Типология построения локальных вычислительных сетей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Информатика»

Введение

Современное производство требует высоких скоростей обработки информации, удобных форм ее хранения и передачи. Необходимо также иметь динамичные способы обращения к информации, способы поиска данных в заданные временные интервалы; реализовывать сложную математическую и логическую обработку данных. Для решения задач управления, обеспечивающих реализацию экономической стратегии, становятся важными скорость и удобство обмена информацией, а также возможность тесного взаимодействия всех участвующих в процессе выработки управленческих решений. Поэтому тема локальных вычислительных сетей в наше время является достаточно актуальной.

В теоретической части данной работы рассматривается понятие локальные вычислительные сети её виды и топология построения.

В практической части описывается алгоритм решения предложенной экономической задачи по осуществляемой страховой деятельности на территории России по видам полисов.

В ходе написания данной курсовой работы использовались:

1) Система: Microsoft Windows XP Professional версия 2002 Service Pack 2.

2) Компьютер: ноутбук ASUS X51Rseries, процессор Celeron - M540 1 ГБ ОЗУ.

3) Прикладные программы: Microsoft Office Word 2007; Microsoft Office Excel 2007; Paint.

4) Периферийные устройства: Принтер: Cenon i455; Сканер: CanoScan LiDE 25; мышь.

1. Локальные вычислительные сети

1.1 Основные понятия локальных вычислительных сетей

Локальная вычислительная сеть (ЛВС) представляет собой группу ПК, а также периферийное оборудование, объединенные одним или несколькими автономными высокоскоростными каналами передачи цифровых данных в пределах одного или нескольких близлежащих зданий.

Локальные вычислительные сети представляющие собой самую элементарную форму сетей, соединяют вместе группу ПК или связывают их с более мощным компьютером, выполняющим роль сетевого сервера. Все ПК в локальной сети могут использовать специализированные приложения, хранящиеся на сетевом сервере, и работать с общими устройствами: принтерами, факсами и другой периферией.

Каждый ПК в локальной сети называется рабочей станцией или сетевым узлом.

Локальные сети позволяют отдельным пользователям легко и быстро взаимодействовать друг с другом. Вот лишь некоторые задачи, которые позволяет выполнять ЛВС:

совместная работа с документами;

упрощение документооборота: возможность просматривать, корректировать и комментировать документы не покидая своего рабочего места, не организовывая собраний и совещаний, отнимающих много времени;

сохранение и архивирование своей работы на сервере, чтобы не использовать ценное пространство на жестком диске ПК;

простой доступ к приложениям на сервере;

облегчение совместного использования в организациях дорогостоящих ресурсов, таких как принтеры, накопители CD-ROM, жесткие диски и приложения (например, текстовые процессоры или программное обеспечение баз данных).

1.2 Виды ЛВС в зависимости от принципов построения

В зависимости от принципов построения ЛВС подразделяются на виды: «клиент-серверная», «файл-серверная», а также «одноранговая». ЛВС могут иметь в своем составе средства для выхода в распределенные и глобальные вычислительные сети.

Клиент-сервер. Архитектура, в которой производится разделение вычислительной нагрузки между включенными в ее состав ЭВМ, выполняющими функции клиентов, и одной мощной центральной ЭВМ -- сервером [4, С. 95]. В частности, процесс наблюдения за данными отделен от программ, использующих эти данные. Например, сервер может поддерживать центральную базу данных, расположенную на большом компьютере, зарезервированном для этой цели. Клиентом будет обычная программа, расположенная на любой ЭВМ, включенной в сеть, а также сама ЭВМ, которая по мере необходимости запрашивает данные с сервера. Производительность при использовании клиент-серверной архитектуры выше обычной, поскольку как клиент, так и сервер делят между собой нагрузку по обработке данных. Другими достоинствами клиент-серверной архитектуры являются: большой объем памяти и ее пригодность для решения разнородных задач, возможность подключения большого количества рабочих станций, включая ПЭВМ и пассивные терминалы.

Файл-сервер. Архитектура построения ЛВС, основанная на использовании файлового сервера (file server) - относительно мощной ЭВМ, управляющей созданием, поддержкой и использованием общих информационных ресурсов локальной сети, включая доступ к ее базам данных (БД) и отдельным файлам, а также их защиту[4, С. 96]. В отличие от клиент-серверной архитектуры данный принцип построения сети предполагает, что включенные в нее рабочие станции являются полноценными ЭВМ с установленным на них полным объемом необходимого для независимой работы составом средств основного и прикладного программного обеспечения. Другими словами, в указанном случае отсутствуют возможности разделения вычислительной нагрузки между сервером и терминалами сети, характерные для архитектуры типа клиент-сервер, и, как следствие, общие стоимостные показатели цена/производительность сети в целом могут быть хуже.

