Syfte och en kort beskrivning av huvudkomponenter i datornätverk.

Datornätverk kallas en uppsättning sammankopplade och distribuerade datorer över ett visst territorium.

datornätverk– ett datorkomplex som inkluderar ett geografiskt distribuerat system av datorer och deras terminaler kombinerade till ett enda system.

Beroende på graden av geografisk spridning delas datornät in i lokala, städer, företag, globala, etc.

Datanätverket består av tre komponenter:

Dataöverföringsnät, inklusive dataöverföringskanaler och växlingsanordningar;

Datorer, nätverk dataöverföring;

Nätverk programvara.

datornätverk– Det här är ett komplext komplex sammankopplade mjukvaru- och hårdvarukomponenter:

datorer(värddatorer, nätverksdatorer, arbetsstationer, servrar) placerade i nätverksnoder;

nätverksoperativsystem och applikationsprogramvara, hantera datorer;

kommunikationsutrustning– Utrustning och dataöverföringskanaler med tillhörande kringutrustning. gränssnittskort och enheter (nätverkskort, modem); routrar och växlingsenheter.

Program- och hårdvarukomponenter i ett datornätverk

Datornätverk- ett rumsligt distribuerat system av mjukvaru- och hårdvarukomponenter anslutna via datorkommunikationslinjer.

Bland hårdvaran Datorer och kommunikationsutrustning kan särskiljas. Programvarukomponenter består av operativsystem och nätverksapplikationer.

För närvarande används datorer i nätverket olika typer och klasser med olika egenskaper. Detta är grunden för alla datornätverk. Datorer och deras egenskaper bestämmer kapaciteten hos ett datornätverk. Men i Nyligen och kommunikationsutrustning (kabelsystem, repeatrar, broar, routrar, etc.) började spela en lika viktig roll. Vissa av dessa enheter kan, med tanke på deras komplexitet, kostnad och andra egenskaper, kallas datorer som löser mycket specifika uppgifter för att säkerställa nätverkens funktionsduglighet.

För effektivt arbete nätverk används speciella nätverksoperativsystem (nätverksoperativsystem), som, till skillnad från personliga operativsystem, är utformade för att lösa speciella problem med att hantera driften av ett nätverk av datorer. Nätverksoperativsystem installeras på speciellt dedikerade datorer.

Nätverksapplikationer– Det här är programvarusystem som utökar kapaciteten hos nätverksoperativsystem. Bland dem kan vi lyfta fram utskick, grupparbetssystem, nätverksdatabaser m.m.

När nätverksoperativsystem utvecklas blir vissa nätverksprogramfunktioner vanliga operativsystemfunktioner.

Alla enheter som är anslutna till nätverket kan delas in i tre funktionsgrupper:

1) arbetsstationer;

2) nätverksservrar;

3) kommunikationsnoder.

1) Arbetsstation En arbetsstation är en persondator ansluten till ett nätverk där en nätverksanvändare utför sitt arbete. Varje arbetsstation bearbetar sina egna lokala filer och använder sitt eget operativsystem. Men samtidigt är nätverksresurser tillgängliga för användaren.

Det finns tre typer av arbetsstationer:

Arbetsstation med lokal disk,

Disklös arbetsstation,

Fjärrarbetsstation.

På en arbetsstation med en disk (hård eller diskett) operativ system laddas från detta lokal disk. För en disklös station laddas operativsystemet från filserverns disk. Denna förmåga tillhandahålls av ett speciellt chip installerat på nätverksadaptern på den disklösa stationen.

En fjärrarbetsstation är en station som ansluter till ett lokalt nätverk via telekommunikationskanaler (till exempel genom att använda ett telefonnät).

2) Nätverksserver, är en nätverksserver en dator som är ansluten till ett nätverk och förser nätverksanvändare med vissa tjänster, såsom datalagring allmänt bruk, utskriftsjobb, bearbetning av en förfrågan till ett DBMS, fjärrbearbetning av jobb, etc.

Utifrån de utförda funktionerna kan vi urskilja följande grupper servrar.

Filserver, filserver - en dator som lagrar data från nätverksanvändare och ger användaråtkomst till dessa data. Vanligtvis har den här datorn en stor mängd diskutrymme. Filservern tillåter användare att komma åt delad data samtidigt.

Filservern utför följande funktioner:

Datalagring;

Dataarkivering;

Dataöverföring.

Databasserver - en dator som utför funktionerna att lagra, bearbeta och hantera databasfiler (DB).

Databasservern utför följande funktioner:

Lagra databaser, bibehålla deras integritet, fullständighet och relevans;

Ta emot och bearbeta förfrågningar till databaser, samt skicka bearbetningsresultat till arbetsstationen;

Samordning av gjorda dataändringar av olika användare;

Stöd distribuerade databaser data, interaktion med andra databasservrar som finns på en annan plats.

Applikationsserver, applikationsserver - en dator som används för att köra användarapplikationer.

Kommunikationsserver, kommunikationsserver - en enhet eller dator som ger lokala nätverksanvändare transparent åtkomst till sina seriella portar input/output.

Med hjälp av en kommunikationsserver kan du skapa ett delat modem genom att ansluta det till en av serverns portar. Användaren, som har anslutit sig till kommunikationsservern, kan arbeta med ett sådant modem på samma sätt som om modemet var anslutet direkt till arbetsstationen.

En åtkomstserver är en dedikerad dator som möjliggör fjärrbearbetning av uppgifter. Program som initieras från en fjärrarbetsstation exekveras på denna server.

Kommandon som användaren matat in från tangentbordet tas emot från fjärrarbetsstationen och resultatet av uppgiften returneras.

