Účel a stručný popis hlavné komponenty počítačových sietí.

Počítačová sieť nazývaný súbor vzájomne prepojených a distribuovaných počítačov na určitom území.

počítačová sieť– výpočtový komplex, ktorý zahŕňa geograficky distribuovaný systém počítačov a ich terminálov spojených do jedného systému.

Podľa stupňa geografického rozmiestnenia sa počítačové siete delia na lokálne, mestské, podnikové, globálne atď.

Počítačová sieť pozostáva z troch komponentov:

Siete na prenos údajov, vrátane kanálov na prenos údajov a spojovacích zariadení;

počítače, zosieťované prenos dát;

sieť softvér.

počítačová sieť- ide o zložitý komplex vzájomne prepojené softvérové ​​a hardvérové ​​komponenty:

počítačov(hostiteľské počítače, sieťové počítače, pracovné stanice, servery) umiestnené v sieťových uzloch;

sieťový operačný systém a aplikačný softvér, správa počítačov;

komunikačné zariadenie– zariadenia a kanály na prenos údajov so sprievodnými periférnymi zariadeniami; dosky rozhrania a zariadenia (sieťové karty, modemy); smerovače a prepínacie zariadenia.

Softvérové ​​a hardvérové ​​komponenty počítačovej siete

Počítačová sieť- priestorovo rozmiestnený systém softvérových a hardvérových komponentov spojených počítačovými komunikačnými linkami.

Medzi hardvérom Je možné rozlíšiť počítače a komunikačné zariadenia. Softvérové ​​komponenty pozostávajú z operačných systémov a sieťových aplikácií.

V súčasnosti sa v sieti používajú počítače rôzne druhy a triedy s rôznymi charakteristikami. Toto je základ každej počítačovej siete. Počítače a ich vlastnosti určujú možnosti počítačovej siete. Ale v V poslednej dobe a komunikačné zariadenia (káblové systémy, opakovače, mosty, smerovače atď.) začali hrať rovnako dôležitú úlohu. Niektoré z týchto zariadení, vzhľadom na ich zložitosť, cenu a iné vlastnosti, možno nazvať počítačmi, ktoré riešia veľmi špecifické úlohy na zabezpečenie prevádzkyschopnosti sietí.

Pre efektívnu prácu siete špeciálne sieťové operačné systémy (sieťový OS), ktoré sú na rozdiel od osobných operačných systémov určené na riešenie špeciálnych problémov riadenia prevádzky siete počítačov. Sieťové operačné systémy sú nainštalované na špeciálne vyhradených počítačoch.

Sieťové aplikácie- Ide o aplikačné softvérové ​​systémy, ktoré rozširujú možnosti sieťových operačných systémov. Medzi nimi môžeme vyzdvihnúť poštové programy, systémy skupinovej práce, sieťové databázy atď.

Ako sa sieťové operačné systémy vyvíjajú, niektoré funkcie sieťových aplikácií sa stávajú bežnými funkciami operačného systému.

Všetky zariadenia pripojené k sieti možno rozdeliť do troch funkčných skupín:

1) pracovné stanice;

2) sieťové servery;

3) komunikačné uzly.

1) Pracovná stanica Pracovná stanica je osobný počítač pripojený k sieti, na ktorej používateľ siete vykonáva svoju prácu. Každá pracovná stanica spracováva svoje vlastné lokálne súbory a používa svoj vlastný operačný systém. Zároveň sú však používateľovi k dispozícii sieťové zdroje.

Existujú tri typy pracovných staníc:

Pracovná stanica s lokálnym diskom,

Bezdisková pracovná stanica,

Vzdialená pracovná stanica.

Na pracovnej stanici s diskom (pevným alebo disketovým) operačný systém načítané z tohto lokálny disk. Pre bezdiskovú stanicu sa operačný systém načíta z disku súborového servera. Túto schopnosť zabezpečuje špeciálny čip inštalovaný na sieťovom adaptéri bezdiskovej stanice.

Vzdialená pracovná stanica je stanica, ktorá sa pripája k miestnej sieti prostredníctvom telekomunikačných kanálov (napríklad pomocou telefónnej siete).

2) Sieťový server, sieťový server je počítač pripojený k sieti a poskytuje používateľom siete určité služby, ako je napríklad ukladanie údajov bežné používanie, tlačové úlohy, spracovanie požiadavky do DBMS, vzdialené spracovanie úloh atď.

Na základe vykonávaných funkcií môžeme rozlíšiť nasledujúce skupiny serverov.

Súborový server, súborový server - počítač, ktorý ukladá údaje používateľov siete a poskytuje používateľom prístup k týmto údajom. Tento počítač má zvyčajne veľké množstvo miesta na disku. Súborový server umožňuje používateľom súčasne pristupovať k zdieľaným údajom.

Súborový server vykonáva nasledujúce funkcie:

Úložisko dát;

Archivácia údajov;

Prenos dát.

Databázový server - počítač, ktorý vykonáva funkcie ukladania, spracovania a správy databázových súborov (DB).

Databázový server vykonáva nasledujúce funkcie:

Ukladanie databáz, udržiavanie ich integrity, úplnosti a relevantnosti;

Prijímanie a spracovanie požiadaviek do databáz, ako aj odosielanie výsledkov spracovania na pracovnú stanicu;

Koordinácia vykonaných zmien údajov rôznymi používateľmi;

podpora distribuovaných databáz dáta, interakcia s inými databázovými servermi umiestnenými na inom mieste.

Aplikačný server, aplikačný server - počítač, ktorý slúži na spúšťanie užívateľských aplikácií.

Komunikačný server, komunikačný server - zariadenie alebo počítač, ktorý poskytuje užívateľom lokálnej siete transparentný prístup k ich sériové porty vstup výstup.

Pomocou komunikačného servera môžete vytvoriť zdieľaný modem jeho pripojením k jednému z portov servera. Užívateľ po pripojení ku komunikačnému serveru môže s takýmto modemom pracovať rovnakým spôsobom, ako keby bol modem pripojený priamo k pracovnej stanici.

Prístupový server je vyhradený počítač, ktorý umožňuje vzdialené spracovanie úloh. Na tomto serveri sa spúšťajú programy spustené zo vzdialenej pracovnej stanice.

Príkazy zadané používateľom z klávesnice sa prijímajú zo vzdialenej pracovnej stanice a vrátia sa výsledky úlohy.

Faxový server, faxový server – zariadenie alebo počítač, ktorý odosiela a prijíma faxové správy používateľom lokálnej siete.

Server Rezervovať kópiu dáta, zálohovací server - zariadenie alebo počítač, ktorý rieši problém vytvárania, ukladania a obnovy kópií dát umiestnených na súborových serveroch a pracovných staniciach. Ako takýto server možno použiť jeden zo sieťových súborových serverov.

Je potrebné poznamenať, že všetky uvedené typy serverov môžu pracovať na jednom počítači určenom na tieto účely.

3) Komunikačné uzly siete zahŕňajú nasledujúce zariadenia:

Opakovače;

Spínače (mosty);

Smerovače;

Dĺžka siete a vzdialenosť medzi stanicami sú primárne určené fyzickými vlastnosťami prenosového média (koaxiálny kábel, krútená dvojlinka atď.). Pri prenose dát v akomkoľvek prostredí dochádza k útlmu signálu, čo vedie k obmedzeniu vzdialenosti. Na prekonanie tohto obmedzenia a rozšírenie siete sú inštalované špeciálne zariadenia - opakovače, mosty a prepínače. Časť siete, ktorá nezahŕňa rozširujúce zariadenie, sa zvyčajne nazýva segment siete.

Opakovač, opakovač - zariadenie, ktoré zosilňuje alebo regeneruje signál, ktorý prijíma. Opakovač po prijatí paketu z jedného segmentu ho odošle všetkým ostatným. V tomto prípade opakovač neoddeľuje segmenty, ktoré sú k nemu pripojené. V každom danom čase je vo všetkých segmentoch prepojených zosilňovačom podporovaná výmena dát iba medzi dvoma stanicami.

Prepínač, switch, bridge, bridge je zariadenie, ktoré podobne ako repeater umožňuje kombinovať viacero segmentov. Na rozdiel od opakovača most oddeľuje segmenty, ktoré sú k nemu pripojené, to znamená, že súčasne podporuje niekoľko procesov výmeny údajov pre každú dvojicu staníc rôznych segmentov.

Router- zariadenie spájajúce siete jednej resp odlišné typy pomocou jedného protokolu výmeny údajov. Router analyzuje cieľovú adresu a nasmeruje dáta po optimálnej trase.

Brána je zariadenie, ktoré vám umožňuje organizovať výmenu údajov medzi rôznymi sieťové objekty pomocou rôznych protokolov výmeny údajov.

Hlavné hardvérové ​​komponenty siete sú nasledovné:

1. Systémy predplatiteľov: počítače (pracovné stanice alebo klienti a servery); tlačiarne; skenery atď.

2. Sieťový hardvér: sieťové adaptéry; koncentrátory (rozbočovače); mosty; smerovače atď.

3. Komunikačné kanály: káble; konektory; Zariadenia na prenos a príjem dát v bezdrôtových technológiách.

Hlavné softvérové ​​komponenty siete sú nasledovné:

1. Sieťové operačné systémy, kde najznámejšie z nich sú: MS Windows; LANtastic; NetWare; Unix; Linux atď.

2. Sieťový softvér(Sieťové služby): sieťový klient; LAN karta; protokol; služby vzdialený prístup.

LAN (lokálne počítačová sieť) je súbor počítačov, komunikačných kanálov, sieťové adaptéry prevádzkovanie sieťového operačného systému a sieťového softvéru.

V sieti LAN sa každý počítač nazýva pracovná stanica, s výnimkou jedného alebo viacerých počítačov, ktoré sú navrhnuté tak, aby slúžili ako servery. Každá pracovná stanica a server majú sieťové karty (adaptéry), ktoré sú navzájom prepojené fyzickými kanálmi. Okrem lokálneho operačného systému je na každej pracovnej stanici spustený sieťový softvér, ktorý stanici umožňuje komunikovať so súborovým serverom.

Počítače zahrnuté v architektúre LAN klient-server sú rozdelené do dvoch typov: pracovné stanice alebo klienti, určené pre používateľov, a servery, ktoré sú spravidla neprístupné bežným používateľom a sú určené na správu sieťových zdrojov.

Pracovné stanice

Pracovná stanica je predplatiteľský systém, špecializované na riešenie určité úlohy a pomocou sieťových zdrojov. Sieťový softvér pracovnej stanice zahŕňa nasledujúce služby:

Klient pre siete;

Služba prístupu k súborom a tlačiarňam;

Sieťové protokoly pre tohto typu siete;

Internetová karta;

Ovládač vzdialeného prístupu.

Pracovná stanica je iná ako bežná samostatná osobný počítač nasledovne:

Dostupnosť internetová karta(sieťový adaptér) a komunikačný kanál;

Počas načítavania operačného systému sa na obrazovke zobrazujú ďalšie správy, ktoré vás informujú, že sa načítava sieťový operačný systém;

Skôr ako začnete, musíte svojmu sieťovému softvéru poskytnúť používateľské meno a heslo. Toto sa nazýva procedúra prihlásenia do siete;

Po pripojení k sieti LAN sa objavia ďalšie sieťové diskové jednotky;

bude možné použiť sieťové vybavenie, ktoré sa môžu nachádzať ďaleko od pracoviska.

Sieťové adaptéry

Na pripojenie počítača k sieti potrebujete zariadenie rozhrania nazývané sieťový adaptér, rozhranie, modul alebo karta. Zapadá do slotu základná doska. Karty sieťových adaptérov sú nainštalované na každej pracovnej stanici a na súborovom serveri. Pracovná stanica odošle požiadavku cez sieťový adaptér na súborový server a dostane odpoveď cez sieťový adaptér, keď je súborový server pripravený.

Sieťové adaptéry spolu so sieťovým softvérom dokážu rozpoznať a zvládnuť chyby, ktoré sa môžu vyskytnúť v dôsledku elektrického rušenia, kolízií alebo slabého výkonu hardvéru.

Rôzne typy sieťových adaptérov sa líšia nielen spôsobmi prístupu ku komunikačnému kanálu a protokolmi, ale aj nasledujúcimi parametrami:

Rýchlosť prenosu;

Veľkosť vyrovnávacej pamäte paketov;

Typ pneumatiky;

Výkon autobusov;

Kompatibilné s rôznymi mikroprocesormi;

Použitie priameho prístupu do pamäte (DMA);

Adresovanie I/O portov a požiadaviek na prerušenie;

dizajn konektora.

Kombinácia vyššie diskutovaných komponentov do siete sa môže uskutočniť rôzne cesty a prostriedky. Na základe zloženia ich komponentov, spôsobu ich zapojenia, rozsahu použitia a iných charakteristík možno siete rozdeliť do tried tak, aby príslušnosť popisovanej siete ku konkrétnej triede mohla dostatočne plne charakterizovať vlastnosti a kvalitatívne parametre. siete.

Tento druh klasifikácie sietí je však dosť svojvoľný. Najrozšírenejšie je dnes delenie počítačových sietí podľa teritoriálnej polohy. Na základe tejto funkcie sú siete rozdelené do troch hlavných tried: ·

LAN - lokálne siete; ·
MAN - Metropolitan Area Networks. ·
WAN - globálne siete (Wide Area Networks);

Lokálna sieť (LAN) je komunikačný systém, ktorý podporuje jeden alebo viac vysokorýchlostných prenosových kanálov v rámci budovy alebo inej obmedzenej oblasti. digitálne informácie, poskytovaný pripojeným zariadeniam na krátkodobé výhradné použitie. Oblasti pokryté liekom sa môžu výrazne líšiť.
Dĺžka komunikačných liniek pre niektoré siete nemôže byť väčšia ako 1000 m, zatiaľ čo iné siete sú schopné obslúžiť celé mesto. Obsluhovanými oblasťami môžu byť továrne, lode, lietadlá, ako aj inštitúcie, univerzity a vysoké školy. Ako prenosové médium sa spravidla používajú koaxiálne káble, aj keď sa čoraz viac rozširujú siete na krútenej dvojlinke a optickom vlákne a v poslednom čase sa rýchlo rozvíja aj technológia bezdrôtových lokálnych sietí, ktorá využíva jeden z troch typov žiarenia: širokopásmové rádiové signály, ultravysoké frekvencie žiarenia s nízkym výkonom (mikrovlnné žiarenie) a infračervené lúče.
Krátke vzdialenosti medzi sieťovými uzlami, použité prenosové médium a s tým spojená nízka pravdepodobnosť chýb v prenášaných dátach umožňujú udržiavať vysoké výmenné kurzy - od 1 Mbit/s do 100 Mbit/s (v súčasnosti už existujú priemyselné prevedenia LAN s rýchlosťami rádovo 1 Gbit/s).

Mestské siete spravidla pokrývajú skupinu budov a sú realizované na optických alebo širokopásmových kábloch. Podľa ich vlastností sú medzistupňom medzi miestnymi a globálne siete. Nedávno v súvislosti s kladením vysokorýchlostných a spoľahlivých káblov z optických vlákien v mestských a medzimestských oblastiach a nových perspektívnych sieťové protokoly, napríklad ATM (Asynchronous Transfer Mode), ktorý bude v budúcnosti možné použiť v lokálnych aj globálnych sieťach.

Globálne siete, na rozdiel od lokálnych, spravidla pokrývajú oveľa väčšie územia a dokonca väčšinu regiónov sveta (príkladom je internet). V súčasnosti sa analógové alebo digitálne káblové kanály používajú ako prenosové médium v ​​globálnych sieťach, ako aj satelitné kanály komunikácie (zvyčajne na komunikáciu medzi kontinentmi). Obmedzenia prenosovej rýchlosti (až 28,8 Kbps na analógových kanáloch a až 64 Kbps na užívateľských sekciách digitálnych kanálov) a relatívne nízka spoľahlivosť analógových kanálov vyžadujúca použitie nástrojov na detekciu a opravu chýb na nižších úrovniach protokolov výrazne znižuje rýchlosť výmeny dát v globálnych sieťach v porovnaní s lokálnymi.
Existujú aj ďalšie klasifikačné znaky počítačových sietí. Napríklad:

Podľa rozsahu pôsobenia možno siete rozdeliť na bankové siete, siete vedeckých inštitúcií, univerzitné siete;

Na základe formy prevádzky môžeme rozlíšiť obchodné siete a bezplatné siete, firemné a verejné siete;

Na základe charakteru implementovaných funkcií sa siete delia na výpočtové, určené na riešenie problémov riadenia na základe výpočtového spracovania počiatočných informácií; informačné, určené na získanie referenčných údajov na žiadosť používateľov; zmiešané, v ktorých sú implementované výpočtové a informačné funkcie;

Podľa spôsobu riadenia sa počítačové siete delia na siete s decentralizovaným, centralizovaným a zmiešaným riadením. V prvom prípade každý počítač zahrnutý v sieti obsahuje kompletnú sadu softvér koordinovať prebiehajúce sieťové operácie. Siete tohto typu sú zložité a pomerne drahé, keďže operačné systémy jednotlivých počítačov sú vyvíjané so zameraním na kolektívny prístup k spoločnému pamäťovému poľu siete. V zmiešaných sieťach, pod centralizovanou kontrolou, sa riešia úlohy, ktoré majú najvyššiu prioritu a sú spravidla spojené so spracovaním veľkého množstva informácií;

Podľa softvérovej kompatibility môžu byť siete homogénne alebo homogénne (pozostávajúce zo softvérovo kompatibilných počítačov) a heterogénne alebo heterogénne (ak sú počítače zahrnuté v sieti softvérovo nekompatibilné).

. Uveďte hlavný účel počítačovej siete

2016-02-17

Uveďte hlavný účel počítačovej siete

Počítačové siete. Poznámky k prednáške

1. Základné softvérové ​​a hardvérové ​​komponenty siete. Pojmy „klient“, „server“, „sieťová služba“.

Počítačová sieť je komplexný súbor vzájomne prepojených a koordinovaných softvérových a hardvérových komponentov.

Hlavným účelom počítačovej siete je:

Zdieľanie informácií;

zdieľanie zariadení a softvéru;

centralizovanú správu a údržbu.

Hlavné komponenty počítačovej siete:

Počítače (hardvérová vrstva);

Komunikačné zariadenia;

Sieťové operačné systémy;

Sieťové aplikácie.

