Základní softwarové a hardwarové komponenty sítě. Hardwarové a softwarové komponenty sítí. Servery a pracovní stanice

Účel a stručný popis hlavní součásti počítačových sítí.

Počítačová síť nazývaný soubor vzájemně propojených a rozmístěných počítačů na určitém území.

počítačová síť– výpočetní komplex, který zahrnuje geograficky distribuovaný systém počítačů a jejich terminálů spojených do jediného systému.

Podle stupně geografického rozložení se počítačové sítě dělí na lokální, městské, podnikové, globální atp.

Počítačová síť se skládá ze tří částí:

Sítě pro přenos dat, včetně kanálů pro přenos dat a spojovacích zařízení;

počítače, zasíťované přenos dat;

Síť software.

počítačová síť- to je složitý komplex propojené softwarové a hardwarové komponenty:

počítače(hostitelské počítače, síťové počítače, pracovní stanice, servery) umístěné v uzlech sítě;

síťový operační systém a aplikační software, správa počítačů;

komunikační zařízení– zařízení a kanály pro přenos dat s doprovodnými periferními zařízeními; desky rozhraní a zařízení (síťové karty, modemy); routery a přepínací zařízení.

Softwarové a hardwarové komponenty počítačové sítě

Počítačová síť- prostorově rozmístěný systém softwarových a hardwarových komponent propojených počítačovými komunikačními linkami.

Mezi hardwarem Lze rozlišit počítače a komunikační zařízení. Softwarové komponenty se skládají z operačních systémů a síťových aplikací.

V současné době se v síti používají počítače různé typy a třídy s různými vlastnostmi. To je základ každé počítačové sítě. Počítače a jejich vlastnosti určují možnosti počítačové sítě. Ale v Nedávno stejně důležitou roli začala hrát komunikační zařízení (kabelové systémy, opakovače, mosty, směrovače atd.). Některá z těchto zařízení lze s ohledem na jejich složitost, cenu a další vlastnosti nazvat počítači, které řeší velmi specifické úkoly pro zajištění provozuschopnosti sítí.

Pro efektivní práce sítě se používají speciální síťové operační systémy (síťový OS), které jsou na rozdíl od osobních operačních systémů určeny k řešení speciálních problémů řízení provozu sítě počítačů. Síťové operační systémy jsou instalovány na speciálně vyhrazených počítačích.

Síťové aplikace- Jedná se o aplikační softwarové systémy rozšiřující možnosti síťových operačních systémů. Mezi nimi můžeme vyzdvihnout odesílatelů, systémy skupinové práce, síťové databáze atd.

Jak se síťové operační systémy vyvíjejí, některé funkce síťových aplikací se stávají běžnými funkcemi operačního systému.

Všechna zařízení připojená k síti lze rozdělit do tří funkčních skupin:

1) pracovní stanice;

2) síťové servery;

3) komunikační uzly.

1) Pracovní stanice Pracovní stanice je osobní počítač připojený k síti, na kterém uživatel sítě vykonává svou práci. Každá pracovní stanice zpracovává své vlastní lokální soubory a používá svůj vlastní operační systém. Zároveň jsou ale uživateli k dispozici síťové zdroje.

Existují tři typy pracovních stanic:

Pracovní stanice s lokálním diskem,

Bezdisková pracovní stanice,

Vzdálená pracovní stanice.

Na pracovní stanici s diskem (pevným nebo disketovým) operační systém načteno z tohoto lokální disk. U bezdiskové stanice se operační systém načítá z disku souborového serveru. Tuto schopnost zajišťuje speciální čip instalovaný na síťovém adaptéru bezdiskové stanice.

Vzdálená pracovní stanice je stanice, která se připojuje k místní síti prostřednictvím telekomunikačních kanálů (například pomocí telefonní sítě).

2) Síťový server, síťový server je počítač připojený k síti a poskytující uživatelům sítě určité služby, jako je úložiště dat běžné použití, tiskové úlohy, zpracování požadavku do DBMS, vzdálené zpracování úloh atd.

Na základě vykonávaných funkcí můžeme rozlišovat následující skupiny servery.

Souborový server, souborový server - počítač, který ukládá data uživatelů sítě a poskytuje uživatelům přístup k těmto datům. Tento počítač má obvykle velké množství místa na disku. Souborový server umožňuje uživatelům přistupovat ke sdíleným datům současně.

Souborový server provádí následující funkce:

Datové úložiště;

Archivace dat;

Přenos dat.

Databázový server - počítač, který provádí funkce ukládání, zpracování a správy databázových souborů (DB).

Databázový server provádí následující funkce:

Ukládání databází, udržování jejich integrity, úplnosti a relevance;

Příjem a zpracování požadavků do databází, jakož i zasílání výsledků zpracování na pracovní stanici;

Koordinace provedených změn dat různými uživateli;

Podpěra, podpora distribuované databáze data, interakce s jinými databázovými servery umístěnými na jiném místě.

Aplikační server, aplikační server - počítač, který slouží ke spouštění uživatelských aplikací.

Komunikační server, komunikační server - zařízení nebo počítač, který poskytuje uživatelům místní sítě transparentní přístup k jejich sériové porty vstup výstup.

Pomocí komunikačního serveru můžete vytvořit sdílený modem připojením k jednomu z portů serveru. Uživatel po připojení ke komunikačnímu serveru může s takovým modemem pracovat stejně, jako by byl modem připojen přímo k pracovní stanici.

Přístupový server je vyhrazený počítač, který umožňuje vzdálené zpracování úloh. Na tomto serveru se spouštějí programy spouštěné ze vzdálené pracovní stanice.

