Svrha i kratak opis glavne komponente računalnih mreža.

Računalna mreža naziva se skup međusobno povezanih i raspoređenih računala na određenom teritoriju.

računalna mreža– računalni kompleks koji uključuje geografski raspoređeni sustav računala i njihovih terminala spojenih u jedinstveni sustav.

Prema stupnju geografske rasprostranjenosti računalne mreže se dijele na lokalne, gradske, korporativne, globalne itd.

Računalna mreža se sastoji od tri komponente:

Mreže za prijenos podataka, uključujući kanale za prijenos podataka i komutacijske uređaje;

računala, umreženi prijenos podataka;

Mreža softver.

računalna mreža- ovo je složen kompleks međusobno povezane softverske i hardverske komponente:

računala(host računala, mrežna računala, radne stanice, poslužitelji) koji se nalaze u mrežnim čvorovima;

mrežni operativni sustav i aplikacijski softver, upravljanje računalima;

komunikacijska oprema– opremu i kanale za prijenos podataka s pripadajućim perifernim uređajima; ploče sučelja i uređaji (mrežne kartice, modemi); usmjerivači i sklopni uređaji.

Programske i hardverske komponente računalne mreže

Računalna mreža- prostorno raspoređeni sustav programskih i hardverskih komponenti povezanih računalnim komunikacijskim linijama.

Među hardverom Mogu se razlikovati računala i komunikacijska oprema. Softverske komponente sastoje se od operativnih sustava i mrežnih aplikacija.

Trenutno se računala koriste na mreži različite vrste i klase s različitim karakteristikama. To je osnova svake računalne mreže. Računala i njihove karakteristike određuju mogućnosti računalne mreže. Ali u U zadnje vrijeme a komunikacijska oprema (kabelski sustavi, repetitori, mostovi, usmjerivači itd.) počela je igrati jednako važnu ulogu. Neki od ovih uređaja, s obzirom na njihovu složenost, cijenu i druge karakteristike, mogu se nazvati računalima koja rješavaju vrlo specifične zadatke osiguravanja operativnosti mreža.

Za učinkovit rad koriste se mreže posebni mrežni operativni sustavi (mrežni OS), koji su za razliku od osobnih operacijskih sustava namijenjeni rješavanju posebnih problema upravljanja radom mreže računala. Mrežni operativni sustavi instalirani su na posebno namjenskim računalima.

Mrežne aplikacije- To su aplikacijski programski sustavi koji proširuju mogućnosti mrežnih operacijskih sustava. Među njima možemo istaknuti poštari, sustavi grupnog rada, mrežne baze podataka itd.

Kako se mrežni operativni sustavi razvijaju, neke funkcije mrežnih aplikacija postaju redovne funkcije operacijskog sustava.

Svi uređaji spojeni na mrežu mogu se podijeliti u tri funkcionalne skupine:

1) radne stanice;

2) mrežni poslužitelji;

3) komunikacijski čvorovi.

1) Radna stanica Radna stanica je osobno računalo spojeno na mrežu na kojem korisnik mreže obavlja svoj posao. Svaka radna stanica obrađuje vlastite lokalne datoteke i koristi vlastiti operativni sustav. Ali u isto vrijeme mrežni resursi dostupni su korisniku.

Postoje tri vrste radnih stanica:

Radna stanica s lokalnim diskom,

Radna stanica bez diska,

Udaljena radna stanica.

Na radnoj stanici s diskom (tvrdim ili disketnim) operacijski sustav učitano iz ovoga lokalni disk. Za stanicu bez diska, operativni sustav se učitava s diska poslužitelja datoteka. Ovu mogućnost pruža poseban čip instaliran na mrežnom adapteru stanice bez diska.

Udaljena radna stanica je stanica koja se povezuje na lokalnu mrežu putem telekomunikacijskih kanala (na primjer, pomoću telefonske mreže).

2) Mrežni poslužitelj, mrežni poslužitelj je računalo spojeno na mrežu i korisnicima mreže pruža određene usluge, kao što je pohrana podataka uobičajena uporaba, poslovi ispisa, obrada zahtjeva prema DBMS-u, daljinska obrada poslova itd.

Na temelju obavljenih funkcija možemo razlikovati sljedeće grupe poslužitelji.

Datotečni poslužitelj, datotečni poslužitelj - računalo koje pohranjuje podatke korisnika mreže i omogućuje korisnicima pristup tim podacima. Obično ovo računalo ima veliku količinu prostora na disku. Datotečni poslužitelj omogućuje korisnicima pristup zajedničkim podacima istovremeno.

Datotečni poslužitelj obavlja sljedeće funkcije:

Pohrana podataka;

Arhiviranje podataka;

Prijenos podataka.

Poslužitelj baze podataka - računalo koje obavlja funkcije pohranjivanja, obrade i upravljanja datotekama baze podataka (DB).

Poslužitelj baze podataka obavlja sljedeće funkcije:

Pohranjivanje baza podataka, održavanje njihove cjelovitosti, potpunosti i relevantnosti;

Zaprimanje i obrada zahtjeva prema bazama podataka, kao i slanje rezultata obrade na radnu stanicu;

Koordinacija izvršenih promjena podataka od strane različitih korisnika;

podrška distribuirane baze podataka podataka, interakcija s drugim poslužiteljima baze podataka koji se nalaze na drugom mjestu.

Aplikacijski poslužitelj, aplikacijski poslužitelj – računalo koje služi za pokretanje korisničkih aplikacija.

Komunikacijski poslužitelj, komunikacijski poslužitelj - uređaj ili računalo koje korisnicima lokalne mreže omogućuje transparentan pristup njihovim serijski priključci ulaz izlaz.

Koristeći komunikacijski poslužitelj, možete stvoriti zajednički modem tako da ga povežete s jednim od portova poslužitelja. Korisnik, nakon povezivanja na komunikacijski poslužitelj, može raditi s takvim modemom na isti način kao da je modem spojen izravno na radnu stanicu.

