдущего уровня (NetBIOS), и полученное сообщение передается по ЛВС.
На рис. 5.2 каждая оболочка обозначена как заголовок и окончание. При приеме
сообщений на каждом уровне внешняя оболочка удаляется программным
обеспечением, после чего производится передача сообщения на более высокий
уровень.
Рис. 5.2. Несколько уровней пакетов сообщений
Позже в этой главе мы займемся более детальным изучением каждого
уровня (включая NetBIOS). Здесь же необходимо усвоить, что пакеты более
высокого уровня содержатся в пакетах более низкого уровня и на каждом
уровне необходим специальный протокол.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПАКЕТОВ И ФАЙЛОВ
На рис. 5.3 показано, как работает перенаправление файлов. Когда
прикладная программа обращается к ОС для чтения или записи файла»
расположенного на файл-сервере, сетевая ОС (обычно резидентная программа
на рабочей станции) перехватывает это обращение и преобразует его в сетевое
сообщение. Далее сетевая ОС передает это сообщение на уровень программы
обслуживания сетевых коммуникаций, где добавляется информация этого
уровня, и результирующее сообщение направляется на адаптер и наконец,
после дополнения пакета информацией от адаптера окончательное сообщение
передается на сервер. Ответное сообщение сервера проходи
7
те же этапы, но в
обратном порядке.
Рис. 5.3. Перенаправление файлового запроса DOS
Различные изготовители ЛВС по-разному распределяют эти функции
между компонентами сети, но все они сравнивают свои продукты с эталонной
моделью стандарта OSI.
МОДЕЛЬ OSI
Организация ISO (International Standards Organization - Международная
организация по стандартизации) опубликовала модель архитектуры
вычислительной сети, названной OSI (Open System Interconnection - Связь
открытых систем). Большинство производителей стремятся придерживаться
модели OSI, но до сих пор нет изделий, полностью ей удовлетворяющих.
Модель OSI разделяет коммуникационные функции в ЛВС на семь Уровней.
Однако большинство производителей сетевых ОС применяют три или четыре
уровня протоколов. Взаимосвязь уровней друг с другом осуществляется
хорошо определенными интерфейсами. На рис. 5.4 показаны эти семь уровней,
а ниже дается их описание:
Физический. В этой части модель OSI определяет физические,
механические и электрические характеристики линий связи, составляющих
ЛВС (кабелей, разъемов, оптоволоконных линий и т.п.). Можно считать этот
уровень, отвечающим за аппаратное обеспечение. Хотя функции других
уровней могут быть реализованы в соответствующих микросхемах, все же они
относятся к программному обеспечению.
Рис. 5.4. Модель OSI
Канальный. На этом уровне определяются правила использовании
физического уровня узлами сети. Электрическое представление данных в ЛВС
(биты данных, методы кодирования данных и маркеры) распознаются на этом и
только этом уровне. Здесь обнаруживаются и исправляются (путем требований
повторной передачи данных) ошибки. Ввиду своей сложности канальный
уровень подразделяется на два подуровня MAC (Media Access Control -
Контроль доступа к среде) и LLC (Logical Link Control - Логический контроль
связи). Подуровень MAC связан с доступом к сети (передача маркера или
обнаружение коллизий или столкновений) и ее управлением. Подуровень LLC
находится выше уровня MAC и связан с передачей и приемом
пользовательских сообщений.