Příkazy zadané uživatelem z klávesnice jsou přijímány ze vzdálené pracovní stanice a jsou vráceny výsledky úlohy.

Faxový server, faxový server – zařízení nebo počítač, který odesílá a přijímá faxové zprávy uživatelům místní sítě.

Server Rezervovat kopii data, záložní server - zařízení nebo počítač, který řeší problém vytváření, ukládání a obnovy kopií dat umístěných na souborových serverech a pracovních stanicích. Jako takový server lze použít jeden ze síťových souborových serverů.

Je třeba poznamenat, že všechny uvedené typy serverů mohou pracovat na jednom počítači určeném pro tyto účely.

3) Komunikační uzly sítě zahrnují následující zařízení:

Opakovače;

Spínače (můstky);

Směrovače;

Délka sítě a vzdálenost mezi stanicemi jsou primárně určeny fyzickými vlastnostmi přenosového média (koaxiální kabel, kroucená dvoulinka atd.). Při přenosu dat v jakémkoli prostředí dochází k útlumu signálu, což vede k omezení vzdálenosti. K překonání tohoto omezení a rozšíření sítě jsou instalována speciální zařízení - opakovače, mosty a přepínače. Část sítě, která nezahrnuje rozšiřující zařízení, se obvykle nazývá segment sítě.

Opakovač, opakovač - zařízení, které zesiluje nebo regeneruje jím přijatý signál. Opakovač poté, co přijal paket z jednoho segmentu, jej přenese do všech ostatních. V tomto případě opakovač neodděluje k němu připojené segmenty. V každém okamžiku je ve všech segmentech propojených opakovačem podporována výměna dat pouze mezi dvěma stanicemi.

Přepínač, switch, bridge, bridge je zařízení, které stejně jako repeater umožňuje kombinovat více segmentů. Na rozdíl od opakovače most odděluje segmenty, které jsou k němu připojeny, to znamená, že současně podporuje několik procesů výměny dat pro každou dvojici stanic na různých segmentech.

Směrovač- zařízení propojující sítě jednoho resp odlišné typy pomocí jednoho protokolu pro výměnu dat. Router analyzuje cílovou adresu a směruje data po optimální trase.

Brána je zařízení, které umožňuje organizovat výměnu dat mezi různými síťové objekty pomocí různých protokolů výměny dat.

Hlavní hardwarové součásti sítě jsou následující:

1. Předplatitelské systémy: počítače (pracovní stanice nebo klienti a servery); tiskárny; skenery atd.

2. Síťový hardware: síťové adaptéry; koncentrátory (rozbočovače); mosty; routery atd.

3. Komunikační kanály: kabely; konektory; Zařízení pro přenos a příjem dat v bezdrátových technologiích.

Hlavní softwarové součásti sítě jsou následující:

1. Síťové operační systémy, kde nejznámější z nich jsou: MS Windows; LANtastic; NetWare; Unix; Linux atd.

2. Síťový software(Síťové služby): síťový klient; LAN karta; protokol; servis vzdálený přístup.

LAN (místní počítačová síť) je soubor počítačů, komunikačních kanálů, síťové adaptéry provozování síťového operačního systému a síťového softwaru.

V síti LAN se každý počítač nazývá pracovní stanice, s výjimkou jednoho nebo více počítačů, které jsou navrženy tak, aby sloužily jako servery. Každá pracovní stanice a server mají síťové karty (adaptéry), které jsou vzájemně propojeny fyzickými kanály. Kromě lokálního operačního systému běží na každé pracovní stanici síťový software, který stanici umožňuje komunikovat se souborovým serverem.

Počítače zahrnuté v architektuře LAN klient-server se dělí na dva typy: pracovní stanice neboli klienti, určené pro uživatele, a servery, které jsou zpravidla nepřístupné běžným uživatelům a jsou určeny ke správě síťových zdrojů.

Pracovní stanice

Pracovní stanice je předplatitelský systém, specializované na řešení určité úkoly a pomocí síťových zdrojů. Síťový software pracovní stanice zahrnuje následující služby:

Klient pro sítě;

Služba přístupu k souborům a tiskárnám;

Síťové protokoly pro tohoto typu sítě;

Síťová karta;

Ovladač vzdáleného přístupu.

Pracovní stanice se liší od běžné samostatné osobní počítač jak následuje:

Dostupnost síťová karta(síťový adaptér) a komunikační kanál;

Během načítání operačního systému se na obrazovce objevují další zprávy, které vás informují o načítání síťového operačního systému;

Než začnete, musíte svému síťovému softwaru poskytnout uživatelské jméno a heslo. Toto se nazývá procedura síťového přihlášení;

Po připojení k síti LAN se objeví další síťové diskové jednotky;

bude možné použít síťová zařízení, které se mohou nacházet daleko od pracoviště.

Síťové adaptéry

Chcete-li připojit počítač k síti, potřebujete zařízení rozhraní nazývané síťový adaptér, rozhraní, modul nebo karta. Vejde se do slotu základní deska. Karty síťového adaptéru jsou nainstalovány na každé pracovní stanici a na souborovém serveru. Pracovní stanice odešle požadavek prostřednictvím síťového adaptéru na souborový server a obdrží odpověď prostřednictvím síťového adaptéru, když je souborový server připraven.

Síťové adaptéry jsou spolu se síťovým softwarem schopny rozpoznat a zpracovat chyby, které mohou nastat v důsledku elektrického rušení, kolize nebo špatného výkonu hardwaru.