Одноранговая ЛВС. «Безсерверная» организация построения сети, которая допускает включение в нее как ЭВМ различной мощности, так и терминалов ввода-вывода. Термин «одноранговая сеть» означает, что все терминалы сети имеют в ней одинаковые права [4, С. 98]. Каждый пользователь одноранговой сети может определить состав файлов, которые он предоставляет для общего использования (так называемые public files). Таким образом, пользователи одноранговой сети могут работать как со всеми своими файлами, так и с файлами, предоставляемыми другими ее пользователями. Известны три основных варианта топологии одноранговой сети, которые носят наименования «шина», «кольцо» и «звезда». Достоинствами одноранговых ЛВС являются относительная простота их установки и эксплуатации, умеренная стоимость, возможность развития (например, по числу включенных в них терминалов), независимость выполняемых вычислительных и других процессов для каждой включенной в сеть ЭВМ.

локальный вычислительный сеть страховой

2. Топологии вычислительной сети

Любая компьютерная сеть характеризуется: топологией, протоколами, интерфейсами, сетевыми техническими и программными средствами.

Топология компьютерной сети отражает структуру связей между ее основными функциональными элементами.

Существует ряд топологий построения ЛВС.

2.1 Топология типа звезда

Концепция топологии сети в виде звезды (Рис. 1) пришла из области больших ЭВМ, в которой головная машина получает и обрабатывает все данные с периферийных устройств как активный узел обработки данных. Этот принцип применяется в системах передачи данных, например, в электронной почте RELCOM. Вся информация между двумя периферийными рабочими местами проходит через центральный узел вычислительной сети.

Рис 1. Топология в виде звезды

Пропускная способность сети определяется вычислительной мощностью узла и гарантируется для каждой рабочей станции. Коллизий (столкновений) данных не возникает. Кабельное соединение довольно простое, так как каждая рабочая станция связана с узлом. Затраты на прокладку кабелей высокие, особенно когда центральный узел географически расположен не в центре топологии.

При расширении вычислительных сетей не могут быть использованы ранее выполненные кабельные связи: к новому рабочему месту необходимо прокладывать отдельный кабель из центра сети.

Топология в виде звезды является наиболее быстродействующей из всех топологий вычислительных сетей, поскольку передача данных между рабочими станциями проходит через центральный узел по отдельным линиям, используемым только этими рабочими станциями. Частота запросов передачи информации от одной станции к другой, невысокая, по сравнению с достигаемой в других топологиях.

Производительность вычислительной сети в первую очередь зависит от мощности центрального файлового сервера. Он может быть узким местом вычислительной сети. В случае выхода из строя центрального узла нарушается работа всей сети.

Центральный узел управления - файловый сервер помогает реализовать оптимальный механизм защиты против несанкционированного доступа к информации. Вся вычислительная сеть может управляться из ее центра.

2.2 Кольцевая топология

При кольцевой топологии сети (Рис. 2) рабочие станции связаны одна с другой по кругу, т.е. рабочая станция 1 с рабочей станцией 2, рабочая станция 3 с рабочей станцией 4 и т.д. Последняя рабочая станция связана с первой. Коммуникационная связь замыкается в кольцо. Прокладка кабелей от одной рабочей станции до другой может быть довольно сложной и дорогостоящей, особенно если географически рабочие станции расположены далеко от кольца, например, в линию.



Рис. 2. Кольцевая топология

Сообщения циркулируют регулярно по кругу. Рабочая станция посылает по определенному конечному адресу информацию, предварительно получив из кольца запрос. Пересылка сообщений является очень эффективной, так как большинство сообщений можно отправлять “в дорогу” по кабельной системе одно за другим. Очень просто можно сделать кольцевой запрос на все станции. Продолжительность передачи информации увеличивается пропорционально количеству рабочих станций, входящих в вычислительную сеть.

Основная проблема при кольцевой топологии заключается в том, что каждая рабочая станция должна активно участвовать в пересылке информации, и в случае выхода из строя хотя бы одной из них вся сеть парализуется. Неисправности в кабельных соединениях локализуются легко.

Подключение новой рабочей станции требует краткосрочного выключения сети, так как во время установки кольцо должно быть разомкнуто. Ограничения на протяженность вычислительной сети не существует, так как оно, в конечном счете, определяется исключительно расстоянием между двумя рабочими станциями.



