Локальные вычислительные сети. Книга 1

ЛОКАЛЬНЫЕ 
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ 
СЕТИ 

КНИГА 1 

Принципы построения, архитектура, 
коммуникационные средства 

Под редакцией С.В. Назарова 

МОСКВА 
'ФИНАНСЫ И СТАТИСТИКА" 
1994 

ББК 32.973.2 
JI73 

УДК 681.3.24 (035.5) 

Авторы: С. В. Назаров, А, Г. Барсуков, 
В. П. Поляков, А. В. Луговец 

Рецензент д-р техн. наук С. Д. Кузнецов 

] 

Локальные вычислительные сети: Справочник. В 3-х кн. — 
Л73 
Кн. 1. Принципы построения, архитектура, коммуникационные средства/Под ред. С. В. Назарова. — М.: Финансы в 
статистика, 1994. — 208 е.: ил. 
ISBN 5-279-01171-1. 

Рассматриваются принципы построения 
локальных вычислительных 
сетей (ЛВС) в основном коммерческого назначения: 
модель открытых 
систем, протоколы, методы доступа, топология, средства взаимодействия 
сетей и др. Описываются архитектура и принципы функционирования большого количества зарубежных и отечественных ЛВС. 

Для специалистов, студентов вузов, 
широкого круга пользователей 
персональной вычислительной техники и ЛВС. 

ББК 32.973.2 

© Коллектив авторов, 1994 

„ 2404040000—048 
„ 
Л 
65—94 
• 10(01)—94 

ISBN 5-279-01171-1 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Новейшие достижения в области микроэлектроники привели к 
новым концепциям в организации информационных служб. Благодаря высокопроизводительным и экономичным микропроцессорам 
информационно-вычислительные ресурсы приближаются к рабочим местам менеджеров, бухгалтеров, плановиков, администраторов, инженеров и других категорий работников. Совершенствуются 
персональные системы обработки данных, 
автоматизированные 
рабочие места на базе персональных компьютеров (ПК), которые 
по стоимости приближаются к терминалам, а по возможностям — 
к ЭВМ третьего поколения. На этой основе в 80-х годах наметилась тенденция развития информационно-вычислительной техники — создание локальных вычислительных сетей (ЛВС) различного назначения. Однако самыми распространенными в ближайшее время в силу сложившихся 
экономических условий 
станут 
ЛВС коммерческого назначения. 

В условиях рыночной экономики информация выступает как 
один из важнейших товаров. Успех коммерческой и предпринимательской деятельности связан с муниципальными, 
банковскими, 
биржевыми информационными системами, информатизацией оптовой и розничной торговли, торговых домов, служб управления 
трудом и занятостью, созданием банка данных рынка товаров и 
услуг, развитием центров справочной и аналитико-прогнозной котировочной информации, электронной почты, электронного обмена 
данными и др. Как правило, работа этих систем базируется на 
локальных вычислительных сетях различной архитектуры или их 
объединениях, получивших название корпоративных сетей. 

В это же время проявилась и другая сторона применения персональной вычислительной техники. Являясь существенным подспорьем в автоматизации ряда рутинных работ,, широко распространенные персональные ^ВМ 
в ряде случаев 
не обеспечивали 
создания достаточно мощных автоматизированных информационных систем (АИС) на базе ЛВС. Для таких АИС потребовалось 
использование в ЛВС компьютеров, рассчитанных на эффективную 
работу в сети. В локальные сети стали объединять ПК, мини-ЭВМ, 
большие ЭВМ, рабочие станции и специальные ЭВМ, концентрирующие сетевые ресурсы, — серверы. 

Наличие в офисе, конторе, учреждении (предприятии, цехе и 
т. д.) ЛВС создает для ее пользователей новые возможности интегрального характера, благодаря прикладным системам ПК и 
другому оборудованию сети. 
Организуется автоматизированный 
документооборот (электронная почта), создаются различные массивы управленческой, коммерческой и другой информации общего 
назначения и персонально используются вычислительные ресурсы 
всей сети, а не только отдельного ПК. Появляются возможности 
использования различных средств или инструментов решения определенных профессиональных задач (например, средств машинной графики, подготовки отчетов, ведомостей, докладов, публика
3 

ций и других документов>«,^<р9>ге «9|рг^а113ации внутренних служб, 
ЛВС позволяют организовать внешние по отношению к обслуживаемому учреждению службы, такие, как телексная (телетайпная) 
связь,f почтовая корреспонденция, электронные доски объявлений 
и газеты и другие, а также выход в региональные (глобальные) 
сети, ЭВМ и использование их услуг. 

