Formål og en kort beskrivelse av hovedkomponenter i datanettverk.

Datanettverk kalt et sett med sammenkoblede og distribuerte datamaskiner over et bestemt territorium.

datanettverk– et datakompleks som inkluderer et geografisk distribuert system av datamaskiner og deres terminaler kombinert til et enkelt system.

I henhold til graden av geografisk distribusjon er datanettverk delt inn i lokale, byer, bedrifter, globale osv.

Datanettverket består av tre komponenter:

Dataoverføringsnettverk, inkludert dataoverføringskanaler og svitsjefasiliteter;

Datamaskiner, nettverk Data overføring;

Nettverk programvare.

datanettverk– Dette er et komplekst kompleks sammenkoblede programvare- og maskinvarekomponenter:

datamaskiner(vertsdatamaskiner, nettverksdatamaskiner, arbeidsstasjoner, servere) plassert i nettverksnoder;

nettverksoperativsystem og applikasjonsprogramvare, administrere datamaskiner;

kommunikasjonsutstyr– utstyr og dataoverføringskanaler med tilhørende periferiutstyr; grensesnittkort og enheter (nettverkskort, modemer); rutere og bytteenheter.

Programvare- og maskinvarekomponenter i et datanettverk

Datanettverk- et romlig distribuert system av programvare- og maskinvarekomponenter koblet sammen med datakommunikasjonslinjer.

Blant maskinvaren Datamaskiner og kommunikasjonsutstyr kan skilles fra hverandre. Programvarekomponenter består av operativsystemer og nettverksapplikasjoner.

For tiden brukes datamaskiner på nettverket forskjellige typer og klasser med ulike egenskaper. Dette er grunnlaget for ethvert datanettverk. Datamaskiner og deres egenskaper bestemmer egenskapene til et datanettverk. Men i I det siste og kommunikasjonsutstyr (kabelsystemer, repeatere, broer, rutere osv.) begynte å spille en like viktig rolle. Noen av disse enhetene, gitt deres kompleksitet, kostnader og andre egenskaper, kan kalles datamaskiner som løser svært spesifikke oppgaver for å sikre driften av nettverk.

Til effektivt arbeid nettverk brukes spesielle nettverksoperativsystemer (nettverks OS), som, i motsetning til personlige operativsystemer, er designet for å løse spesielle problemer med å administrere driften av et nettverk av datamaskiner. Nettverksoperativsystemer er installert på spesielt dedikerte datamaskiner.

Nettverksapplikasjoner– Dette er applikasjonsprogramvaresystemer som utvider mulighetene til nettverksoperativsystemer. Blant dem kan vi trekke frem utsendelser, gruppearbeidssystemer, nettverksdatabaser, etc.

Etter hvert som nettverksoperativsystemer utvikler seg, blir noen nettverksapplikasjonsfunksjoner vanlige operativsystemfunksjoner.

Alle enheter koblet til nettverket kan deles inn i tre funksjonsgrupper:

1) arbeidsstasjoner;

2) nettverksservere;

3) kommunikasjonsnoder.

1) Arbeidsstasjon En arbeidsstasjon er en personlig datamaskin koblet til et nettverk der en nettverksbruker utfører sitt arbeid. Hver arbeidsstasjon behandler sine egne lokale filer og bruker sitt eget operativsystem. Men samtidig er nettverksressurser tilgjengelig for brukeren.

Det er tre typer arbeidsstasjoner:

Arbeidsstasjon med lokal disk,

Diskløs arbeidsstasjon,

Ekstern arbeidsstasjon.

På en arbeidsstasjon med en disk (harddisk eller diskett) operativsystem lastet fra denne lokal disk. For en diskløs stasjon lastes operativsystemet fra filserverdisken. Denne funksjonen leveres av en spesiell brikke installert på nettverksadapteren til den diskløse stasjonen.

En ekstern arbeidsstasjon er en stasjon som kobles til et lokalt nettverk via telekommunikasjonskanaler (for eksempel ved hjelp av et telefonnettverk).

2) Nettverksserver, er en nettverksserver en datamaskin koblet til et nettverk og gir nettverksbrukere visse tjenester, for eksempel datalagring vanlig bruk, utskriftsjobber, behandling av en forespørsel til et DBMS, fjernbehandling av jobber, etc.

Basert på funksjonene som utføres, kan vi skille følgende grupper servere.

Filserver, filserver - en datamaskin som lagrer data fra nettverksbrukere og gir brukertilgang til disse dataene. Vanligvis har denne datamaskinen en stor mengde diskplass. Filserveren lar brukere få tilgang til delte data samtidig.

Filserveren utfører følgende funksjoner:

Datalagring;

Dataarkivering;

Data overføring.

Databaseserver - en datamaskin som utfører funksjonene med å lagre, behandle og administrere databasefiler (DB).

Databaseserveren utfører følgende funksjoner:

Lagre databaser, opprettholde deres integritet, fullstendighet og relevans;

Motta og behandle forespørsler til databaser, samt sende behandlingsresultater til arbeidsstasjonen;

Koordinering av dataendringer gjort av forskjellige brukere;

Brukerstøtte distribuerte databaser data, interaksjon med andre databaseservere lokalisert på et annet sted.

Applikasjonsserver, applikasjonsserver - en datamaskin som brukes til å kjøre brukerapplikasjoner.

Kommunikasjonsserver, kommunikasjonsserver - en enhet eller datamaskin som gir brukere av lokale nettverk transparent tilgang til deres serielle porter input/output.

Ved å bruke en kommunikasjonsserver kan du opprette et delt modem ved å koble det til en av serverens porter. Brukeren, som har koblet seg til kommunikasjonsserveren, kan arbeide med et slikt modem på samme måte som om modemet var koblet direkte til arbeidsstasjonen.

En tilgangsserver er en dedikert datamaskin som tillater ekstern behandling av oppgaver. Programmer initiert fra en ekstern arbeidsstasjon kjøres på denne serveren.

Kommandoer som legges inn av brukeren fra tastaturet mottas fra den eksterne arbeidsstasjonen, og resultatene av oppgaven returneres.

Faksserver, faksserver - en enhet eller datamaskin som sender og mottar faksmeldinger til lokale nettverksbrukere.

Server Reserver eksemplar data, backupserver - en enhet eller datamaskin som løser problemet med å lage, lagre og gjenopprette kopier av data som ligger på filservere og arbeidsstasjoner. En av nettverksfilserverne kan brukes som en slik server.

Det skal bemerkes at alle de listede servertypene kan operere på én datamaskin dedikert for disse formålene.

3) Kommunikasjonsnodene til nettverket inkluderer følgende enheter:

Repeatere;

Brytere (broer);

rutere;

Lengden på nettverket og avstanden mellom stasjonene bestemmes først og fremst av de fysiske egenskapene til overføringsmediet (koaksialkabel, tvunnet par osv.). Ved overføring av data i et hvilket som helst miljø oppstår signaldemping, noe som fører til avstandsbegrensninger. For å overvinne denne begrensningen og utvide nettverket, er spesielle enheter installert - repeatere, broer og brytere. Den delen av nettverket som ikke inkluderer utvidelsesenheten kalles vanligvis et nettverkssegment.

Repeater, repeater - en enhet som forsterker eller regenererer et signal mottatt av den. Repeateren, etter å ha mottatt en pakke fra ett segment, sender den til alle andre. I dette tilfellet kobler ikke repeateren fra segmentene som er festet til den. Til enhver tid, i alle segmenter som er koblet til av repeateren, støttes datautveksling kun mellom to stasjoner.

Bytte om, switch, bridge, bridge er en enhet som, som en repeater, lar deg kombinere flere segmenter. I motsetning til en repeater, kobler en bro segmentene som er koblet til den, det vil si at den samtidig støtter flere datautvekslingsprosesser for hvert par stasjoner av forskjellige segmenter.

Ruter- en enhet som kobler til nettverk av en eller forskjellige typer ved å bruke én datautvekslingsprotokoll. Ruteren analyserer destinasjonsadressen og ruter dataene langs den optimale ruten.

Inngangsport er en enhet som lar deg organisere datautveksling mellom ulike nettverksobjekter bruke forskjellige datautvekslingsprotokoller.

De viktigste maskinvarekomponentene i nettverket er følgende:

1. Abonnentsystemer: datamaskiner (arbeidsstasjoner eller klienter og servere); skrivere; skannere osv.

2. Nettverksmaskinvare: nettverksadaptere; konsentratorer (huber); broer; rutere osv.

3. Kommunikasjonskanaler: kabler; koblinger; enheter for overføring og mottak av data i trådløs teknologi.

De viktigste programvarekomponentene i nettverket er følgende:

1. Nettverksoperativsystemer, hvor de mest kjente av dem er: MS Windows; LANtastic; NetWare; Unix; Linux, etc.

2. Nettverksprogramvare(Nettverkstjenester): nettverksklient; LAN-kort; protokoll; service fjerntilgang.

LAN (lokal datanettverk) er en samling av datamaskiner, kommunikasjonskanaler, nettverksadaptere kjører et nettverksoperativsystem og nettverksprogramvare.

I et LAN kalles hver PC en arbeidsstasjon, med unntak av en eller flere datamaskiner som er laget for å tjene som servere. Hver arbeidsstasjon og server har nettverkskort (adaptere) som er koblet til hverandre gjennom fysiske kanaler. I tillegg til det lokale operativsystemet, kjører hver arbeidsstasjon nettverksprogramvare som lar stasjonen kommunisere med filserveren.

Datamaskinene som er inkludert i LAN-klient-server-arkitekturen er delt inn i to typer: arbeidsstasjoner, eller klienter, beregnet for brukere, og servere, som som regel er utilgjengelige for vanlige brukere og er designet for å administrere nettverksressurser.

Arbeidsstasjoner

En arbeidsstasjon er abonnentsystem, spesialisert på å løse visse oppgaver og bruke nettverksressurser. Arbeidsstasjonens nettverksprogramvare inkluderer følgende tjenester:

Klient for nettverk;

Fil- og skrivertilgangstjeneste;

Nettverksprotokoller for av denne typen nettverk;

Nettverkskort;

Kontroller for fjerntilgang.

Arbeidsstasjonen er forskjellig fra en vanlig frittstående personlig datamaskin følgende:

Tilgjengelighet nettverkskort(nettverksadapter) og kommunikasjonskanal;

Ytterligere meldinger vises på skjermen mens operativsystemet lastes, og informerer deg om at nettverksoperativsystemet lastes;

Før du begynner, må du gi nettverksprogramvaren et brukernavn og passord. Dette kalles prosedyren for nettverkspålogging;

Etter tilkobling til LAN, vises flere nettverksdiskstasjoner;

det blir mulig å bruke nettverksutstyr, som kan ligge langt fra arbeidsplassen.

Nettverksadaptere

For å koble en PC til et nettverk, trenger du en grensesnittenhet kalt en nettverksadapter, grensesnitt, modul eller kort. Den passer inn i sporet hovedkort. Nettverkskort er installert på hver arbeidsstasjon og på filserveren. Arbeidsstasjonen sender en forespørsel gjennom nettverksadapteren til filserveren og mottar et svar gjennom nettverksadapteren når filserveren er klar.

Nettverksadaptere, sammen med nettverksprogramvare, er i stand til å gjenkjenne og håndtere feil som kan oppstå på grunn av elektrisk interferens, kollisjoner eller dårlig maskinvareytelse.

Ulike typer nettverkskort skiller seg ikke bare i deres metoder for å få tilgang til kommunikasjonskanalen og protokollene, men også i følgende parametere:

Overføringshastighet;

Pakkebufferstørrelse;

Type dekk;

Buss ytelse;

Kompatibel med ulike mikroprosessorer;

Bruk av direkte minnetilgang (DMA);

Adressering av I/O-porter og avbruddsforespørsler;

koblingsdesign.