Různé typy síťových adaptérů se liší nejen způsoby přístupu ke komunikačnímu kanálu a protokoly, ale také následujícími parametry:

Přenosová rychlost;

velikost vyrovnávací paměti paketů;

Typ pneumatiky;

Výkon autobusů;

Kompatibilní s různými mikroprocesory;

Použití přímého přístupu do paměti (DMA);

Adresování I/O portů a požadavků na přerušení;

design konektoru.

Kombinace výše diskutovaných komponent do sítě může být provedena různé způsoby a prostředky. Na základě složení jejich komponent, způsobu jejich zapojení, rozsahu použití a dalších charakteristik lze sítě rozdělit do tříd tak, aby příslušnost popisované sítě ke konkrétní třídě dostatečně plně charakterizovala vlastnosti a kvalitativní parametry. sítě.

Tento druh klasifikace sítí je však spíše libovolný. Nejrozšířenější je dnes dělení počítačových sítí podle územního umístění. Na základě této funkce jsou sítě rozděleny do tří hlavních tříd: ·

LAN - místní sítě; ·
MAN - Metropolitan Area Networks. ·
WAN - globální sítě (Wide Area Networks);

Místní síť (LAN) je komunikační systém, který podporuje jeden nebo více vysokorychlostních přenosových kanálů v rámci budovy nebo jiné omezené oblasti. digitální informace, poskytované připojeným zařízením pro krátkodobé výhradní použití. Oblasti pokryté lékem se mohou výrazně lišit.
Délka komunikačních linek pro některé sítě může být maximálně 1000 m, zatímco jiné sítě jsou schopny obsloužit celé město. Obsluhovanými oblastmi mohou být továrny, lodě, letadla, ale i instituce, univerzity a vysoké školy. Zpravidla se jako přenosové médium používají koaxiální kabely, i když se stále více rozšiřují sítě na kroucené dvojlinkě a optickém vláknu a v poslední době se rychle rozvíjí i technologie bezdrátových lokálních sítí, které využívají jeden ze tří typů záření: širokopásmové rádiové signály, nízkovýkonové záření ultravysokých frekvencí (mikrovlnné záření) a infračervené paprsky.
Krátké vzdálenosti mezi uzly sítě, použité přenosové médium a s tím spojená malá pravděpodobnost chyb v přenášených datech umožňují udržovat vysoké směnné kurzy - od 1 Mbit/s do 100 Mbit/s (v současnosti již existují průmyslové návrhy LAN s rychlostmi řádově 1 Gbit/s).

Městské sítě zpravidla pokrývají skupinu budov a jsou realizovány na optických nebo širokopásmových kabelech. Podle svých vlastností jsou mezistupněm mezi místními a globální sítě. V poslední době v souvislosti s pokládáním vysokorychlostních a spolehlivých optických kabelů v městských a meziměstských oblastech a nových slibných síťových protokolů, například ATM (Asynchronous Transfer Mode), který lze v budoucnu používat v lokálních i globálních sítích.

Globální sítě, na rozdíl od místních, zpravidla pokrývají mnohem větší území a dokonce většinu regionů zeměkoule (příkladem je internet). V současné době se analogové nebo digitální kabelové kanály používají jako přenosové médium v globálních sítích a také satelitní kanály komunikace (obvykle pro komunikaci mezi kontinenty). Omezení přenosové rychlosti (až 28,8 Kbps na analogových kanálech a až 64 Kbps na uživatelských sekcích digitální kanály) a relativně nízká spolehlivost analogových kanálů, vyžadující použití nástrojů pro detekci a opravu chyb na nižších úrovních protokolů, výrazně snižují rychlost výměny dat v globálních sítích ve srovnání s místními.
Existují další klasifikační znaky počítačových sítí. Například:

Podle rozsahu působení lze sítě rozdělit na bankovní sítě, sítě vědeckých institucí, univerzitní sítě;

Na základě formy provozu můžeme rozlišit obchodní sítě a volné sítě, firemní a veřejné sítě;

Podle charakteru implementovaných funkcí se sítě dělí na výpočetní, určené k řešení řídicích problémů založených na výpočetním zpracování výchozích informací; informační, určený k získání referenčních údajů na žádost uživatelů; smíšené, ve kterých jsou implementovány výpočetní a informační funkce;

Podle způsobu řízení se počítačové sítě dělí na sítě s decentralizovaným, centralizovaným a smíšeným řízením. V prvním případě každý počítač zařazený do sítě obsahuje kompletní sadu software ke koordinaci probíhajících síťových operací. Sítě tohoto typu jsou složité a poměrně drahé, protože operační systémy jednotlivých počítačů jsou vyvíjeny se zaměřením na kolektivní přístup ke společnému paměťovému poli sítě. Ve smíšených sítích se pod centralizovanou kontrolou řeší úkoly, které mají nejvyšší prioritu a jsou zpravidla spojeny se zpracováním velkého množství informací;

Podle kompatibility softwaru mohou být sítě homogenní nebo homogenní (sestávající ze softwarově kompatibilních počítačů) a heterogenní nebo heterogenní (pokud jsou počítače zahrnuté v síti softwarově nekompatibilní).

. Určete hlavní účel počítačové sítě

2016-02-17

Určete hlavní účel počítačové sítě

Počítačové sítě. Poznámky k výuce

1. Základní softwarové a hardwarové komponenty sítě. Pojmy „klient“, „server“, „síťová služba“.

Počítačová síť je komplexní soubor vzájemně propojených a koordinovaných softwarových a hardwarových komponent.

Hlavní účel počítačové sítě je:

Sdílení informací;

sdílení vybavení a softwaru;

centralizovaná správa a údržba.

Hlavní součásti počítačové sítě:

Počítače (hardwarová vrstva);

Komunikační zařízení;

Síťové operační systémy;

Síťové aplikace.