Faxserver, faxserver - en enhet eller dator som skickar och tar emot faxmeddelanden till lokala nätverksanvändare.

Server Reserv exemplar data, backupserver - en enhet eller dator som löser problemet med att skapa, lagra och återställa kopior av data som finns på filservrar och arbetsstationer. En av nätverksfilservrarna kan användas som en sådan server.

Det bör noteras att alla de listade typerna av servrar kan fungera på en dator dedikerad för dessa ändamål.

3) Nätverkets kommunikationsnoder inkluderar följande enheter:

Repeaters;

Strömställare (broar);

Routers;

Nätverkets längd och avståndet mellan stationerna bestäms i första hand av överföringsmediets fysiska egenskaper (koaxialkabel, tvinnat par etc.). Vid överföring av data i vilken miljö som helst uppstår signaldämpning, vilket leder till avståndsbegränsningar. För att övervinna denna begränsning och utöka nätverket installeras speciella enheter - repeaters, broar och switchar. Den del av nätverket som inte inkluderar expansionsenheten kallas vanligtvis ett nätverkssegment.

Repeater, repeater - en enhet som förstärker eller regenererar en signal som tas emot av den. Repeteraren, som har tagit emot ett paket från ett segment, sänder det till alla andra. I detta fall kopplar inte repeatern bort segmenten som är fästa vid den. Vid varje given tidpunkt, i alla segment som är anslutna av repeatern, stöds datautbyte endast mellan två stationer.

Växla, switch, bridge, bridge är en enhet som, precis som en repeater, låter dig kombinera flera segment. Till skillnad från en repeater frikopplar en brygga de segment som är anslutna till den, det vill säga den stöder samtidigt flera datautbytesprocesser för varje par av stationer av olika segment.

Router- en enhet som ansluter nätverk av en eller olika typer med ett datautbytesprotokoll. Routern analyserar destinationsadressen och dirigerar data längs den optimala rutten.

Inkörsportär en enhet som låter dig organisera datautbyte mellan olika nätverksobjekt använda olika datautbytesprotokoll.

Nätverkets huvudsakliga hårdvarukomponenter är följande:

1. Abonnentsystem: datorer (arbetsstationer eller klienter och servrar); skrivare; skannrar, etc.

2. Nätverkshårdvara: nätverkskort; koncentratorer (nav); broar; routrar osv.

3. Kommunikationskanaler: kablar; kontakter; anordningar för att överföra och ta emot data i trådlös teknologi.

Nätverkets huvudsakliga programvarukomponenter är följande:

1. Nätverksoperativsystem, där de mest kända av dem är: MS Windows; LANtastisk; NetWare; Unix; Linux osv.

2. Nätverksprogramvara(Nätverkstjänster): nätverksklient; LAN-kort; protokoll; service Fjärranslutning.

LAN (lokal datornätverk) är en samling datorer, kommunikationskanaler, nätverkskort köra ett nätverksoperativsystem och nätverksprogramvara.

I ett LAN kallas varje PC en arbetsstation, med undantag för en eller flera datorer som är designade för att fungera som servrar. Varje arbetsstation och server har nätverkskort (adaptrar) som är anslutna till varandra via fysiska kanaler. Utöver det lokala operativsystemet kör varje arbetsstation nätverksprogramvara som gör att stationen kan kommunicera med filservern.

Datorerna som ingår i LAN-klient-server-arkitekturen är indelade i två typer: arbetsstationer, eller klienter, avsedda för användare, och servrar, som i regel är otillgängliga för vanliga användare och är utformade för att hantera nätverksresurser.

Arbetsstationer

En arbetsstation är abonnentsystem, specialiserad på att lösa vissa uppgifter och använda nätverksresurser. Programvaran för arbetsstationens nätverk inkluderar följande tjänster:

Klient för nätverk;

Fil- och skrivaråtkomsttjänst;

Nätverksprotokoll för av denna typ nätverk;

Nätverkskort;

Kontroll för fjärråtkomst.

Arbetsstationen skiljer sig från en vanlig fristående personlig dator som följer:

Tillgänglighet nätverkskort(nätverksadapter) och kommunikationskanal;

Ytterligare meddelanden visas på skärmen medan operativsystemet laddas, som informerar dig om att nätverksoperativsystemet laddas;

Innan du börjar måste du förse ditt nätverksprogram med ett användarnamn och lösenord. Detta kallas nätverksinloggningsproceduren;

Efter anslutning till LAN visas ytterligare nätverksdiskenheter;

det blir möjligt att använda nätverksutrustning, som kan ligga långt från arbetsplatsen.

Nätverksadaptrar

För att ansluta en dator till ett nätverk behöver du en gränssnittsenhet som kallas nätverksadapter, gränssnitt, modul eller kort. Den passar in i skåran moderkort. Nätverkskort installeras på varje arbetsstation och på filservern. Arbetsstationen skickar en begäran via nätverksadaptern till filservern och får ett svar via nätverksadaptern när filservern är klar.

Nätverksadaptrar, tillsammans med nätverksprogramvara, kan känna igen och hantera fel som kan uppstå på grund av elektriska störningar, kollisioner eller dålig maskinvaruprestanda.

Olika typer av nätverksadaptrar skiljer sig inte bara i deras metoder för att komma åt kommunikationskanalen och protokollen, utan också i följande parametrar:

Överföringshastighet;

Paketbuffertstorlek;

Typ av däck;

Bussprestanda;

Kompatibel med olika mikroprocessorer;

Använda direkt minnesåtkomst (DMA);

Adressering av I/O-portar och avbrottsbegäranden;

kopplingsdesign.

Kombinationen av komponenterna som diskuterats ovan till ett nätverk kan göras olika sätt och medel. Baserat på sammansättningen av deras komponenter, metoder för deras anslutning, användningsomfång och andra egenskaper, kan nätverk delas in i klasser på ett sådant sätt att det beskrivna nätverkets tillhörighet till en viss klass tillräckligt kan karakterisera egenskaperna och kvalitetsparametrarna. av nätverket.

Denna typ av klassificering av nätverk är dock ganska godtycklig. Den mest utbredda idag är uppdelningen av datornätverk baserat på territoriellt läge. Baserat på denna funktion är nätverk indelade i tre huvudklasser: ·

LAN - lokala nätverk; ·
MAN - Metropolitan Area Networks. ·
WAN - globala nätverk (Wide Area Networks);

Ett lokalt nätverk (LAN) är ett kommunikationssystem som stöder en eller flera höghastighetsöverföringskanaler inom en byggnad eller något annat begränsat område digital information, tillhandahålls till anslutna enheter för kortvarig exklusiv användning. De områden som täcks av läkemedlet kan variera avsevärt.
Längden på kommunikationslinjer för vissa nätverk kan inte vara mer än 1000 m, medan andra nätverk kan betjäna en hel stad. De betjänade områdena kan vara fabriker, fartyg, flygplan, såväl som institutioner, universitet och högskolor. Som regel används koaxialkablar som överföringsmedium, även om nätverk på tvinnade par och optisk fiber blir allt mer utbredda, och nyligen har även tekniken för trådlösa lokala nätverk utvecklats snabbt, som använder en av tre typer av strålning: bredband radiosignaler, lågeffektstrålning ultrahöga frekvenser (mikrovågsstrålning) och infraröda strålar.
Korta avstånd mellan nätverksnoder, överföringsmediet som används och den tillhörande låga sannolikheten för fel i de överförda data gör det möjligt att upprätthålla höga växelkurser - från 1 Mbit/s till 100 Mbit/s (för närvarande finns det redan industriella konstruktioner av LAN med hastigheter i storleksordningen 1 Gbit/s ).

Stadsnät täcker som regel en grupp byggnader och är implementerade på fiberoptiska eller bredbandskablar. Enligt deras egenskaper är de mellanliggande mellan lokala och globala nätverk. Nyligen, i samband med läggning av höghastighets- och pålitliga fiberoptiska kablar i stads- och intercityområden, och nya lovande nätverksprotokoll, till exempel ATM (Asynchronous Transfer Mode), som i framtiden kan användas i både lokala och globala nätverk.

Globala nätverk, till skillnad från lokala, täcker i regel mycket större territorier och till och med de flesta regioner i världen (ett exempel är Internet). För närvarande används analoga eller digitala trådbundna kanaler som överföringsmedium i globala nätverk, liksom satellitkanaler kommunikation (vanligtvis för kommunikation mellan kontinenter). Begränsningar av överföringshastighet (upp till 28,8 Kbps på analoga kanaler och upp till 64 Kbps på användarsektioner digitala kanaler) och den relativt låga tillförlitligheten hos analoga kanaler, som kräver användning av feldetekterings- och korrigeringsverktyg på lägre nivåer av protokoll, minskar avsevärt hastigheten för datautbyte i globala nätverk jämfört med lokala.
Det finns andra klassificeringsfunktioner i datornätverk. Till exempel:

Beroende på verksamhetens omfattning kan nätverk delas in i banknätverk, nätverk av vetenskapliga institutioner, universitetsnätverk;

Utifrån driftsformen kan vi urskilja kommersiella nätverk och gratis nätverk, företags- och offentliga nätverk;

Baserat på arten av de implementerade funktionerna är nätverk uppdelade i beräkningsbaserade, utformade för att lösa kontrollproblem baserat på beräkningsbehandling av initial information; information, avsedd att erhålla referensdata på begäran av användare; blandad, där dator- och informationsfunktioner implementeras;

Enligt styrmetoden delas datornät in i nätverk med decentraliserad, centraliserad och blandad styrning. I det första fallet innehåller varje dator som ingår i nätverket en komplett uppsättning programvara att samordna pågående nätverksdrift. Nätverk av denna typ är komplexa och ganska dyra, eftersom operativsystemen för enskilda datorer är utvecklade med fokus på kollektiv åtkomst till nätverkets gemensamma minnesfält. I blandade nätverk, under centraliserad kontroll, löses uppgifter som har högsta prioritet och som i regel är förknippade med bearbetning av stora mängder information;

Enligt programvarukompatibilitet kan nätverk vara homogena eller homogena (bestående av programvarukompatibla datorer) och heterogena eller heterogena (om datorerna som ingår i nätverket är programvarukompatibla).

. Ange huvudsyftet med ett datornätverk

2016-02-17

Ange huvudsyftet med ett datornätverk

Dator nätverk. Föreläsningsanteckningar

1. Grundläggande mjukvara och hårdvarukomponenter i nätverket. Begreppen "klient", "server", "nättjänst".

Datornätverkär en komplex uppsättning sammankopplade och koordinerade mjukvaru- och hårdvarukomponenter.

Huvudsyftet med ett datornätverkär:

Informationsdelning;

delning av utrustning och programvara;

centraliserad administration och underhåll.

Huvudkomponenter i ett datornätverk:

Datorer (hårdvarulager);

Kommunikationsutrustning;

Nätverksoperativsystem;

Nätverksapplikationer.

Hela nätverkets hård- och mjukvarukomplex kan beskrivas flerskiktsmodell. I kärnan något nätverk ljuger hårdvarulager standardiserade datorplattformar. Det andra lagret är kommunikationsutrustning. Även om datorer är centrala för databehandling i nätverk, har kommunikationsenheter nyligen börjat spela en lika viktig roll. Kabelsystem, repeatrar, bryggor, switchar, routrar och modulära hubbar har gått från att vara extra nätverkskomponenter till att bli väsentliga komponenter, tillsammans med datorer och systemprogramvara, både vad gäller deras inverkan på nätverksprestanda och kostnad.

Tredje lagret, som bildar nätverkets mjukvaruplattform, är operativsystem (OS). Effektiviteten i hela nätverket beror på vilka koncept för hantering av lokala och distribuerade resurser som ligger till grund för nätverkets OS.

Det översta lagretär olika nätverksapplikationer som nätverksdatabaser, postsystem, verktyg för dataarkivering, automationssystem för teamarbete, etc.

Nätverksapplikationen är distribuerat program, det vill säga ett program som består av flera samverkande delar, som var och en körs på en separat dator i nätverket.

Serverprogram– ett speciellt program utformat för att betjäna förfrågningar om åtkomst till en given dators resurser från andra datorer i nätverket. Servermodulen är ständigt i standby-läge för förfrågningar som kommer över nätverket.

Klientprogram- ett speciellt program utformat för att skapa och skicka förfrågningar om åtkomst till fjärrresurser, samt ta emot och visa information på användarens dator.

Nätverkstjänst- ett par klient-servermoduler som ger delad användaråtkomst till en viss typ av resurs. Vanligtvis stöder ett nätverksoperativsystem flera typer av nätverkstjänster för sina användare - filtjänst, utskriftstjänst, tjänst E-post, fjärråtkomsttjänst, etc. (Exempel på nätverkstjänster - WWW, FTP, UseNet).

Termerna "klient" och "server" används inte bara för att hänvisa till programvarumoduler, utan även för datorer som är anslutna till nätverket. Om en dator tillhandahåller sina resurser till andra datorer i nätverket kallas den för en server, och om den förbrukar dem kallas den en klient. Ibland kan samma dator samtidigt spela rollen som både server och klient.

2. Klassificering av datornätverk.

När de klassificerar nätverk efter territoriell bas, skiljer de mellan lokala (LAN), globala (WAN) och storstadsnätverk (MAN).

LAN - koncentrerad till ett område på högst 1-2 km; byggd med hjälp av dyra högkvalitativa kommunikationslinjer, som gör det möjligt att, med enkla dataöverföringsmetoder, uppnå höga dataväxlingshastigheter i storleksordningen 100 Mbit/s. Tjänsterna som tillhandahålls är varierande och involverar vanligtvis implementering online.

WAN - kopplar ihop datorer spridda över hundratals och tusentals kilometer. Ofta används befintliga kommunikationslinjer av låg kvalitet. Lägre dataöverföringshastigheter än i lokala nätverk (tiotals kilobit per sekund) begränsar utbudet av tjänster som tillhandahålls för filöverföring, huvudsakligen inte online, men bakgrund, med e-post. För stabil överföring av diskreta data används mer komplexa metoder och utrustning än i lokala nätverk.

MAN - inta en mellanposition mellan lokala och globala nätverk. Med tillräckligt stora avstånd mellan noder (tiotals kilometer) har de högkvalitativa kommunikationslinjer och höga växelkurser, ibland till och med högre än i klassiska lokala nätverk. Som i fallet med lokala nätverk, när man bygger en MAN, används inte befintliga kommunikationslinjer, utan läggs på nytt.

Beroende på omfattningen av den produktionsenhet som nätverket verkar inom, särskiljs avdelningsnätverk, campusnätverk och företagsnätverk.

Avdelningsnätverk används av en liten grupp anställda främst i syfte att dela dyra kringutrustning, applikationer och data; ha en eller två filservrar och inte fler än trettio användare; vanligtvis inte uppdelad i undernät; skapas på grundval av någon nätverksteknik; kan arbeta på basis av peer-to-peer nätverksoperativsystem.

Campusnätverk kombinerar nätverk av avdelningar inom en enda byggnad eller ett enda område på flera kvadratkilometer, utan att använda globala förbindelser. På campusnätverksnivå uppstår utmaningar när det gäller att integrera och hantera heterogen hårdvara och mjukvara.

Företagsnätverk ansluter ett stort antal datorer inom alla delar av ett enskilt företag. Ett företagsnätverk kännetecknas av:

o skala - tusentals användardatorer, hundratals servrar, enorma mängder data som lagras och överförs över kommunikationslinjer, många olika applikationer;

o hög grad av heterogenitet - typer av datorer, kommunikationsutrustning, operativsystem och applikationer är olika;

o användning av globala anslutningar - filialnät är anslutna med hjälp av telekommunikationsmedel, inklusive telefonkanaler, radiokanaler och satellitkommunikation.

3. Huvudegenskaper hos moderna datornätverk.

Kvaliteten på nätverksdrift kännetecknas av följande egenskaper: prestanda, tillförlitlighet, kompatibilitet, hanterbarhet, säkerhet, utbyggbarhet och skalbarhet.

Det finns två huvudsakliga metoder för att säkerställa nätverkskvalitet. Den första är att nätverket garanterar att användaren överensstämmer med ett visst numeriskt värde för tjänstekvalitetsindikatorn. Till exempel kan ramrelä- och ATM-nätverk garantera användaren en given nivå av genomströmning. I det andra tillvägagångssättet (best ansträngning) försöker nätverket betjäna användaren så effektivt som möjligt, men garanterar ingenting.

De viktigaste egenskaperna hos nätverksprestanda inkluderar: svarstid, som definieras som tiden mellan uppkomsten av en begäran om en nätverkstjänst och mottagandet av ett svar på den; genomströmning, som återspeglar mängden data som sänds av nätverket per tidsenhet, och överföringsfördröjning, som är lika med intervallet mellan det ögonblick då ett paket anländer till ingången av någon nätverksenhet och ögonblicket för dess utseende vid utgången av denna enhet.