Pristupni poslužitelj je namjensko računalo koje omogućuje udaljenu obradu zadataka. Programi pokrenuti s udaljene radne stanice izvršavaju se na ovom poslužitelju.

Naredbe koje korisnik unese s tipkovnice primaju se s udaljene radne stanice, a rezultati zadatka se vraćaju.

Fax server, fax server - uređaj ili računalo koje šalje i prima fax poruke korisnicima lokalne mreže.

poslužitelj Rezervni primjerak data, backup server - uređaj ili računalo koje rješava problem stvaranja, pohrane i vraćanja kopija podataka koji se nalaze na datotečnim poslužiteljima i radnim stanicama. Kao takav poslužitelj može se koristiti jedan od mrežnih poslužitelja datoteka.

Treba napomenuti da sve navedene vrste poslužitelja mogu raditi na jednom računalu namijenjenom za te namjene.

3) Komunikacijski čvorovi mreže uključuju sljedeće uređaje:

Ponavljači;

Prekidači (mostovi);

Usmjerivači;

Duljina mreže i udaljenost između stanica prvenstveno su određene fizičkim karakteristikama prijenosnog medija (koaksijalni kabel, upletena parica itd.). Prilikom prijenosa podataka u bilo kojem okruženju dolazi do slabljenja signala, što dovodi do ograničenja udaljenosti. Kako bi se prevladalo to ograničenje i proširila mreža, postavljaju se posebni uređaji - repetitori, mostovi i preklopnici. Dio mreže koji ne uključuje uređaj za proširenje obično se naziva mrežni segment.

Repetitor, repetitor - uređaj koji pojačava ili regenerira primljeni signal. Repetitor, primivši paket iz jednog segmenta, šalje ga svim ostalima. U ovom slučaju, repetitor ne odvaja segmente koji su na njega povezani. U svakom trenutku, u svim segmentima povezanim repetitorom, omogućena je razmjena podataka samo između dvije stanice.

Sklopka, switch, bridge, bridge je uređaj koji poput repetitora omogućuje spajanje nekoliko segmenata. Za razliku od repetitora, most odvaja segmente koji su na njega povezani, odnosno istovremeno podržava nekoliko procesa razmjene podataka za svaki par stanica na različitim segmentima.

Usmjerivač- uređaj za povezivanje mreža jednog ili različiti tipovi koristeći jedan protokol za razmjenu podataka. Usmjerivač analizira odredišnu adresu i usmjerava podatke optimalnom rutom.

Gateway je uređaj koji vam omogućuje organiziranje razmjene podataka između različitih mrežni objekti koristeći različite protokole za razmjenu podataka.

Glavne hardverske komponente mreže su sljedeće:

1. Sustavi pretplatnika: računala (radne stanice ili klijenti i poslužitelji); pisači; skeneri itd.

2. Mrežni hardver: mrežni adapteri; koncentratori (glavčine); mostovi; ruteri, itd.

3. Komunikacijski kanali: kabeli; konektori; uređaji za prijenos i primanje podataka u bežičnim tehnologijama.

Glavne softverske komponente mreže su sljedeće:

1. Mrežni operativni sustavi, gdje su najpoznatiji od njih: MS Windows; LANtastic; NetWare; Unix; Linux, itd.

2. Mrežni softver(Mrežne usluge): mrežni klijent; LAN kartica; protokol; servis daljinski pristup.

LAN (lokalni računalna mreža) je skup računala, komunikacijskih kanala, mrežni adapteri pokretanje mrežnog operativnog sustava i mrežnog softvera.

U LAN-u se svako računalo naziva radna stanica, s izuzetkom jednog ili više računala koja su dizajnirana da služe kao poslužitelji. Svaka radna stanica i poslužitelj imaju mrežne kartice (adaptere) koje su međusobno povezane fizičkim kanalima. Uz lokalni operativni sustav, svaka radna stanica pokreće mrežni softver koji stanici omogućuje komunikaciju s poslužiteljem datoteka.

Računala uključena u LAN arhitekturu klijent-poslužitelj dijele se na dvije vrste: radne stanice, ili klijenti, namijenjeni korisnicima, i poslužitelji, koji su u pravilu nedostupni običnim korisnicima i namijenjeni su za upravljanje mrežnim resursima.

Radne stanice

Radna stanica je pretplatnički sustav, specijaliziran za rješavanje određene zadatke i korištenje mrežnih resursa. Mrežni softver radne stanice uključuje sljedeće usluge:

Klijent za mreže;

Usluga pristupa datotekama i pisačima;

Mrežni protokoli za ove vrste mreže;

Mrežna kartica;

Kontroler za daljinski pristup.

Radna stanica se razlikuje od obične samostalne osobno računalo kako slijedi:

Dostupnost Mrežna kartica(mrežni adapter) i komunikacijski kanal;

Dok se OS učitava na ekranu se pojavljuju dodatne poruke koje vas obavještavaju da se mrežni operativni sustav učitava;

Prije nego počnete, svom mrežnom softveru morate dati korisničko ime i lozinku. To se zove postupak prijave na mrežu;

Nakon spajanja na LAN pojavljuju se dodatni mrežni diskovi;

postaje moguće koristiti mrežna oprema, koji se može nalaziti daleko od radnog mjesta.

Mrežni adapteri

Za spajanje osobnog računala na mrežu potreban vam je uređaj sučelja koji se zove mrežni adapter, sučelje, modul ili kartica. Uklapa se u utor matična ploča. Kartice mrežnog adaptera instalirane su na svakoj radnoj stanici i na poslužitelju datoteka. Radna stanica šalje zahtjev putem mrežnog adaptera poslužitelju datoteka i prima odgovor preko mrežnog adaptera kada je poslužitelj datoteka spreman.

Mrežni prilagodnici, zajedno s mrežnim softverom, mogu prepoznati i rukovati pogreškama koje se mogu pojaviti zbog električnih smetnji, sudara ili loše izvedbe hardvera.

Različite vrste mrežnih adaptera razlikuju se ne samo u metodama pristupa komunikacijskom kanalu i protokolima, već iu sljedećim parametrima:

Brzina prijenosa;

Veličina međuspremnika paketa;

Vrsta gume;

Izvedba autobusa;

Kompatibilan s raznim mikroprocesorima;

Korištenje izravnog pristupa memoriji (DMA);

Adresiranje I/O portova i zahtjeva za prekid;

dizajn konektora.

Kombinacija gore razmotrenih komponenti u mrežu može se izvesti različiti putevi i znači. Na temelju sastava svojih komponenti, načina njihovog povezivanja, područja uporabe i drugih karakteristika, mreže se mogu podijeliti u klase na način da pripadnost opisane mreže određenoj klasi može dovoljno cjelovito karakterizirati svojstva i parametre kvalitete. mreže.

Međutim, ova vrsta klasifikacije mreža prilično je proizvoljna. Danas je najraširenija podjela računalnih mreža prema teritorijalnom položaju. Na temelju ove karakteristike, mreže se dijele u tri glavne klase: ·

LAN - lokalne mreže; ·
MAN - Metropolitan Area Networks. ·
WAN - globalne mreže (Wide Area Networks);

Lokalna mreža (LAN) komunikacijski je sustav koji podržava jedan ili više prijenosnih kanala velike brzine unutar zgrade ili nekog drugog ograničenog područja digitalne informacije, dostavljen povezanim uređajima za kratkoročnu isključivu upotrebu. Područja koja pokriva lijek mogu značajno varirati.
Duljina komunikacijskih linija za neke mreže ne može biti veća od 1000 m, dok druge mreže mogu opsluživati ​​cijeli grad. Uslužna područja mogu biti tvornice, brodovi, zrakoplovi, kao i ustanove, sveučilišta i fakulteti. Kao prijenosni medij u pravilu se koriste koaksijalni kabeli, iako su sve raširenije mreže na paricama i optičkim vlaknima, au posljednje vrijeme ubrzano se razvija i tehnologija bežičnih lokalnih mreža koje koriste jednu od tri vrste zračenja: širokopojasno radijski signali, zračenje male snage, ultravisoke frekvencije (mikrovalno zračenje) i infracrvene zrake.
Male udaljenosti između mrežnih čvorova, korišteni prijenosni medij i povezana mala vjerojatnost pogrešaka u prenesenim podacima omogućuju održavanje visokih brzina razmjene - od 1 Mbit/s do 100 Mbit/s (trenutačno već postoje industrijski dizajni LAN-ova s ​​brzinama reda veličine 1 Gbit/s).

Gradske mreže u pravilu pokrivaju skupinu zgrada i izvode se na svjetlovodnim ili širokopojasnim kabelima. Po svojim karakteristikama nalaze se u sredini između lokalnih i globalne mreže. Nedavno, u vezi s polaganjem brzih i pouzdanih svjetlovodnih kabela u gradskim i međugradskim područjima, i novih obećavajućih mrežni protokoli, primjerice, ATM (Asynchronous Transfer Mode), koji će se u budućnosti moći koristiti iu lokalnim iu globalnim mrežama.

Globalne mreže, za razliku od lokalnih, u pravilu pokrivaju mnogo veće teritorije, pa čak i većinu regija svijeta (primjer je Internet). Trenutno se kao prijenosni medij u globalnim mrežama koriste analogni ili digitalni žični kanali satelitski kanali komunikacije (obično za komunikaciju između kontinenata). Ograničenja brzine prijenosa (do 28,8 Kbps na analognim kanalima i do 64 Kbps na korisničkim dionicama digitalnih kanala) i relativno niska pouzdanost analognih kanala, koji zahtijevaju korištenje alata za otkrivanje i ispravljanje pogrešaka na nižim razinama protokola, značajno smanjuju brzinu razmjene podataka u globalnim mrežama u usporedbi s lokalnim.
Postoje i druge klasifikacijske značajke računalnih mreža. Na primjer:

Prema opsegu djelovanja mreže se mogu podijeliti na bankarske mreže, mreže znanstvenih institucija, mreže sveučilišta;

Na temelju oblika poslovanja razlikujemo trgovačke mreže i besplatne mreže, korporativne i javne mreže;

Na temelju prirode implementiranih funkcija, mreže se dijele na računalne, dizajnirane za rješavanje problema upravljanja na temelju računalne obrade početnih informacija; informativne, namijenjene dobivanju referentnih podataka na zahtjev korisnika; mješoviti, u kojem se provode računalne i informacijske funkcije;

Računalne mreže se prema načinu upravljanja dijele na mreže s decentraliziranim, centraliziranim i mješovitim upravljanjem. U prvom slučaju, svako računalo uključeno u mrežu uključuje kompletan set softver za koordinaciju tekućih mrežnih operacija. Mreže ovog tipa su složene i prilično skupe, budući da su operativni sustavi pojedinačnih računala razvijeni s fokusom na kolektivni pristup zajedničkom memorijskom polju mreže. U mješovitim mrežama, pod centraliziranom kontrolom, rješavaju se zadaci koji imaju najviši prioritet i, u pravilu, povezani su s obradom velikih količina informacija;

Prema softverskoj kompatibilnosti mreže mogu biti homogene ili homogene (sastoje se od softverski kompatibilnih računala) te heterogene ili heterogene (ako su računala uključena u mrežu softverski nekompatibilna).

. Navedite glavnu svrhu računalne mreže

2016-02-17

Navedite glavnu svrhu računalne mreže

Računalne mreže. Bilješke s predavanja

1. Osnovne programske i hardverske komponente mreže. Pojmovi "klijent", "poslužitelj", "mrežna usluga".

Računalna mreža je složen skup međusobno povezanih i koordiniranih softverskih i hardverskih komponenti.

Glavna svrha računalne mreže je:

Djeljenje informacija;

dijeljenje opreme i softvera;

centralizirana administracija i održavanje.

Glavne komponente računalne mreže:

Računala (sloj hardvera);

Komunikacijska oprema;

Mrežni operativni sustavi;

Mrežne aplikacije.