Kombinasjonen av komponentene diskutert ovenfor til et nettverk kan gjøres forskjellige måter og midler. Basert på sammensetningen av deres komponenter, metoder for tilkobling, bruksomfang og andre egenskaper, kan nettverk deles inn i klasser på en slik måte at tilhørigheten til det beskrevne nettverket til en bestemt klasse kan karakterisere egenskapene og kvalitetsparametrene tilstrekkelig. av nettverket.

Imidlertid er denne typen klassifisering av nettverk ganske vilkårlig. Den mest utbredte i dag er inndelingen av datanettverk basert på territoriell plassering. Basert på denne funksjonen er nettverk delt inn i tre hovedklasser: ·

LAN - lokale nettverk; ·
MAN - Metropolitan Area Networks. ·
WAN - globale nettverk (Wide Area Networks);

Et lokalnettverk (LAN) er et kommunikasjonssystem som støtter en eller flere høyhastighetsoverføringskanaler innenfor en bygning eller et annet begrenset område digital informasjon, levert til tilkoblede enheter for kortvarig eksklusiv bruk. Områdene som dekkes av stoffet kan variere betydelig.
Lengden på kommunikasjonslinjer for noen nettverk kan ikke være mer enn 1000 m, mens andre nettverk er i stand til å betjene en hel by. De betjente områdene kan være fabrikker, skip, fly, samt institusjoner, universiteter og høyskoler. Som regel brukes koaksialkabler som overføringsmedium, selv om nettverk på tvunnet par og optisk fiber blir stadig mer utbredt, og nylig har også teknologien til trådløse lokale nettverk vært i rask utvikling, som bruker en av tre typer stråling: bredbånd radiosignaler, laveffekts stråling ultrahøye frekvenser (mikrobølgestråling) og infrarøde stråler.
Korte avstander mellom nettverksnoder, overføringsmediet som brukes og den tilhørende lave sannsynligheten for feil i de overførte dataene gjør det mulig å opprettholde høye valutakurser - fra 1 Mbit/s til 100 Mbit/s (for tiden er det allerede industrielle design av LAN med hastigheter i størrelsesorden 1 Gbit/s ).

Bynett dekker som regel en gruppe bygninger og er implementert på fiberoptiske eller bredbåndskabler. I henhold til deres egenskaper er de mellomliggende mellom lokale og globale nettverk. Nylig, i forbindelse med legging av høyhastighets og pålitelige fiberoptiske kabler i by- og intercityområder, og nye lovende nettverksprotokoller, for eksempel ATM (Asynchronous Transfer Mode), som i fremtiden kan brukes i både lokale og globale nettverk.

Globale nettverk, i motsetning til lokale, dekker som regel mye større territorier og til og med de fleste regioner på kloden (et eksempel er Internett). For tiden brukes analoge eller digitale kablede kanaler som overføringsmedium i globale nettverk, så vel som satellittkanaler kommunikasjon (vanligvis for kommunikasjon mellom kontinenter). Begrensninger på overføringshastighet (opptil 28,8 Kbps på analoge kanaler og opptil 64 Kbps på brukerseksjoner digitale kanaler) og den relativt lave påliteligheten til analoge kanaler, som krever bruk av feildeteksjons- og korrigeringsverktøy på lavere nivåer av protokoller, reduserer hastigheten på datautveksling i globale nettverk betydelig sammenlignet med lokale.
Det er andre klassifiseringsfunksjoner til datanettverk. For eksempel:

I henhold til driftsomfanget kan nettverk deles inn i banknettverk, nettverk av vitenskapelige institusjoner, universitetsnettverk;

Ut fra driftsformen kan vi skille ut kommersielle nettverk og gratis nettverk, bedrifts- og offentlige nettverk;

Basert på arten av de implementerte funksjonene, er nettverk delt inn i beregningsbaserte, designet for å løse kontrollproblemer basert på beregningsmessig behandling av innledende informasjon; informasjon, beregnet på å innhente referansedata på forespørsel fra brukere; blandet, der databehandling og informasjonsfunksjoner er implementert;

Datanettverk deles etter kontrollmetoden inn i nettverk med desentralisert, sentralisert og blandet kontroll. I det første tilfellet inkluderer hver datamaskin som er inkludert i nettverket et komplett sett programvareå koordinere pågående nettverksdrift. Nettverk av denne typen er komplekse og ganske dyre, siden operativsystemene til individuelle datamaskiner er utviklet med fokus på kollektiv tilgang til nettverkets felles minnefelt. I blandede nettverk, under sentralisert kontroll, løses oppgaver som har høyeste prioritet og som regel er knyttet til behandling av store mengder informasjon;

I henhold til programvarekompatibilitet kan nettverk være homogene eller homogene (bestående av programvarekompatible datamaskiner) og heterogene eller heterogene (hvis datamaskinene som inngår i nettverket er programvareinkompatible).

. Spesifiser hovedformålet med et datanettverk

2016-02-17

Spesifiser hovedformålet med et datanettverk

Datanettverk. Forelesningsnotater

1. Grunnleggende programvare- og maskinvarekomponenter i nettverket. Begrepene "klient", "server", "nettverkstjeneste".

Datanettverk er et komplekst sett med sammenkoblede og koordinerte programvare- og maskinvarekomponenter.

Hovedformålet med et datanettverk er:

Informasjonsdeling;

deling av utstyr og programvare;

sentralisert administrasjon og vedlikehold.

Hovedkomponenter i et datanettverk:

Datamaskiner (maskinvarelag);

Kommunikasjonsutstyr;

Nettverksoperativsystemer;

Nettverksapplikasjoner.

Hele nettverksmaskinvare- og programvarekomplekset kan beskrives flerlagsmodell. I kjernen ethvert nettverk ligger maskinvarelag standardiserte dataplattformer. Det andre laget er kommunikasjonsutstyr. Selv om datamaskiner er sentrale for databehandling i nettverk, har kommunikasjonsenheter nylig begynt å spille en like viktig rolle. Kablingssystemer, repeatere, broer, brytere, rutere og modulære huber har gått fra å være hjelpenettverkskomponenter til å bli essensielle komponenter, sammen med datamaskiner og systemprogramvare, både når det gjelder deres innvirkning på nettverksytelse og kostnader.

