Namen in kratek opis glavne komponente računalniških omrežij.

Računalniško omrežje imenovan niz medsebojno povezanih in porazdeljenih računalnikov na določenem ozemlju.

računalniško omrežje- računalniški kompleks, ki vključuje geografsko porazdeljen sistem računalnikov in njihovih terminalov, združenih v en sam sistem.

Glede na stopnjo geografske razširjenosti delimo računalniška omrežja na lokalna, mestna, podjetniška, globalna itd.

Računalniško omrežje je sestavljeno iz treh komponent:

Omrežja za prenos podatkov, vključno s kanali za prenos podatkov in preklopnimi napravami;

računalniki, omrežen prenos podatkov;

Omrežje programsko opremo.

računalniško omrežje- to je zapleten kompleks med seboj povezane komponente programske in strojne opreme:

računalniki(gostiteljski računalniki, omrežni računalniki, delovne postaje, strežniki), ki se nahajajo v omrežnih vozliščih;

omrežni operacijski sistem in aplikacijska programska oprema, upravljanje računalnikov;

komunikacijska oprema– opremo in kanale za prenos podatkov s pripadajočimi perifernimi napravami; vmesniške plošče in naprave (omrežne kartice, modemi); usmerjevalniki in stikalne naprave.

Programske in strojne komponente računalniškega omrežja

Računalniško omrežje- prostorsko razporejen sistem komponent programske in strojne opreme, povezanih z računalniškimi komunikacijskimi linijami.

Med strojno opremo Razlikujemo lahko računalnike in komunikacijsko opremo. Programske komponente sestavljajo operacijski sistemi in omrežne aplikacije.

Trenutno se v omrežju uporabljajo računalniki različne vrste in razrede z različnimi lastnostmi. To je osnova vsakega računalniškega omrežja. Računalniki in njihove značilnosti določajo zmogljivosti računalniškega omrežja. Ampak v Zadnje čase komunikacijska oprema (kabelski sistemi, repetitorji, mostovi, usmerjevalniki itd.) pa je začela igrati enako pomembno vlogo. Nekatere od teh naprav lahko glede na njihovo kompleksnost, ceno in druge značilnosti imenujemo računalniki, ki rešujejo zelo specifične naloge za zagotavljanje delovanja omrežij.

Za učinkovito delo uporabljajo se omrežja posebni omrežni operacijski sistemi (omrežni OS), ki so za razliko od osebnih operacijskih sistemov namenjeni reševanju posebnih problemov upravljanja delovanja omrežja računalnikov. Omrežni operacijski sistemi so nameščeni na posebej namenskih računalnikih.

Omrežne aplikacije- To so sistemi aplikacijske programske opreme, ki širijo zmogljivosti omrežnih operacijskih sistemov. Med njimi lahko izpostavimo poštarji, sistemi skupinskega dela, mrežne podatkovne baze itd.

Ko se omrežni operacijski sistemi razvijajo, nekatere funkcije omrežnih aplikacij postanejo redne funkcije operacijskega sistema.

Vse naprave, povezane v omrežje, lahko razdelimo v tri funkcionalne skupine:

1) delovne postaje;

2) omrežni strežniki;

3) komunikacijska vozlišča.

1) Delovna postaja Delovna postaja je osebni računalnik, povezan v omrežje, na katerem uporabnik omrežja opravlja svoje delo. Vsaka delovna postaja obdeluje svoje lokalne datoteke in uporablja svoj operacijski sistem. Toda hkrati so uporabniku na voljo omrežni viri.

Obstajajo tri vrste delovnih postaj:

Delovna postaja z lokalnim diskom,

Delovna postaja brez diska,

Oddaljena delovna postaja.

Na delovni postaji z diskom (trdim ali disketnim) operacijski sistem naloženo iz tega lokalni disk. Pri postaji brez diska se operacijski sistem naloži z diska datotečnega strežnika. To zmožnost zagotavlja poseben čip, nameščen na omrežnem adapterju postaje brez diska.

Oddaljena delovna postaja je postaja, ki se prek telekomunikacijskih kanalov (na primer prek telefonskega omrežja) poveže z lokalnim omrežjem.

2) Omrežni strežnik omrežni strežnik je računalnik, povezan z omrežjem in uporabnikom omrežja nudi določene storitve, kot je shranjevanje podatkov običajna uporaba, tiskanje poslov, obdelava zahtev v DBMS, oddaljena obdelava poslov itd.

Glede na opravljene funkcije lahko ločimo naslednje skupine strežniki.

Datotečni strežnik, datotečni strežnik - računalnik, ki shranjuje podatke uporabnikov omrežja in uporabniku omogoča dostop do teh podatkov. Običajno ima ta računalnik veliko prostora na disku. Datotečni strežnik omogoča uporabnikom hkraten dostop do skupnih podatkov.

Datotečni strežnik opravlja naslednje funkcije:

Shranjevanje podatkov;

arhiviranje podatkov;

Prenos podatkov.

Strežnik baze podatkov - računalnik, ki opravlja funkcije shranjevanja, obdelave in upravljanja datotek baze podatkov (DB).

Strežnik baze podatkov opravlja naslednje funkcije:

Shranjevanje baz podatkov, ohranjanje njihove celovitosti, popolnosti in ustreznosti;

Sprejemanje in obdelava zahtevkov v baze podatkov ter pošiljanje rezultatov obdelave na delovno postajo;

Usklajevanje izvedenih sprememb podatkov s strani različnih uporabnikov;

Podpora porazdeljene baze podatkov podatkov, interakcijo z drugimi strežniki baz podatkov, ki se nahajajo na drugi lokaciji.

Aplikacijski strežnik, aplikacijski strežnik – računalnik, ki se uporablja za izvajanje uporabniških aplikacij.

Komunikacijski strežnik, komunikacijski strežnik - naprava ali računalnik, ki uporabnikom lokalnega omrežja omogoča pregleden dostop do njihovih serijska vrata vhod/izhod.

Z uporabo komunikacijskega strežnika lahko ustvarite skupni modem, tako da ga povežete z enim od vrat strežnika. Uporabnik, ki se poveže s komunikacijskim strežnikom, lahko dela s takim modemom na enak način, kot če bi bil modem povezan neposredno z delovno postajo.

Dostopni strežnik je namenski računalnik, ki omogoča oddaljeno obdelavo nalog. Programi, zagnani z oddaljene delovne postaje, se izvajajo na tem strežniku.

Ukaze, ki jih uporabnik vnese s tipkovnico, prejme oddaljena delovna postaja in vrne rezultate naloge.

Faks strežnik, faks strežnik - naprava ali računalnik, ki pošilja in sprejema faks sporočila uporabnikom lokalnega omrežja.

Strežnik Rezervni izvod podatkovni, varnostni strežnik - naprava ali računalnik, ki rešuje problem ustvarjanja, shranjevanja in obnavljanja kopij podatkov, ki se nahajajo na datotečnih strežnikih in delovnih postajah. Kot tak strežnik lahko uporabite enega od omrežnih datotečnih strežnikov.

Opozoriti je treba, da lahko vse naštete vrste strežnikov delujejo na enem računalniku, namenjenem za te namene.

3) Komunikacijska vozlišča omrežja vključujejo naslednje naprave:

Repetitorji;

Stikala (mostovi);

Usmerjevalniki;

Dolžino omrežja in razdaljo med postajami določajo predvsem fizikalne lastnosti prenosnega medija (koaksialni kabel, sukana parica itd.). Pri prenosu podatkov v katerem koli okolju pride do oslabitve signala, kar vodi do omejitev razdalje. Za premagovanje te omejitve in širitev omrežja so nameščene posebne naprave - repetitorji, mostovi in ​​stikala. Del omrežja, ki ne vključuje razširitvene naprave, se običajno imenuje omrežni segment.

Repeater, repetitor - naprava, ki ojača ali regenerira signal, ki ga sprejme. Repetitor, ki prejme paket iz enega segmenta, ga pošlje vsem ostalim. V tem primeru repetitor ne loči segmentov, ki so nanj pritrjeni. V vsakem trenutku je v vseh segmentih, ki jih povezuje repetitor, podprta izmenjava podatkov le med dvema postajama.

Stikalo, switch, bridge, bridge je naprava, ki tako kot repetitor omogoča združevanje več segmentov. Za razliko od repetitorja most ločuje z njim povezane segmente, to pomeni, da hkrati podpira več procesov izmenjave podatkov za vsak par postaj različnih segmentov.

Usmerjevalnik- naprava, ki povezuje omrežja enega oz različni tipi z uporabo enega protokola za izmenjavo podatkov. Usmerjevalnik analizira ciljni naslov in podatke usmeri po optimalni poti.

Prehod je naprava, ki omogoča organiziranje izmenjave podatkov med različnimi omrežni objekti uporabo različnih protokolov za izmenjavo podatkov.

Glavne komponente strojne opreme omrežja so naslednje:

1. Naročniški sistemi: računalniki (delovne postaje ali odjemalci in strežniki); tiskalniki; skenerji itd.

2. Omrežna strojna oprema: omrežni adapterji; koncentratorji (vozlišča); mostovi; usmerjevalniki itd.

3. Komunikacijski kanali: kabli; priključki; naprave za prenos in sprejem podatkov v brezžičnih tehnologijah.

Glavne programske komponente omrežja so naslednje:

1. Omrežni operacijski sistemi, kjer so najbolj znani med njimi: MS Windows; LANtastic; NetWare; Unix; Linux itd.

2. Omrežna programska oprema(omrežne storitve): omrežni odjemalec; LAN kartica; protokol; storitev oddaljen dostop.

LAN (lokalno računalniško omrežje) je zbirka računalnikov, komunikacijskih kanalov, omrežni adapterji poganjanje omrežnega operacijskega sistema in omrežne programske opreme.

V omrežju LAN se vsak računalnik imenuje delovna postaja, z izjemo enega ali več računalnikov, ki so zasnovani kot strežniki. Vsaka delovna postaja in strežnik imata omrežne kartice (adapterje), ki so med seboj povezani preko fizičnih kanalov. Poleg lokalnega operacijskega sistema vsaka delovna postaja izvaja omrežno programsko opremo, ki postaji omogoča komunikacijo z datotečnim strežnikom.

Računalniki, vključeni v arhitekturo odjemalec-strežnik LAN, so razdeljeni na dve vrsti: delovne postaje ali odjemalci, namenjeni uporabnikom, in strežniki, ki so navadnim uporabnikom praviloma nedostopni in so namenjeni upravljanju omrežnih virov.

Delovne postaje

Delovna postaja je naročniškega sistema, specializirano za reševanje določene naloge in uporabo omrežnih virov. Omrežna programska oprema delovne postaje vključuje naslednje storitve:

Odjemalec za omrežja;

Storitev za dostop do datotek in tiskalnikov;

Omrežni protokoli za te vrste omrežja;

Omrežna kartica;

Krmilnik za oddaljeni dostop.

Delovna postaja se razlikuje od navadne samostojne osebni računalnik kot sledi:

Razpoložljivost omrežno kartico(omrežni adapter) in komunikacijski kanal;

Med nalaganjem OS se na zaslonu prikažejo dodatna sporočila, ki vas obveščajo, da se nalaga omrežni operacijski sistem;

Preden začnete, morate svoji omrežni programski opremi zagotoviti uporabniško ime in geslo. To se imenuje postopek prijave v omrežje;

Po povezavi z LAN se prikažejo dodatni omrežni diskovni pogoni;

postane možna uporaba omrežno opremo, ki se lahko nahaja daleč od delovnega mesta.

Omrežni adapterji

Za povezavo osebnega računalnika z omrežjem potrebujete vmesniško napravo, imenovano omrežni adapter, vmesnik, modul ali kartica. Prilega se v režo matična plošča. Omrežne adapterske kartice so nameščene na vsaki delovni postaji in na datotečnem strežniku. Delovna postaja prek omrežne kartice pošlje zahtevo datotečnemu strežniku in prejme odgovor prek omrežne kartice, ko je datotečni strežnik pripravljen.

Omrežni vmesniki skupaj z omrežno programsko opremo lahko prepoznajo in obravnavajo napake, ki se lahko pojavijo zaradi električnih motenj, kolizij ali slabe zmogljivosti strojne opreme.

Različne vrste omrežnih adapterjev se razlikujejo ne le po metodah dostopa do komunikacijskega kanala in protokolih, temveč tudi po naslednjih parametrih:

Hitrost prenosa;

Velikost medpomnilnika paketov;

Vrsta pnevmatike;

Zmogljivost avtobusa;

Združljiv z različnimi mikroprocesorji;

Uporaba neposrednega dostopa do pomnilnika (DMA);

Naslavljanje V/I vrat in zahtev za prekinitev;

zasnova priključka.

Zgoraj obravnavane komponente se lahko združijo v omrežje različne poti in pomeni. Na podlagi sestave njihovih komponent, načinov njihovega povezovanja, obsega uporabe in drugih značilnosti lahko omrežja razdelimo v razrede tako, da lahko pripadnost opisanega omrežja določenemu razredu dovolj popolno karakterizira lastnosti in parametre kakovosti. omrežja.

Vendar pa je tovrstna klasifikacija omrežij precej poljubna. Danes je najbolj razširjena delitev računalniških omrežij glede na teritorialno lego. Na podlagi te značilnosti so omrežja razdeljena v tri glavne razrede: ·

LAN - lokalna omrežja; ·
MAN - Metropolitanska omrežja. ·
WAN - globalna omrežja (Wide Area Networks);

Lokalno omrežje (LAN) je komunikacijski sistem, ki podpira enega ali več hitrih prenosnih kanalov znotraj zgradbe ali kakšnega drugega omejenega območja. digitalne informacije, na voljo povezanim napravam za kratkotrajno izključno uporabo. Območja, ki jih pokriva zdravilo, se lahko zelo razlikujejo.
Dolžina komunikacijskih linij za nekatera omrežja ne sme presegati 1000 m, druga omrežja pa lahko oskrbujejo celotno mesto. Oskrbovana območja so lahko tovarne, ladje, letala, pa tudi ustanove, univerze in visoke šole. Kot prenosni medij se praviloma uporabljajo koaksialni kabli, čeprav se vse bolj uveljavljajo omrežja na paricah in optičnih vlaknih, v zadnjem času pa se pospešeno razvija tudi tehnologija brezžičnih lokalnih omrežij, ki uporablja eno od treh vrst sevanja: širokopasovno. radijski signali, sevanje nizke moči, ultravisoke frekvence (mikrovalovno sevanje) in infrardeči žarki.
Kratke razdalje med omrežnimi vozlišči, uporabljeni prenosni medij in s tem povezana nizka verjetnost napak v prenesenih podatkih omogočajo vzdrževanje visokih menjalnih hitrosti - od 1 Mbit/s do 100 Mbit/s (trenutno že obstajajo industrijski modeli LAN s hitrostmi reda velikosti 1 Gbit/s).

Mestna omrežja praviloma pokrivajo skupino stavb in so izvedena na optičnih ali širokopasovnih kablih. Po svojih značilnostih so vmesni med lokalnimi in globalna omrežja. V zadnjem času v povezavi s polaganjem hitrih in zanesljivih optičnih kablov v mestnih in medmestnih območjih ter novih obetavnih omrežni protokoli, na primer ATM (Asynchronous Transfer Mode), ki se bo v prihodnosti lahko uporabljal tako v lokalnih kot globalnih omrežjih.

Globalna omrežja, za razliko od lokalnih, praviloma pokrivajo veliko večja ozemlja in celo večino regij sveta (primer je internet). Trenutno se kot prenosni medij v globalnih omrežjih uporabljajo analogni ali digitalni žični kanali satelitskih kanalov komunikacije (običajno za komunikacijo med celinami). Omejitve hitrosti prenosa (do 28,8 Kbps na analognih kanalih in do 64 Kbps na uporabniških odsekih digitalnih kanalov) in relativno nizka zanesljivost analognih kanalov, ki zahtevajo uporabo orodij za odkrivanje in odpravljanje napak na nižjih ravneh protokolov, bistveno zmanjšajo hitrost izmenjave podatkov v globalnih omrežjih v primerjavi z lokalnimi.
Obstajajo še druge značilnosti klasifikacije računalniških omrežij. Na primer:

Po obsegu delovanja lahko omrežja delimo na bančna omrežja, omrežja znanstvenih ustanov, omrežja univerz;

Glede na obliko delovanja ločimo trgovske mreže in brezplačna omrežja, korporativna in javna omrežja;

Glede na naravo izvedenih funkcij so omrežja razdeljena na računalniška, namenjena reševanju problemov krmiljenja na podlagi računalniške obdelave začetnih informacij; informativni, namenjen pridobivanju referenčnih podatkov na zahtevo uporabnikov; mešani, v katerem se izvajajo računalniške in informacijske funkcije;

Glede na način vodenja delimo računalniška omrežja na omrežja z decentraliziranim, centraliziranim in mešanim nadzorom. V prvem primeru vsak računalnik, vključen v omrežje, vključuje celoten komplet programsko opremo za usklajevanje tekočih omrežnih operacij. Tovrstna omrežja so kompleksna in precej draga, saj so operacijski sistemi posameznih računalnikov razviti s poudarkom na skupnem dostopu do skupnega pomnilniškega polja omrežja. V mešanih omrežjih se pod centraliziranim nadzorom rešujejo naloge, ki imajo najvišjo prednost in so praviloma povezane z obdelavo velikih količin informacij;

Glede na združljivost programske opreme so omrežja lahko homogena ali homogena (sestavljena iz programsko združljivih računalnikov) ter heterogena ali heterogena (če so računalniki, vključeni v omrežje, programsko nezdružljivi).

. Določite glavni namen računalniškega omrežja

2016-02-17

Določite glavni namen računalniškega omrežja

Računalniška omrežja. Zapiski predavanj

1. Osnovne programske in strojne komponente omrežja. Koncepti "odjemalec", "strežnik", "omrežna storitev".

Računalniško omrežje je kompleksen nabor medsebojno povezanih in usklajenih komponent programske in strojne opreme.

Glavni namen računalniškega omrežja je:

Izmenjava informacij;

souporaba opreme in programske opreme;

centralizirano upravljanje in vzdrževanje.

Glavne komponente računalniškega omrežja:

Računalniki (plast strojne opreme);

Komunikacijska oprema;

Omrežni operacijski sistemi;

Omrežne aplikacije.

Lahko se opiše celoten kompleks omrežne strojne in programske opreme večplastni model. V jedru vsako omrežje laže plast strojne opreme standardizirane računalniške platforme. Druga plast je komunikacijska oprema. Čeprav so računalniki osrednji del obdelave podatkov v omrežjih, so komunikacijske naprave nedavno začele igrati enako pomembno vlogo. Kabelski sistemi, repetitorji, mostovi, stikala, usmerjevalniki in modularna vozlišča so iz pomožnih omrežnih komponent postali bistvene komponente, skupaj z računalniki in sistemsko programsko opremo, tako glede vpliva na delovanje omrežja kot glede stroškov.

Tretji sloj, ki tvorijo programsko platformo omrežja, so operacijski sistemi (OS). Učinkovitost celotnega omrežja je odvisna od tega, kateri koncepti upravljanja lokalnih in porazdeljenih virov tvorijo osnovo omrežnega OS.

Najvišji sloj so različni omrežne aplikacije kot so omrežne baze podatkov, poštnih sistemov, orodja za arhiviranje podatkov, sistemi za avtomatizacijo timskega dela itd.

Omrežna aplikacija je porazdeljen program, to je program, ki je sestavljen iz več med seboj povezanih delov, od katerih se vsak izvaja na ločenem računalniku v omrežju.

Strežniški program– poseben program, namenjen servisiranju zahtev za dostop do virov danega računalnika iz drugih računalnikov v omrežju. Strežniški modul je stalno v stanju pripravljenosti za zahteve, ki prihajajo po omrežju.

Odjemalski program- poseben program, namenjen sestavljanju in pošiljanju zahtev za dostop do oddaljenih virov ter prejemanju in prikazovanju informacij na uporabnikovem računalniku.

Omrežna storitev- par modulov odjemalec-strežnik, ki uporabniku zagotavlja skupni dostop do določene vrste virov. Običajno omrežni operacijski sistem podpira več vrst omrežne storitve za svoje uporabnike - datotečni servis, tiskalni servis, servis E-naslov, storitev oddaljenega dostopa itd. (Primeri omrežnih storitev - WWW, FTP, UseNet).

Izraza »odjemalec« in »strežnik« se ne uporabljata samo za označevanje programskih modulov, ampak tudi za računalnike, povezane v omrežje. Če računalnik zagotavlja svoje vire drugim računalnikom v omrežju, se imenuje strežnik, če pa jih porabi, se imenuje odjemalec. Včasih lahko isti računalnik hkrati igra vlogo strežnika in odjemalca.

2. Klasifikacija računalniških omrežij.

Pri razvrščanju omrežij po teritorialni osnovi ločijo lokalna (LAN), globalna (WAN) in metropolitanska (MAN) omrežja.

LAN - koncentriran na območju največ 1-2 km; zgrajena z dragimi visokokakovostnimi komunikacijskimi linijami, ki omogočajo z uporabo enostavnih načinov prenosa podatkov doseganje visokih hitrosti izmenjave podatkov reda 100 Mbit/s. Ponujene storitve so raznolike in običajno vključujejo spletno izvedbo.

WAN - povezuje računalnike, razpršene na stotine in tisoče kilometrov. Pogosto se uporabljajo obstoječe, nekakovostne komunikacijske linije. Nižje hitrosti prenosa podatkov kot v lokalnih omrežjih (desetine kilobitov na sekundo) omejujejo nabor ponujenih storitev na prenos datotek, predvsem ne na spletu, ampak ozadje, z uporabo e-pošte. Za stabilen prenos diskretnih podatkov se uporabljajo bolj zapletene metode in oprema kot v lokalnih omrežjih.

MAN - zasedajo vmesni položaj med lokalnimi in globalnimi omrežji. Z dovolj velikimi razdaljami med vozlišči (več deset kilometrov) imajo kakovostne komunikacijske linije in visoke menjalne tečaje, včasih celo višje kot v klasičnih lokalnih omrežjih. Tako kot pri lokalnih omrežjih se tudi pri gradnji MAN ne uporabljajo obstoječi komunikacijski vodi, temveč se na novo položijo.

Glede na obseg proizvodne enote, znotraj katere deluje omrežje, ločimo oddelčna omrežja, kampusna omrežja in korporativna omrežja.

Oddelčna omrežja uporablja majhna skupina zaposlenih predvsem za namene skupne rabe dragih perifernih naprav, aplikacij in podatkov; imeti enega ali dva datotečna strežnika in največ trideset uporabnikov; običajno ni razdeljen na podomrežja; nastanejo na podlagi katerega koli omrežna tehnologija; lahko deluje na osnovi omrežnih operacijskih sistemov enakovrednih.

Kampusna omrežja združujejo mreže oddelkov znotraj ene same zgradbe ali enega območja v velikosti več kvadratnih kilometrov, brez uporabe globalnih povezav. Na ravni kampusnega omrežja se pojavljajo izzivi pri integraciji in upravljanju heterogene strojne in programske opreme.

Korporativna omrežja povezujejo veliko število računalnikov v vseh prostorih posameznega podjetja. Za poslovno omrežje je značilno:

o obseg - na tisoče uporabniških računalnikov, na stotine strežnikov, ogromne količine podatkov, shranjenih in prenesenih po komunikacijskih linijah, veliko različnih aplikacij;

o visoka stopnja heterogenosti - vrste računalnikov, komunikacijske opreme, operacijskih sistemov in aplikacij so različne;

o uporaba globalnih povezav - mreže podružnic se povezujejo s pomočjo telekomunikacijskih sredstev, vključno s telefonskimi kanali, radijskimi kanali in satelitskimi komunikacijami.

3. Glavne značilnosti sodobnih računalniških omrežij.

Kakovost delovanja omrežja označujejo naslednje lastnosti: zmogljivost, zanesljivost, združljivost, vodljivost, varnost, razširljivost in skalabilnost.

Obstajata dva glavna pristopa k zagotavljanju kakovosti omrežja. Prvi je, da omrežje uporabniku zagotavlja skladnost z določeno številčno vrednostjo kazalnika kakovosti storitve. Na primer, omrežja Frame Relay in ATM lahko uporabniku zagotovijo določeno stopnjo prepustnosti. Pri drugem pristopu (najboljši napor) omrežje skuša čim bolj učinkovito služiti uporabniku, vendar ne jamči ničesar.