Dá sa opísať celý sieťový hardvér a softvérový komplex viacvrstvový model. V jadre akákoľvek sieť klame hardvérová vrstvaštandardizované počítačové platformy. Druhou vrstvou sú komunikačné zariadenia. Aj keď sú počítače ústredným prvkom spracovania údajov v sieťach, komunikačné zariadenia v poslednom čase začínajú zohrávať rovnako dôležitú úlohu. Káblové systémy, opakovače, mosty, prepínače, smerovače a modulárne rozbočovače sa zmenili z doplnkových sieťových komponentov na základné komponenty, spolu s počítačmi a systémovým softvérom, čo sa týka ich vplyvu na výkon siete a náklady.

Tretia vrstva, tvoriace softvérovú platformu siete, sú operačných systémov (OS). Efektívnosť celej siete závisí od toho, aké koncepcie riadenia lokálnych a distribuovaných zdrojov tvoria základ sieťového OS.

Najvyššia vrstva sú rôzne sieťové aplikácie ako sú sieťové databázy, poštové systémy, nástroje na archiváciu dát, systémy automatizácie tímovej práce atď.

Sieťová aplikácia je distribuovaný program, teda program, ktorý sa skladá z niekoľkých interagujúcich častí, z ktorých každá beží na samostatnom počítači v sieti.

Serverový program– špeciálny program určený na obsluhu požiadaviek na prístup k prostriedkom daného počítača z iných počítačov v sieti. Serverový modul je neustále v pohotovostnom režime pre požiadavky prichádzajúce cez sieť.

Klientsky program- špeciálny program určený na vytváranie a odosielanie žiadostí o prístup k vzdialeným zdrojom, ako aj na prijímanie a zobrazovanie informácií na počítači používateľa.

Sieťová služba- dvojica modulov klient-server, ktoré poskytujú zdieľaný užívateľský prístup k určitému typu zdroja. Sieťový operačný systém zvyčajne podporuje niekoľko typov sieťové služby pre svojich užívateľov - spisová služba, tlačová služba, služba Email, služba vzdialeného prístupu a pod. (Príklady sieťových služieb - WWW, FTP, UseNet).

Pojmy „klient“ a „server“ sa používajú nielen na označenie softvérových modulov, ale aj na počítače pripojené k sieti. Ak počítač poskytuje svoje zdroje iným počítačom v sieti, potom sa nazýva server a ak ich spotrebováva, nazýva sa klient. Niekedy ten istý počítač môže súčasne hrať úlohu servera aj klienta.

2. Klasifikácia počítačových sietí.

Pri klasifikácii sietí podľa územného základu rozlišujú lokálne (LAN), globálne (WAN) a metropolitné (MAN) siete.

LAN - sústredené v oblasti nie väčšej ako 1-2 km; vybudované pomocou drahých vysokokvalitných komunikačných liniek, ktoré umožňujú pomocou jednoduchých metód prenosu dát dosahovať vysoké rýchlosti výmeny dát rádovo 100 Mbit/s. Poskytované služby sú rôznorodé a zvyčajne zahŕňajú online implementáciu.

WAN - spája počítače rozptýlené na stovky a tisíce kilometrov. Často sa používajú existujúce komunikačné linky nízkej kvality. Nižšie rýchlosti prenosu dát ako v lokálnych sieťach (desiatky kilobitov za sekundu) obmedzujú rozsah služieb poskytovaných na prenos súborov, najmä nie online, ale pozadie, pomocou e-mailu. Pre stabilný prenos diskrétnych dát sa používajú zložitejšie metódy a zariadenia ako v lokálnych sieťach.

MAN - zaujímajú medziľahlú pozíciu medzi lokálnymi a globálnymi sieťami. Pri dostatočne veľkých vzdialenostiach medzi uzlami (desiatky kilometrov) majú kvalitné komunikačné linky a vysoké výmenné kurzy, niekedy dokonca vyššie ako v klasických lokálnych sieťach. Rovnako ako v prípade lokálnych sietí sa pri výstavbe MAN nevyužívajú existujúce komunikačné vedenia, ale sú položené nanovo.

V závislosti od rozsahu výrobnej jednotky, v rámci ktorej sieť funguje, sa rozlišujú siete oddelení, siete areálov a podnikové siete.

Rezortné siete využíva malá skupina zamestnancov predovšetkým na účely zdieľania drahých periférií, aplikácií a údajov; mať jeden alebo dva súborové servery a nie viac ako tridsať používateľov; zvyčajne nie sú rozdelené do podsietí; sú vytvorené na základe akéhokoľvek sieťová technológia; môže pracovať na báze sieťových operačných systémov typu peer-to-peer.

Campusové siete kombinujú siete oddelení v rámci jednej budovy alebo jednej oblasti s rozlohou niekoľkých štvorcových kilometrov bez použitia globálnych spojení. Na úrovni kampusovej siete vznikajú výzvy pri integrácii a správe heterogénneho hardvéru a softvéru.

Firemné siete spájajú veľké množstvo počítačov vo všetkých oblastiach jednotlivého podniku. Firemná sieť sa vyznačuje:

o rozsah - tisíce používateľských počítačov, stovky serverov, obrovské objemy dát uložených a prenášaných cez komunikačné linky, mnoho rôznych aplikácií;

o vysoký stupeň heterogenity – rôzne typy počítačov, komunikačných zariadení, operačných systémov a aplikácií;

o používanie globálnych spojení – pobočkové siete sú prepojené pomocou telekomunikačných prostriedkov, vrátane telefónnych kanálov, rádiových kanálov a satelitnej komunikácie.

3. Hlavné charakteristiky moderných počítačových sietí.

Kvalitu prevádzky siete charakterizujú tieto vlastnosti: výkon, spoľahlivosť, kompatibilita, spravovateľnosť, bezpečnosť, rozšíriteľnosť a škálovateľnosť.

Existujú dva hlavné prístupy k zabezpečeniu kvality siete. Prvým je, že sieť garantuje užívateľovi súlad s určitou číselnou hodnotou ukazovateľa kvality služby. Napríklad siete frame relay a ATM môžu používateľovi zaručiť danú úroveň priepustnosti. Pri druhom prístupe (najlepšie úsilie) sa sieť snaží slúžiť užívateľovi čo najefektívnejšie, no nič negarantuje.