Tredje lag, som danner programvareplattformen til nettverket, er operativsystemer (OS). Effektiviteten til hele nettverket avhenger av hvilke konsepter for håndtering av lokale og distribuerte ressurser som ligger til grunn for nettverkets OS.

Det øverste laget er forskjellig nettverksapplikasjoner som nettverksdatabaser, postsystemer, dataarkiveringsverktøy,er, etc.

Nettverksapplikasjonen er distribuert program, dvs. et program som består av flere samvirkende deler, som hver kjører på en egen datamaskin på nettverket.

Serverprogram– et spesielt program utviklet for å betjene forespørsler om tilgang til ressursene til en gitt datamaskin fra andre datamaskiner på nettverket. Servermodulen er konstant i standby-modus for forespørsler som kommer over nettverket.

Klientprogram- et spesielt program designet for å komponere og sende forespørsler om tilgang til eksterne ressurser, samt motta og vise informasjon på brukerens datamaskin.

Nettverkstjeneste- et par klient-servermoduler som gir delt brukertilgang til en bestemt type ressurs. Vanligvis støtter et nettverksoperativsystem flere typer nettverkstjenester for sine brukere - filtjeneste, utskriftstjeneste, tjeneste E-post, fjerntilgangstjeneste osv. (Eksempler på nettverkstjenester - WWW, FTP, UseNet).

Begrepene "klient" og "server" brukes ikke bare for å referere til programvaremoduler, men også til datamaskiner koblet til nettverket. Hvis en datamaskin gir ressursene sine til andre datamaskiner på nettverket, kalles den en server, og hvis den forbruker dem, kalles den en klient. Noen ganger kan den samme datamaskinen samtidig spille rollene som både server og klient.

2. Klassifisering av datanettverk.

Når de klassifiserer nettverk etter territoriell basis, skiller de mellom lokale (LAN), globale (WAN) og storbynettverk (MAN).

LAN - konsentrert i et område på ikke mer enn 1-2 km; bygget ved hjelp av dyre høykvalitets kommunikasjonslinjer, som gjør det mulig, ved hjelp av enkle dataoverføringsmetoder, å oppnå høye datautvekslingshastigheter i størrelsesorden 100 Mbit/s. Tjenestene som tilbys er varierte og involverer vanligvis online implementering.

WAN - kobler sammen datamaskiner spredt over hundrevis og tusenvis av kilometer. Ofte brukes eksisterende kommunikasjonslinjer av lav kvalitet. Lavere dataoverføringshastigheter enn i lokale nettverk (ti titalls kilobits per sekund) begrenser spekteret av tjenester som tilbys for filoverføring, hovedsakelig ikke online, men bakgrunn, ved hjelp av e-post. For stabil overføring av diskrete data brukes mer komplekse metoder og utstyr enn i lokale nettverk.

MAN - innta en mellomposisjon mellom lokale og globale nettverk. Med tilstrekkelig store avstander mellom noder (tivis av kilometer) har de høykvalitets kommunikasjonslinjer og høye valutakurser, noen ganger til og med høyere enn i klassiske lokale nettverk. Som for lokale nettverk, når man bygger en MAN, brukes ikke eksisterende kommunikasjonslinjer, men legges på nytt.

Avhengig av omfanget av produksjonsenheten som nettverket opererer innenfor, skilles avdelingsnettverk, campusnettverk og bedriftsnettverk.

Avdelingsnettverk brukes av en liten gruppe ansatte primært med det formål å dele dyre periferiutstyr, applikasjoner og data; ha en eller to filservere og ikke mer enn tretti brukere; vanligvis ikke delt inn i undernett; opprettes på grunnlag av noen nettverksteknologi; kan arbeide på grunnlag av peer-to-peer nettverksoperativsystemer.

Campusnettverk kombinerer nettverk av avdelinger innenfor en enkelt bygning eller et enkelt område på flere kvadratkilometer, uten å bruke globale forbindelser. På campusnettverksnivå oppstår det utfordringer med å integrere og administrere heterogen maskinvare og programvare.

Bedriftsnettverk kobler sammen et stort antall datamaskiner i alle områder av en enkelt bedrift. Et bedriftsnettverk er preget av:

o skala - tusenvis av brukerdatamaskiner, hundrevis av servere, enorme datamengder lagret og overført over kommunikasjonslinjer, mange forskjellige applikasjoner;

o høy grad av heterogenitet - typer datamaskiner, kommunikasjonsutstyr, operativsystemer og applikasjoner er forskjellige;

o bruk av globale forbindelser - filialnettverk er koblet til ved hjelp av telekommunikasjonsmidler, inkludert telefonkanaler, radiokanaler og satellittkommunikasjon.

3. Hovedtrekk ved moderne datanettverk.

Kvaliteten på nettverksdrift er preget av følgende egenskaper: ytelse, pålitelighet, kompatibilitet, administrerbarhet, sikkerhet, utvidbarhet og skalerbarhet.

Det er to hovedtilnærminger for å sikre nettverkskvalitet. Den første er at nettverket garanterer at brukeren overholder en viss numerisk verdi av indikatoren for tjenestekvalitet. For eksempel kan rammerelé- og ATM-nettverk garantere brukeren et gitt nivå av gjennomstrømning. I den andre tilnærmingen (best innsats) prøver nettverket å betjene brukeren så effektivt som mulig, men garanterer ingenting.

Hovedkarakteristikkene til nettverksytelse inkluderer: responstid, som er definert som tiden mellom forekomsten av en forespørsel om en nettverkstjeneste og mottak av et svar på den; gjennomstrømning, som reflekterer mengden data som sendes av nettverket per tidsenhet, og overføringsforsinkelse, som er lik intervallet mellom øyeblikket en pakke ankommer inngangen til evt. nettverksenhet og øyeblikket det dukker opp ved utgangen av denne enheten.