Olika egenskaper används för att bedöma nätens tillförlitlighet, inklusive: tillgänglighetsfaktor, vilket betyder hur lång tid systemet kan användas; säkerhet, det vill säga systemets förmåga att skydda data från obehörig åtkomst; feltolerans - förmågan hos ett system att fungera under förhållanden med fel på några av dess element.

Utökningsbarhet innebär möjligheten att relativt enkelt lägga till enskilda nätverkselement (användare, datorer, applikationer, tjänster), öka längden på nätverkssegment och ersätta befintlig utrustning med kraftfullare.

Skalbarhet gör att nätverket låter dig öka antalet noder och längden på anslutningar inom ett mycket brett intervall, samtidigt som nätverkets prestanda inte försämras.

Transparens är förmågan hos ett nätverk att dölja detaljer om dess interna struktur för användaren och därigenom förenkla hans arbete på nätverket.

Nätverkshanterbarhet innebär möjligheten att centralt övervaka statusen för huvudelementen i nätverket, identifiera och lösa problem som uppstår under nätverksdrift, utföra prestandaanalys och planera nätverksutveckling.

Interoperabilitet innebär att nätverket kan rymma ett brett utbud av mjukvara och hårdvara.

4. Begreppet "topologi". Fysisk och logisk topologi för CS. Grundläggande CS-topologier.

Topologi – konfiguration av fysiska anslutningar mellan nätverksnoder. Nätverksegenskaper beror på vilken typ av topologi som är installerad. I synnerhet påverkar valet av en viss topologi:

Sammansättningen av nödvändig nätverksutrustning;

Nätverksutrustningskapacitet;

Möjlighet till nätverksexpansion;

Nätverkshanteringsmetod.

Termen "CS-topologi" kan betyda fysisk topologi (konfiguration av fysiska anslutningar) eller logisk topologi– signalöverföringsvägar mellan nätverksnoder. De fysiska och logiska topologierna för CS kan vara samma eller olika. Lokala nätverk byggs på basen tre grundläggande topologier, känd som:

gemensam buss (buss);

stjärna

ringa.

I topologi gemensam buss en kabel används som alla datorer i nätverket är anslutna till. Det är enkelt att koppla nya noder till ett sådant nätverk.

Endast en dator kan sända åt gången. Data överförs till alla datorer i nätverket; dock är det bara den dator vars adress matchar mottagarens adress som får informationen.

Bussen är en passiv topologi. Det betyder att datorer bara "lyssnar" på data som sänds över nätverket, men inte flyttar den från avsändare till mottagare. Därför, om någon dator misslyckas, kommer det inte att påverka driften av nätverket.

För att förhindra att elektriska signaler reflekteras, är terminatorer installerade i vardera änden av kabeln för att absorbera dessa signaler. Om en kabel går sönder, en av dess ändar kopplas bort, eller om det inte finns någon terminator, misslyckas hela nätverket ("faller").

Med topologi "stjärna" Alla datorer är anslutna med kabelsegment till en central komponent - ett nav. Signaler från den sändande datorn går genom navet till alla andra.

I nätverk med stjärntopologi sker anslutning av datorer till nätverket och hantering av nätverket centralt. Men det finns också nackdelar: eftersom alla datorer är anslutna till en central punkt ökar kabelförbrukningen avsevärt för stora nätverk, kostnaden för nätverket (plus hubb) är högre, antalet plug-in-moduler begränsas av antalet hubb hamnar. Dessutom, om en central komponent misslyckas, kommer hela nätverket att stängas av. Om bara en dator (eller kabeln som ansluter den till hubben) misslyckas, är det bara den här datorn som inte kommer att kunna överföra eller ta emot data över nätverket. Detta fel kommer inte att påverka andra datorer i nätverket. Med topologi "ringa" datorer är anslutna till en kabel sluten i en ring. Signaler sänds längs ringen i en riktning och passerar genom varje dator. Till skillnad från en passiv busstopologi fungerar varje dator som en repeater som förstärker signalerna och skickar dem vidare till nästa dator. Därför, om en dator misslyckas, slutar hela nätverket att fungera. Följaktligen är det svårt att isolera problem och att ändra konfigurationen kräver att hela nätverket stängs av. Utrustning för nätverk med ringtopologi är dyrare.

Fördelarna inkluderar: nätverksstabilitet mot överbelastning (inga kollisioner, ingen central nod) och förmågan att täcka ett stort område. Dessutom har antalet användare ingen stor inverkan på nätverkets prestanda.

Konfigurationen av fysiska anslutningar bestäms av de elektriska anslutningarna mellan datorer och kan skilja sig från konfigurationen av logiska anslutningar mellan nätverksnoder. Logiska anslutningar är dataöverföringsvägar mellan nätverksnoder.

Typiska fysiska länktopologier är: mesh-, mesh-, buss-, ring- och stjärntopologier.

En helt ansluten topologi (fig. 1.10, a) motsvarar ett nätverk där varje dator i nätverket är ansluten till alla andra.

En nättopologi (mesh) erhålls från en helt ansluten genom att ta bort några möjliga anslutningar (Fig. 1.10, b). I ett nätverk med mesh-topologi är endast de datorer mellan vilka intensivt datautbyte sker direkt anslutna, och för datautbyte mellan datorer som inte är direkt anslutna används transitöverföringar genom mellanliggande noder. Mesh-topologin tillåter anslutning av ett stort antal datorer och är typiskt karakteristisk för globala nätverk.