Широкая и постоянно увеличивающаяся номенклатура ЛВС, сетевые программные продукты и технологии возлагают на потенциального пользователя сложную задачу выбора нужной системы 
из массы существующих. К сожалению, ни мировой опыт разработки ЛВС, ни поток публикаций последних лет, 
посвященных 
теории и практике построения и использования ЛВС, не дает точных рекомендаций по решению этой задачи. 
, 

Авторы данного издания, являющегося одной 
из трех книг, 
посвященных 
коммерческим 
локальным сетям, 
своей главной 
целью считают ознакомление читателя с принципами построения 
ЛВС, наиболее распространенными зарубежными и отечественными системами, основными подходами к организации их функцирнирования. Большое внимание в п е р в о й книге справочника уделено организации взаимодействия локальных и удаленных пользователей с ЛВС, общедоступным сетям передачи данных, защите 
информации в ЛВС и телекоммуникациях. 

В т о р а я 
книга справочника посвящена техническим и программным средствам ЛВС. Здесь рассматриваются рабочие станции локальных сетей, построенных на базе ПК и специализированных рабочих станций различных архитектур, серверы на базе ПК 
и суперсерверы ведущих зарубежных компаний, сетевое оборудование (сетевые адаптеры, трансиверы, мосты, 
маршрутизаторы 
и т. п.), сетевые анализаторы и тестеры. Содержатся сведения об 
операционных системах рабочих станций ЛВС, сетевых операционных 
системах, 
в том 
числе 
перспективных 
(Windows NT, 
UnixWare и др.), а также о системах управления базами данных, 
включая SQL-серверы. 

Авторы считают, что справочный материал двух первых книг 
позволит читателю получить достаточно полное представление о 
всем многообразии архитектур современных ЛВС, широкой номенклатуре технических и программных компонентов сетей, их 
функциональных и эксплуатационных характеристиках и др. Этот 
материал послужит основой в решении вопросов выбора ЛВС коммерческого назначения. 

Методы и средства решения задач выбора ЛВС читатель найдет в т р е т ь е й книге справочника, где рассматривается организация вычислительного процесса и баз данных (в том числе распределенных) в локальных сетях, приводится анализ функционирования сетей, в том числе дается оценка их производительности, 
предлагается решение ряда оптимизационных задач, направленных на повышение качества работы ЛВС. 

Глава 1 

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЛВС 

1.1. ЛОКАЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СЕТИ 
КАК МАССОВЫЕ КОМПЬЮТЕРНЫЕ СИСТЕМЫ 

Локальные вычислительные сети представляют собой системы 
распределенной обработки данных и в отличие от глобальных и 
региональных вычислительных сетей охватывают небольшие территории (диаметром 5—10 км) внутри отдельных контор (офисов), бирж, банков, учреждений, вузов, научно-исследовательских 
организаций и т. п. [4, 5]. При помощи общего канала связи ЛВС 
может объединять от десятков до сотен абонентских узлов, включающих персональные компьютеры (ПК), внешние запоминающие 
устройства (ЗУ), дисплеи, печатающие и копирующие устройства, 
кассовые и банковские аппараты, интерфейсные схемы и др. ЛВС 
могут подключаться'к другим локальным и большим (региональным, глобальным) сетям ЭВМ с помощью специальных шлюзов, 
мостов и маршрутизаторов, реализуемых на специализированных 
устройствах или на ПК с соответствующим программным обеспечением [2]. 

Относительно небольшая сложность и стоимость ЛВС, использующих в основном ПК, обеспечивают широкое применение сетей 
в автоматизации коммерческой, банковской и другой деятельности, делопроизводства, технологических и производственных процессов, для создания распределенных управляющих, информационно-справочных, контрольно-измерительных систем, систем промышленных роботов и гибких 
автоматизированных производств. 
Во многом успех развития ЛВС определяется 
их доступностью 
массовому пользователю, с одной стороны, и теми социально-экономическими последствиями, которые они вносят в различные сферы человеческой деятельности, с другой стороны. Если на первой 
стадии своего развития ЛВС в основном осуществляли обмен межмашинной и межпроцессорной информацией, то на последующих 
стадиях в ЛВС стала передаваться в дополнение к этому цифровая, текстовая, изобразительная (графическая) и речевая информация. 