Ulike egenskaper brukes for å vurdere påliteligheten til nettverk, inkludert: tilgjengelighetsfaktor, som betyr hvor lang tid systemet kan brukes; sikkerhet, det vil si systemets evne til å beskytte data mot uautorisert tilgang; feiltoleranse - evnen til et system til å fungere under forhold med feil på noen av elementene.

Utvidbarhet betyr muligheten til relativt enkelt å legge til individuelle nettverkselementer (brukere, datamaskiner, applikasjoner, tjenester), øke lengden på nettverkssegmenter og erstatte eksisterende utstyr med kraftigere.

Skalerbarhet gjør at nettverket lar deg øke antall noder og lengden på tilkoblinger innenfor et veldig bredt område, samtidig som nettverksytelsen ikke forringes.

Gjennomsiktighet er evnen til et nettverk til å skjule detaljer om sin interne struktur for brukeren, og dermed forenkle hans arbeid på nettverket.

Nettverkshåndterbarhet innebærer muligheten til sentralt å overvåke statusen til hovedelementene i nettverket, identifisere og løse problemer som oppstår under nettverksdrift, utføre ytelsesanalyse og planlegge nettverksutvikling.

Interoperabilitet betyr at nettverket kan romme et bredt utvalg av programvare og maskinvare.

4. Konseptet "topologi". Fysisk og logisk topologi til CS. Grunnleggende CS-topologier.

Topologi – konfigurasjon av fysiske forbindelser mellom nettverksnoder. Nettverksegenskaper avhenger av typen topologi som er installert. Spesielt påvirker valget av en bestemt topologi:

Sammensetningen av nødvendig nettverksutstyr;

Nettverksutstyr evner;

Mulighet for nettverksutvidelse;

Nettverksadministrasjonsmetode.

Begrepet "CS-topologi" kan bety fysisk topologi (konfigurasjon av fysiske forbindelser) eller logisk topologi– signaloverføringsruter mellom nettverksnoder. De fysiske og logiske topologiene til CS kan være de samme eller forskjellige. Lokale nettverk bygges på grunnlag tre grunnleggende topologier, kjent som:

felles buss (buss);

stjerne

ringe.

I topologi felles buss det brukes én kabel som alle datamaskiner på nettverket er koblet til. Det er enkelt å koble nye noder til et slikt nettverk.

Bare én datamaskin kan sende om gangen. Data overføres til alle datamaskiner på nettverket; Det er imidlertid bare datamaskinen med adresse som samsvarer med mottakerens adresse som mottar informasjonen.

Bussen er en passiv topologi. Dette betyr at datamaskiner bare «lytter» til data som sendes over nettverket, men ikke flytter dem fra avsender til mottaker. Derfor, hvis en datamaskin svikter, vil det ikke påvirke driften av nettverket.

For å forhindre at elektriske signaler reflekteres, er det installert terminatorer i hver ende av kabelen for å absorbere disse signalene. Hvis en kabel ryker, en av endene kobles fra, eller det ikke er noen terminator, svikter hele nettverket ("faller").

Med topologi "stjerne" Alle datamaskiner er koblet ved hjelp av kabelsegmenter til en sentral komponent - en hub. Signaler fra den overførende datamaskinen går gjennom huben til alle andre.

I nettverk med stjernetopologi utføres tilkobling av datamaskiner til nettverket og administrasjon av nettverket sentralt. Men det er også ulemper: siden alle datamaskiner er koblet til et sentralt punkt, øker kabelforbruket betydelig for store nettverk, kostnaden for nettverket (pluss hub) er høyere, antall plug-in-moduler begrenses av antall hub havner. I tillegg, hvis en sentral komponent svikter, vil hele nettverket slå seg av. Hvis bare én datamaskin (eller kabelen som kobler den til huben) feiler, er det bare denne datamaskinen som ikke vil kunne overføre eller motta data over nettverket. Denne feilen vil ikke påvirke andre datamaskiner på nettverket. Med topologi "ringe" datamaskiner er koblet til en kabel lukket i en ring. Signaler sendes langs ringen i én retning og passerer gjennom hver datamaskin. I motsetning til en passiv busstopologi, fungerer hver datamaskin som en repeater, som forsterker signalene og sender dem videre til neste datamaskin. Derfor, hvis en datamaskin svikter, slutter hele nettverket å fungere. Følgelig er det vanskelig å isolere problemer, og endring av konfigurasjonen krever at hele nettverket slås av. Utstyr for nettverk med ringtopologi er dyrere.

Fordelene inkluderer: nettverksstabilitet mot overbelastning (ingen kollisjoner, ingen sentral node) og muligheten til å dekke et stort område. I tillegg har ikke antall brukere noen stor innvirkning på nettverksytelsen.

Konfigurasjonen av fysiske forbindelser bestemmes av de elektriske forbindelsene mellom datamaskiner og kan avvike fra konfigurasjonen av logiske forbindelser mellom nettverksnoder. Logiske forbindelser er dataoverføringsruter mellom nettverksnoder.

Typiske fysiske koblingstopologier er: mesh-, mesh-, buss-, ring- og stjernetopologier.

En fullt tilkoblet topologi (fig. 1.10, a) tilsvarer et nettverk der hver datamaskin på nettverket er koblet til alle de andre.

En masketopologi (mesh) oppnås fra en helt tilkoblet en ved å fjerne noen mulige forbindelser (fig. 1.10, b). I et nettverk med mesh-topologi er bare de datamaskinene som intensiv datautveksling skjer mellom direkte koblet, og for datautveksling mellom datamaskiner som ikke er direkte tilkoblet, brukes transittoverføringer gjennom mellomnoder. Mesh-topologien tillater tilkobling av et stort antall datamaskiner og er typisk karakteristisk for globale nettverk.