I nätverk med ringkonfiguration (fig. 1.10, e) överförs data längs ringen från en dator till en annan, vanligtvis i en riktning. Om datorn känner igen data som "sin egen" kopierar den den till sin interna buffert. I ett nätverk med ringtopologi är det nödvändigt att vidta särskilda åtgärder så att kommunikationskanalen mellan de återstående stationerna inte avbryts i händelse av ett fel eller frånkoppling av någon station.

5. Principer för namngivning och adressering i datornätverk.

Ett av problemen som måste beaktas när du ansluter tre eller flera datorer är problemet med att åtgärda dem. Flera krav kan ställas på nätverksnodadressen och dess destinationsschema.

Adressen måste unikt identifiera en dator i ett nätverk av valfri storlek.

Adresstilldelningsschemat bör minimera administratörens manuella arbete och sannolikheten för dubbletter av adresser.

Adressen måste ha en hierarkisk struktur, lämplig för att bygga stora nätverk. Detta problem illustreras väl av internationella postadresser, som gör det möjligt för posttjänsten som organiserar utdelningen av brev mellan länder att endast använda namnet på mottagarens land och inte ta hänsyn till namnet på hans stad, än mindre gatan. I stora nätverk, bestående av många tusen noder, kan avsaknaden av adresshierarki leda till stora omkostnader - ändnoder och kommunikationsutrustning kommer att behöva arbeta med adresstabeller som består av tusentals poster.

Adressen måste vara bekväm för nätverksanvändare, vilket innebär att den måste ha en symbolisk representation, till exempel servrar eller www.cisco.com.

Adressen bör vara så kompakt som möjligt för att inte överbelasta minnet av kommunikationsutrustning - nätverksadaptrar, routrar, etc.

Hårdvaruadresser. Dessa adresser är avsedda för ett litet till medelstort nätverk, så de har ingen hierarkisk struktur. En typisk representant för denna typ av adress är adressen till en lokal nätverksadapter. Den här adressen används vanligtvis bara av utrustning, så de försöker göra den så kompakt som möjligt och skriva den som ett binärt eller hexadecimalt värde, till exempel 0081005e24a8. Vid inställning av hårdvaruadresser krävs vanligtvis inte manuellt arbete, eftersom de antingen är inbyggda i utrustningen av tillverkaren eller genereras automatiskt vid varje nystart av utrustningen, och adressens unika karaktär inom nätverket säkerställs av utrustningen.

Symboliska adresser eller namn. Dessa adresser är avsedda att komma ihåg av människor och bär därför vanligtvis en semantisk belastning. Symboliska adresser är lätta att använda i både små och stora nätverk.

Numeriska sammansatta adresser. Symboliska namn är bekväma för människor, men på grund av deras varierande format och potentiellt stora längd är de inte särskilt ekonomiska att överföra över ett nätverk. Därför, i många fall, för att arbeta i stora nätverk, används numeriska sammansatta adresser av fasta och kompakta format som nodadresser. Typiska representanter för denna typ av adress är IP- och IPX-adresser.

Problemet med att upprätta överensstämmelse mellan adresser av olika slag, som hanteras av namnlösningstjänsten, kan lösas antingen genom helt centraliserade eller distribuerade medel. Vid ett centraliserat tillvägagångssätt tilldelas en dator (namnserver) på nätverket, som lagrar en tabell över hur namn av olika typer överensstämmer med varandra, till exempel symboliska namn och numeriska nummer. Alla andra datorer kontaktar namnservern för att använda det symboliska namnet för att hitta det numeriska numret på den dator som de behöver utbyta data med.

I ett annat, distribuerat tillvägagångssätt löser varje dator själv problemet med att upprätta överensstämmelse mellan namn. Till exempel, om användaren angav ett numeriskt nummer för destinationsnoden, innan dataöverföringen börjar, skickar den sändande datorn ett meddelande till alla datorer i nätverket (det här meddelandet kallas ett broadcastmeddelande) och ber dem att identifiera detta numeriska namn . Alla datorer som har fått detta meddelande jämför det angivna numret med sina egna. Datorn som har en matchning skickar ett svar som innehåller dess hårdvaruadress, varefter det blir möjligt att skicka meddelanden över det lokala nätverket.

Det fördelade tillvägagångssättet är bra eftersom det inte innebär tilldelning speciell dator, vilket också ofta kräver manuell inställning av en namnmatchningstabell. Nackdelen med det distribuerade tillvägagångssättet är behovet av broadcastmeddelanden - sådana meddelanden överbelastas nätverket, eftersom de kräver obligatorisk bearbetning av alla noder, och inte bara destinationsnoden. Därför används den distribuerade metoden endast i små lokala nätverk. I stora nätverk blir distributionen av broadcast-meddelanden över alla dess segment nästan omöjlig, så de kännetecknas av ett centraliserat tillvägagångssätt. Den mest kända centraliserade namnupplösningstjänsten är Internets Domain Name System (DNS).

6. Flernivåstrategi för standardisering i datornätverk. Begreppen "protokoll", "gränssnitt", "protokollstack". Egenskaper förtackar.

Tillsammans med autonom drift en betydande ökning av effektiviteten i att använda datorer kan uppnås genom att kombinera dem till dator nätverk(nätverk).

Ett datornätverk i ordets breda betydelse hänvisar till vilken uppsättning datorer som helst som är anslutna till varandra via kommunikationskanaler för dataöverföring.

Det finns ett antal goda skäl för att koppla ihop datorer i ett nätverk. För det första tillåter resursdelning flera datorer eller andra enheter att dela åtkomst till en enda disk (filserver), CD-ROM-enhet, bandenhet, skrivare, plottrar, skannrar och annan utrustning, vilket minskar kostnaderna för varje enskild användare.