Рис 3. Структура логической кольцевой цепи

Специальной формой кольцевой топологии является логическая кольцевая сеть (Рис. 3). Физически она монтируется как соединение звездных топологий. Отдельные звезды включаются с помощью специальных коммутаторов (англ. Hub -концентратор), которые по-русски также иногда называют “хаб”. Hub- сетевое устройство, для объединения нескольких устройств в общий сегмент сети (Рис. 4). Устройства подключаются при помощи витой пары - наиболее дешевым кабельным соединением, состоящим из витого двухжильного проводного соединения, коаксиального кабеля или оптоволокна (Рис. 5). В зависимости от фирмы производителя и модели, его вид может изменяться.

Рис 4. Коммутаторы

В зависимости от числа рабочих станций и длины кабеля между рабочими станциями применяют активные или пассивные концентраторы. Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 32 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключительно разветвительным устройством, максимум на три рабочие станции. Управление отдельной рабочей станцией в логической кольцевой сети происходит так же, как и в обычной кольцевой сети. Каждой рабочей станции присваивается соответствующий ей адрес, по которому передается управление, от старшего к младшему и от самого младшего к самому старшему.

Рис 5. Структура сети на витой паре с использованием хаба.

Разрыв соединения происходит только для нижерасположенного, ближайшего, узла вычислительной сети, так что лишь в редких случаях может нарушаться работа всей сети.

2.3 Шинная топология

При шинной топологии среда передачи информации представляется в форме коммуникационного пути, доступного для всех рабочих станций, к которому они все должны быть подключены (Рис. 6). Все рабочие станции могут непосредственно вступать в контакт с любой рабочей станцией, имеющейся в сети.

Рабочие станции в любое время, без прерывания работы всей вычислительной сети, могут быть подключены к ней или отключены. Функционирование вычислительной сети не зависит от состояния отдельной рабочей станции.

Рис 6. Шинная топология

В стандартной ситуации для шинной сети Ethernet часто используют тонкий кабель или Cheapernet-кaбeль с тройниковым соединителем. Выключение и особенно подключение к такой сети требуют разрыва шины, что вызывает нарушение циркулирующего потока информации и зависание системы.

В наше время технологии предлагают пассивные штепсельные коробки, через которые можно отключать и включать рабочие станции во время работы вычислительной сети. Например такая коробка может быть рассчитана на 4 рабочие станции. Благодаря тому, что рабочие станции можно включать без прерывания сетевых процессов и коммуникационной среды, очень легко прослушивать информацию, т.е. ответвлять информацию из коммуникационной среды.

В ЛВС с прямой (не модулируемой) передачей информации всегда может существовать только одна станция, передающая информацию. Для предотвращения коллизий в большинстве случаев применяется временной метод разделения, согласно которому для каждой подключенной рабочей станции в определенные моменты времени предоставляется исключительное право на использование канала передачи данных. Поэтому требования к пропускной способности вычислительной сети при повышенной нагрузке снижаются, например, при вводе новых рабочих станций. Рабочие станции присоединяются к шине посредством устройств ТАР (англ. Terminal Access Point - точка подключения терминала). Зонд игольчатой формы внедряется через наружную оболочку внешнего проводника и слой диэлектрика к внутреннему проводнику и присоединяется к нему.

В ЛВС с модулированной широкополосной передачей информации различные рабочие станции получают, по мере надобности, частоту, на которой эти рабочие станции могут отправлять и получать информацию.

Характеристики топологий вычислительных сетей приведены в таблице.

2.4 Древовидная структура ЛВС

Наряду с известными топологиями вычислительных сетей кольцо, звезда и шина, на практике применяется и комбинированная, например древовидная структура. Она образуется в основном в виде комбинаций вышеназванных топологий вычислительных сетей. Основание дерева вычислительной сети располагается в точке - корень, в которой собираются коммуникационные линии информации - ветви дерева (Рис. 7).

Рис. 7. Древовидная структура ЛВС

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 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.

Заключение

Локальные сети постоянно усовершенствуются, например, вместо соединяющего компьютеры пассивного кабеля в них в большом количестве появилось разнообразное коммуникационное оборудование. Благодаря такому оборудованию появилась возможность построения больших корпоративных сетей, насчитывающих тысячи компьютеров и имеющих сложную структуру. Возродился интерес к крупным компьютерам - в основном из-за того, что после спада эйфории по поводу легкости работы с персональными компьютерами выяснилось, что системы, состоящие из сотен серверов, обслуживать сложнее, чем несколько больших компьютеров. Проявилась еще одна очень важная тенденция, затрагивающая локальные сети. В них стала обрабатываться несвойственная ранее вычислительным сетям информация - голос, видеоизображения, рисунки. Это потребовало внесения изменений в работу протоколов, сетевых операционных систем и коммуникационного оборудования. Поэтому в данном вопросе есть еще некоторые сложности, но судя из того, какого прогресса смогли сетевые технологии достичь за последние годы, можно предположить, что в ближайшее время они будут решены.