Благодаря этому появились центры машинной обработки деловой (документальной) информации (ЦМОДИ)—приказов, отчетов, ведомостей, счетов, калькуляций, писем и т. п. Такие центры 
представляют собой совокупность автоматизированных рабочих 

5 

мест (АРМ) и являются новым этапом на пути создания в будущем безбумажных технологий для применения в управляющих, 
учетных, финансовых и других подразделениях. Это позволяет отказаться от неудобных громоздких и трудоемких карточных каталогов, конторских и бухгалтерских книг и т. п., заменив их компактными машиночитаемыми носителями информации — магнитными дискетами и лентами, жесткими дисками, 
микрофильмами 
и т. д. В случае необходимости в таких центрах можно получить 
твердую копию документа, а с твердой копии — машиночитаемую 
запись. 

Как следует из названия, локальная вычислительная сеть является системой, которая охватывает относительно небольшие расстояния. Международный комитет IEEE802 (Институт инженеров 
по электронике и электротехнике, США), специализирующийся на 
стандартизации в области ЛВС, дает следующее определение этим 
системам: «Локальные вычислительные сети отличаются от других видов сетей тем, что они обычно ограничены умеренной географической областью, такой, 
как группа рядом 
стоящих зданий: 
склад, студенческий городок, и в зависимости от каналов связи 
осуществляют передачу данных в диапазонах скоростей от умеренных до высоких с низкой степенью ошибок... Значения параметров области, общая протяженность, количество узлов, скорость 
передачи и топология ЛВС могут быть самыми различными, однако комитет IEEE802 основывает ЛВС на кабелях вплоть до нескольких километров длины, поддержки нескольких сотен станций 
разнообразной топологии при скорости передачи информации порядка 1—2 и более Мбит/с» [9]. 

Современная стадия развития ЛВС характеризуется почти повсеместным переходом от отдельных (как правило, уже существующих) сетей к сетям, которые охватывают все предприятие (фирму, 
компанию) и объединяют разнородные вычислительные ресурсы 
в единой среде. Такие сети получили название 
корпоративные*. 

Важнейшей характеристикой ЛВС является скорость передачи 
информации. В идеале при посылке и получении данных через сеть 
время отклика должно быть почти таким же, как если бы они были получены от ПК пользователя, а не из некоторого места вне 
сети. Это требует скорости передачи данных от 1 до 10 Мбит/с и 
более. 

Локальные сети ПК должны не только быстро передавать информацию, но и легко адаптироваться к новым условиям, иметь 
гибкую архитектуру, которая позволяла бы располагать АРМ (или 
рабочие станции) там, где это потребуется. У пользователей должна быть возможность добавлять и перемещать рабочие места или 
другие устройства сети, а также отключать их в случае надобности 
без прерывания в работе сети. 

Одно из преимуществ автономного АРМ, как известно, состоит 
в том, что влияние его поломки или сбоя ограничено: 
остальные 

* Софт Маркет — 1993. — № 25 (89). 

6 

работы в учреждении не прерываются. ЛВС также должна сохранять такую надежность: отказ какого-либо компьютера не только 
не должен прекращать работу системы, но и обеспечивать возможность передачи функций отказавшего АРМ на другой компьютер сети. 

Удовлетворение перечисленных требований достигается модульной организацией ЛВС, которая позволяет строить компьютерные 
сети различной конфигурации и различных возможностей. Основными компонентами ЛВС являются [10, 12]: кабели (передающие 
среды), рабочие станции (АРМ), платы интерфейса сети, серверы 
сети. 

Каждое из устройств ЛВС подключено к кабелю передачи данных, что позволяет им взаимодействовать. Кабели могут быть как 
простыми двужильными телефонными, так и дорогими оптоволоконными. Устройства сети соединяются кабелями с помощью интерфейсных плат — сетевых адаптеров. 

Специфическими компонентами ЛВС являются серверы. 
Они 
выполняют функции управления распределением сетевых ресурсов 
общего доступа. Серверы — это аппаратно-программные системы. 
Аппаратным средством обычно является достаточно мощный ПК, 
мини-ЭВМ, большая ЭВМ или компьютер, спроектированный специально как сервер. ЛВС может иметь несколько серверов для управления сетевыми ресурсами, однако всегда должен быть один 
или более файл-сервер 
или 
сервер баз данных. 
Он управляет 
внешними запоминающими устройствами общего доступа и позволяет организовать распределенные базы данных. 