Medzi hlavné charakteristiky výkonu siete patria: čas odozvy, ktorý je definovaný ako čas medzi výskytom požiadavky na sieťovú službu a prijatím odpovede na ňu; priepustnosť, ktorá odráža množstvo dát prenesených sieťou za jednotku času, a oneskorenie prenosu, ktoré sa rovná intervalu medzi okamihom, keď paket príde na vstup akéhokoľvek sieťové zariadenie a moment jeho výskytu na výstupe tohto zariadenia.

Na posúdenie spoľahlivosti sietí sa používajú rôzne charakteristiky vrátane: faktora dostupnosti, čo znamená podiel času, počas ktorého je možné systém používať; bezpečnosť, to znamená schopnosť systému chrániť údaje pred neoprávneným prístupom; odolnosť voči poruchám - schopnosť systému fungovať v podmienkach zlyhania niektorých jeho prvkov.

Rozšíriteľnosť znamená možnosť pomerne jednoducho pridávať jednotlivé sieťové prvky (používateľov, počítače, aplikácie, služby), zväčšovať dĺžku segmentov siete a nahradiť existujúce zariadenia výkonnejšími.

Škálovateľnosť znamená, že sieť umožňuje zvýšiť počet uzlov a dĺžku pripojení vo veľmi širokom rozsahu, pričom výkon siete sa nezhorší.

Transparentnosť je schopnosť siete skryť detaily svojej vnútornej štruktúry pred používateľom, čím sa zjednoduší jeho práca v sieti.

Spravovateľnosť siete znamená schopnosť centrálne monitorovať stav hlavných prvkov siete, identifikovať a riešiť problémy, ktoré vznikajú počas prevádzky siete, vykonávať analýzu výkonu a plánovať rozvoj siete.

Interoperabilita znamená, že sieť môže obsahovať širokú škálu softvéru a hardvéru.

4. Pojem „topológia“. Fyzická a logická topológia CS. Základné topológie CS.

Topológia – konfigurácia fyzických spojení medzi sieťovými uzlami. Charakteristiky siete závisia od typu nainštalovanej topológie. Výber konkrétnej topológie ovplyvňuje najmä:

Zloženie potrebného sieťového vybavenia;

Možnosti sieťového vybavenia;

Možnosť rozšírenia siete;

Spôsob správy siete.

Pojem “topológia CS” môže znamenať fyzickú topológiu (konfiguráciu fyzických spojení) resp logická topológia– trasy prenosu signálu medzi uzlami siete. Fyzické a logické topológie CS môžu byť rovnaké alebo rôzne. Miestne siete sú postavené na zákl tri základné topológie, známy ako:

spoločný autobus (autobus);

hviezda

prsteň.

V topológii spoločný autobus používa sa jeden kábel, ku ktorému sú pripojené všetky počítače v sieti. K takejto sieti je jednoduché pripojiť nové uzly.

Naraz môže vysielať iba jeden počítač. Údaje sa prenášajú do všetkých počítačov v sieti; informácie však dostane iba počítač, ktorého adresa sa zhoduje s adresou príjemcu.

Zbernica je pasívna topológia. To znamená, že počítače iba „počúvajú“ dáta prenášané cez sieť, ale neprenášajú ich od odosielateľa k príjemcovi. Ak teda niektorý počítač zlyhá, neovplyvní to fungovanie siete.

Aby sa zabránilo odrazu elektrických signálov, na každom konci kábla sú nainštalované terminátory, ktoré tieto signály absorbujú. Ak sa kábel preruší, jeden z jeho koncov je odpojený alebo nie je prítomný žiadny terminátor, celá sieť zlyhá („spadne“).

S topológiou "hviezda" Všetky počítače sú pripojené pomocou káblových segmentov k centrálnemu komponentu – rozbočovaču. Signály z vysielacieho počítača prechádzajú cez hub ku všetkým ostatným.

V sieťach s hviezdicovou topológiou sa pripojenie počítačov do siete a správa siete vykonáva centrálne. Existujú však aj nevýhody: keďže všetky počítače sú pripojené k centrálnemu bodu, spotreba káblov výrazne stúpa pri veľkých sieťach, náklady na sieť (plus rozbočovač) sú vyššie, počet zásuvných modulov je obmedzený počtom rozbočovačov prístavov. Navyše, ak centrálny komponent zlyhá, celá sieť sa vypne. Ak zlyhá iba jeden počítač (alebo kábel spájajúci ho s rozbočovačom), potom iba tento počítač nebude môcť prenášať alebo prijímať dáta cez sieť. Toto zlyhanie neovplyvní ostatné počítače v sieti. S topológiou "prsteň" počítače sú pripojené káblom uzavretým do kruhu. Signály sa prenášajú pozdĺž kruhu v jednom smere a prechádzajú každým počítačom. Na rozdiel od pasívnej zbernicovej topológie, každý počítač funguje ako opakovač, zosilňuje signály a odovzdáva ich ďalšiemu počítaču. Ak teda zlyhá jeden počítač, prestane fungovať celá sieť. V dôsledku toho je ťažké izolovať problémy a zmena konfigurácie vyžaduje vypnutie celej siete. Zariadenia pre siete s kruhovou topológiou sú drahšie.

Medzi výhody patrí: stabilita siete voči preťaženiu (žiadne kolízie, žiadny centrálny uzol) a schopnosť pokryť veľkú oblasť. Počet používateľov navyše nemá veľký vplyv na výkon siete.

Konfigurácia fyzických pripojení je určená elektrickými prepojeniami medzi počítačmi a môže sa líšiť od konfigurácie logických pripojení medzi sieťovými uzlami. Logické spojenia sú trasy prenosu údajov medzi uzlami siete.

Typické topológie fyzického spojenia sú: sieť, sieť, zbernica, kruh a hviezda.

Plne prepojená topológia (obr. 1.10, a) zodpovedá sieti, v ktorej je každý počítač v sieti spojený so všetkými ostatnými.

Topológia siete (mesh) sa získa z úplne prepojenej siete odstránením niektorých možných spojení (obr. 1.10, b). V sieti s topológiou mesh sú priamo spojené len tie počítače, medzi ktorými dochádza k intenzívnej výmene dát a na výmenu dát medzi počítačmi, ktoré nie sú priamo prepojené, sa využívajú tranzitné prenosy cez medziľahlé uzly. Topológia siete umožňuje pripojenie veľkého počtu počítačov a je typická pre globálne siete.