Glavne značilnosti delovanja omrežja vključujejo: odzivni čas, ki je opredeljen kot čas med pojavom zahteve za omrežno storitev in prejemom odgovora nanjo; prepustnost, ki odraža količino podatkov, ki jih omrežje prenese na enoto časa, in zakasnitev prenosa, ki je enaka intervalu med trenutkom, ko paket prispe na vhod katerega koli omrežno napravo in trenutek njegovega pojava na izhodu te naprave.

Za ocenjevanje zanesljivosti omrežij se uporabljajo različne karakteristike, med drugim: faktor razpoložljivosti, ki pomeni delež časa, v katerem je sistem mogoče uporabljati; varnost, to je sposobnost sistema, da zaščiti podatke pred nepooblaščenim dostopom; toleranca napak - sposobnost sistema, da deluje v pogojih odpovedi nekaterih njegovih elementov.

Razširljivost pomeni možnost relativno enostavnega dodajanja posameznih omrežnih elementov (uporabnikov, računalnikov, aplikacij, storitev), povečevanja dolžin omrežnih segmentov in zamenjave obstoječe opreme z zmogljivejšo.

Razširljivost pomeni, da vam omrežje omogoča povečanje števila vozlišč in dolžine povezav v zelo širokem obsegu, pri čemer se zmogljivost omrežja ne poslabša.

Transparentnost je zmožnost omrežja, da uporabniku skrije podrobnosti svoje notranje strukture in mu s tem poenostavi delo v omrežju.

Upravljivost omrežja pomeni zmožnost centraliziranega spremljanja stanja glavnih elementov omrežja, prepoznavanja in reševanja težav, ki nastanejo med delovanjem omrežja, izvajanja analize delovanja in načrtovanja razvoja omrežja.

Interoperabilnost pomeni, da lahko omrežje sprejme široko paleto programske in strojne opreme.

4. Koncept "topologije". Fizična in logična topologija CS. Osnovne topologije CS.

Topologija – konfiguracijo fizičnih povezav med omrežnimi vozlišči. Značilnosti omrežja so odvisne od vrste nameščene topologije. Zlasti izbira določene topologije vpliva na:

Sestava potrebne omrežne opreme;

Zmogljivosti omrežne opreme;

Možnost širitve omrežja;

Metoda upravljanja omrežja.

Izraz “CS topologija” lahko pomeni fizično topologijo (konfiguracija fizičnih povezav) oz logična topologija– poti prenosa signala med omrežnimi vozlišči. Fizične in logične topologije CS so lahko enake ali različne. Lokalna omrežja so zgrajena na podlagi tri osnovne topologije, poznan kot:

skupni avtobus (avtobus);

zvezda

prstan.

V topologiji skupni avtobus uporablja se en kabel, na katerega so povezani vsi računalniki v omrežju. V takšno omrežje je enostavno povezati nova vozlišča.

Samo en računalnik lahko prenaša naenkrat. Podatki se prenašajo na vse računalnike v omrežju; informacijo pa prejme le računalnik, katerega naslov se ujema z naslovom prejemnika.

Vodilo je pasivna topologija. To pomeni, da računalniki samo »poslušajo« podatke, ki se prenašajo po omrežju, ne pa jih prenašajo od pošiljatelja do prejemnika. Če torej kakšen računalnik odpove, to ne bo vplivalo na delovanje omrežja.

Da bi preprečili odboj električnih signalov, so na vsakem koncu kabla nameščeni zaključki, ki absorbirajo te signale. Če se kabel zlomi, je en njegov konec odklopljen ali če ni zaključka, celotno omrežje odpove (»pade«).

S topologijo "zvezda" Vsi računalniki so s pomočjo kabelskih segmentov povezani s centralno komponento – zvezdiščem. Signali iz oddajnega računalnika potujejo skozi vozlišče do vseh ostalih.

V omrežjih s topologijo zvezda se povezovanje računalnikov v omrežje in upravljanje omrežja izvaja centralno. Obstajajo pa tudi slabosti: ker so vsi računalniki povezani na centralno točko, se poraba kabla pri velikih omrežjih znatno poveča, stroški omrežja (plus hub) so višji, število vtičnikov je omejeno s številom hubov. pristanišča. Poleg tega, če osrednja komponenta odpove, se celotno omrežje zaustavi. Če odpove samo en računalnik (ali kabel, ki ga povezuje z zvezdiščem), samo ta računalnik ne bo mogel prenašati ali sprejemati podatkov po omrežju. Ta napaka ne bo vplivala na druge računalnike v omrežju. S topologijo "prstan" računalniki so povezani s kablom, sklenjenim v obroč. Signali se prenašajo po obroču v eno smer in gredo skozi vsak računalnik. Za razliko od topologije pasivnega vodila vsak računalnik deluje kot repetitor, ojača signale in jih posreduje naslednjemu računalniku. Torej, če en računalnik odpove, celotno omrežje preneha delovati. Posledično je težave težko izolirati, sprememba konfiguracije pa zahteva zaustavitev celotnega omrežja. Oprema za omrežja s topologijo obroča je dražja.

Prednosti vključujejo: stabilnost omrežja pri preobremenitvah (brez kolizij, brez centralnega vozlišča) in sposobnost pokrivanja velikega območja. Poleg tega število uporabnikov nima velikega vpliva na delovanje omrežja.

Konfiguracijo fizičnih povezav določajo električne povezave med računalniki in se lahko razlikujejo od konfiguracije logičnih povezav med omrežnimi vozlišči. Logične povezave so poti prenosa podatkov med omrežnimi vozlišči.

Tipične fizične topologije povezav so: mreža, mreža, vodilo, obroč in zvezdna topologija.

Popolnoma povezana topologija (slika 1.10, a) ustreza omrežju, v katerem je vsak računalnik v omrežju povezan z vsemi drugimi.

Mrežno topologijo (mrežo) dobimo iz popolnoma povezane z odstranitvijo nekaterih možnih povezav (slika 1.10, b). V omrežju z mrežno topologijo so neposredno povezani samo tisti računalniki, med katerimi poteka intenzivna izmenjava podatkov, za izmenjavo podatkov med računalniki, ki niso neposredno povezani, pa se uporabljajo tranzitni prenosi preko vmesnih vozlišč. Mrežasta topologija omogoča povezavo velikega števila računalnikov in je značilna za globalna omrežja.