Рабочими станциями в ЛВС служат, как правило, персональные компьютеры. Отдельные пользователи (различные должностные лица подразделений фирмы) реализуют на рабочих станциях 
свои прикладные системы. В основном это определенные функциональные задачи (ФЗ) или комплексы задач (функциональные подсистемы). Выполнение любой ФЗ связано 
с понятием 
вычислительного процесса, или просто процесса. 

Такие территориально рассредоточенные и взаимодействующие 
процессы в ЛВС могут быть реализованы на основе двух глобальных концепций [19]: 
первая устанавливает произвольные связи 
между процессами без функциональной среды между ними, вторая 
определяет связь только через функциональную среду. Очевидно, 
что в первом случае процесс А пользователя отвечает за правильность понимания действий другого процесса В, связанного в данный 
момент времени с процессом А. Обеспечение правильности понимания, например, диктует необходимость иметь в составе операционных систем средства теледоступа в каждом из соединяемых процессов, достаточные для взаимодействия процессов А и В. 
Поскольку предусмотреть такие средства на все виды процессов нереально, то процессы в ЛВС (и других сетях ЭВМ) соединяются 
с помощью функциональной среды, 
обеспечивающей выполнение 
определенного свода правил — протоколов связи процессов, которые рассматриваются в п. 1.3. 

7 

Реализация протоколов связи процессов ЛВС, 
как правило, 
предполагает использование принципа пакетной коммутации для 
обмена информацией между 
взаимодействующими 
процессами. 
При пакетной коммутации информация перед передачей разбивается на сегменты (блоки), которые представляются в виде пакетов определенной длины, содержащих кроме информации пользователя некоторую служебную информацию, позволяющую различать пакеты и выявлять возникающие при передаче ошибки. 

1.2. ПРИМЕНЕНИЕ ЛВС 

• Компьютерные сети применяются для обработки текстов, выступают в роли собственных информационных систем, внешних баз 
данных, предназначены для машинной графики, выполнения числовых расчетов, являются информационными системами в управлении, планировании, учете, проектировании и др. [8], 

Обработка текстов — одна из наиболее распространенных функций, выполняемых станциями ЛВС и персональными компьютерами. Последние в основном и применяются ради этого: в большинстве офисов системы для обработки текстов полностью вытеснили 
пишущие машинки. 
Поэтому, хотя обработка текстов далеко не 
единственная, а часто и. не самая важная функция персонального 
компьютера (станции ЛВС), именно эта задача должна быть названа первой в ряду применений ЛВС. Большинство предприятий 
и учреждений постоянно пользуются такими системами. 

Собственные информационные системы содержат автоматизированные базы данных (БД)—крупные 
массивы информации, 
хранящейся в особо упорядоченной, или индексированной, форме 
для облегчения поиска в них. 
Такие базы данных 
могут быть 
у каждой организации или фирмы, но есть и базы данных общего 
пользования, доступ к которым предоставляется рядом специализированных, внешних по отношению к конкретной фирме, организаций (см. гл. 5). Первые базы данных обычно называют собственными, или внутренними БД, вторые - - внешними БД. 

Различают два способа доступа к БД: «он-лайн» (on-line) и 
«офф-лайн» (off-line). Многие специалисты — управляющие, банковские и биржевые служащие, бухгалтеры, адвокаты, врачи, инженеры и т. д. — обычно работают с достаточно большими объемами 
информации — документами, 
подборками материалов 
из периодических изданий, монографий и поэтому очень зависят от способности своих секретарей-референтов быстро отыскивать нужные сведения. В крупных фирмах библиотекой пользуется множество работников, поэтому неизбежно возникают очереди за литературой 
и другие осложнения. Применение 
информационно-вычислительных сетей может снять большинство проблем, связанных с использованием информации в таких организациях. 

Передача данных и связь занимает особое место среди перечисленных приложений сетей. Важность связи в производственной 
деятельности и деловом мире очевидна. Часто передача данных и 

8 

связь — это либо первейшее условие нормального функционирования организации, 
либо ее основной ряд деятельности. 
Хорошо 
функционирующая связь требуется в работе различных подразделений одной организации и при координации работы нескольких 
организаций (например, подрядчика и субподрядчика, поставщика 
и потребителя и т. д.). 

Важность связи в современном мире резко возрастает, поскольку новые методы передачи данных облегчают доступ к информации, повышают его оперативность. 
Благодаря этому становится 
доступной информация, 
которая ранее была 
труднодоступной. 
Многие организации устанавливают у себя ЛВС преимущественно ради передачи данных. 