V sieťach s kruhovou konfiguráciou (obr. 1.10, e) sa dáta prenášajú po kruhu z jedného počítača do druhého, zvyčajne jedným smerom. Ak počítač rozpozná údaje ako „svoje“, skopíruje ich do vnútornej vyrovnávacej pamäte. V sieti s kruhovou topológiou je potrebné prijať špeciálne opatrenia, aby v prípade výpadku alebo odpojenia ktorejkoľvek stanice nedošlo k prerušeniu komunikačného kanála medzi zvyšnými stanicami.

5. Zásady pomenovania a adresovania v počítačových sieťach.

Jedným z problémov, ktoré treba brať do úvahy pri pripájaní troch alebo viacerých počítačov, je problém ich riešenia. Na adresu sieťového uzla a jeho cieľovú schému možno klásť niekoľko požiadaviek.

Adresa musí jednoznačne identifikovať počítač v sieti akejkoľvek veľkosti.

Schéma prideľovania adries by mala minimalizovať manuálnu prácu správcu a pravdepodobnosť duplicitných adries.

Adresa musí mať hierarchickú štruktúru vhodnú na budovanie veľkých sietí. Tento problém dobre ilustrujú medzinárodné poštové adresy, ktoré umožňujú poštovej službe organizujúcej doručovanie listov medzi krajinami používať iba názov krajiny príjemcu a nebrať do úvahy názov jeho mesta, tým menej ulicu. IN veľké siete, pozostávajúce z mnohých tisíc uzlov, môže nedostatok hierarchie adries viesť k veľkým nákladom - koncové uzly a komunikačné zariadenia budú musieť pracovať s tabuľkami adries, ktoré pozostávajú z tisícok záznamov.

Adresa musí byť vhodná pre používateľov siete, čo znamená, že musí mať symbolické znázornenie, napríklad Servery alebo www.cisco.com.

Adresa by mala byť čo najkompaktnejšia, aby nepreťažovala pamäť komunikačných zariadení - sieťové adaptéry, smerovače atď.

Hardvérové ​​adresy. Tieto adresy sú určené pre malú až stredne veľkú sieť, takže nemajú hierarchickú štruktúru. Typickým predstaviteľom tohto typu adresy je adresa lokálneho sieťového adaptéra. Túto adresu zvyčajne používajú iba zariadenia, preto sa snažia, aby bola čo najkompaktnejšia a zapísali ju ako binárnu alebo hexadecimálnu hodnotu, napríklad 0081005e24a8. Pri nastavovaní hardvérových adries zvyčajne nie je potrebná manuálna práca, pretože sú buď zabudované do zariadenia výrobcom, alebo sú generované automaticky pri každom spustení zariadenia a jedinečnosť adresy v rámci siete zabezpečuje zariadenie.

Symbolické adresy alebo mená. Tieto adresy sú určené na to, aby si ich ľudia pamätali, a preto zvyčajne nesú sémantickú záťaž. Symbolické adresy sa ľahko používajú v malých aj veľkých sieťach.

Číselné zložené adresy. Symbolické mená sú vhodné pre ľudí, ale kvôli ich variabilnému formátu a potenciálne veľkej dĺžke nie sú príliš ekonomické na prenos cez sieť. Preto sa v mnohých prípadoch na prácu vo veľkých sieťach používajú ako adresy uzlov číselné zložené adresy pevných a kompaktných formátov. Typickými predstaviteľmi tohto typu adries sú adresy IP a IPX.

Problém nadväzovania korešpondencie medzi adresami rôznych typov, ktorým sa zaoberá služba rozlišovania mien, možno vyriešiť buď úplne centralizovanými alebo distribuovanými prostriedkami. V prípade centralizovaného prístupu je v sieti pridelený jeden počítač (name server), na ktorom je uložená tabuľka, ako si názvy rôznych typov navzájom zodpovedajú, napríklad symbolické mená a číselné čísla. Všetky ostatné počítače kontaktujú názvový server, aby použili symbolický názov na nájdenie číselného čísla počítača, s ktorým si potrebujú vymieňať údaje.

V inom, distribuovanom prístupe, každý počítač sám rieši problém vytvorenia korešpondencie medzi menami. Napríklad, ak používateľ zadal číselné číslo pre cieľový uzol, potom pred začatím prenosu údajov odosielajúci počítač odošle správu všetkým počítačom v sieti (táto správa sa nazýva vysielacia správa), v ktorej ich požiada o identifikáciu tohto číselného názvu. . Všetky počítače po prijatí tejto správy porovnajú dané číslo so svojím vlastným. Počítač, ktorý má zhodu, odošle odpoveď obsahujúcu jeho hardvérovú adresu, po ktorej bude možné posielať správy cez lokálnu sieť.

Distribuovaný prístup je dobrý, pretože nezahŕňa alokáciu špeciálny počítač, čo tiež často vyžaduje manuálne nastavenie tabuľky zhody mien. Nevýhodou distribuovaného prístupu je potreba broadcastových správ – takéto správy preťažujú sieť, keďže vyžadujú povinné spracovanie všetkými uzlami, nielen cieľovým uzlom. Preto sa distribuovaný prístup používa iba v malých lokálnych sieťach. Vo veľkých sieťach sa distribúcia vysielaných správ cez všetky ich segmenty stáva takmer nemožným, preto sa vyznačujú centralizovaným prístupom. Najznámejšou centralizovanou službou rozlišovania názvov je internetový systém doménových mien (DNS).

6. Viacúrovňový prístup k štandardizácii v počítačových sieťach. Pojmy „protokol“, „rozhranie“, „zásobník protokolov“. Charakteristika zásobníkov štandardných komunikačných protokolov.

Spolu s autonómna prevádzka výrazné zvýšenie efektivity využívania počítačov je možné dosiahnuť ich spojením do počítačové siete(sieť).

Počítačová sieť v širšom zmysle slova označuje akýkoľvek súbor počítačov, ktoré sú navzájom prepojené komunikačnými kanálmi na prenos údajov.

