Глава 5.Локальные и глобальные сети ЭВМ. Методы защиты информации

Глава 5.Локальные и глобальные сети ЭВМ. Методы защиты информации

1. Сетевые технологии обработки данных

1. Эволюция вычислительных систем

Повышение мощности может быть достигнуто за счёт организации кластера (многомашинной системы). Это вычислительный комплекс, состоящий из нескольких компьютеров, каждый из которых работает под управлением собственной операционной системы. Связь между компьютерами осуществляется с помощью программных и аппаратных средств, обеспечивающих работу всех компьютеров комплекса как единого целого. При этом каждый компьютер, называемый также узлом кластера, может быть как однопроцессорным, так и многопроцессорным и способен работать автономно.

Второй недостаток вычислительных систем может быть преодолен путём создания вычислительной сети. Вычислительная сеть – это совокупность компьютеров, соединённых линиями связи. Линии связи образованы кабелями, сетевыми адаптерами и другими коммуникационными устройствами. Каждый компьютер работает под управлением собственной операционной системы, а какая-либо общая операционная система, распределяющая работу между компьютерами, отсутствует. Всё сетевое оборудование работает под управлением системного и прикладного программного обеспечения. Взаимодействие между компьютерами сети происходит путём передачи сообщений через сетевые адаптеры и каналы связи. Наличие сети позволило перейти от централизованной обработки данных к распределённой, когда обработка данных выполняется на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих собой распределённую систему.

Таким образом, вычислительные сети, называемые также компьютерными сетями, или сетями передачи данных, являются логическим результатом эволюции двух важнейших научно-технических отраслей – компьютерных технологий и телекоммуникационных технологий. С одной стороны, сети представляют собой частный случай распределённых вычислительных систем, в которых группа компьютеров согласованно выполняет набор взаимосвязанных задач, обмениваясь данными в автоматическом режиме. С другой стороны, компьютерные сети могут рассматриваться как средство передачи информации на большие расстояния, для чего в них применяются методы кодирования и мультиплексирования данных, получившие развитие в различных телекоммуникационных системах.

2. Классификация компьютерных сетей

• 
  Глобальные (WAN – Wide Area Networks) – объединяют абонентов, расположенных в различных странах и на различных континентах;
  
• 
  Региональные (MAN– Metropolitan Area Networks) – объединяют абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга (абоненты большого города, экономического региона, отдельной страны;
  
• 
  Локальные (LAN – Local Area Networks) – объединяют абонентов, расположенных в пределах небольшой территории (сети отдельных предприятий, фирм, офисов).
  

Появление в конце 70-х годов больших интегральных схем (БИС), которые имели сравнительно небольшую стоимость и хорошие функциональные возможности, привело к созданию мини-компьютеров. Тогда даже небольшие предприятия и их подразделения получили возможность иметь собственные компьютеры. Однако при этом компьютеры одной организации продолжали работать автономно. Потребности пользователей росли, и возникла потребность объединения в сеть. Ответом на эту потребность стало появление первых локальных вычислительных сетей. На первых порах для соединения локальных компьютеров между собой использовались нестандартные программно-аппаратные средства. Разнообразные устройства сопряжения, использующие свой собственный способ представления данных на линиях связи, свои типы кабелей и т.п., могли соединять только те конкретные модели компьютеров, для которых были разработаны. Но в середине 80-х годов утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть – Ethernet, Arcnet, Token Ring, Token Bus, несколько позже – FDDI. Появление этих технологий позволило быстро и эффективно объединять компьютеры различных типов в сеть. Объединение глобальных, региональных и локальных компьютерных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии, обеспечивающие мощные средства обработки огромных информационных массивов и доступ к неограниченным информационным ресурсам.

Использование вычислительных сетей даёт предприятию следующие возможности:

• 
  разделение дорогостоящих ресурсов;
  
• 
  совершенствование коммуникаций;
  
• 
  улучшение доступа к информации;
  
• 
  быстрое и качественное принятие решений;
  
• 
  свобода в территориальном размещении компьютеров.
  

Представителем нового поколения технологий является технология АТМ, которая может служить основой как глобальных, так и локальных сетей, эффективно объединяя все существующие типы трафика в одной транспортной сети. Другим примером может служить семейство технологий Ethernet. Новый стандарт Ethernet 10G предназначен для магистралей как глобальных, так и крупных локальных сетей.

К телекоммуникационным сетям, кроме компьютерных, относятся, телефонные сети, радиосети и телевизионные сети. Во всех них в качестве ресурса, предоставляемого клиентам, выступает информация.

Конвергенция телекоммуникационных сетей идет по многим направлениям. Прежде всего, наблюдается сближение видов услуг, предоставляемых клиентам. Компьютерные сети изначально разрабатывались для передачи алфавитно-цифровой информации, которую часто называют просто данными, в результате у компьютерных сетей имеется и другое название — сети передачи данных. Телефонные сети и радиосети созданы для передачи только голосовой информации, а телевизионные сети передают голос и изображение.

Технологическое сближение сетей происходит сегодня на основе цифровой передачи информации различного типа, метода коммутации пакетов и программирования услуг. Телефония уже давно сделала ряд шагов навстречу компьютерным сетям. Прежде всего, за счет представления голоса в цифровой форме, что делает принципиально возможным передачу телефонного и компьютерного трафика по одним и тем же цифровым каналам (телевидение также может сегодня передавать изображение в цифровой форме). Телефонные сети широко используют комбинацию методов коммутации каналов и пакетов.