Može se opisati cjelokupni sklop mrežnog hardvera i softvera višeslojni model. U srži svaka mreža laže hardverski sloj standardizirane računalne platforme. Drugi sloj je komunikacijska oprema. Iako su računala ključna za obradu podataka u mrežama, komunikacijski uređaji nedavno su počeli igrati jednako važnu ulogu. Sustavi kabliranja, repetitori, mostovi, preklopnici, usmjerivači i modularna čvorišta prešli su iz pomoćnih mrežnih komponenti u bitne komponente, zajedno s računalima i sistemskim softverom, kako u pogledu njihovog utjecaja na performanse mreže tako iu pogledu troškova.

Treći sloj, koji čine softversku platformu mreže, su operativni sustavi (OS). Učinkovitost cijele mreže ovisi o tome koji koncepti upravljanja lokalnim i distribuiranim resursima čine osnovu mrežnog OS-a.

Najgornji sloj su različiti mrežne aplikacije kao što su mrežne baze podataka, poštanski sustavi, alati za arhiviranje podataka, sustavi za automatizaciju timskog rada itd.

Mrežna aplikacija je distribuirani program, tj. program koji se sastoji od nekoliko međusobno povezanih dijelova, od kojih se svaki pokreće na zasebnom računalu u mreži.

Poslužiteljski program– poseban program dizajniran za servisiranje zahtjeva za pristup resursima određenog računala od drugih računala na mreži. Poslužiteljski modul je stalno u stanju pripravnosti za zahtjeve koji dolaze preko mreže.

Klijentski program- poseban program dizajniran za sastavljanje i slanje zahtjeva za pristup udaljenim resursima, kao i za primanje i prikaz informacija na korisničkom računalu.

Mrežna usluga- par modula klijent-poslužitelj koji omogućava zajednički korisnički pristup određenoj vrsti resursa. Obično mrežni operativni sustav podržava nekoliko vrsta mrežne usluge za svoje korisnike - file service, print service, service E-mail, usluga daljinskog pristupa itd. (Primjeri mrežnih usluga - WWW, FTP, UseNet).

Izrazi "klijent" i "poslužitelj" ne koriste se samo za označavanje softverskih modula, već i za računala spojena na mrežu. Ako računalo daje svoje resurse drugim računalima u mreži, tada se naziva poslužitelj, a ako ih troši, naziva se klijent. Ponekad isto računalo može istovremeno igrati uloge i poslužitelja i klijenta.

2. Klasifikacija računalnih mreža.

Pri klasifikaciji mreža prema teritorijalnoj osnovi razlikuju se lokalne (LAN), globalne (WAN) i metropolitanske (MAN) mreže.

LAN - koncentriran na području ne većem od 1-2 km; izgrađen korištenjem skupih visokokvalitetnih komunikacijskih linija, koje omogućuju korištenjem jednostavnih metoda prijenosa podataka postizanje visokih brzina razmjene podataka reda veličine 100 Mbit/s. Usluge koje se pružaju su različite i obično uključuju on-line implementaciju.

WAN - povezuje računala razasuta stotinama i tisućama kilometara. Često se koriste postojeće, nekvalitetne komunikacijske linije. Niže brzine prijenosa podataka nego u lokalnim mrežama (desetci kilobita u sekundi) ograničavaju raspon usluga koje se pružaju na prijenos datoteka, uglavnom ne online, već pozadina, koristeći e-poštu. Za stabilan prijenos diskretnih podataka koriste se složenije metode i oprema nego u lokalnim mrežama.

MAN - zauzimaju srednji položaj između lokalnih i globalnih mreža. Uz dovoljno velike udaljenosti između čvorova (desetke kilometara), imaju kvalitetne komunikacijske linije i visoke tečajeve, ponekad čak i veće nego u klasičnim lokalnim mrežama. Kao i kod lokalnih mreža, pri izgradnji MAN-a ne koriste se postojeći komunikacijski vodovi, već se postavljaju iznova.

Ovisno o veličini proizvodne jedinice unutar koje mreža djeluje, razlikuju se mreže odjela, mreže kampusa i korporativne mreže.

Mreže odjela koristi mala skupina zaposlenika prvenstveno u svrhu dijeljenja skupih perifernih uređaja, aplikacija i podataka; imati jedan ili dva poslužitelja datoteka i ne više od trideset korisnika; obično nije podijeljeno na podmreže; nastaju na temelju bilo kojeg mrežna tehnologija; može raditi na temelju peer-to-peer mrežnih operativnih sustava.

Mreže kampusa kombiniraju mreže odjela unutar jedne zgrade ili jednog područja od nekoliko četvornih kilometara, bez korištenja globalnih veza. Na razini mreže kampusa, izazovi se javljaju u integraciji i upravljanju heterogenim hardverom i softverom.

Korporativne mreže povezuju velik broj računala u svim područjima pojedinog poduzeća. Korporativnu mrežu karakterizira:

o skala - tisuće korisničkih računala, stotine poslužitelja, ogromne količine podataka pohranjenih i prenesenih preko komunikacijskih linija, mnogo različitih aplikacija;

o visok stupanj heterogenosti - vrste računala, komunikacijske opreme, operativnih sustava i aplikacija su različite;

o korištenje globalnih veza - mreže podružnica povezuju se telekomunikacijskim sredstvima, uključujući telefonske kanale, radio kanale i satelitske komunikacije.

3. Glavne karakteristike suvremenih računalnih mreža.

Kvalitetu rada mreže karakteriziraju sljedeća svojstva: performanse, pouzdanost, kompatibilnost, upravljivost, sigurnost, proširivost i skalabilnost.

Dva su glavna pristupa osiguravanju kvalitete mreže. Prvi je da mreža jamči korisniku usklađenost s određenom brojčanom vrijednošću pokazatelja kvalitete usluge. Na primjer, Frame Relay i ATM mreže mogu jamčiti korisniku određenu razinu propusnosti. U drugom pristupu (najbolji napor), mreža pokušava poslužiti korisnika što učinkovitije, ali ne jamči ništa.

Glavne karakteristike performansi mreže uključuju: vrijeme odgovora, koje se definira kao vrijeme između pojavljivanja zahtjeva za mrežnom uslugom i primitka odgovora na njega; propusnost, koja odražava količinu podataka koju mreža prenese u jedinici vremena, i kašnjenje prijenosa, koje je jednako intervalu između trenutka kada paket stigne na ulaz bilo kojeg mrežni uređaj i trenutak njegove pojave na izlazu ovog uređaja.

Za procjenu pouzdanosti mreža koriste se različite karakteristike, uključujući: faktor dostupnosti, što znači omjer vremena tijekom kojeg se sustav može koristiti; sigurnost, odnosno sposobnost sustava da zaštiti podatke od neovlaštenog pristupa; tolerancija grešaka - sposobnost sustava da radi u uvjetima otkaza nekih njegovih elemenata.

Proširljivost znači mogućnost relativno jednostavnog dodavanja pojedinih mrežnih elemenata (korisnika, računala, aplikacija, servisa), povećanja duljine mrežnih segmenata i zamjene postojeće opreme snažnijom.

Skalabilnost znači da vam mreža omogućuje povećanje broja čvorova i duljine veza unutar vrlo širokog raspona, dok se performanse mreže ne pogoršavaju.

Transparentnost je sposobnost mreže da sakrije detalje svoje unutarnje strukture od korisnika, čime se pojednostavljuje njegov rad na mreži.

Upravljivost mreže podrazumijeva sposobnost centralnog praćenja statusa glavnih elemenata mreže, identificiranja i rješavanja problema koji nastaju tijekom rada mreže, analize performansi i planiranja razvoja mreže.

Interoperabilnost znači da mreža može prihvatiti široku paletu softvera i hardvera.

4. Pojam “topologije”. Fizička i logička topologija CS-a. Osnovne CS topologije.

Topologija – konfiguracija fizičkih veza između mrežnih čvorova. Karakteristike mreže ovise o vrsti instalirane topologije. Konkretno, odabir određene topologije utječe na:

Sastav potrebne mrežne opreme;

Mogućnosti mrežne opreme;

Mogućnost širenja mreže;

Metoda upravljanja mrežom.

Pojam “CS topologija” može označavati fizičku topologiju (konfiguracija fizičkih veza) ili logička topologija– rute prijenosa signala između mrežnih čvorova. Fizičke i logičke topologije CS-a mogu biti iste ili različite. Lokalne mreže izgrađene su na temelju tri osnovne topologije, poznat kao:

zajednički autobus (autobus);

zvijezda

prsten.

U topologiji zajednički autobus koristi se jedan kabel na koji se spajaju sva računala u mreži. Lako je spojiti nove čvorove na takvu mrežu.

Samo jedno računalo može slati istovremeno. Podaci se prenose svim računalima na mreži; međutim, informacije prima samo računalo čija adresa odgovara adresi primatelja.

Sabirnica je pasivna topologija. To znači da računala samo "slušaju" podatke koji se prenose preko mreže, ali ih ne premještaju od pošiljatelja do primatelja. Stoga, ako bilo koje računalo zakaže, to neće utjecati na rad mreže.

Kako bi se spriječilo reflektiranje električnih signala, na svakom kraju kabela postavljeni su završeci koji apsorbiraju te signale. Ako kabel pukne, jedan mu se kraj odvoji ili nema terminatora, cijela mreža pada („pada“).

S topologijom "zvijezda" Sva su računala kabelskim segmentima spojena na središnju komponentu - hub. Signali iz prijenosnog računala putuju kroz središte do svih ostalih.

U mrežama s topologijom zvijezda povezivanje računala u mrežu i upravljanje mrežom obavlja se centralno. Ali postoje i nedostaci: budući da su sva računala povezana na središnju točku, potrošnja kabela znatno se povećava za velike mreže, cijena mreže (plus hub) je viša, broj plug-in modula ograničen je brojem huba luke. Osim toga, ako centralna komponenta zakaže, cijela mreža će se isključiti. Ako samo jedno računalo (ili kabel koji ga povezuje s čvorištem) pokvari, samo to računalo neće moći slati ili primati podatke preko mreže. Ovaj kvar neće utjecati na druga računala na mreži. S topologijom "prsten" računala su spojena na kabel zatvoren u prsten. Signali se prenose duž prstena u jednom smjeru i prolaze kroz svako računalo. Za razliku od topologije pasivne sabirnice, svako računalo djeluje kao repetitor, pojačavajući signale i prosljeđujući ih sljedećem računalu. Stoga, ako jedno računalo zakaže, cijela mreža prestaje funkcionirati. Posljedično, teško je izolirati probleme, a promjena konfiguracije zahtijeva gašenje cijele mreže. Oprema za mreže s topologijom prstena je skuplja.

Prednosti uključuju: stabilnost mreže na preopterećenja (bez sudara, bez središnjeg čvora) i sposobnost pokrivanja velikog područja. Osim toga, broj korisnika nema veliki utjecaj na performanse mreže.

Konfiguracija fizičkih veza određena je električnim vezama između računala i može se razlikovati od konfiguracije logičkih veza između mrežnih čvorova. Logičke veze su rute prijenosa podataka između mrežnih čvorova.

Tipične topologije fizičkih veza su: mreža, mesh, sabirnica, prsten i zvjezdaste topologije.

Potpuno povezana topologija (slika 1.10, a) odgovara mreži u kojoj je svako računalo na mreži povezano sa svim ostalima.

Topologija mreže (mreža) dobiva se iz potpuno povezane uklanjanjem nekih mogućih veza (slika 1.10, b). U mreži s mesh topologijom izravno su povezana samo ona računala između kojih se odvija intenzivna razmjena podataka, a za razmjenu podataka između računala koja nisu izravno povezana koriste se tranzitni prijenosi preko međučvorova. Mrežasta topologija omogućuje povezivanje velikog broja računala i tipično je karakteristična za globalne mreže.

U mrežama s konfiguracijom prstena (slika 1.10, e), podaci se prenose duž prstena s jednog računala na drugo, obično u jednom smjeru. Ako računalo prepozna podatke kao "svoje", tada ih kopira u svoj interni međuspremnik. U mreži s prstenastom topologijom potrebno je poduzeti posebne mjere da se u slučaju kvara ili prekida veze bilo koje stanice ne prekine komunikacijski kanal između preostalih stanica.

5. Načela imenovanja i adresiranja u računalnim mrežama.

Jedan od problema koji se mora uzeti u obzir prilikom spajanja tri ili više računala je problem njihovog adresiranja. Nekoliko zahtjeva može se postaviti na adresu mrežnog čvora i njegovu odredišnu shemu.

Adresa mora jedinstveno identificirati računalo na mreži bilo koje veličine.

Shema dodjele adresa trebala bi minimalizirati ručni rad administratora i vjerojatnost duplih adresa.

Adresa mora imati hijerarhijsku strukturu, pogodnu za izgradnju velikih mreža. Ovaj problem dobro ilustriraju međunarodne poštanske adrese, koje dopuštaju poštanskoj službi koja organizira dostavu pisama između zemalja da koristi samo naziv zemlje primatelja i ne uzima u obzir naziv njegovog grada, a još manje ulice. U velike mreže, koji se sastoji od mnogo tisuća čvorova, nedostatak hijerarhije adresa može dovesti do velikih režijskih troškova - krajnji čvorovi i komunikacijska oprema morat će raditi s tablicama adresa koje se sastoje od tisuća unosa.

Adresa mora biti prikladna za korisnike mreže, što znači da mora imati simbolički prikaz, na primjer, Servers ili www.cisco.com.

Adresa bi trebala biti što je moguće kompaktnija kako ne bi preopteretila memoriju komunikacijske opreme - mrežnih adaptera, usmjerivača itd.

Hardverske adrese. Ove adrese su namijenjene malim i srednjim mrežama, tako da nemaju hijerarhijsku strukturu. Tipičan predstavnik ove vrste adresa je adresa adaptera lokalne mreže. Ovu adresu obično koristi samo oprema, pa je pokušavaju učiniti što kompaktnijom i zapisati je kao binarnu ili heksadecimalnu vrijednost, na primjer 0081005e24a8. Kod postavljanja hardverskih adresa obično nije potreban ručni rad, budući da ih u opremu ugrađuje proizvođač ili se generiraju automatski pri svakom pokretanju opreme, a jedinstvenost adrese unutar mreže osigurava oprema.

Simbolične adrese ili imena. Ove adrese su namijenjene da ih ljudi pamte i stoga obično nose semantičko opterećenje. Simboličke adrese jednostavne su za korištenje u malim i velikim mrežama.

Brojčane složene adrese. Simbolična imena su prikladna za ljude, ali zbog svog promjenjivog formata i potencijalno velike duljine, nisu vrlo ekonomična za prijenos preko mreže. Stoga se u mnogim slučajevima za rad u velikim mrežama kao adrese čvorova koriste numeričke kompozitne adrese fiksnih i kompaktnih formata. Tipični predstavnici ove vrste adresa su IP i IPX adrese.

Problem uspostave korespondencije između adresa različitih tipova, kojim se bavi servis razlučivanja naziva, može se riješiti potpuno centraliziranim ili distribuiranim sredstvima. U slučaju centraliziranog pristupa, jedno računalo (poslužitelj imena) je dodijeljeno na mreži, koje pohranjuje tablicu kako imena različitih tipova odgovaraju jedni drugima, na primjer, simbolička imena i numerički brojevi. Sva ostala računala kontaktiraju poslužitelj naziva kako bi pomoću simboličkog imena pronašla numerički broj računala s kojim trebaju razmijeniti podatke.

U drugom, distribuiranom pristupu, svako računalo samo rješava problem uspostavljanja korespondencije između imena. Na primjer, ako je korisnik odredio numerički broj za odredišni čvor, tada prije početka prijenosa podataka, računalo pošiljatelj šalje poruku svim računalima na mreži (ta se poruka naziva poruka emitiranja) tražeći od njih da identificiraju ovo numeričko ime . Sva računala, primivši ovu poruku, uspoređuju zadani broj sa svojim. Računalo koje ima podudaranje šalje odgovor koji sadrži adresu hardvera, nakon čega postaje moguće slati poruke preko lokalne mreže.

Distribuirani pristup je dobar jer ne uključuje raspodjelu posebno računalo, što također često zahtijeva ručno postavljanje tablice podudaranja imena. Nedostatak distribuiranog pristupa je potreba za emitiranim porukama - takve poruke preopterećuju mrežu, budući da zahtijevaju obaveznu obradu od strane svih čvorova, a ne samo odredišnog čvora. Stoga se distribuirani pristup koristi samo u malim lokalnim mrežama. U velikim mrežama distribucija emitiranih poruka po svim njezinim segmentima postaje gotovo nemoguća, pa ih karakterizira centralizirani pristup. Najpoznatiji centralizirani servis za rješavanje imena je Internetski sustav naziva domena (DNS).

6. Višerazinski pristup standardizaciji računalnih mreža. Pojmovi “protokol”, “sučelje”, “protokolni stog”. Karakteristike standardnih stekova komunikacijskih protokola.

Zajedno s autonomni rad značajno povećanje učinkovitosti korištenja računala može se postići njihovim kombiniranjem u računalne mreže(mreža).

Računalna mreža u širem smislu riječi odnosi se na bilo koji skup računala međusobno povezanih komunikacijskim kanalima za prijenos podataka.

Postoji niz dobrih razloga za povezivanje računala u mrežu. Prvo, dijeljenje resursa omogućuje više računala ili drugih uređaja da dijele pristup jednom disku (datotečnom poslužitelju), CD-ROM pogonu, pogonu trake, pisačima, ploterima, skenerima i drugoj opremi, što smanjuje troškove svakog pojedinog korisnika.

Drugo, osim dijeljenja skupih perifernih uređaja, moguće je na sličan način koristiti mrežne verzije aplikacijskog softvera. Treće, računalne mreže pružaju nove oblike interakcije između korisnika u jednom timu, na primjer, kada rade na zajedničkom projektu.

Četvrto, postaje moguće koristiti zajednička sredstva komunikacije između različitih aplikacijskih sustava (komunikacijske usluge, prijenos podataka i videa, govor itd.). Posebno je važna organizacija distribuirane obrade podataka. U slučaju centralizirane pohrane informacija, procesi osiguranja njihove cjelovitosti, kao i sigurnosne kopije, značajno su pojednostavljeni.

2. Osnovne programske i hardverske komponente mreže

Računalna mreža je složen kompleks međusobno povezanih i koordiniranih softverskih i hardverskih komponenti.

Proučavanje mreže kao cjeline pretpostavlja poznavanje principa rada njenih pojedinačnih elemenata:

Računala;

Komunikacijska oprema;

Operativni sustavi;

Mrežne aplikacije.

Cjelokupni hardverski i programski kompleks mreže može se opisati višeslojnim modelom. U srcu svake mreže je hardverski sloj standardiziranih računalnih platformi, tj. sustav krajnjeg korisnika mreže, koji može biti računalo ili terminalni uređaj (bilo koji ulazno/izlazni ili uređaj za prikaz informacija). Računala na mrežnim čvorovima ponekad se nazivaju host strojevi ili jednostavno hostovi.

Trenutno se u mrežama široko i uspješno koriste računala različitih klasa - od osobnih računala do velikih računala i superračunala. Skup računala na mreži mora odgovarati raznolikosti zadataka koje mreža rješava.

Drugi sloj je komunikacijska oprema. Iako su računala ključna za obradu podataka u mrežama, komunikacijski uređaji nedavno su počeli igrati jednako važnu ulogu.

Sustavi kabliranja, repetitori, mostovi, preklopnici, usmjerivači i modularna čvorišta prešli su iz pomoćnih mrežnih komponenti u bitne komponente, zajedno s računalima i sistemskim softverom, kako u pogledu njihovog utjecaja na performanse mreže tako iu pogledu troškova. Danas komunikacijski uređaj može biti složen, specijalizirani višeprocesor koji se mora konfigurirati, optimizirati i njime se mora upravljati.

Treći sloj koji čini mrežnu softversku platformu su operativni sustavi (OS). Učinkovitost cijele mreže ovisi o tome koji koncepti upravljanja lokalnim i distribuiranim resursima čine osnovu mrežnog OS-a.

Prilikom projektiranja mreže važno je razmotriti koliko lako određeni operativni sustav može komunicirati s drugim operativnim sustavima na mreži, koliko je siguran i siguran za podatke, u kojoj mjeri može povećati broj korisnika, može li prenijeti na drugu vrstu računala i mnoga druga razmatranja.

Najviši sloj mrežnih alata su različite mrežne aplikacije, kao što su mrežne baze podataka, sustavi pošte, alati za arhiviranje podataka, sustavi za automatizaciju timskog rada itd.

Važno je razumjeti raspon mogućnosti koje aplikacije pružaju za različite aplikacije i koliko su one kompatibilne s drugim mrežnim aplikacijama i operativnim sustavima.

Čak i kao rezultat prilično površnog ispitivanja umrežavanja, postaje jasno da je računalna mreža složen skup međusobno povezanih i koordiniranih softverskih i hardverskih komponenti. Proučavanje mreže kao cjeline pretpostavlja poznavanje principa rada njenih pojedinačnih elemenata:

računala;

komunikacijska oprema;

operativni sustavi;

mrežne aplikacije.

Cjelokupni hardverski i programski kompleks mreže može se opisati višeslojnim modelom. Srce svake mreže je hardverski sloj standardiziranih računalnih platformi. Trenutno se računala široko i uspješno koriste u mrežama. razne klase- od osobnih računala do velikih računala i superračunala. Skup računala na mreži mora odgovarati raznolikosti zadataka koje mreža rješava.

Drugi sloj je komunikacijska oprema. Iako su računala ključna za obradu podataka u mrežama, komunikacijski uređaji nedavno su počeli igrati jednako važnu ulogu. Sustavi kabliranja, repetitori, mostovi, preklopnici, usmjerivači i modularna čvorišta prešli su iz pomoćnih mrežnih komponenti u bitne komponente, zajedno s računalima i sistemskim softverom, kako u pogledu njihovog utjecaja na performanse mreže tako iu pogledu troškova. Danas komunikacijski uređaj može biti složen, specijalizirani višeprocesor koji se mora konfigurirati, optimizirati i njime se mora upravljati. Učenje kako komunikacijska oprema radi zahtijeva poznavanje velikog broja protokola koji se koriste u lokalnim i širokim mrežama.

Treći sloj koji čini mrežnu softversku platformu su operativni sustavi (OS). Učinkovitost cijele mreže ovisi o tome koji koncepti upravljanja lokalnim i distribuiranim resursima čine osnovu mrežnog OS-a. Prilikom projektiranja mreže važno je razmotriti koliko lako određeni operativni sustav može komunicirati s drugim operativnim sustavima na mreži, koliko je siguran i siguran za podatke, u kojoj mjeri može povećati broj korisnika, može li prenijeti na drugu vrstu računala i mnoga druga razmatranja.

Najviši sloj mrežnih alata su razne mrežne aplikacije, kao što su mrežne baze podataka, sustavi pošte, alati za arhiviranje podataka, sustavi za automatizaciju suradnje, itd. Vrlo je važno razumjeti raspon mogućnosti koje pružaju aplikacije za različita područja primjene, kao i znati koliko su kompatibilni s drugim mrežnim aplikacijama i operativnim sustavima.