Existuje niekoľko dobrých dôvodov na prepojenie počítačov v sieti. Po prvé, zdieľanie zdrojov umožňuje viacerým počítačom alebo iným zariadeniam zdieľať prístup k jedinému disku (súborovému serveru), jednotke CD-ROM, páskovej jednotke, tlačiarňam, plotrom, skenerom a ďalším zariadeniam, čo znižuje náklady každého jednotlivého používateľa.

Po druhé, okrem zdieľania drahých periférnych zariadení je možné podobne využívať aj sieťové verzie aplikačného softvéru. Po tretie, počítačové siete poskytujú nové formy interakcie medzi používateľmi v jednom tíme, napríklad pri práci na spoločnom projekte.

Po štvrté, je možné použiť spoločné prostriedky komunikácie medzi rôznymi aplikačnými systémami (komunikačné služby, prenos dát a videa, reč atď.). Zvlášť dôležitá je organizácia distribuovaného spracovania údajov. V prípade centralizovaného ukladania informácií sa výrazne zjednodušujú procesy zabezpečenia ich integrity, ako aj zálohovania.

2. Základné softvérové ​​a hardvérové ​​komponenty siete

Počítačová sieť je komplexný súbor vzájomne prepojených a koordinovaných softvérových a hardvérových komponentov.

Štúdium siete ako celku predpokladá znalosť princípov fungovania jej jednotlivých prvkov:

Počítače;

Komunikačné zariadenia;

Operačné systémy;

Sieťové aplikácie.

Celý sieťový hardvérový a softvérový komplex možno opísať viacvrstvovým modelom. Srdcom každej siete je hardvérová vrstva štandardizovaných počítačových platforiem, t.j. systém koncového užívateľa siete, ktorým môže byť počítač alebo koncové zariadenie (akékoľvek vstupné/výstupné alebo informačné zobrazovacie zariadenie). Počítače v sieťových uzloch sa niekedy nazývajú hostiteľské počítače alebo jednoducho hostitelia.

V súčasnosti sa v sieťach široko a úspešne používajú počítače rôznych tried – od osobných počítačov až po sálové počítače a superpočítače. Súbor počítačov v sieti musí zodpovedať rôznorodosti úloh, ktoré sieť rieši.

Druhou vrstvou sú komunikačné zariadenia. Aj keď sú počítače ústredným prvkom spracovania údajov v sieťach, komunikačné zariadenia v poslednom čase začínajú zohrávať rovnako dôležitú úlohu.

Káblové systémy, opakovače, mosty, prepínače, smerovače a modulárne rozbočovače sa zmenili z doplnkových sieťových komponentov na základné komponenty, spolu s počítačmi a systémovým softvérom, čo sa týka ich vplyvu na výkon siete a náklady. Komunikačné zariadenie môže byť dnes zložitým špecializovaným multiprocesorom, ktorý musí byť nakonfigurovaný, optimalizovaný a riadený.

Treťou vrstvou, ktorá tvorí platformu sieťového softvéru, sú operačné systémy (OS). Efektívnosť celej siete závisí od toho, aké koncepcie riadenia lokálnych a distribuovaných zdrojov tvoria základ sieťového OS.

Pri návrhu siete je dôležité zvážiť, ako ľahko môže daný operačný systém interagovať s inými operačnými systémami v sieti, nakoľko je bezpečný a bezpečný pre dáta, do akej miery dokáže zvýšiť počet používateľov, či dokáže preniesť na iný typ počítača a mnoho ďalších úvah.

Najvyššou vrstvou sieťových nástrojov sú rôzne sieťové aplikácie, ako sú sieťové databázy, poštové systémy, nástroje na archiváciu údajov, systémy automatizácie tímovej práce atď.

Je dôležité pochopiť rozsah schopností, ktoré aplikácie poskytujú rôznym aplikáciám a ako sú kompatibilné s inými sieťovými aplikáciami a operačnými systémami.

Aj ako výsledok dosť povrchného skúmania sieťovania sa ukazuje, že počítačová sieť je komplexný súbor vzájomne prepojených a koordinovaných softvérových a hardvérových komponentov. Štúdium siete ako celku predpokladá znalosť princípov fungovania jej jednotlivých prvkov:

počítače;

komunikačné zariadenia;

operačné systémy;

sieťové aplikácie.

Celý sieťový hardvérový a softvérový komplex možno opísať viacvrstvovým modelom. Srdcom každej siete je hardvérová vrstva štandardizovaných počítačových platforiem. V súčasnosti sú počítače široko a úspešne používané v sieťach. rôzne triedy- od osobných počítačov po sálové počítače a superpočítače. Súbor počítačov v sieti musí zodpovedať rôznorodosti úloh, ktoré sieť rieši.

Druhou vrstvou sú komunikačné zariadenia. Aj keď sú počítače ústredným prvkom spracovania údajov v sieťach, komunikačné zariadenia v poslednom čase začínajú zohrávať rovnako dôležitú úlohu. Káblové systémy, opakovače, mosty, prepínače, smerovače a modulárne rozbočovače sa zmenili z doplnkových sieťových komponentov na základné komponenty, spolu s počítačmi a systémovým softvérom, čo sa týka ich vplyvu na výkon siete a náklady. Komunikačné zariadenie môže byť dnes zložitým špecializovaným multiprocesorom, ktorý musí byť nakonfigurovaný, optimalizovaný a riadený. Naučiť sa, ako fungujú komunikačné zariadenia, si vyžaduje oboznámenie sa s veľkým počtom protokolov používaných v lokálnych aj rozsiahlych sieťach.

Treťou vrstvou, ktorá tvorí platformu sieťového softvéru, sú operačné systémy (OS). Efektívnosť celej siete závisí od toho, aké koncepcie riadenia lokálnych a distribuovaných zdrojov tvoria základ sieťového OS. Pri návrhu siete je dôležité zvážiť, ako ľahko môže daný operačný systém interagovať s inými operačnými systémami v sieti, nakoľko je bezpečný a bezpečný pre dáta, do akej miery dokáže zvýšiť počet používateľov, či dokáže preniesť na iný typ počítača a mnoho ďalších úvah.

Najvyššou vrstvou sieťových nástrojov sú rôzne sieťové aplikácie, ako sú sieťové databázy, poštové systémy, nástroje na archiváciu údajov, systémy automatizácie spolupráce atď. Je veľmi dôležité pochopiť rozsah schopností, ktoré poskytujú aplikácie pre rôzne aplikačné oblasti, ako aj aby ste vedeli, nakoľko sú kompatibilné s inými sieťovými aplikáciami a operačnými systémami.