Компьютерные сети также многое позаимствовали у телефонных и телевизионных сетей. Глобальные компьютерные сети строятся по такому же иерархическому принципу, что и телефонные, в соответствии с которым сети городов и районов объединяются в региональные сети, а те, в свою очередь, — в национальные и международные сети. Компьютерные сети берут на вооружение методы обеспечения отказоустойчивости телефонных сетей, за счет которых последние демонстрируют высокую степень надежности, так недостающую порой Интернету и корпоративным сетям.

Появился новый термин — инфокоммуникационная сеть, который прямо говорит о двух составляющих современной сети — информационной (компьютерной) и телекоммуникационной.

3. Технологии обработки данных в сетях

• 
  Широковещательные сети
  
• 
  Сети с передачей от узла к узлу
  

Сети с передачей от узла к узлу состоят из большого количества соединённых пар компьютеров. В такой сети пакету необходимо пройти через ряд промежуточных машин, чтобы добраться до пункта назначения. Часто при этом существует несколько возможных путей от источника к получателю. Таким образом, сообщение от одного компьютера к другому может быть передано по различным маршрутам.

Каналы характеризуются режимом передачи, кодом передачи и типом синхронизации.

Используется три режима передачи:

• 
  симплексный;
  
• 
  полудуплексный;
  
• 
  дуплексный.
  

Если все абоненты сети ведут передачу данных по каналу сети на одной частоте, то канал называется узкополосным. Если же каждый абонент работает на своей собственной частоте, то канал называется широкополосным.

Цифровые данные передаются путём смены текущего напряжения: нет напряжения – «0», есть напряжение – «1». При этом данные передают на единой частоте, поэтому он является узкополосным и узкополосный способ называют также цифровым. Можно передавать только цифровую информацию на ограниченное расстояние. Передача по широкополосному каналу обеспечивается аналоговым способом передачи. Широкополосная передача позволяет совмещать в одном канале связи передачу данных, изображения и звука.

4. Принципы построения вычислительных сетей

Термины «клиент» и « сервер» используются не только для обозначения программных модулей, но и компьютеров, подключенных к сети. Если компьютер предоставляет ресурсы другим компьютерам сети, то он называется сервером, а если их потребляет – клиентом. Иногда один и тот же компьютер может одновременно играть роли и сервера, и клиента.

Серверы хранят данные и являются источниками ресурсов сети. Клиент формирует запрос на сервер, а сервер выполняет запрос. Результаты выполнения запроса передаются клиенту. Для подобных систем принята терминология клиент-сервер.

Компьютерные сети подразделяются на два типа: одноранговые сети и сети на основе выделенного сервера. Между этими двумя типами сетей существуют принципиальные различия. В одноранговой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для хранения данных. Все компьютеры в такой сети равноправны. Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к другим станциям. Такая сеть высоконадежна и имеет сравнительно небольшую стоимость. Одноранговые сети, как правило, объединяют не более десятка компьютеров. К недостаткам относятся следующие обстоятельства: эффективность работы сети зависит от количества станций, управлять такой сетью сложно, также сложно обеспечить качественную защиту информации, кроме того, в такой сети трудно модифицировать и обновлять программное обеспечение.

В сетях с выделенным сервером один из компьютеров (сервер) выполняет функции хранения данных, управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд сервисных функций. На сервере устанавливается сетевая операционная система, к нему подключаются все выделяемые внешние устройства— жёсткие диски, принтеры, модемы. Взаимодействие между рабочими станциями устанавливается через сервер. В такой сети возможно построить надежную систему защиты информации, она обеспечивает высокое быстродействие, просто управляема, в ней отсутствует ограничение на число рабочих станций. К недостаткам надо отнести высокую стоимость сети, зависимость быстродействия и надежности работы сети от сервера, меньшую гибкость системы по сравнению с одноранговой сетью.

В общем случае компьютерная сеть представляется совокупностью трёх вложенных друг в друга подсистем: сети рабочих станций, сети серверов и базовой сети передачи данных.

Задачи надежного обмена двоичными сигналами по линиям связи в локальных сетях решают сетевые адаптеры (устройства сопряжения компьютера с каналами связи), а в глобальных сетях – аппаратура передачи данных. Это оборудование кодирует и декодирует информацию, синхронизирует передачу электромагнитных сигналов по линиям связи и проверяет правильность передачи.

Наиболее часто применяются следующие устройства:

• 
  мультиплексоры – это устройства сопряжения компьютера с несколькими каналами связи. Сейчас вместо них применяют специальные связные процессоры;
  
• 
  модемы — устройства, выполняющие модуляцию и демодуляцию информационных сигналов при передаче их из компьютера в каналы связи и при приёме их в компьютер из канала связи;
  
• 
  концентраторы — устройства, коммутирующие несколько каналов связи на один путем частотного разделения. Это делается для экономии каналов связи;
  
• 
  повторители — устройства, обеспечивающие сохранение формы и амплитуды сигнала при передаче его на большее, чем предусмотрено данным типом физической передающей среды, расстояние. Локальные повторители удлиняют сеть на расстояние около 50 м, дистанционные до 2000 м.
  

2. 
   
   жүктеу/скачать 0.8 Mb.
   
   Достарыңызбен бөлісу: