Hálózati számítógépes rendszerek
A hálózatba kapcsolt számítógépes rendszer olyan rendszer, amely több, és több tucat számítógépből áll, amelyek egymáshoz kapcsolódnak egy hálózatban.
A számítógépek hálózathoz való csatlakozása az elfogadott topológiának megfelelően történik. A topológia egy olyan rendszer, amely a számítógépek hálózatba kapcsolását teszi lehetővé.
A leggyakoribb topológiák: busz, gyűrű, csillag, cellás, vegyes.
A busz egy vonal mentén elhelyezkedő hálózat. A csatlakozó kábel egyik számítógépről a másikra áthalad.
Busz topológiával rendelkező hálózatban a számítógép által küldött üzenetek a buszhoz csatlakozó összes számítógépre kerülnek.
Mivel minden vonalnak van egy kezdete és egy végének, a vonal mindkét végén (a befejezett eszköz) egy terminátornak kell lennie.
A busz topológiáját az 1. ábrán mutatjuk be. 2.4.
Ábra. 2.4. Busz topológia
A gyűrű topológiában minden számítógép két másikra csatlakozik, és a jel egy körben mozoghat (2.5. Ábra).
A gyűrűhálózatban a jel egy irányban halad egy körben. Minden számítógép fogadja a jelet a upstream számítógépen, és egy jelet továbbít. A gyűrű topológiát aktívnak hívják, mivel minden számítógép, mielőtt továbbítja a jelet, regenerálja.
Egy csillagot úgy alakítanak ki, hogy minden számítógépet egy központi számítógéphez vagy egy csatlakozó eszközhöz csatlakoztatnak. Az összekötő eszköz lehet passzív vagy intelligens. A passzív csatlakozóeszköz csak kapcsolódási pont, és nem fogyaszt villamos energiát. Egy aktív kapcsolódási eszköz, mielőtt jelet küld egy másik számítógépre, felerősíti azt. Az intelligens csatoló diagnosztikai képességekkel rendelkező aktív csatoló.
A csillag topológia a 3. ábrán látható. 2.6.
Ábra. 2.6. Csillag topológia
Hálózati topológiával minden számítógép közvetlenül kapcsolódik egymáshoz. A sejt topológiát az 1. ábrán mutatjuk be. 2.7.
A kapcsolatok redundanciája miatt a cellás topológia leginkább ellenáll a hibáknak.
A vegyes topológia olyan topológia, amely két vagy három standard topológiának elemeit ötvözi.
A kevert topológiát az 1. ábra mutatja. 2.8.
Ábra. 2.7. Mesh topológia
Ábra. 2.8. Vegyes topológia
A hálózaton keresztül történő adattovábbítás rendszere a 3. ábrán látható. 2.9.
Ábra. 2.9. Hálózati adatátviteli rendszer
A hálózatokon keresztüli adatátvitel speciális eszközök segítségével történik.
1. Átviteli közeg - bármely jelátviteli eszköz egyik számítógépről a másikra.
2. Hálózati adapterek - a számítógépbe telepített tábla, amely számítógépes hálózathoz csatlakozik. Csatlakoztatja a számítógépet a környezethez, amely viszont a hálózathoz csatlakozó többi számítógéphez csatlakozik.
Az átviteli közeg vezetékes és vezeték nélküli lehet.
A vezetékes átviteli hálózat a következőket tartalmazza:
· Csavart érpár; két sodrott rézhuzal a védőhéjban. Hálózati technológiákban árnyékolt és árnyékolatlan csavart párokat használnak. Az árnyékolt csavart érpárat fém védőhüvely veszi körül, ami megakadályozza az interferenciát.
· Koaxiális kábel; rézhuzal, amelyet egy fém képernyő veszi körül, megvédi a továbbított adatokat az interferenciától. Vékony és vastag koaxiális kábeleket használnak.
· Száloptikai kábel; egy csomó üveg vagy műanyag szál, amelyen át fényimpulzusokat továbbítanak, hasznos jelet hordozva. Azonban használatakor további felszerelésre van szükség, amely az optikai jeleket elektromos jelekké alakítja.
A vezeték nélküli adathordozót rádiókommunikációs eszközök, lézerek, infravörös eszközök és műholdas kommunikáció képviselheti.
Jelenleg a szegmentálás kérdései és az alhálózatok létrehozása válik aktuálisvá.
A hálózati szegmentálás egy olyan hálózat szegmentálása, amely a hálózat részét képező szegmensek közé tartozik.