V omrežjih s konfiguracijo obroča (slika 1.10, e) se podatki prenašajo vzdolž obroča iz enega računalnika v drugega, običajno v eno smer. Če računalnik prepozna podatke kot "svoje", jih kopira v svoj notranji medpomnilnik. V omrežju s topologijo obroča je treba sprejeti posebne ukrepe, da v primeru izpada ali odklopa katere koli postaje komunikacijski kanal med preostalimi postajami ni prekinjen.

5. Principi poimenovanja in naslavljanja v računalniških omrežjih.

Eden od problemov, ki ga moramo upoštevati pri povezovanju treh ali več računalnikov, je problem naslavljanja le-teh. Za naslov omrežnega vozlišča in njegovo ciljno shemo je mogoče postaviti več zahtev.

Naslov mora enolično identificirati računalnik v omrežju katere koli velikosti.

Shema dodeljevanja naslovov mora zmanjšati ročno delo skrbnika in verjetnost podvojenih naslovov.

Naslov mora imeti hierarhično strukturo, primerno za gradnjo velikih omrežij. To težavo dobro ponazarjajo mednarodni poštni naslovi, ki omogočajo poštnim službam, ki organizirajo dostavo pisem med državami, da uporabijo samo ime države prejemnika in ne upoštevajo imena njegovega mesta, še manj pa ulice. IN velika omrežja, sestavljen iz več tisoč vozlišč, lahko pomanjkanje hierarhije naslovov povzroči velike režijske stroške – končna vozlišča in komunikacijska oprema bodo morali delovati z naslovnimi tabelami, ki jih sestavlja več tisoč vnosov.

Naslov mora biti primeren za uporabnike omrežja, kar pomeni, da mora imeti simbolno predstavitev, na primer Strežniki ali www.cisco.com.

Naslov naj bo čim bolj kompakten, da ne preobremenimo pomnilnika komunikacijske opreme - omrežnih adapterjev, usmerjevalnikov itd.

Naslovi strojne opreme. Ti naslovi so namenjeni malim do srednje velikim omrežjem, zato nimajo hierarhične strukture. Tipičen predstavnik te vrste naslovov je naslov lokalnega omrežnega vmesnika. Ta naslov običajno uporablja samo oprema, zato ga poskušajo narediti čim bolj kompaktnega in ga zapisati kot binarno ali šestnajstiško vrednost, na primer 0081005e24a8. Pri nastavljanju naslovov strojne opreme običajno ni potrebno ročno delo, saj jih v opremo vgradi proizvajalec ali pa se samodejno generirajo ob vsakem novem zagonu opreme, edinstvenost naslova v omrežju pa zagotavlja oprema.

Simbolični naslovi ali imena. Ti naslovi naj bi si jih ljudje zapomnili in zato običajno nosijo pomensko obremenitev. Simbolični naslovi so enostavni za uporabo v majhnih in velikih omrežjih.

Sestavljeni številski naslovi. Simbolična imena so primerna za ljudi, vendar zaradi njihove spremenljive oblike in potencialno velike dolžine niso zelo ekonomična za prenos po omrežju. Zato se v mnogih primerih za delo v velikih omrežjih kot naslovi vozlišč uporabljajo numerični sestavljeni naslovi fiksnih in kompaktnih formatov. Tipični predstavniki te vrste naslovov so naslovi IP in IPX.

Problem vzpostavljanja korespondence med naslovi različnih tipov, s katerim se ukvarja storitev razreševanja imen, je mogoče rešiti s popolnoma centraliziranimi ali porazdeljenimi sredstvi. V primeru centraliziranega pristopa je v omrežju dodeljen en računalnik (imenski strežnik), ki hrani tabelo, kako se imena različnih vrst ujemajo med seboj, na primer simbolična imena in številske številke. Vsi drugi računalniki vzpostavijo stik z imenskim strežnikom, da s pomočjo simboličnega imena poiščejo številčno številko računalnika, s katerim morajo izmenjati podatke.

Pri drugem, porazdeljenem pristopu, vsak računalnik sam rešuje problem vzpostavljanja korespondence med imeni. Na primer, če je uporabnik navedel številsko številko za ciljno vozlišče, preden se prenos podatkov začne, računalnik pošiljatelj pošlje sporočilo vsem računalnikom v omrežju (to sporočilo se imenuje oddajno sporočilo) in jih prosi, naj identificirajo to številčno ime. . Vsi računalniki, ki prejmejo to sporočilo, primerjajo podano številko s svojo. Računalnik, ki se ujema, pošlje odgovor, ki vsebuje naslov njegove strojne opreme, po katerem postane možno pošiljanje sporočil prek lokalnega omrežja.

Porazdeljeni pristop je dober, ker ne vključuje dodeljevanja poseben računalnik, kar pogosto zahteva tudi ročno nastavitev tabele ujemanja imen. Pomanjkljivost porazdeljenega pristopa je potreba po oddajnih sporočilih - takšna sporočila preobremenijo omrežje, saj zahtevajo obvezno obdelavo vseh vozlišč in ne samo ciljnega vozlišča. Zato se porazdeljeni pristop uporablja le v majhnih lokalnih omrežjih. V velikih omrežjih distribucija oddajnih sporočil po vseh njegovih segmentih postane skoraj nemogoča, zato je zanje značilen centraliziran pristop. Najbolj znana centralizirana storitev za razreševanje imen je internetni sistem domenskih imen (DNS).

6. Večnivojski pristop k standardizaciji v računalniških omrežjih. Pojmi "protokol", "vmesnik", "sklad protokolov". Značilnosti skladov standardnih komunikacijskih protokolov.

Skupaj z avtonomno delovanje znatno povečanje učinkovitosti uporabe računalnikov je mogoče doseči z njihovo združitvijo v računalniška omrežja(omrežje).

Računalniško omrežje v širšem pomenu besede se nanaša na katerikoli niz računalnikov, ki so med seboj povezani s komunikacijskimi kanali za prenos podatkov.

Obstaja več dobrih razlogov za povezovanje računalnikov v omrežje. Prvič, skupna raba virov omogoča več računalnikom ali drugim napravam, da si delijo dostop do enega diska (datotečnega strežnika), pogona CD-ROM, tračnega pogona, tiskalnikov, risalnikov, skenerjev in druge opreme, kar zmanjša stroške vsakega posameznega uporabnika.