Lze popsat celý síťový hardwarový a softwarový komplex vícevrstvý model. V jádru jakákoli síť leží hardwarová vrstva standardizované počítačové platformy. Druhou vrstvou je komunikační zařízení. Přestože jsou počítače ústředním bodem zpracování dat v sítích, komunikační zařízení v poslední době začínají hrát stejně důležitou roli. Kabelážní systémy, opakovače, mosty, přepínače, směrovače a modulární rozbočovače se z doplňkových síťových komponent staly nezbytnými komponentami spolu s počítači a systémovým softwarem, a to jak z hlediska dopadu na výkon sítě, tak i nákladů.

Třetí vrstva, tvořící softwarovou platformu sítě, jsou operační systémy (OS). Efektivita celé sítě závisí na tom, jaké koncepce správy lokálních a distribuovaných zdrojů tvoří základ síťového OS.

Nejvyšší vrstva jsou rozdílní síťové aplikace jako jsou síťové databáze, poštovní systémy, nástroje pro archivaci dat, systémy automatizace týmové práce atd.

Síťová aplikace je distribuovaný program, tedy program, který se skládá z několika vzájemně se ovlivňujících částí, z nichž každá běží na samostatném počítači v síti.

Serverový program– speciální program určený pro obsluhu požadavků na přístup ke zdrojům daného počítače z jiných počítačů v síti. Serverový modul je neustále v pohotovostním režimu pro požadavky přicházející přes síť.

Klientský program- speciální program určený k vytváření a odesílání žádostí o přístup ke vzdáleným zdrojům a také k přijímání a zobrazování informací na počítači uživatele.

Síťová služba- dvojice modulů klient-server, které poskytují sdílený uživatelský přístup k určitému typu zdroje. Síťový operační systém obvykle podporuje několik typů síťové služby pro své uživatele - spisová služba, tisková služba, služba E-mailem, služba vzdáleného přístupu atd. (Příklady síťových služeb - WWW, FTP, UseNet).

Pojmy „klient“ a „server“ se používají nejen pro označení softwarových modulů, ale také pro počítače připojené k síti. Pokud počítač poskytuje své prostředky jiným počítačům v síti, nazývá se server, a pokud je spotřebovává, nazývá se klient. Někdy může stejný počítač současně hrát roli serveru i klienta.

2. Klasifikace počítačových sítí.

Při klasifikaci sítí podle územního základu rozlišují místní (LAN), globální (WAN) a metropolitní (MAN) sítě.

LAN - soustředěný v oblasti ne více než 1-2 km; postavené pomocí drahých vysoce kvalitních komunikačních linek, které umožňují pomocí jednoduchých metod přenosu dat dosahovat vysokých rychlostí výměny dat v řádu 100 Mbit/s. Poskytované služby jsou rozmanité a obvykle zahrnují on-line implementaci.

WAN - propojuje počítače rozptýlené na stovky a tisíce kilometrů. Často se používají stávající nekvalitní komunikační linky. Nižší přenosové rychlosti než v lokálních sítích (desítky kilobitů za sekundu) omezují rozsah služeb poskytovaných pro přenos souborů, a to především ne online, ale Pozadí, pomocí e-mailu. Pro stabilní přenos diskrétních dat se používají složitější metody a zařízení než v lokálních sítích.

MAN - zaujímají mezilehlou pozici mezi lokálními a globálními sítěmi. Při dostatečně velkých vzdálenostech mezi uzly (desítky kilometrů) mají kvalitní komunikační linky a vysoké směnné kurzy, někdy i vyšší než v klasických lokálních sítích. Stejně jako v případě místních sítí se při stavbě MAN nevyužívá stávající komunikační vedení, ale pokládá se nově.

V závislosti na rozsahu produkční jednotky, ve které síť funguje, se rozlišují sítě oddělení, sítě kampusů a podnikové sítě.

Sítě oddělení využívá malá skupina zaměstnanců především za účelem sdílení drahých periferií, aplikací a dat; mít jeden nebo dva souborové servery a ne více než třicet uživatelů; obvykle nejsou rozděleny do podsítí; jsou vytvořeny na základě jakékoli síťová technologie; může pracovat na bázi síťových operačních systémů typu peer-to-peer.

Kampusové sítě kombinují sítě oddělení v rámci jedné budovy nebo jedné oblasti o několika kilometrech čtverečních bez použití globálních spojení. Na úrovni školních sítí vyvstávají problémy při integraci a správě heterogenního hardwaru a softwaru.

Firemní sítě propojují velké množství počítačů ve všech oblastech jednotlivého podniku. Firemní síť se vyznačuje:

o scale - tisíce uživatelských počítačů, stovky serverů, obrovské objemy dat uložených a přenášených po komunikačních linkách, mnoho různých aplikací;

o vysoký stupeň heterogenity – různé typy počítačů, komunikačních zařízení, operačních systémů a aplikací;

o využití globálních spojení - pobočkové sítě jsou propojeny pomocí telekomunikačních prostředků, včetně telefonních kanálů, rádiových kanálů a satelitní komunikace.

3. Hlavní charakteristiky moderních počítačových sítí.

Kvalitu síťového provozu charakterizují následující vlastnosti: výkon, spolehlivost, kompatibilita, ovladatelnost, bezpečnost, rozšiřitelnost a škálovatelnost.

Existují dva hlavní přístupy k zajištění kvality sítě. Prvním je, že síť zaručuje uživateli dodržování určité číselné hodnoty ukazatele kvality služby. Například sítě frame relay a ATM mohou uživateli zaručit danou úroveň propustnosti. Při druhém přístupu (best snaze) se síť snaží sloužit uživateli co nejefektivněji, ale nic negarantuje.

