Számítógépes hálózatok
Számítógépes hálózatok
Számítógépes hálózatok, cél és összetétel A számítógépes (számítástechnikai) hálózat olyan számítógépek és terminálok csoportja, amelyek kommunikációs csatornákon keresztül csatlakoznak egy olyan rendszerbe, amely megfelel az elosztott adatfeldolgozás követelményeinek (3.1 ábra).
A számítógépek távolságától függően a hálózatok feltételesen helyi, regionális és globális felosztásra oszthatók.
Az RVS-eket úgy tervezték, hogy hosszabb távolságokat támogassanak, mint a LAN-ok. Több LAN hálózatok összekapcsolására használhatók a nagysebességű integrált hálózati rendszerekben. Az RVS ötvözi a LAN tulajdonságait (alacsony hibaarány, nagy átviteli sebesség) a nagyobb földrajzi kiterjedés mellett.
A LAN-hoz képest a legtöbb WAN-t a lassú átviteli sebesség és a hibák magasabb szintje jellemzi. A HMV területén új technológiák célja a problémák megoldása.
A globális hálózat tartalmazhat más globális hálózatokat, helyi hálózatokat, valamint külön csatlakoztatott számítógépeket (távoli számítógépek) vagy külön csatlakoztatott I / O eszközöket.
Függetlenül attól, hogy használt hálózat egyes számítógépes funkciókat telepítve a szoftver lehet két csoportra oszthatók számítógépes erőforrások (beleértve az érdeke problémák megoldására a többi számítógép) és az irányító csere más számítógépek (hálózati funkciók ).
A saját számítógépes erőforrásokat hagyományosan az operációs rendszer kezeli. A hálózati menedzsment funkciók olyan hálózati szoftvert valósítanak meg, amelyet különálló hálózati csomagokként vagy hálózati operációs rendszerekként is végrehajthatnak.
A számítógépes hálózat felépítése határozza meg a hálózati elemek hardverének és szoftverének kialakításának és működésének alapelveit.
A számítógépes hálózat fő hardverelemei a következők:
A munkaállomások (PC) általában olyan személyi számítógépek, amelyek a hálózati felhasználók munkaállomásai.
Az RS követelményeit a hálózatban végrehajtott feladatok jellemzői, az operációs rendszer által használt számítási folyamat és más tényezők megszervezésének elvei határozzák meg.
A hálózaton lévő kiszolgálók hálózati erőforrásfelosztási funkciókat látnak el. Általában a funkciók egy megfelelően erőteljes PC-hez, egy mini-számítógéphez, egy nagyméretű számítógéphez vagy egy speciális számítógépes kiszolgálóhoz vannak hozzárendelve. Egy hálózat lehet egy vagy több szerver. Minden kiszolgáló különálló vagy PC-vel kombinálható. Az utóbbi esetben nem minden, csak a szerver erőforrásainak egy része nyilvánosan elérhető.
Ha több szerver van a hálózaton, mindegyik vezérli a csatlakoztatott számítógépek működését. A kiszolgálón és a hozzá kapcsolódó számítógépeken lévő számítógépeket gyakran domainnek nevezik. Néha egy tartományban több szerver is van. Általában egyikük a legfontosabb, míg mások - tartalékként szolgálnak (a fő szerver meghibásodása esetén), vagy a fő szerver logikai kiterjesztése.
A kiszolgáló számítógép kiválasztásakor figyelembe veendő legfontosabb paraméterek a processzor típusát, a RAM mennyiségét, a merevlemez típusát és mennyiségét, valamint a lemezvezérlő típusát. Ezeknek a jellemzőknek, valamint PC-knek az értékei jelentősen függenek a megoldandó feladatoktól, a hálózatok számításának szervezésétől, a hálózati terheléstől, az alkalmazott operációs rendszertől és egyéb tényezőktől.
A kiszolgálón lévő RAM-ot nemcsak a programok tényleges végrehajtására használják, hanem a lemezen lévő I / O lemezek pufferek tárolására is. Miután meghatározta a pufferek optimális számát és méretét, jelentősen felgyorsíthatja az I / O műveletek végrehajtását.