Hálózatok szegmentálásakor és alhálózatok létrehozásakor:
Az átjátszók olyan eszközök, amelyek biztosítják a jel alakjának és amplitúdójának megőrzését, amikor az ilyen típusú fizikai átviteli közeg által biztosított távolságnál továbbítják.
A hubok olyan eszközök, amelyek több kommunikációs csatornát váltanak egymásba frekvenciaosztással.
A hubok központi kapcsolódási pontként szolgálnak. A leggyakoribb aktív koncentrátorok, amelyek több kimenettel rendelkező repeaters.
A híd olyan eszköz, amely két hálózatot köti össze ugyanazokkal az adatátviteli módszerekkel.
A 2. ábrán a hálózat két szegmensre történő hidat összekapcsoló példája látható. 2.10.
Ábra. 2.10. Példa arra, hogy a hálózatot két szegmensre osztják fel hidat használva
A routerek különböző típusú hálózatokat összekötő eszközök, de egyetlen operációs rendszert használnak.
Az útválasztók segítségével külön hálózatok (vagy alhálózatok) kapcsolódnak egymáshoz. A forgalomirányítók az adatátvitel (csomag) optimális útvonalát választják számos más lehetséges útvonal között.
Az átjáró olyan eszköz, amely lehetővé teszi az adatcserét két különböző kommunikációs protokollt használó hálózat között.
A kapcsolók olyan eszközök, amelyek kiválasztják az adatátviteli útvonalat (a kapcsoló a csomagot a kívánt módon továbbítja).
Jelenleg minden hálózat kétféle számítógépet tartalmaz: szervereket és ügyfeleket.
A kiszolgáló olyan számítógép, amely forrásokat (adatokat, szoftvereket, perifériákat) biztosít a rendszer más számítógépei számára.
A "kiszolgáló" kifejezés leginkább egy olyan dedikált nagy teljesítményű számítógépet jelent, amelynek speciális kiszolgálói operációs rendszere van, amely központilag ellenőrzi a hálózatot.
A hálózat ügyfelei olyan számítógépek vagy egyéb hálózati eszközök, amelyek hozzáférnek a hálózati (szerver) erőforrásokhoz. Leggyakrabban az ügyfél számítógép. Azonban egy nyomtató vagy bármely olyan eszköz, amely hozzáfér az erőforrásokhoz, technikailag is kliens lehet. Az "ügyfél" kifejezés olyan programokat is jelenthet, amelyek hozzáférnek a szerverprogramokhoz. Például az asztalon futó e-mail támogatási program és az üzenetek letöltésére irányuló kérések küldése a kiszolgálóról e-mail kliensnek hívják.
Az ügyfél operációs rendszer telepítve van az ügyfélszámítógépen.
Az információs rendszerek építhetők peer-to-peer számítógépes hálózatokra, ügyfél / kiszolgáló hálózatokra vagy vállalati hálózatokra.
A peer-to-peer számítógépes hálózatokban minden számítógép elvégzi mind a kiszolgáló, mind az ügyfél funkcióját, mindegyik felhasználó kezeli saját számítógépét.
Az ügyfél / kiszolgáló hálózatok esetében a legkülönfélébb jellemző a hálózat központosított kezelése.
A vállalati hálózatok olyan hálózatok, amelyek összekapcsolják a cég (vállalati) irodáinak számítógépeit egy belső hálózathoz és az internethez.
2.2.1. Az adatátvitel alapjai ésszerűek
számítógépes rendszerek
Az adatátvitel három módja van:
1) Simplex - az adatátvitel csak egy irányban történik.
2) Half duplex - a csatorna adatait mind az előre, mind a hátra, de különböző időintervallumokban továbbítják.
3) Duplex - egyidejű adatátvitel előre és hátra.
A csatornákon keresztüli adat átvihető az áramköri kapcsolás vagy a csomagkapcsolt technológia technológiájával.
A csomagkapcsolt hálózatokban a két előfizető közötti útvonal nem jön létre. Az adatok átvitele egyik számítógépről a másikra, az adatok apró töredékekként jelenik meg, ún. Csomagok. Ezek a csomagok különböző módon továbbíthatók. És bár mindannyian ugyanarra a célra maradnak, ez nem jelenti azt, hogy ugyanúgy utaztak.
A tipikus adatcsomag szerkezetét az 1. ábrán mutatjuk be. 2.11.