Mezi hlavní charakteristiky výkonu sítě patří: doba odezvy, která je definována jako doba mezi výskytem požadavku na síťovou službu a přijetím odpovědi na něj; propustnost, která odráží množství dat přenesených sítí za jednotku času, a zpoždění přenosu, které se rovná intervalu mezi okamžikem, kdy paket dorazí na vstup jakéhokoli síťové zařízení a okamžik jeho výskytu na výstupu tohoto zařízení.

K posouzení spolehlivosti sítí se používají různé charakteristiky, včetně: faktoru dostupnosti, což znamená podíl času, během kterého lze systém používat; zabezpečení, tedy schopnost systému chránit data před neoprávněným přístupem; odolnost proti poruchám - schopnost systému fungovat za podmínek selhání některých jeho prvků.

Rozšiřitelnost znamená možnost poměrně snadno přidávat jednotlivé síťové prvky (uživatele, počítače, aplikace, služby), prodlužovat délku segmentů sítě a nahrazovat stávající zařízení výkonnějšími.

Škálovatelnost znamená, že síť umožňuje zvýšit počet uzlů a délku spojení ve velmi širokém rozsahu, přičemž výkon sítě se nezhorší.

Transparentnost je schopnost sítě skrýt před uživatelem podrobnosti o své vnitřní struktuře, a tím mu zjednodušit práci v síti.

Síťová správa znamená schopnost centrálně monitorovat stav hlavních prvků sítě, identifikovat a řešit problémy, které vznikají během provozu sítě, provádět analýzu výkonu a plánovat rozvoj sítě.

Interoperabilita znamená, že síť může pojmout širokou škálu softwaru a hardwaru.

4. Pojem „topologie“. Fyzická a logická topologie CS. Základní CS topologie.

Topologie – konfigurace fyzických spojení mezi uzly sítě. Vlastnosti sítě závisí na typu instalované topologie. Výběr konkrétní topologie ovlivňuje zejména:

Složení potřebného síťového vybavení;

Schopnosti síťového vybavení;

Možnost rozšíření sítě;

Metoda správy sítě.

Termín „topologie CS“ může znamenat fyzickou topologii (konfiguraci fyzických spojení) popř logická topologie– trasy přenosu signálu mezi uzly sítě. Fyzické a logické topologie CS mohou být stejné nebo různé. Místní sítě jsou budovány na zákl tři základní topologie, známý jako:

společný autobus (bus);

hvězda

prsten.

V topologii společný autobus používá se jeden kabel, ke kterému jsou připojeny všechny počítače v síti. K takové síti je snadné připojit nové uzly.

V jednu chvíli může vysílat pouze jeden počítač. Data jsou přenášena do všech počítačů v síti; informace však obdrží pouze počítač, jehož adresa se shoduje s adresou příjemce.

Sběrnice je pasivní topologie. To znamená, že počítače pouze „poslouchají“ data přenášená po síti, ale nepřenášejí je od odesílatele k příjemci. Pokud tedy některý počítač selže, nebude to mít vliv na provoz sítě.

Aby se zabránilo odrazu elektrických signálů, jsou na každém konci kabelu instalovány terminátory, které tyto signály absorbují. Pokud se kabel přeruší, jeden z jeho konců je odpojený nebo chybí terminátor, celá síť selže („spadne“).

S topologií "hvězda" Všechny počítače jsou propojeny pomocí kabelových segmentů s centrální komponentou – hubem. Signály z vysílajícího počítače putují přes rozbočovač ke všem ostatním.

V sítích s hvězdicovou topologií se připojování počítačů k síti a správa sítě provádí centrálně. Existují však i nevýhody: protože jsou všechny počítače připojeny k centrálnímu bodu, spotřeba kabelů u velkých sítí výrazně stoupá, náklady na síť (plus rozbočovač) jsou vyšší, počet zásuvných modulů je omezen počtem rozbočovačů porty. Pokud navíc selže centrální komponenta, celá síť se vypne. Pokud selže pouze jeden počítač (nebo kabel propojující jej s rozbočovačem), pak pouze tento počítač nebude moci vysílat nebo přijímat data přes síť. Tato chyba neovlivní ostatní počítače v síti. S topologií "prsten" počítače jsou připojeny kabelem uzavřeným do kruhu. Signály jsou přenášeny po prstenci jedním směrem a procházejí každým počítačem. Na rozdíl od pasivní topologie sběrnice funguje každý počítač jako opakovač, zesiluje signály a předává je dalšímu počítači. Pokud tedy selže jeden počítač, přestane fungovat celá síť. V důsledku toho je obtížné izolovat problémy a změna konfigurace vyžaduje vypnutí celé sítě. Zařízení pro sítě s kruhovou topologií je dražší.

Mezi výhody patří: stabilita sítě vůči přetížení (žádné kolize, žádný centrální uzel) a schopnost pokrýt velkou oblast. Počet uživatelů navíc nemá velký vliv na výkon sítě.

Konfigurace fyzických spojení je určena elektrickým propojením mezi počítači a může se lišit od konfigurace logických spojení mezi uzly sítě. Logická spojení jsou trasy přenosu dat mezi uzly sítě.

Typické topologie fyzického spojení jsou: topologie mesh, mesh, bus, ring a star.

Plně propojená topologie (obr. 1.10, a) odpovídá síti, ve které je každý počítač v síti připojen ke všem ostatním.