I nettverk med ringkonfigurasjon (fig. 1.10, e) overføres data langs ringen fra en datamaskin til en annen, vanligvis i én retning. Hvis datamaskinen gjenkjenner dataene som "sin egen", kopierer den dem til den interne bufferen. I et nettverk med ringtopologi er det nødvendig å ta spesielle tiltak slik at kommunikasjonskanalen mellom de gjenværende stasjonene ikke blir avbrutt i tilfelle feil eller frakobling av en stasjon.

5. Prinsipper for navngivning og adressering i datanettverk.

Et av problemene som må tas i betraktning når du kobler til tre eller flere datamaskiner, er problemet med å løse dem. Det kan stilles flere krav til nettverksnodens adresse og destinasjonsskjemaet.

Adressen må identifisere en datamaskin på et nettverk av en hvilken som helst størrelse.

Adressetildelingsordningen skal minimere det manuelle arbeidet til administratoren og sannsynligheten for dupliserte adresser.

Adressen må ha en hierarkisk struktur, praktisk for å bygge store nettverk. Dette problemet er godt illustrert av internasjonale postadresser, som lar posttjenesten som organiserer utlevering av brev mellom land kun bruke navnet på mottakerens land og ikke ta hensyn til navnet på byen hans, langt mindre gaten. I store nettverk, bestående av mange tusen noder, kan mangelen på adressehierarki føre til store overheadkostnader - endenoder og kommunikasjonsutstyr vil måtte operere med adressetabeller som består av tusenvis av oppføringer.

Adressen må være praktisk for nettverksbrukere, noe som betyr at den må ha en symbolsk representasjon, for eksempel Servere eller www.cisco.com.

Adressen skal være så kompakt som mulig for ikke å overbelaste minnet til kommunikasjonsutstyr - nettverksadaptere, rutere, etc.

Maskinvareadresser. Disse adressene er ment for et lite til mellomstort nettverk, så de har ikke en hierarkisk struktur. En typisk representant for denne typen adresse er adressen til et lokalt nettverkskort. Denne adressen brukes vanligvis bare av utstyr, så de prøver å gjøre den så kompakt som mulig og skrive den som en binær eller heksadesimal verdi, for eksempel 0081005e24a8. Ved innstilling av maskinvareadresser er det vanligvis ikke nødvendig med manuelt arbeid, siden de enten er innebygd i utstyret av produsenten eller genereres automatisk hver gang utstyret startes, og det unike til adressen i nettverket sikres av utstyret.

Symboliske adresser eller navn. Disse adressene er ment å bli husket av folk og har derfor vanligvis en semantisk belastning. Symboliske adresser er enkle å bruke i både små og store nettverk.

Numeriske sammensatte adresser. Symbolske navn er praktiske for mennesker, men på grunn av deres variable format og potensielt store lengde, er de ikke veldig økonomiske å overføre over et nettverk. Derfor, i mange tilfeller, for å jobbe i store nettverk, brukes numeriske sammensatte adresser av faste og kompakte formater som nodeadresser. Typiske representanter for denne typen adresser er IP- og IPX-adresser.

Problemet med å etablere korrespondanse mellom adresser av ulike typer, som håndteres av navneløsningstjenesten, kan løses enten ved fullstendig sentraliserte eller distribuerte midler. Ved en sentralisert tilnærming tildeles én datamaskin (navneserver) på nettverket, som lagrer en tabell over hvordan navn av ulike typer samsvarer med hverandre, for eksempel symbolske navn og numeriske tall. Alle andre datamaskiner kontakter navneserveren for å bruke det symbolske navnet for å finne det numeriske nummeret til datamaskinen de trenger å utveksle data med.

I en annen, distribuert tilnærming løser hver datamaskin selv problemet med å etablere korrespondanse mellom navn. For eksempel, hvis brukeren spesifiserte et numerisk nummer for destinasjonsnoden, før dataoverføringen begynner, sender den avsendende datamaskinen en melding til alle datamaskiner på nettverket (denne meldingen kalles en kringkastingsmelding) og ber dem identifisere dette numeriske navnet . Alle datamaskiner som har mottatt denne meldingen, sammenligner det gitte nummeret med sitt eget. Datamaskinen som har et samsvar sender et svar som inneholder maskinvareadressen, hvoretter det blir mulig å sende meldinger over det lokale nettverket.

Den distribuerte tilnærmingen er god fordi den ikke innebærer tildeling spesiell datamaskin, som også ofte krever at du manuelt setter opp en navnesamsvarstabell. Ulempen med den distribuerte tilnærmingen er behovet for kringkastingsmeldinger - slike meldinger overbelaster nettverket, siden de krever obligatorisk behandling av alle noder, og ikke bare destinasjonsnoden. Derfor brukes den distribuerte tilnærmingen bare i små lokale nettverk. I store nettverk blir distribusjonen av kringkastede meldinger på tvers av alle segmentene nesten umulig, så de er preget av en sentralisert tilnærming. Den mest kjente sentraliserte navneløsningstjenesten er Internetts Domain Name System (DNS).

6. Flernivåtilnærming til standardisering i datanettverk. Konseptene "protokoll", "grensesnitt", "protokollstabel". Kjennetegn på standard kommunikasjonsprotokollstabler.

Sammen med autonom drift en betydelig økning i effektiviteten ved bruk av datamaskiner kan oppnås ved å kombinere dem til datanettverk(Nettverk).

Et datanettverk i ordets vid betydning refererer til ethvert sett med datamaskiner som er koblet til hverandre via kommunikasjonskanaler for dataoverføring.

Det er en rekke gode grunner til å koble datamaskiner sammen i et nettverk. For det første lar ressursdeling flere datamaskiner eller andre enheter dele tilgang til en enkelt disk (filserver), CD-ROM-stasjon, båndstasjon, skrivere, plottere, skannere og annet utstyr, noe som reduserer kostnadene for hver enkelt bruker.

For det andre, i tillegg til å dele dyre perifere enheter, er det mulig å bruke nettverksversjoner av applikasjonsprogramvare på samme måte. For det tredje gir datanettverk nye former for interaksjon mellom brukere i ett team, for eksempel når de jobber med et felles prosjekt.