För det andra, förutom att dela dyra kringutrustning, är det möjligt att på liknande sätt använda nätverksversioner av applikationsprogramvara. För det tredje ger datornätverk nya former av interaktion mellan användare i ett team, till exempel när de arbetar med ett gemensamt projekt.

För det fjärde blir det möjligt att använda gemensamma kommunikationsmedel mellan olika applikationssystem (kommunikationstjänster, data- och videoöverföring, tal, etc.). Av särskild betydelse är organisationen av distribuerad databehandling. När det gäller centraliserad lagring av information förenklas processerna för att säkerställa dess integritet, såväl som säkerhetskopiering, avsevärt.

2. Grundläggande mjukvara och hårdvarukomponenter i nätverket

Datornätverkär ett komplext komplex av sammankopplade och koordinerade mjukvaru- och hårdvarukomponenter.

Att studera nätverket som helhet förutsätter kunskap om funktionsprinciperna för dess individuella delar:

Datorer;

Kommunikationsutrustning;

Operativsystem;

Nätverksapplikationer.

Hela nätverkets hård- och mjukvarukomplex kan beskrivas med en flerskiktsmodell. I hjärtat av alla nätverk finns ett hårdvarulager av standardiserade datorplattformar, d.v.s. systemet för slutanvändaren av nätverket, vilket kan vara en dator eller en terminalenhet (valfri in-/utdata eller informationsvisningsenhet). Datorer på nätverksnoder kallas ibland värdmaskiner eller helt enkelt värdar.

För närvarande används datorer av olika klasser i stor utsträckning och framgångsrikt i nätverk - från persondatorer till stordatorer och superdatorer. Uppsättningen datorer i nätverket måste motsvara de olika uppgifter som nätverket löser.

Det andra lagret är kommunikationsutrustning. Även om datorer är centrala för databehandling i nätverk, har kommunikationsenheter nyligen börjat spela en lika viktig roll.

Kabelsystem, repeatrar, bryggor, switchar, routrar och modulära hubbar har gått från att vara extra nätverkskomponenter till att bli väsentliga komponenter, tillsammans med datorer och systemprogramvara, både vad gäller deras inverkan på nätverksprestanda och kostnad. Idag kan en kommunikationsenhet vara en komplex, specialiserad multiprocessor som måste konfigureras, optimeras och hanteras.

Det tredje lagret som utgör nätverkets mjukvaruplattform är operativsystem (OS). Effektiviteten i hela nätverket beror på vilka koncept för hantering av lokala och distribuerade resurser som ligger till grund för nätverkets OS.

När man designar ett nätverk är det viktigt att tänka på hur lätt ett givet operativsystem kan interagera med andra operativsystem i nätverket, hur säkert och säkert det är för data, i vilken utsträckning det kan öka antalet användare, om det kan överföras till en annan typ av dator, och många andra överväganden.

Det översta lagret av nätverksverktyg är olika nätverksapplikationer, såsom nätverksdatabaser, e-postsystem, dataarkiveringsverktyg, teamwork-automationssystem, etc.

Det är viktigt att förstå utbudet av funktioner som applikationer tillhandahåller för olika applikationer och hur kompatibla de är med andra nätverksapplikationer och operativsystem.

Även som ett resultat av en ganska ytlig granskning av nätverk, blir det tydligt att ett datornätverk är en komplex uppsättning sammankopplade och koordinerade mjukvaru- och hårdvarukomponenter. Att studera nätverket som helhet förutsätter kunskap om funktionsprinciperna för dess individuella delar:

datorer;

kommunikationsutrustning;

operativsystem;

nätverksapplikationer.

Hela nätverkets hård- och mjukvarukomplex kan beskrivas med en flerskiktsmodell. I hjärtat av alla nätverk finns ett hårdvarulager av standardiserade datorplattformar. För närvarande används datorer i stor utsträckning och framgångsrikt i nätverk. olika klasser- från persondatorer till stordatorer och superdatorer. Uppsättningen datorer i nätverket måste motsvara de olika uppgifter som nätverket löser.

Det andra lagret är kommunikationsutrustning. Även om datorer är centrala för databehandling i nätverk, har kommunikationsenheter nyligen börjat spela en lika viktig roll. Kabelsystem, repeatrar, bryggor, switchar, routrar och modulära hubbar har gått från att vara extra nätverkskomponenter till att bli väsentliga komponenter, tillsammans med datorer och systemprogramvara, både vad gäller deras inverkan på nätverksprestanda och kostnad. Idag kan en kommunikationsenhet vara en komplex, specialiserad multiprocessor som måste konfigureras, optimeras och hanteras. Att lära sig hur kommunikationsutrustning fungerar kräver förtrogenhet med ett stort antal protokoll som används i både lokala och breda nätverk.

Det tredje lagret som utgör nätverkets mjukvaruplattform är operativsystem (OS). Effektiviteten i hela nätverket beror på vilka koncept för hantering av lokala och distribuerade resurser som ligger till grund för nätverkets OS. När man designar ett nätverk är det viktigt att tänka på hur lätt ett givet operativsystem kan interagera med andra operativsystem i nätverket, hur säkert och säkert det är för data, i vilken utsträckning det kan öka antalet användare, om det kan överföras till en annan typ av dator, och många andra överväganden.

Det översta lagret av nätverksverktyg är olika nätverksapplikationer, såsom nätverksdatabaser, e-postsystem, dataarkiveringsverktyg, samarbetsautomationssystem, etc. Det är mycket viktigt att förstå utbudet av möjligheter som tillhandahålls av applikationer för olika applikationsområden, samt att veta hur kompatibla de är med andra nätverksapplikationer och operativsystem.