Topologie sítě (síť) se získá z plně propojené sítě odstraněním některých možných spojení (obr. 1.10, b). V síti s topologií mesh jsou přímo spojeny pouze ty počítače, mezi kterými dochází k intenzivní výměně dat, a pro výměnu dat mezi počítači, které nejsou přímo propojeny, se používají tranzitní přenosy přes mezilehlé uzly. Síťová topologie umožňuje připojení velkého počtu počítačů a je typická pro globální sítě.

V sítích s kruhovou konfigurací (obr. 1.10, e) jsou data přenášena po kruhu z jednoho počítače do druhého, obvykle jedním směrem. Pokud počítač rozpozná data jako „svá“, zkopíruje je do své vnitřní vyrovnávací paměti. V síti s kruhovou topologií je nutné přijmout speciální opatření, aby v případě výpadku nebo odpojení kterékoli stanice nedošlo k přerušení komunikačního kanálu mezi zbývajícími stanicemi.

5. Principy pojmenování a adresování v počítačových sítích.

Jedním z problémů, které je třeba vzít v úvahu při připojení tří a více počítačů, je problém jejich řešení. Na adresu síťového uzlu a jeho cílové schéma lze klást několik požadavků.

Adresa musí jednoznačně identifikovat počítač v síti jakékoli velikosti.

Schéma přidělování adres by mělo minimalizovat manuální práci správce a pravděpodobnost duplicitních adres.

Adresa musí mít hierarchickou strukturu vhodnou pro budování velkých sítí. Tento problém dobře ilustrují mezinárodní poštovní adresy, které umožňují poštovní službě organizující doručování dopisů mezi zeměmi používat pouze název země příjemce a nebrat v úvahu jméno jeho města, natož ulice. V velké sítě, skládající se z mnoha tisíc uzlů, může nedostatek hierarchie adres vést k velké režii - koncové uzly a komunikační zařízení budou muset pracovat s tabulkami adres sestávajícími z tisíců položek.

Adresa musí být vhodná pro uživatele sítě, což znamená, že musí mít symbolické znázornění, například Servery nebo www.cisco.com.

Adresa by měla být co nejkompaktnější, aby nedošlo k přetížení paměti komunikačního zařízení - síťových adaptérů, routerů atd.

Hardwarové adresy. Tyto adresy jsou určeny pro malou až středně velkou síť, nemají tedy hierarchickou strukturu. Typickým představitelem tohoto typu adresy je adresa místního síťového adaptéru. Tuto adresu obvykle používá pouze zařízení, takže se snaží, aby byla co nejkompaktnější a zapsala ji jako binární nebo hexadecimální hodnotu, například 0081005e24a8. Při nastavování hardwarových adres obvykle není nutná ruční práce, protože jsou buď zabudovány do zařízení výrobcem, nebo jsou generovány automaticky při každém spuštění zařízení a jedinečnost adresy v rámci sítě je zajištěna zařízením.

Symbolické adresy nebo jména. Tyto adresy jsou určeny k tomu, aby si je lidé zapamatovali, a proto obvykle nesou sémantickou zátěž. Symbolické adresy jsou snadno použitelné v malých i velkých sítích.

Číselné složené adresy. Symbolická jména jsou vhodná pro lidi, ale kvůli jejich proměnlivému formátu a potenciálně velké délce není příliš ekonomické přenášet přes síť. Proto se v mnoha případech pro práci ve velkých sítích používají jako adresy uzlů číselné složené adresy pevného a kompaktního formátu. Typickými představiteli tohoto typu adres jsou adresy IP a IPX.

Problém navázání korespondence mezi adresami různých typů, kterým se zabývá služba rozlišení jmen, lze vyřešit buď zcela centralizovanými nebo distribuovanými prostředky. V případě centralizovaného přístupu je v síti přidělen jeden počítač (name server), na kterém je uložena tabulka, jak si názvy různých typů navzájem odpovídají, například symbolická jména a číselná čísla. Všechny ostatní počítače kontaktují jmenný server, aby pomocí symbolického názvu našli číselné číslo počítače, se kterým si potřebují vyměňovat data.

V jiném, distribuovaném přístupu, každý počítač sám řeší problém vytvoření korespondence mezi jmény. Pokud například uživatel zadal pro cílový uzel číselné číslo, pak před zahájením přenosu dat odešle odesílající počítač zprávu všem počítačům v síti (tato zpráva se nazývá vysílaná zpráva), ve které je požádá o identifikaci tohoto číselného názvu. . Všechny počítače po obdržení této zprávy porovnají dané číslo se svým vlastním. Počítač, který má shodu, odešle odpověď obsahující jeho hardwarovou adresu, načež je možné posílat zprávy přes místní síť.

Distribuovaný přístup je dobrý, protože nezahrnuje alokaci speciální počítač, což také často vyžaduje ruční nastavení tabulky shody jmen. Nevýhodou distribuovaného přístupu je potřeba broadcastových zpráv – takové zprávy zatěžují síť, protože vyžadují povinné zpracování všemi uzly, nejen cílovým uzlem. Distribuovaný přístup se proto používá pouze v malých lokálních sítích. Ve velkých sítích je distribuce vysílaných zpráv napříč všemi jejich segmenty téměř nemožná, takže se vyznačují centralizovaným přístupem. Nejznámější centralizovanou službou překladu názvů je Internet Domain Name System (DNS).

6. Víceúrovňový přístup ke standardizaci v počítačových sítích. Pojmy „protokol“, „rozhraní“, „zásobník protokolů“. Charakteristika zásobníků standardních komunikačních protokolů.

Spolu s autonomní provoz výrazného zvýšení efektivity používání počítačů lze dosáhnout jejich kombinací do počítačové sítě(síť).