Drugič, poleg souporabe dragih perifernih naprav je mogoče podobno uporabljati omrežne različice aplikacijske programske opreme. Tretjič, računalniška omrežja zagotavljajo nove oblike interakcije med uporabniki v eni skupini, na primer pri delu na skupnem projektu.

Četrtič, možna je uporaba skupnih komunikacijskih sredstev med različnimi aplikacijskimi sistemi (komunikacijske storitve, prenos podatkov in videa, govor itd.). Posebno pomembna je organizacija porazdeljene obdelave podatkov. V primeru centraliziranega shranjevanja informacij so procesi zagotavljanja njihove celovitosti in tudi varnostnega kopiranja bistveno poenostavljeni.

2. Osnovne programske in strojne komponente omrežja

Računalniško omrežje je kompleksen kompleks medsebojno povezanih in usklajenih komponent programske in strojne opreme.

Preučevanje omrežja kot celote predpostavlja poznavanje principov delovanja njegovih posameznih elementov:

Računalniki;

Komunikacijska oprema;

Operacijski sistemi;

Omrežne aplikacije.

Celoten kompleks omrežne strojne in programske opreme je mogoče opisati z večplastnim modelom. V središču vsakega omrežja je strojna plast standardiziranih računalniških platform, tj. sistem končnega uporabnika omrežja, ki je lahko računalnik ali terminalska naprava (katerakoli vhodno/izhodna ali prikazovalna naprava). Računalniki v omrežnih vozliščih se včasih imenujejo gostiteljski stroji ali preprosto gostitelji.

Trenutno se v omrežjih široko in uspešno uporabljajo računalniki različnih razredov - od osebnih računalnikov do velikih računalnikov in superračunalnikov. Nabor računalnikov v omrežju mora ustrezati raznolikosti nalog, ki jih omrežje rešuje.

Druga plast je komunikacijska oprema. Čeprav so računalniki osrednji del obdelave podatkov v omrežjih, so komunikacijske naprave nedavno začele igrati enako pomembno vlogo.

Kabelski sistemi, repetitorji, mostovi, stikala, usmerjevalniki in modularna vozlišča so iz pomožnih omrežnih komponent postali bistvene komponente, skupaj z računalniki in sistemsko programsko opremo, tako glede vpliva na delovanje omrežja kot glede stroškov. Danes je komunikacijska naprava lahko zapleten, specializiran večprocesor, ki ga je treba konfigurirati, optimizirati in upravljati.

Tretja plast, ki tvori omrežno programsko platformo, so operacijski sistemi (OS). Učinkovitost celotnega omrežja je odvisna od tega, kateri koncepti upravljanja lokalnih in porazdeljenih virov tvorijo osnovo omrežnega OS.

Pri načrtovanju omrežja je pomembno upoštevati, kako enostavno lahko določen operacijski sistem komunicira z drugimi operacijskimi sistemi v omrežju, kako varen in zavarovan je za podatke, v kolikšni meri lahko poveča število uporabnikov, ali lahko prenesti na drugo vrsto računalnika in številne druge pomisleke.

Najvišja plast omrežnih orodij so različne omrežne aplikacije, kot so omrežne baze podatkov, poštni sistemi, orodja za arhiviranje podatkov, sistemi za avtomatizacijo skupinskega dela itd.

Pomembno je razumeti obseg zmogljivosti, ki jih ponujajo aplikacije za različne aplikacije, in kako združljive so z drugimi omrežnimi aplikacijami in operacijskimi sistemi.

Že ob dokaj površnem pregledu omrežij postane jasno, da je računalniško omrežje kompleksen sklop medsebojno povezanih in usklajenih komponent programske in strojne opreme. Preučevanje omrežja kot celote predpostavlja poznavanje principov delovanja njegovih posameznih elementov:

računalniki;

komunikacijska oprema;

operacijski sistemi;

omrežne aplikacije.

Celoten kompleks omrežne strojne in programske opreme je mogoče opisati z večplastnim modelom. Srce vsakega omrežja je strojna plast standardiziranih računalniških platform. Trenutno se računalniki pogosto in uspešno uporabljajo v omrežjih. različne razrede- od osebnih računalnikov do velikih računalnikov in superračunalnikov. Nabor računalnikov v omrežju mora ustrezati raznolikosti nalog, ki jih omrežje rešuje.

Druga plast je komunikacijska oprema. Čeprav so računalniki osrednji del obdelave podatkov v omrežjih, so komunikacijske naprave nedavno začele igrati enako pomembno vlogo. Kabelski sistemi, repetitorji, mostovi, stikala, usmerjevalniki in modularna vozlišča so iz pomožnih omrežnih komponent postali bistvene komponente, skupaj z računalniki in sistemsko programsko opremo, tako glede vpliva na delovanje omrežja kot glede stroškov. Danes je komunikacijska naprava lahko zapleten, specializiran večprocesor, ki ga je treba konfigurirati, optimizirati in upravljati. Učenje delovanja komunikacijske opreme zahteva seznanjenost z velikim številom protokolov, ki se uporabljajo v lokalnih in prostranih omrežjih.

Tretja plast, ki tvori omrežno programsko platformo, so operacijski sistemi (OS). Učinkovitost celotnega omrežja je odvisna od tega, kateri koncepti upravljanja lokalnih in porazdeljenih virov tvorijo osnovo omrežnega OS. Pri načrtovanju omrežja je pomembno upoštevati, kako enostavno lahko določen operacijski sistem komunicira z drugimi operacijskimi sistemi v omrežju, kako varen in zavarovan je za podatke, v kolikšni meri lahko poveča število uporabnikov, ali lahko prenesti na drugo vrsto računalnika in številne druge pomisleke.

Najvišja plast omrežnih orodij so različne omrežne aplikacije, kot so omrežne baze podatkov, poštni sistemi, orodja za arhiviranje podatkov, sistemi za avtomatizacijo sodelovanja itd. Zelo pomembno je razumeti obseg zmogljivosti, ki jih ponujajo aplikacije za različna področja uporabe, kot tudi vedeti, kako združljivi so z drugimi omrežnimi aplikacijami in operacijskimi sistemi.