Najjednostavniji slučaj interakcije između dva računala

U najjednostavnijem slučaju, interakcija računala može se ostvariti istim sredstvima koja se koriste za interakciju računala s periferijama, na primjer, preko RS-232C serijskog sučelja. Za razliku od interakcije računala sa periferni uređaj, kada program radi, u pravilu, samo na jednoj strani - na strani računala, u ovom slučaju postoji interakcija između dva programa koji se izvode na svakom računalu.

Program koji radi na jednom računalu ne može dobiti izravan pristup resursima drugog računala - njegovim diskovima, datotekama, pisaču. Ona samo može "pitati" program koji radi na računalu kojem ti resursi pripadaju. Ti se "zahtjevi" izražavaju kao poruke prenosi komunikacijskim kanalima između računala. Poruke mogu sadržavati ne samo naredbe za izvođenje određenih radnji, već i stvarne informacije (na primjer, sadržaj datoteke).

Razmotrimo slučaj kada korisnik radi s uređivač teksta na osobnom računalu A potrebno je pročitati dio datoteke koja se nalazi na disku osobnog računala B (slika 4). Pretpostavimo da smo ta računala povezali komunikacijskim kabelom preko COM portova koji, kao što je poznato, implementiraju RS-232C sučelje (takva se veza često naziva null modem). Da budemo sigurni, neka računala rade MS-DOS, iako to u ovom slučaju nije od suštinske važnosti.

Riža. 4. Interakcija između dva računala

Upravljački program COM porta zajedno s kontrolerom COM porta radi približno na isti način kao u gore opisanom slučaju interakcije između upravljačke jedinice i računala. Međutim, u ovom slučaju ulogu PU kontrolnog uređaja obavljaju kontroler i upravljački program COM porta drugog računala. Zajedno osiguravaju prijenos jednog bajta informacija putem kabela između računala. (U "pravim" lokalnim mrežama, slične funkcije prijenosa podataka na komunikacijsku liniju obavljaju mrežni adapteri i njihovi upravljački programi.)

Upravljački program računala B povremeno provjerava znak završetka prijema, postavljen od strane kontrolera kada se podaci ispravno prenose, i kada se pojavi, čita primljeni bajt iz međuspremnika kontrolera u RAM, čime ga čini dostupnim programima na računalu B. u nekim slučajevima, upravljački program se poziva asinkrono, prekidima iz kontrolera.

Dakle, programi računala A i B imaju sredstva za prijenos jednog bajta informacija. Ali zadatak koji se razmatra u našem primjeru mnogo je složeniji, jer je potrebno prenijeti ne jedan bajt, već određeni dio date datoteke. Sve dodatne probleme povezane s ovim moraju riješiti programi više razine od upravljačkih programa COM porta. Radi određenosti, takve ćemo programe računala A i B nazvati aplikacijom A odnosno aplikacijom B. Dakle, aplikacija A mora generirati poruku zahtjeva za aplikaciju B. Zahtjev mora navesti naziv datoteke, vrstu operacije (u ovom slučaju čitanje), pomak i veličinu područja datoteke koja sadrži potrebne podatke.

Za prijenos ove poruke računalu B, aplikacija A kontaktira upravljački program COM porta, govoreći mu adresu u RAM-u, gdje upravljački program pronalazi poruku i zatim je šalje bajt po bajt aplikaciji B. Aplikacija B, nakon što primi zahtjev, izvršava ga , odnosno čita potrebno područje datoteke s diska pomoću alata lokalnog OS-a u međuspremnik svojeg RAM memorija, a zatim pomoću upravljačkog programa COM porta očitane podatke prenosi komunikacijskim kanalom na računalo A, gdje dospijevaju u aplikaciju A.

Opisane funkcije aplikacije A mogao bi obavljati i sam program za uređivanje teksta, ali nije baš racionalno uključiti te funkcije u svaku aplikaciju - uređivače teksta, grafičke uređivače, sustave za upravljanje bazama podataka i druge aplikacije koje trebaju pristup datotekama. Mnogo je isplativije stvoriti poseban softverski modul koji će obavljati funkcije generiranja poruka zahtjeva i primanja rezultata za sve računalne aplikacije. Kao što je ranije spomenuto, takav servisni modul naziva se klijent. Na strani računala B mora raditi još jedan modul - poslužitelj koji stalno čeka zahtjeve za udaljenim pristupom datotekama koje se nalaze na disku ovog računala. Poslužitelj, nakon što je primio zahtjev s mreže, kontaktira lokalna datoteka i izvodi određene radnje s njim, moguće uz sudjelovanje lokalnog OS-a.

Softverski klijent i poslužitelj obavljaju sistemske funkcije za servisiranje zahtjeva aplikacija na računalu A za daljinski pristup datotekama na računalu B. Da bi aplikacije na računalu B mogle koristiti datoteke na računalu A, opisana shema mora biti simetrično dopunjena s klijent za računalo B i poslužitelj za računalo A.

Dijagram interakcije klijenta i poslužitelja s aplikacijama i operativnim sustavom prikazan je na sl. 5. Unatoč činjenici da smo razmotrili vrlo jednostavnu hardversku komunikacijsku shemu za računala, funkcije programa koji omogućuju pristup udaljenim datotekama vrlo su slične funkcijama modula mrežnog operacijskog sustava koji radi na mreži sa složenijim hardverskim vezama računala.

Riža. 5. Interakcija programskih komponenti pri povezivanju dva računala

Vrlo povoljno i korisna funkcija klijentski program je sposobnost razlikovanja zahtjeva za udaljena datoteka iz zahtjeva u lokalnu datoteku. Ako klijentski program to može učiniti, tada aplikacije ne moraju brinuti s kojom datotekom rade (lokalno ili udaljeno), klijentski program sam prepoznaje i preusmjerava zahtjev udaljenom stroju. Otuda naziv koji se često koristi za klijentski dio mrežnog OS-a - preusmjerivač. Ponekad su funkcije prepoznavanja odvojene u poseban softverski modul; u ovom slučaju se ne naziva cijeli klijentski dio preusmjerivačem, već samo ovaj modul.