Počítačová síť v širokém slova smyslu označuje jakoukoli sadu počítačů vzájemně propojených komunikačními kanály pro přenos dat.

Existuje řada dobrých důvodů pro propojení počítačů v síti. Za prvé, sdílení prostředků umožňuje více počítačům nebo jiným zařízením sdílet přístup k jednomu disku (souborovému serveru), jednotce CD-ROM, páskové jednotce, tiskárnám, plotrům, skenerům a dalšímu vybavení, což snižuje náklady každého jednotlivého uživatele.

Za druhé, kromě sdílení drahých periferních zařízení je možné obdobně využívat síťové verze aplikačního softwaru. Za třetí, počítačové sítě poskytují nové formy interakce mezi uživateli v jednom týmu, například při práci na společném projektu.

Za čtvrté, je možné používat společné prostředky komunikace mezi různými aplikačními systémy (komunikační služby, přenos dat a videa, řeč atd.). Zvláštní význam má organizace distribuovaného zpracování dat. V případě centralizovaného ukládání informací se výrazně zjednodušují procesy zajištění jejich integrity a také zálohování.

2. Základní softwarové a hardwarové komponenty sítě

Počítačová síť je komplexní komplex vzájemně propojených a koordinovaných softwarových a hardwarových komponent.

Studium sítě jako celku předpokládá znalost principů fungování jejích jednotlivých prvků:

Počítače;

Komunikační zařízení;

Operační systémy;

Síťové aplikace.

Celý síťový hardwarový a softwarový komplex lze popsat vícevrstvým modelem. Srdcem každé sítě je hardwarová vrstva standardizovaných počítačových platforem, tzn. systém koncového uživatele sítě, kterým může být počítač nebo koncové zařízení (jakékoli vstupní/výstupní nebo informační zobrazovací zařízení). Počítače v síťových uzlech se někdy nazývají hostitelské počítače nebo jednoduše hostitelé.

V současné době se v sítích široce a úspěšně používají počítače různých tříd – od osobních počítačů po sálové počítače a superpočítače. Sada počítačů v síti musí odpovídat rozmanitosti úloh řešených sítí.

Kabelážní systémy, opakovače, mosty, přepínače, směrovače a modulární rozbočovače se z doplňkových síťových komponent staly nezbytnými komponentami spolu s počítači a systémovým softwarem, a to jak z hlediska dopadu na výkon sítě, tak i nákladů. V dnešní době může být komunikačním zařízením složitý, specializovaný multiprocesor, který musí být konfigurován, optimalizován a spravován.

Při návrhu sítě je důležité zvážit, jak snadno může daný operační systém interagovat s ostatními operačními systémy v síti, jak je bezpečný a bezpečný pro data, do jaké míry může zvýšit počet uživatelů, zda dokáže přenést na jiný typ počítače a mnoho dalších úvah.

Nejvyšší vrstvou síťových nástrojů jsou různé síťové aplikace, jako jsou síťové databáze, poštovní systémy, nástroje pro archivaci dat, systémy automatizace týmové práce atd.

Je důležité porozumět rozsahu schopností, které aplikace poskytují různým aplikacím a jak jsou kompatibilní s jinými síťovými aplikacemi a operačními systémy.

I v důsledku dosti povrchního zkoumání sítí je zřejmé, že počítačová síť je komplexní soubor vzájemně propojených a koordinovaných softwarových a hardwarových komponent. Studium sítě jako celku předpokládá znalost principů fungování jejích jednotlivých prvků:

počítače;

komunikační zařízení;

operační systémy;

síťové aplikace.

Celý síťový hardwarový a softwarový komplex lze popsat vícevrstvým modelem. Srdcem každé sítě je hardwarová vrstva standardizovaných počítačových platforem. V současné době jsou počítače široce a úspěšně používány v sítích. různé třídy- od osobních počítačů po sálové počítače a superpočítače. Sada počítačů v síti musí odpovídat rozmanitosti úloh řešených sítí.

Druhou vrstvou je komunikační zařízení. Přestože jsou počítače ústředním bodem zpracování dat v sítích, komunikační zařízení v poslední době začínají hrát stejně důležitou roli. Kabelážní systémy, opakovače, mosty, přepínače, směrovače a modulární rozbočovače se z doplňkových síťových komponent staly nezbytnými komponentami spolu s počítači a systémovým softwarem, a to jak z hlediska dopadu na výkon sítě, tak i nákladů. V dnešní době může být komunikačním zařízením složitý, specializovaný multiprocesor, který musí být konfigurován, optimalizován a spravován. Naučit se, jak komunikační zařízení funguje, vyžaduje obeznámenost s velkým množstvím protokolů používaných v lokálních i rozlehlých sítích.

Třetí vrstvou, která tvoří platformu síťového softwaru, jsou operační systémy (OS). Efektivita celé sítě závisí na tom, jaké koncepce správy lokálních a distribuovaných zdrojů tvoří základ síťového OS. Při návrhu sítě je důležité zvážit, jak snadno může daný operační systém interagovat s ostatními operačními systémy v síti, jak je bezpečný a bezpečný pro data, do jaké míry může zvýšit počet uživatelů, zda dokáže přenést na jiný typ počítače a mnoho dalších úvah.

Nejvyšší vrstvou síťových nástrojů jsou různé síťové aplikace, jako jsou síťové databáze, poštovní systémy, nástroje pro archivaci dat, systémy automatizace spolupráce atd. Je velmi důležité porozumět rozsahu schopností, které poskytují aplikace pro různé aplikační oblasti, a také abyste věděli, jak jsou kompatibilní s jinými síťovými aplikacemi a operačními systémy.