For det fjerde blir det mulig å bruke felles kommunikasjonsmidler mellom ulike applikasjonssystemer (kommunikasjonstjenester, data- og videooverføring, tale osv.). Av spesiell betydning er organiseringen av distribuert databehandling. Når det gjelder sentralisert lagring av informasjon, forenkles prosessene for å sikre dens integritet, samt sikkerhetskopiering, betydelig.

2. Grunnleggende programvare- og maskinvarekomponenter i nettverket

Datanettverk er et komplekst kompleks av sammenkoblede og koordinerte programvare- og maskinvarekomponenter.

Å studere nettverket som helhet forutsetter kunnskap om driftsprinsippene til dets individuelle elementer:

Datamaskiner;

Kommunikasjonsutstyr;

Operativsystemer;

Nettverksapplikasjoner.

Hele nettverksmaskinvare- og programvarekomplekset kan beskrives med en flerlagsmodell. I hjertet av ethvert nettverk er et maskinvarelag av standardiserte dataplattformer, dvs. systemet til sluttbrukeren av nettverket, som kan være en datamaskin eller en terminalenhet (en hvilken som helst inn-/utdata- eller informasjonsvisningsenhet). Datamaskiner på nettverksnoder kalles noen ganger vertsmaskiner eller ganske enkelt verter.

For tiden er datamaskiner av forskjellige klasser mye og vellykket brukt i nettverk - fra personlige datamaskiner til stormaskiner og superdatamaskiner. Settet med datamaskiner på nettverket må samsvare med mangfoldet av oppgaver som løses av nettverket.

Det andre laget er kommunikasjonsutstyr. Selv om datamaskiner er sentrale for databehandling i nettverk, har kommunikasjonsenheter nylig begynt å spille en like viktig rolle.

Kablingssystemer, repeatere, broer, brytere, rutere og modulære huber har gått fra å være hjelpenettverkskomponenter til å bli essensielle komponenter, sammen med datamaskiner og systemprogramvare, både når det gjelder deres innvirkning på nettverksytelse og kostnader. I dag kan en kommunikasjonsenhet være en kompleks, spesialisert multiprosessor som må konfigureres, optimaliseres og administreres.

Det tredje laget som danner nettverksprogramvareplattformen er operativsystemer (OS). Effektiviteten til hele nettverket avhenger av hvilke konsepter for håndtering av lokale og distribuerte ressurser som ligger til grunn for nettverkets OS.

Ved utforming av et nettverk er det viktig å vurdere hvor enkelt et gitt operativsystem kan samhandle med andre operativsystemer på nettverket, hvor sikkert og sikkert det er for data, i hvilken grad det kan øke antall brukere, om det kan overføres til en annen type datamaskin, og mange andre hensyn.

Det øverste laget av nettverksverktøy er ulike nettverksapplikasjoner, for eksempel nettverksdatabaser, postsystemer, dataarkiveringsverktøy,er, etc.

Det er viktig å forstå utvalget av funksjoner som applikasjoner gir for forskjellige applikasjoner og hvor kompatible de er med andre nettverksapplikasjoner og operativsystemer.

Selv som et resultat av en ganske overfladisk undersøkelse av nettverk, blir det klart at et datanettverk er et komplekst sett av sammenkoblede og koordinerte programvare- og maskinvarekomponenter. Å studere nettverket som helhet forutsetter kunnskap om driftsprinsippene til dets individuelle elementer:

datamaskiner;

kommunikasjonsutstyr;

operativsystemer;

nettverksapplikasjoner.

Hele nettverksmaskinvare- og programvarekomplekset kan beskrives med en flerlagsmodell. I hjertet av ethvert nettverk er et maskinvarelag av standardiserte dataplattformer. For tiden er datamaskiner mye og vellykket brukt i nettverk. ulike klasser- fra personlige datamaskiner til stormaskiner og superdatamaskiner. Settet med datamaskiner på nettverket må samsvare med mangfoldet av oppgaver som løses av nettverket.

Det andre laget er kommunikasjonsutstyr. Selv om datamaskiner er sentrale for databehandling i nettverk, har kommunikasjonsenheter nylig begynt å spille en like viktig rolle. Kablingssystemer, repeatere, broer, brytere, rutere og modulære huber har gått fra å være hjelpenettverkskomponenter til å bli essensielle komponenter, sammen med datamaskiner og systemprogramvare, både når det gjelder deres innvirkning på nettverksytelse og kostnader. I dag kan en kommunikasjonsenhet være en kompleks, spesialisert multiprosessor som må konfigureres, optimaliseres og administreres. Å lære hvordan kommunikasjonsutstyr fungerer krever kjennskap til et stort antall protokoller som brukes i både lokale og store nettverk.

Det tredje laget som danner nettverksprogramvareplattformen er operativsystemer (OS). Effektiviteten til hele nettverket avhenger av hvilke konsepter for håndtering av lokale og distribuerte ressurser som ligger til grunn for nettverkets OS. Ved utforming av et nettverk er det viktig å vurdere hvor enkelt et gitt operativsystem kan samhandle med andre operativsystemer på nettverket, hvor sikkert og sikkert det er for data, i hvilken grad det kan øke antall brukere, om det kan overføres til en annen type datamaskin, og mange andre hensyn.

Det øverste laget av nettverksverktøy er ulike nettverksapplikasjoner, som nettverksdatabaser, e-postsystemer, dataarkiveringsverktøy, samosv. Det er svært viktig å forstå spekteret av funksjoner som tilbys av applikasjoner for ulike applikasjonsområder, samt å vite hvor kompatible de er med andre nettverksapplikasjoner og operativsystemer.

Det enkleste tilfellet av interaksjon mellom to datamaskiner

I det enkleste tilfellet kan interaksjonen mellom datamaskiner realiseres ved å bruke de samme midlene som brukes til å samhandle en datamaskin med periferiutstyr, for eksempel gjennom RS-232C serielt grensesnitt. I motsetning til samspillet til en datamaskin med perifer enhet, når et program fungerer, som regel, bare på den ene siden - på datamaskinsiden, i dette tilfellet er det en interaksjon mellom to programmer som kjører på hver datamaskin.