Есть надежда, что в скором времени станет более доступной и приемлемой цена на оптоволоконный кабель - являющийся на сей день самым дорогим, но высокоскоростным и наиболее помехоустойчивым проводником.

Современные сетевые технологии способствовали новой технической революции. Поэтому компьютерную сеть называют «информационной супермагистралью». Но прогресс не стоит на месте и работает на усовершенствование и упрощение в эксплуатации, возможно в будущем нас ждут новые и совершенные технологии.

Практическая часть

Компания «Страховщик» осуществляет страховую деятельность на территории России по видам полисов, представленных на рис. 11.1. Каждый полис имеет фиксированную цену.

Компания имеет свои филиалы в нескольких городах (рис. 11.2.) и поощряет развитие каждого филиала, предоставляя определенный дисконт. Дисконт пересматривается ежемесячно по итогам общих сумм договоров по филиалам.

В конце каждого месяца составляется общий реестр договоров по всем филиалам (рис. 11.3).

1. Построить таблицы (рис. 11.1 - 11.3).

2. Организовать межтабличные связи для автоматического заполнения граф реестра (рис. 11.3): «Наименование филиала», «Наименование полиса», «Сумма полиса, руб.», «Сумма скидки по дисконту, руб.».

3. Организовать двумя способами расчет общей суммы полисов по филиалам:

1) подвести итог в таблице реестра;

2) построить соответствующую сводную таблицу, предусмотрев возможность одновременно отслеживать итоги и по виду полиса.

4. Построить гистограмму по данным сводной таблицы.

Код вида страхового полиса	Наименование страхового полиса	Сумма страхового полиса, руб.
101	От несчастного случая	10000
102	От автокатастрофы	50000
103	От авиакатастрофы	60000
104	Медицинский	25000
105	Автомобильный	150000
106	Жилищный	500000

Рис. 11. 1. Виды страховых полисов

Код филиала	Наименование филиала	Дисконтный процент с каждого полиса по филиалу, %
100	Московский	3
200	Тульский	2
300	Уфинский	1
400	Липецкий	2
500	Ростовский	3
600	Воронежский	2

Рис. 11. 2. Список филиалов компании «Страховщик»

Код филиала	Наименование филиала	Код страхового полиса	Наименование полиса	Дата выдачи полиса	Сумма полиса, руб.	Сумма скидки по дисконту, руб.
100		101		11.11.2005
300		103		12.11.2005
200		105		13.11.2005
400		102		14.11.2005
600		106		11.11.2005
500		102		16.11.2005
200		105		17.11.2005
300		104		12.11.2005
300		102		19.11.2005
500		101		20.11.2005
400		106		11.11.2005
600		103		22.11.2005
100		105		13.11.2005
100		105		24.11.2005
600		103		25.11.2005

Рис. 11. 3. Реестр договоров

Описание алгоритма решения задачи

Запустим табличный процессор MS Excel.

Лист 1 переименуем в лист с названием Полиса.

На рабочем листе Полиса MS Excel создадим таблицу видов страховых полисов.



Рис. 1. Расположение таблицы «Виды страховых полисов» на рабочем листе Полиса MS Excel

Заполним таблицу видов страховых полисов исходными данными (рис. 1).

Лист 2 переименуем в лист с названием Филиалы.

На рабочем листе Филиалы MS Excel создадим таблицу, в которой будет содержаться список филиалов компании «Страховщик».

Заполним таблицу со списком филиалов компании «Страховщик» исходными данными (рис. 2).

Рис. 2. Расположение таблицы «Список филиалов компании «Страховщик»» на рабочем листе Филиалы MS Excel

Лист 3 переименуем в лист с названием Договоры.

На рабочем листе Договоры MS Excel создать таблицу, в которой будет содержаться реестр договоров.

Разработать структуру шаблона таблицы «Реестр договоров» (рис. 3)

Колонка электронной таблицы	Наименование (реквизит)	Тип данных
A	Код филиала	числовой
B	Наименование филиала	текстовый
C	Код страхового полиса	числовой
D	Наименование полиса	текстовый
E	Дата выдачи полиса	дата
F	Сумма полиса, руб.	числовой
G	Сумма скидки по дисконту, руб.	числовой

Рис. 3 Структура шаблона таблицы «Реестр договоров»

Заполним таблицу «Реестр договоров» исходными данными (рис. 4).