Nejjednodušší případ interakce mezi dvěma počítači

V nejjednodušším případě lze interakci počítačů realizovat pomocí stejných prostředků, jaké se používají pro interakci počítače s periferiemi, například přes sériové rozhraní RS-232C. Na rozdíl od interakce počítače s periferní zařízení, kdy program funguje zpravidla pouze na jedné straně - na straně počítače, v tomto případě dochází k interakci mezi dvěma programy běžícími na každém počítači.

Program běžící na jednom počítači nemůže získat přímý přístup ke zdrojům jiného počítače – jeho diskům, souborům, tiskárně. Může se pouze „zeptat“ programu běžícího na počítači, kterému tyto prostředky patří. Tyto "žádosti" jsou vyjádřeny jako zprávy přenášených komunikačními kanály mezi počítači. Zprávy mohou obsahovat nejen příkazy k provedení určitých akcí, ale také aktuální informační data (například obsah souboru).

Zvažte případ, kdy uživatel pracuje s textový editor na osobním počítači A potřebujete přečíst část souboru umístěného na disku osobního počítače B (obr. 4). Předpokládejme, že jsme tyto počítače propojili komunikačním kabelem přes COM porty, které, jak známo, implementují rozhraní RS-232C (takovému spojení se často říká nulový modem). Pro jistotu nechejte na počítačích běžet MS-DOS, i když to v tomto případě nemá zásadní význam.

Rýže. 4. Interakce mezi dvěma počítači

Ovladač COM portu spolu s řadičem COM portu fungují přibližně stejně jako v případě výše popsané interakce řídicí jednotky a počítače. Roli řídicího zařízení PU však v tomto případě plní řadič a ovladač COM portu jiného počítače. Společně zajišťují přenos jednoho bajtu informací po kabelu mezi počítači. (V „skutečných“ lokálních sítích podobné funkce přenosu dat na komunikační linku provádějí síťové adaptéry a jejich ovladače.)

Ovladač počítače B se periodicky dotazuje na znak dokončení příjmu, nastavený řadičem při správném přenosu dat, a když se objeví, načte přijatý bajt z vyrovnávací paměti řadiče do RAM, čímž jej zpřístupní programům na počítači B. v některých případech je ovladač volán asynchronně přerušeními z řadiče.

Programy počítačů A a B tedy mají prostředky k přenosu jednoho bajtu informace. Úloha uvažovaná v našem příkladu je však mnohem složitější, protože je nutné přenést ne jeden bajt, ale určitou část daného souboru. Všechny další problémy s tím spojené musí být vyřešeny programy vyšší úrovně, než jsou ovladače COM portů. Takové programy počítačů A a B budeme pro jednoznačnost nazývat aplikací A, respektive aplikací B. Aplikace A tedy musí vygenerovat zprávu požadavku pro aplikaci B. Požadavek musí specifikovat název souboru, typ operace (v tomto případě čtení), offset a velikost oblasti souboru obsahující požadovaná data.

Pro přenos této zprávy do počítače B kontaktuje aplikace A ovladač COM portu a sdělí mu adresu v paměti RAM, kde ovladač najde zprávu a poté ji přenese bajt po bajtu do aplikace B. Aplikace B po obdržení požadavku jej provede. to znamená, že načte požadovanou oblast souboru z disku pomocí nástrojů místního operačního systému do oblasti vyrovnávací paměti svého paměť s náhodným přístupem a poté pomocí ovladače COM portu přenese načtená data komunikačním kanálem do počítače A, kde se dostane do aplikace A.

Popsané funkce aplikace A by mohl plnit i samotný program textového editoru, ale není příliš racionální tyto funkce zařazovat do každé aplikace - textové editory, grafické editory, systémy pro správu databází a další aplikace, které potřebují přístup k souborům. Mnohem výhodnější je vytvořit speciální softwarový modul, který bude provádět funkce generování žádostí a přijímání výsledků pro všechny počítačové aplikace. Jak již bylo zmíněno dříve, takový servisní modul se nazývá klient. Na straně počítače B musí fungovat další modul - server, neustále čekající na žádosti o vzdálený přístup k souborům umístěným na disku tohoto počítače. Server po obdržení požadavku ze sítě kontaktuje místní soubor a provádí s ním určené úkony, případně za účasti místního OS.

Softwarový klient a server plní systémové funkce pro obsluhu požadavků aplikací na počítači A o vzdálený přístup k souborům na počítači B. Aby aplikace na počítači B mohly používat soubory na počítači A, musí být popsané schéma symetricky doplněno o klient pro počítač B a server pro počítač A.

Interakční diagram klienta a serveru s aplikacemi a operačním systémem je na Obr. 5. Navzdory skutečnosti, že jsme uvažovali o velmi jednoduchém hardwarovém komunikačním schématu pro počítače, funkce programů, které poskytují přístup ke vzdáleným souborům, jsou velmi podobné funkcím modulů síťového operačního systému pracujícího v síti se složitějším hardwarovým připojením. počítačů.

Rýže. 5. Interakce softwarových komponent při propojení dvou počítačů

Velmi pohodlné a užitečná funkce klientský program je schopnost rozlišit požadavek na vzdálený soubor z požadavku na místní soubor. Pokud to klientský program umí, pak se aplikace nemusí starat o to, se kterým souborem pracují (místní nebo vzdálený), klientský program sám rozpozná a přesměrování požadavek na vzdálený stroj. Odtud název často používaný pro klientskou část síťového OS - přesměrovač. Někdy jsou rozpoznávací funkce odděleny do samostatného softwarového modulu, v tomto případě se přesměrovač nazývá ne celá klientská část, ale pouze tento modul.