Det enklaste fallet av interaktion mellan två datorer

I det enklaste fallet kan växelverkan mellan datorer realiseras med samma medel som används för att interagera en dator med kringutrustning, till exempel genom det seriella gränssnittet RS-232C. Till skillnad från en dators interaktion med kringutrustning, när ett program fungerar, som regel, bara på en sida - på datorsidan, i detta fall finns det en interaktion mellan två program som körs på varje dator.

Ett program som körs på en dator kan inte få direkt tillgång till resurserna på en annan dator - dess diskar, filer, skrivare. Hon kan bara "fråga" programmet som körs på den dator som dessa resurser tillhör. Dessa "förfrågningar" uttrycks som meddelandenöverförs via kommunikationskanaler mellan datorer. Meddelanden kan innehålla inte bara kommandon för att utföra vissa åtgärder, utan även faktisk informationsdata (till exempel innehållet i en fil).

Tänk på fallet när en användare arbetar med textredigerare på persondator A måste du läsa en del av en fil som finns på disken på persondator B (fig. 4). Låt oss anta att vi kopplade dessa datorer via en kommunikationskabel genom COM-portar, som, som bekant, implementerar RS-232C-gränssnittet (en sådan anslutning kallas ofta ett nollmodem). För att vara säker, låt datorerna köra MS-DOS, även om detta inte är av grundläggande betydelse i det här fallet.

Ris. 4. Interaktion mellan två datorer

COM-portdrivrutinen tillsammans med COM-portstyrenheten fungerar på ungefär samma sätt som vid interaktion mellan styrenheten och datorn som beskrivs ovan. Men i det här fallet utförs PU-styrenhetens roll av styrenheten och drivrutinen för COM-porten på en annan dator. Tillsammans säkerställer de överföringen av en byte information via en kabel mellan datorer. (I "riktiga" lokala nätverk utförs liknande funktioner för att överföra data till kommunikationslinjen av nätverksadaptrar och deras drivrutiner.)

Drivrutinen för dator B frågar regelbundet mottagningsavslutande tecknet, som ställts in av styrenheten när data överförs korrekt, och när den dyker upp läser den mottagna byten från styrenhetsbufferten till RAM-minnet, och gör den därigenom tillgänglig för program på dator B. I i vissa fall anropas föraren asynkront genom avbrott från styrenheten.

Således har programmen i datorerna A och B möjlighet att sända en byte med information. Men uppgiften i vårt exempel är mycket mer komplicerad, eftersom det är nödvändigt att överföra inte en byte, utan en viss del av en given fil. Alla ytterligare problem i samband med detta måste lösas av program på högre nivå än COM-portdrivrutiner. För visshetens skull kommer vi att kalla sådana program för datorer A och B för applikation A respektive applikation B. Så, applikation A måste generera ett förfrågningsmeddelande för applikation B. Begäran måste ange filnamnet, typen av operation (i detta fall läsning), offset och storleken på filområdet som innehåller de nödvändiga uppgifterna.

För att överföra detta meddelande till dator B kontaktar applikation A COM-portens drivrutin och berättar adressen i RAM, där föraren hittar meddelandet och överför det sedan byte för byte till applikation B. Applikation B, efter att ha tagit emot begäran, exekverar det , det vill säga läser den nödvändiga delen av filen från disken med hjälp av lokala OS-verktyg till buffertområdet för dess random access minne, och sedan, med hjälp av COM-portdrivrutinen, överför den lästa data via en kommunikationskanal till dator A, där den når applikation A.

De beskrivna funktionerna i applikation A skulle kunna utföras av själva textredigeringsprogrammet, men det är inte särskilt rationellt att inkludera dessa funktioner i varje applikation - textredigerare, grafiska redigerare, databashanteringssystem och andra applikationer som behöver åtkomst till filer. Det är mycket mer lönsamt att skapa en speciell mjukvarumodul som kommer att utföra funktionerna att generera begärandemeddelanden och ta emot resultat för alla datorapplikationer. Som tidigare nämnts kallas en sådan tjänstemodul en klient. På sidan av dator B måste en annan modul fungera - en server som ständigt väntar på förfrågningar om fjärråtkomst till filer som finns på disken på denna dator. Servern tar kontakt efter att ha fått en förfrågan från nätverket lokal fil och utför specificerade åtgärder med den, möjligen med deltagande av det lokala operativsystemet.

Mjukvaruklienten och servern utför systemfunktioner för att betjäna förfrågningar från applikationer på dator A för fjärråtkomst till filer på dator B. För att applikationer på dator B ska kunna använda filer på dator A måste det beskrivna schemat kompletteras symmetriskt med en klient för dator B och en server för dator A.

Interaktionsdiagrammet för klienten och servern med applikationer och operativsystem visas i fig. 5. Trots det faktum att vi har övervägt ett mycket enkelt maskinvarukommunikationssystem för datorer, är funktionerna i program som ger åtkomst till fjärrfiler mycket lika funktionerna hos moduler i ett nätverksoperativsystem som fungerar på ett nätverk med mer komplexa hårdvaruanslutningar av datorer.

Ris. 5. Interaktion mellan programvarukomponenter vid sammankoppling av två datorer

Mycket bekvämt och användbar funktion klientprogram är förmågan att särskilja en begäran till fjärrfil från en begäran till en lokal fil. Om klientprogrammet kan göra detta behöver applikationer inte bry sig om vilken fil de arbetar med (lokal eller fjärr), klientprogrammet känner igen och omdirigeringar begäran till en fjärrmaskin. Därav namnet som ofta används för klientdelen av ett nätverksoperativsystem - omdirigering. Ibland separeras igenkänningsfunktioner i en separat mjukvarumodul, i det här fallet kallas inte hela klientdelen en omdirigering, utan bara denna modul.