Использование внешних баз данных относится к области передачи данных, однако имеет свои специфические особенности. Внешние БД — это крупные хранилища информации, данные в которых 
хранятся на магнитных дисках, лентах или на других машинных 
носителях. Такие БД сейчас существуют как в частном, так и |в 
государственном 
секторах. 
По объему они значительно больше 
внутренних БД фирм, причем доступ к большинству из них так же 
прост, как и доступ к внутренним БД. В качестве примеров можно 
привести БД MEDLARS Национальной медицинской библиотеки в 
г. Бетесде (штат Мэриленд, США), в которой содержатся сведения 
по диагностике и лечению различных заболеваний, или БД федерального правительства ERIC, предназначенную для специалистов 
в области образования, или БД компании Dow Jones и Oklahoma 
Publishing, которая содержит информацию о ценах на товары и 
курсах акций, или БД компании Citicorp, 
содержащую сведения 
© курсах ценных бумаг. В частном секторе действуют БД Source, 
®ialog, BRS и Compuserve. Благодаря эффективности применения 
ЛВС использование внешних БД будет возрастать и, несомненно, 
приведет к расширению предоставляемых этими БД услуг. 

Другой вид услуг связан 
со средствами машинной графики. 
Сейчас построенные компьютером различные графические изображения можно получать на экране дисплея или в виде твердой копии (распечатки). Графические возможности компьютеров особенно широко используются инженерами и конструкторами, ведь для 
них чертеж — основной документ. Компьютерная графика применяется и специалистами, связанными с коммерческой деятельностью, для отображения различных диаграмм, графиков, специальных таблиц и т. п. 

Одно 
из основных 
применений 
компьютеров — выполнение 
сложных числовых расчетов. Специализация компьютеров на выполнение вычислительных операций может быть реализована либо 
аппаратно, либо программно. Однако существуют различные виды 
числовых расчетов: бухгалтеры и управляющие имеют дело с множеством цифр, но вычисления бухгалтера отличаются, например, 
от расчетов инженеров или проектировщиков. Поэтому расчеты 
делят на группы (или типы) — научные, инженерные, статистические, финансовые и т. д. Несмотря на существенные различия этих 

9 

работ, информация, используемая в них, в рамках одной организации находится, как правило, в единой (интегрированной) базе 
данных. Поэтому объединение АРМ всех специалистов в ЛВС является наиболее целесообразным решением. 

Например, в страховой компании выполнение расчетов может 
производиться на рабочих станциях подсистем: «касса», «банк», 
«зарплата», «договор», «баланс», «выплаты», «перестрахование», 
«анализ» и др. При этом данные для расчетов выбираются из базы данных, создаваемой в основном подсистемой «полис». 

В управлении информационные системы используют для поддержки принятия решений. По мере развития и усложнения структуры какой-либо организации затрудняется управление ее деятельностью. Как правило, системы поддержки принятия решений предоставляют руководителям и управленческому персоналу организации достоверную и оперативную информацию, необходимую для 
оценки ситуации и принятия правильных решений. 

Собственно для принятия решения может использоваться специальная рабочая станция, имеющая соответствующую характеру 
фирмы экспертную систему (базу знаний) и актуальную базу данных, содержащую информацию, необходимую для оценки сложившейся ситуации. 

Эта информация включает различные сводки, 
отчеты о ходе 
выполнения работ или любые другие необходимые сведения. Применение локальных сетей в аппарате управления производственнохозяйственной, коммерческой и торговой деятельностью позволяет 
руководителям и управляющим оперативно получать сведения, используя электронную почту. 

В справочнике описываются наиболее типичные случаи применения локальных сетей. Как правило, в конкретных локальных сетях выполняются комбинации перечисленных выше функций в зависимости от характера организации, в которой эта сеть развернута. 

1.3. ЭТАЛОННАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ 
ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ И ЕЕ МОДИФИКАЦИЯ В ЛВС 

Развитие вычислительных сетей и мировая практика их создания привели к необходимости разработки стандартов 
по всему 
комплексу вопросов организации сетевых систем. В 1977 г. /Комитет по вычислительной технике и обработке информации Международной организации по стандартизации ISO (International Organisation for Standardisation) организовал Подкомитет по созданию 
модели сетевого взаимодействия, в рамках которой могли бы разрабатываться стандарты. Ставилась задача определения направлений стандартизации на предстоящее десятилетие [2]. 

Подкомитет ISO/ТС 97/SC16 (Технический комитет 97 «Вычислительная техника и обработка информации», подкомитет 16 «Взаимодействие открытых систем») подготовил в 1979 г. отчет с опи
10