Najenostavnejši primer interakcije med dvema računalnikoma

V najpreprostejšem primeru je interakcijo med računalniki mogoče realizirati z enakimi sredstvi, ki se uporabljajo za interakcijo računalnika s perifernimi napravami, na primer prek serijskega vmesnika RS-232C. Za razliko od interakcije računalnika z periferna naprava, ko program praviloma deluje samo na eni strani - na strani računalnika, v tem primeru pride do interakcije med dvema programoma, ki se izvajata na vsakem računalniku.

Program, ki se izvaja na enem računalniku, ne more pridobiti neposrednega dostopa do virov drugega računalnika - njegovih diskov, datotek, tiskalnika. Lahko samo »vpraša« program, ki se izvaja v računalniku, kateremu ti viri pripadajo. Te "zahteve" so izražene kot sporočila prenašajo po komunikacijskih kanalih med računalniki. Sporočila lahko vsebujejo ne samo ukaze za izvajanje določenih dejanj, ampak tudi dejanske informacije (na primer vsebino datoteke).

Razmislite o primeru, ko uporabnik dela z urejevalnik besedil na osebnem računalniku A morate prebrati del datoteke, ki se nahaja na disku osebnega računalnika B (slika 4). Predpostavimo, da smo te računalnike povezali s komunikacijskim kablom prek vrat COM, ki, kot je znano, izvajajo vmesnik RS-232C (takšno povezavo pogosto imenujemo null modem). Zagotovo naj računalniki poganjajo MS-DOS, čeprav to v tem primeru ni bistvenega pomena.

riž. 4. Interakcija med dvema računalnikoma

Gonilnik vrat COM skupaj s krmilnikom vrat COM deluje približno enako kot pri zgoraj opisani interakciji med krmilno enoto in računalnikom. Vendar pa v tem primeru vlogo krmilne naprave PU opravlja krmilnik in gonilnik vrat COM drugega računalnika. Skupaj zagotavljata prenos enega bajta informacije po kablu med računalniki. (V "pravih" lokalnih omrežjih podobne funkcije prenosa podatkov v komunikacijsko linijo opravljajo omrežni adapterji in njihovi gonilniki.)

Gonilnik računalnika B občasno preveri znak za dokončanje sprejema, ki ga nastavi krmilnik, ko so podatki pravilno preneseni, in ko se prikaže, prebere prejeti bajt iz vmesnega pomnilnika krmilnika v RAM in ga tako da na voljo programom v računalniku B. v nekaterih primerih se gonilnik kliče asinhrono s prekinitvami iz krmilnika.

Tako imata programa računalnikov A in B sredstva za prenos enega bajta informacij. Toda naloga, obravnavana v našem primeru, je veliko bolj zapletena, saj je treba prenesti ne en bajt, ampak določen del dane datoteke. Vse dodatne težave, povezane s tem, morajo rešiti programi na višji ravni kot gonilniki vrat COM. Zaradi določnosti bomo takšne programe računalnikov A in B imenovali aplikacija A oziroma aplikacija B. Torej mora aplikacija A ustvariti sporočilo zahteve za aplikacijo B. Zahteva mora podati ime datoteke, vrsto operacije (v tem primeru branje), odmik in velikost območja datoteke, ki vsebuje zahtevane podatke.

Za prenos tega sporočila v računalnik B aplikacija A vzpostavi stik z gonilnikom vrat COM in mu sporoči naslov v RAM-u, kjer gonilnik najde sporočilo in ga nato bajt za bajtom prenese aplikaciji B. Aplikacija B, ko prejme zahtevo, jo izvrši , to pomeni, da prebere zahtevano območje datoteke z diska z uporabo lokalnih orodij OS v območje vmesnega pomnilnika pomnilnik z naključnim dostopom, nato pa z gonilnikom vrat COM prenese prebrane podatke po komunikacijskem kanalu v računalnik A, kjer dosežejo aplikacijo A.

Opisane funkcije aplikacije A bi sicer lahko izvajal urejevalnik besedil sam, vendar te funkcije ni najbolj racionalno vključiti v vsako aplikacijo – urejevalnike besedil, grafične urejevalnike, sisteme za upravljanje baz podatkov in druge aplikacije, ki potrebujejo dostop do datotek. Veliko bolj donosno je ustvariti poseben programski modul, ki bo opravljal funkcije generiranja sporočil zahtev in prejemanja rezultatov za vse računalniške aplikacije. Kot smo že omenili, se tak servisni modul imenuje odjemalec. Na strani računalnika B mora delovati še en modul - strežnik, ki nenehno čaka na zahteve za oddaljeni dostop do datotek na disku tega računalnika. Strežnik, ki je prejel zahtevo iz omrežja, stopi v stik lokalna datoteka in z njim izvaja določena dejanja, po možnosti s sodelovanjem lokalnega OS.

Programski odjemalec in strežnik izvajata sistemske funkcije za servisiranje zahtev aplikacij na računalniku A za oddaljeni dostop do datotek na računalniku B. Da bi aplikacije na računalniku B lahko uporabljale datoteke na računalniku A, mora biti opisana shema simetrično dopolnjena z odjemalec za računalnik B in strežnik za računalnik A.

Diagram interakcije odjemalca in strežnika z aplikacijami in operacijskim sistemom je prikazan na sl. 5. Kljub dejstvu, da smo obravnavali zelo preprosto komunikacijsko shemo strojne opreme za računalnike, so funkcije programov, ki omogočajo dostop do oddaljenih datotek, zelo podobne funkcijam modulov omrežnega operacijskega sistema, ki delujejo v omrežju z bolj zapletenimi povezavami strojne opreme računalnikov.

riž. 5. Interakcija programskih komponent pri povezovanju dveh računalnikov

Zelo priročno in uporabna funkcija odjemalski program je zmožnost razlikovanja zahteve do oddaljeno datoteko iz zahteve v lokalno datoteko. Če odjemalski program to zmore, potem aplikacijam ni treba skrbeti, s katero datoteko delajo (lokalno ali oddaljeno), odjemalski program sam prepozna in preusmeri zahtevo oddaljenemu stroju. Od tod ime, ki se pogosto uporablja za odjemalski del omrežnega OS - preusmerjevalnik. Včasih so funkcije prepoznavanja ločene v ločenem programskem modulu; v tem primeru se preusmerjevalnik ne imenuje celoten odjemalski del, ampak samo ta modul.