Najjednoduchší prípad interakcie medzi dvoma počítačmi

V najjednoduchšom prípade je možné interakciu počítačov realizovať pomocou rovnakých prostriedkov, aké sa používajú na interakciu počítača s perifériami, napríklad cez sériové rozhranie RS-232C. Na rozdiel od interakcie počítača s periférne zariadenie, keď program funguje spravidla iba na jednej strane - na strane počítača, v tomto prípade dochádza k interakcii medzi dvoma programami spustenými na každom počítači.

Program spustený na jednom počítači nemôže získať priamy prístup k zdrojom iného počítača – jeho diskom, súborom, tlačiarni. Môže sa len „pýtať“ programu spusteného na počítači, ktorému tieto prostriedky patria. Tieto „žiadosti“ sú vyjadrené ako správy prenášané cez komunikačné kanály medzi počítačmi. Správy môžu obsahovať nielen príkazy na vykonanie určitých akcií, ale aj skutočné informačné údaje (napríklad obsah súboru).

Zvážte prípad, keď používateľ pracuje s textový editor na osobnom počítači A je potrebné prečítať časť súboru umiestneného na disku osobného počítača B (obr. 4). Predpokladajme, že sme tieto počítače prepojili komunikačným káblom cez COM porty, ktoré, ako je známe, implementujú rozhranie RS-232C (takéto spojenie sa často nazýva nulový modem). Pre istotu nechajte na počítačoch bežať MS-DOS, aj keď to v tomto prípade nemá zásadný význam.

Ryža. 4. Interakcia medzi dvoma počítačmi

Ovládač COM portu spolu s ovládačom COM portu fungujú približne rovnako ako v prípade interakcie riadiacej jednotky s počítačom popísanej vyššie. V tomto prípade však úlohu riadiaceho zariadenia PU plní radič a ovládač COM portu iného počítača. Spoločne zabezpečujú prenos jedného bajtu informácií po kábli medzi počítačmi. (V „skutočných“ lokálnych sieťach podobné funkcie prenosu dát na komunikačnú linku vykonávajú sieťové adaptéry a ich ovládače.)

Ovládač počítača B pravidelne zisťuje znamenie ukončenia príjmu, nastavené kontrolérom pri správnom prenose údajov, a keď sa objaví, načíta prijatý bajt z vyrovnávacej pamäte kontroléra do RAM, čím ho sprístupní programom na počítači B. v niektorých prípadoch sa ovládač volá asynchrónne, prerušením z radiča.

Programy počítačov A a B teda majú prostriedky na prenos jedného bajtu informácií. Úloha zvažovaná v našom príklade je však oveľa komplikovanejšia, pretože je potrebné preniesť nie jeden bajt, ale určitú časť daného súboru. Všetky ďalšie problémy s tým spojené musia byť vyriešené programami vyššej úrovne ako ovládače COM portov. Pre istotu budeme takéto programy počítačov A a B nazývať aplikáciou A, respektíve aplikáciou B. Aplikácia A teda musí vygenerovať správu s požiadavkou pre aplikáciu B. Požiadavka musí špecifikovať názov súboru, typ operácie (v tomto prípade čítanie), offset a veľkosť oblasti súboru obsahujúcej požadované údaje.

Na prenos tejto správy do počítača B aplikácia A kontaktuje ovládač COM portu a oznámi mu adresu v RAM, kde ovládač nájde správu a potom ju odošle bajt po byte aplikácii B. Aplikácia B po prijatí požiadavky ju vykoná. , to znamená, že mu načíta požadovanú oblasť súboru z disku pomocou nástrojov lokálneho operačného systému do oblasti vyrovnávacej pamäte jeho Náhodný vstup do pamäťe a potom pomocou ovládača COM portu prenesie načítané dáta cez komunikačný kanál do počítača A, kde sa dostane do aplikácie A.

Popísané funkcie aplikácie A by mohol vykonávať aj samotný program textového editora, ale nie je veľmi racionálne zahrnúť tieto funkcie do každej aplikácie – textových editorov, grafických editorov, systémov na správu databáz a iných aplikácií, ktoré potrebujú prístup k súborom. Je oveľa výhodnejšie vytvoriť špeciálny softvérový modul, ktorý bude vykonávať funkcie generovania správ s požiadavkami a prijímania výsledkov pre všetky počítačové aplikácie. Ako už bolo spomenuté, takýto servisný modul sa nazýva klient. Na strane počítača B musí fungovať ďalší modul - server, neustále čakajúci na žiadosti o vzdialený prístup k súborom umiestneným na disku tohto počítača. Server po prijatí požiadavky zo siete kontaktuje lokálny súbor a vykonáva s ním určené úkony, prípadne za účasti miestneho OS.

Softvérový klient a server vykonávajú systémové funkcie na obsluhu požiadaviek aplikácií na počítači A o vzdialený prístup k súborom na počítači B. Aby aplikácie na počítači B mohli používať súbory na počítači A, musí byť opísaná schéma symetricky doplnená o klient pre počítač B a server pre počítač A.

Interakčný diagram klienta a servera s aplikáciami a operačným systémom je znázornený na obr. 5. Napriek tomu, že sme uvažovali o veľmi jednoduchej hardvérovej komunikačnej schéme pre počítače, funkcie programov, ktoré poskytujú prístup k vzdialeným súborom, sú veľmi podobné funkciám modulov sieťového operačného systému pracujúceho v sieti so zložitejším hardvérovým pripojením. počítačov.

Ryža. 5. Interakcia softvérových komponentov pri prepojení dvoch počítačov

Veľmi pohodlné a užitočná funkcia klientsky program je schopnosť rozlíšiť požiadavku na vzdialený súbor z požiadavky na lokálny súbor. Ak to klientsky program dokáže, aplikácie sa nemusia starať o to, s ktorým súborom pracujú (lokálny alebo vzdialený), klientsky program sám rozpozná a presmerovaniažiadosť na vzdialený stroj. Preto názov často používaný pre klientsku časť sieťového OS - presmerovač. Niekedy sú rozpoznávacie funkcie rozdelené do samostatného softvérového modulu, v tomto prípade sa nie celá klientska časť nazýva presmerovač, ale iba tento modul.