Et program som kjører på en datamaskin kan ikke få direkte tilgang til ressursene til en annen datamaskin - dens disker, filer, skriver. Hun kan bare "spørre" programmet som kjører på datamaskinen som disse ressursene tilhører. Disse "forespørslene" er uttrykt som meldinger overføres over kommunikasjonskanaler mellom datamaskiner. Meldinger kan inneholde ikke bare kommandoer for å utføre visse handlinger, men også faktiske informasjonsdata (for eksempel innholdet i en fil).

Tenk på tilfellet når en bruker jobber med tekstredigerer på personlig datamaskin A, må du lese en del av en fil som ligger på disken til datamaskin B (fig. 4). La oss anta at vi koblet disse datamaskinene via en kommunikasjonskabel gjennom COM-porter, som, som kjent, implementerer RS-232C-grensesnittet (en slik tilkobling kalles ofte et nullmodem). For å være sikker, la datamaskinene kjøre MS-DOS, selv om dette ikke er av grunnleggende betydning i dette tilfellet.

Ris. 4. Interaksjon mellom to datamaskiner

COM-portdriveren sammen med COM-portkontrolleren fungerer på omtrent samme måte som ved interaksjon mellom kontrollenheten og datamaskinen beskrevet ovenfor. Men i dette tilfellet utføres rollen til PU-kontrollenheten av kontrolleren og driveren til COM-porten til en annen datamaskin. Sammen sørger de for overføring av én byte med informasjon over en kabel mellom datamaskiner. (I "ekte" lokale nettverk utføres lignende funksjoner for å overføre data til kommunikasjonslinjen av nettverkskort og deres drivere.)

Driveren til datamaskin B spør med jevne mellomrom mottaksfullføringstegnet, satt av kontrolleren når dataene er overført på riktig måte, og når de vises, leser den mottatte byten fra kontrolleren buffer inn i RAM, og gjør den dermed tilgjengelig for programmer på datamaskin B. I noen tilfeller kalles driveren asynkront ved avbrudd fra kontrolleren.

Dermed har programmene til datamaskinene A og B midler til å overføre én byte med informasjon. Men oppgaven som vurderes i vårt eksempel er mye mer komplisert, siden det er nødvendig å overføre ikke en byte, men en viss del av en gitt fil. Alle tilleggsproblemer knyttet til dette må løses av programmer på høyere nivå enn COM-portdrivere. For nøyaktighetens skyld vil vi kalle slike programmer på datamaskinene A og B for henholdsvis applikasjon A og applikasjon B. Så applikasjon A må generere en forespørselsmelding for applikasjon B. Forespørselen må spesifisere filnavnet, typen operasjon (i dette tilfellet lesing), offset og størrelsen på filområdet som inneholder de nødvendige dataene.

For å overføre denne meldingen til datamaskin B, kontakter applikasjon A COM-portdriveren, forteller den adressen i RAM, hvor driveren finner meldingen og sender den deretter byte for byte til applikasjon B. Applikasjon B, etter å ha mottatt forespørselen, utfører den , det vil si leser det nødvendige området av filen fra disken ved hjelp av lokale OS-verktøy til bufferområdet til dens tilfeldig tilgang minne, og deretter, ved hjelp av COM-portdriveren, overfører lesedataene via en kommunikasjonskanal til datamaskin A, hvor den når applikasjon A.

De beskrevne funksjonene til applikasjon A kan utføres av selve tekstredigeringsprogrammet, men det er ikke særlig rasjonelt å inkludere disse funksjonene i alle applikasjoner - tekstredigerere, grafiske redaktører, databasebehandlingssystemer og andre applikasjoner som trenger tilgang til filer. Det er mye mer lønnsomt å lage en spesiell programvaremodul som vil utføre funksjonene til å generere forespørselsmeldinger og motta resultater for alle dataapplikasjoner. Som nevnt tidligere kalles en slik tjenestemodul en klient. På siden av datamaskin B må en annen modul fungere - en server som konstant venter på forespørsler om ekstern tilgang til filer som ligger på disken til denne datamaskinen. Serveren, etter å ha mottatt en forespørsel fra nettverket, kontakter lokal fil og utfører spesifiserte handlinger med det, muligens med deltakelse av det lokale operativsystemet.

Programvareklienten og serveren utfører systemfunksjoner for å betjene forespørsler fra applikasjoner på datamaskin A for fjerntilgang til filer på datamaskin B. For at applikasjoner på datamaskin B skal kunne bruke filer på datamaskin A, må det beskrevne opplegget suppleres symmetrisk med en klient for datamaskin B og en server for datamaskin A.

Interaksjonsdiagrammet for klienten og serveren med applikasjoner og operativsystemet er vist i fig. 5. Til tross for at vi har vurdert et veldig enkelt maskinvarekommunikasjonsskjema for datamaskiner, er funksjonene til programmer som gir tilgang til eksterne filer svært lik funksjonene til moduler til et nettverksoperativsystem som opererer på et nettverk med mer komplekse maskinvareforbindelser av datamaskiner.

Ris. 5. Samhandling av programvarekomponenter ved tilkobling av to datamaskiner

Veldig praktisk og nyttig funksjon klientprogram er evnen til å skille en forespørsel til ekstern fil fra en forespørsel til en lokal fil. Hvis klientprogrammet kan gjøre dette, trenger ikke applikasjonene å bry seg om hvilken fil de jobber med (lokalt eller eksternt), selve klientprogrammet gjenkjenner og omdirigeringer forespørsel til en ekstern maskin. Derav navnet som ofte brukes for klientdelen av et nettverks-OS - omdirigerer. Noen ganger er gjenkjennelsesfunksjoner separert i en egen programvaremodul; i dette tilfellet kalles ikke hele klientdelen en omdirigering, men bare denne modulen.