Рис. 4. Расположение таблицы «Реестр договоров» на рабочем листе Договоры MS Excel

Заполним графу Наименование филиала таблицы «Реестр договоров», находящейся на листе Договоры следующим образом:

Занесем в ячейку В3 формулу:

=ЕСЛИ(A3="";"";ПРОСМОТР(A3;Филиалы!$A$3:$A$8;Филиалы!$B$3:$B$8)).

Размножим введенную в ячейку В3 формулу для остальных ячеек (с В3 по В17) данной графы.

Таким образом, будет выполнен цикл, управляющим параметром которого является номер строки.

Заполним графу Наименование полиса таблицы «Реестр договоров», находящейся на листе Договоры следующим образом (рис. 5):

Рис. 5. Расположение таблицы «Реестр договоров» на рабочем листе Договоры MS Excel

Занесем в ячейку D3 формулу:

=ЕСЛИ(C3="";"";ПРОСМОТР(C3;Полиса!$A$3:$A$8;Полиса!$B$3:$B$8))

Рис. 6. Расположение таблицы «Реестр договоров» на рабочем листе Договоры MS Excel

Размножим введенную в ячейку D3 формулу для остальных ячеек данной графы (с D5 по D17).

14. Заполним графу Сумма полиса, руб., находящейся на листе Договоры, следующим образом (рис. 6):

Занесем в ячейку F3 формулу:

=ПРОСМОТР(C3;Полиса!$A$3:$A$8;Полиса!$C$3:$C$8).

Размножим введенную в ячейку F3 формулу для остальных ячеек (с F4 по F17) данной графы.

15. Заполним графу Сумма скидки по дисконту, руб., находящейся на листе Договоры, следующим образом (рис. 7):

Рис. 7. Расположение таблицы «Реестр договоров» на рабочем листе Договоры MS Excel

Занесем в ячейку G3 формулу:

=ПРОСМОТР(Договоры!A3;Филиалы!$A$3:$A$8;Филиалы!$C$3:$C$8).

Размножим введенную в ячейку G3 формулу для остальных ячеек данной графы (с G4 по G17).

В таблице «Реестр договоров» произведем расчет общей суммы полисов по филиалам (рис. 8).

На рабочем листе Договоры (2) MS Excel создадим сводную таблицу (рис. 9).

Результаты вычислений представим графически (Рис. 10).

Рис. 8. Расчет общей суммы полисов по филиалам в таблице «Реестр договоров»

Рис. 9. Расположение сводной таблицы на листе Договоры (2)

Рис. 10. Результаты вычислений

Список использованной литературы

1. Информатика. - 3-е перераб. изд. / Под ред. Проф. Н. В. Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 2000.

2. Информатика. - Базовый курс./Под ред. Симонович С.В. - СПб,: «Питер», 2000.

3. Малышев Р.А. Локальные вычислительные сети: Учебное пособие. - Рыбинск.: РГАТА, 2005.

4. Олифер В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. - СПб.: Питер, 2002.

5. Пятибратов А.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 2001.

6. Экономическая информатика: Учебник - 2-е изд., перераб. и доп. / Под ред. В.П. Косарева. - М.: Финансы и статистика, 2005.

7. Экономическая информатика. Учебник для вузов/ Под ред. д.э.н., проф. В.В. Евдокимова. - СП.: Питер. 1997.

Приложение 1

Характеристики топологий вычислительных сетей Пятибратов А.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: Учебник. - 2-е изд., перераб. и доп. / Под ред. А.П. Пятибратова. - М.: Финансы и статистика, 2001. - 368.

Характеристики	Топология
	Звезда	Кольцо	Шина
Стоимость расширения	Незначительная	Средняя	Средняя
Присоединение абонентов	Пассивное	Активное	Пассивное
Защита от отказов	Незначительная	Незначительная	Высокая
Характеристики	Топология
	Звезда	Кольцо	Шина
Размеры системы	Любые	Любые	Ограниченны
Защищенность от прослушивания	Хорошая	Хорошая	Незначительная
Стоимость подключения	Незначительная	Незначительная	Высокая
Поведение системы при высоких нагрузках	Хорошее	Удовлетворительное	Плохое
Возможность работы в реальном режиме времени	Очень хорошая	Хорошая	Плохая
Разводка кабеля	Хорошая	Удовлетворительная	Хорошая
Обслуживание	Очень хорошее	Среднее	Среднее

Размещено на Allbest.ru