CRG kód, hitelesítési információ
Ábra. 2.11. Az adatcsomag struktúrája
A csomagban található egyedi pozíció és a fejléc és a pótkocsi mezők mérete függ a hálózati architektúrától és a protokolloktól. Például egy Ethernet keretben (az úgynevezett csomagot hívják) 64 és 1518 bájt lehet, 18 bájtot használva mindig a cím és a pótkocsi számára. Ennélfogva legfeljebb 1500 bájtnyi adat továbbítható egyetlen Ethernet keretben. Token Ring csomagok.
A modern vállalati hálózatokban történő adatátvitel megszervezéséhez a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet (OSI) által a múlt század 80-as évek elején kidolgozott OSI (Open System Interconnection) modellt használják.
Az OSI modell a rendszer-interakció hét szintjét határozza meg. A modell minden szintje elvégzi a kapcsolási folyamat egy meghatározott feladatait, és az adatokat felfelé vagy lefelé továbbítja a következő szintre (a számítógép módjától függően: adatátvitel vagy adatvétel). Amint az adatok áthaladnak a szinteken, minden egyes réteg az adatokat az eredeti adatok előtt fejléc formájában adja hozzá. Amikor az adatok a fogadó számítógépen érkeznek, ezt a folyamatot fordított sorrendben hajtják végre, és az információt felfelé rakják fel. Ha az adatok a fogadó számítógép összes szintjén elhaladtak, az összes fejléc információ törlődik, és az adatok az eredeti formátumot veszi át. Ebben a formában azokat a fogadó alkalmazásnak mutatják be.
Jegyzőkönyv - olyan szabályok és megállapodások halmaza, amelyek meghatározzák az információcserét a hálózati eszközök között.
Az adatátvitel során az átviteli és fogadó számítógépek közötti interakciós sémát az 1. ábra mutatja. 2.12.
Ábra. 2.12. Az adatátvitel során a küldő és a fogadó számítógépek közötti kölcsönhatás sémája
Tekintsük az egyes szintek által végrehajtott funkciókat.
7 szint. Alkalmazási réteg - biztosítja a felhasználói alkalmazás és a hálózat közötti interakciót számos protokollon keresztül. Például az FTP (File Transfer Protocol) fájlok átvitele olyan számítógépek között történik, amelyeken különböző operációs rendszerek vagy platformok telepíthetők, HTTP (Hypertext Transfer Protocol).
6 szint. Bemutatási szint. Horgolt a hálózaton keresztül továbbított adatok formájával, azaz csomagok kialakításával.
Ezen a szinten:
· Adatok tömörítése; A továbbított adatok méretének csökkentése annak érdekében, hogy gyorsan átvihető legyen a hálózaton keresztül, és különböző típusú adatok tömöríthetők különböző mértékben;
· Szintaktikai eltérések leküzdése az adatok megjelenítésében vagy a karakterkódok közötti különbségekben.
5 szint. A munkamenet szintje. Ezen a szinten a protokollok felelősek azért, hogy egy kommunikációs között az adó- és a fogadó számítógép, hanem képviselnek szinkronizálással, amely lehetővé teszi, hogy helyezze be töréspontok a hosszú passzok, így ha lehetséges volt, hogy menjen vissza az utolsó ellenőrzőpont helyett elölről kezdeni az egészet.
4 szint. Szállítási szint. Megadja az alkalmazott vagy a felső rétegeket - alkalmazás és munkamenet - adatátvitelt a szükséges megbízhatósági fokkal. Az OSI modell a szállítási réteg által nyújtott öt szolgáltatási osztályt határozza meg:
· A megszakadt kommunikáció helyreállításának képessége;
· A különböző alkalmazási protokollok közötti többszörös összeköttetések közös átviteli protokollon keresztüli összekapcsolása;
· Az átviteli hibák felismerése és javítása, például torzítás, veszteség vagy párhuzamos csomagok.
A szállítási szinten nyomon követik az adatcsomagok integritását és következetességét.
A fő feladat a végponttól végpontig terjedő hibaellenőrzés.
2 szint. A kapcsolat rétege. Ellenőrzi a rendelkezésre álló adatátviteli közeg, valamint a végrehajtási mechanizmus hibák feltárása és korrigálása.
1 szint. A fizikai szint. Ez biztosítja adatátvitel (bit) a fizikai kommunikációs csatornák, mint például csavart érpárú, koaxiális kábel, optikai kábel, stb ..
Itt az összes felső szint adatai és fejlécei a hálózathoz továbbított jelekké alakulnak át. A fizikai réteg protokolljai minden nullát és energiát elektromos vagy impulzusos impulzusokká alakítanak át.