A hálózati helyszínen lévő PC-k és szerverek összeköttetésben állnak egymással adatkapcsolatok révén, amelyekben a kábelek leggyakrabban működnek. A számítógépek csatlakoztatása a kábellel interfészkártyákkal - hálózati adapterekkel történik. A közelmúltban megjelentek a vezeték nélküli hálózatok, az adattovábbítás olyan közege, amelyben a rádiócsatorna. Az ilyen hálózatokban a számítógépek egymástól nagy távolságra vannak telepítve: egy vagy több szomszédos helyiségben.
Számítógépes hálózatok típusai Az elemek hálózathoz való kapcsolódásának konfigurációja (topológia) nagymértékben meghatározza a hálózat fontos jellemzőit, mint megbízhatóságát, termelékenységét, költségét, biztonságát stb.
A LAN-topológiák osztályozásának egyik megközelítése a topológiák két fő osztályának megkülönböztetése: a műsorszórás és a szekvenciák.
A broadcast konfigurációkban minden egyes személyi számítógép olyan jeleket továbbít, amelyeket a többi számítógép fogadhat. Ilyen konfigurációk közé tartoznak a "közös busz", "fa", "passzív központú" csillagok. A "passzív központú" típusú hálózat egyfajta "fa" -nak tekinthető, amelynek gyökere egy ágral rendelkezik minden csatlakoztatott eszközhöz.
Az egymást követő konfigurációkban minden fizikai alréteg információt továbbít csak egy személyi számítógépre. Az egymást követő konfigurációk példái: önkényes (számítógépek önkényes kapcsolata), hierarchikus, "gyűrű", "lánc", "csillag intellektuális központtal", "hópehely" és mások.
A hálózati topológia (konfiguráció) kiválasztásakor a következő célokat kell követni:
• a maximális megbízhatóság biztosítása;
• az útvonal kiválasztása a legkisebb költségvonallal;
• a végfelhasználó számára a legkényelmesebb válaszidő és sávszélesség biztosítása.
A leggyakoribb hálózati topológiák a következők:
• Hierarchikus hálózati topológia (3.2 ábra). Minden eszköz közvetlenül irányítja a hierarchiában alacsonyabb eszközöket. Ez a design könnyen kezelhető a hálózattal, jó lehetőségek a hálózat bővítésére.
3.2 ábra. Hierarchikus hálózati topológia
• Vízszintes hálózati topológia. A "közös busz" topológia (3.3. Ábra) feltételezi, hogy egy kábelt használ, amelyhez minden számítógép csatlakozik. Az információt ráadásul a számítógépek továbbítják.
3.3 ábra. A "közös busz" hálózat topológiája
Ennek a topológiának az előnye, hogy általában kisebb kábelhosszúságú, és nagyobb megbízhatóságot mutat, mint a "csillag", mivel egyetlen állomás meghibásodása általában nem zavarja a hálózat teljesítményét. Hátránya, hogy a fő kábel törés vezet működésképtelensége a teljes hálózat, valamint - a gyenge adatok védelme a rendszerben a fizikai szinten, valamint a küldött üzenetek egyik számítógépről a másikra, elvileg lehet venni bármely más számítógépen.
• Csillag topológia esetén az egyes számítógépek speciális hálózati adapteren keresztül külön kábellel vannak összekötve a központi csomóponthoz (3.4 ábra). A központi csomópont egy passzív csatlakozó vagy egy aktív átjátszó.
Ábra 3.4. A "csillag" hálózat topológiája
Ennek a topológiának a hátránya az alacsony megbízhatóság, mivel a központi csomópont meghibásodása a teljes hálózat megszüntetéséhez vezet, és általában a kábelek hossza (ez a számítógépek tényleges helyétől függ). Néha a megbízhatóság növelése érdekében egy speciális relét helyeznek a központi csomópontba, amely lehetővé teszi a hibás kábelraszterek leválasztását.
• Gyűrűs topológia esetén (3.5 ábra) az adatok átkerülnek az egyik számítógépről a másikra a relére. Ha egyes számítógépek olyan adatokat kapnak, amelyek nem erre vonatkoznak, tovább továbbítja őket a gyűrű mentén.
3.5 ábra. A gyűrűhálózat topológiája
A gyűrű topológia előnye a rendszer nagyobb megbízhatósága kábeltörésekkel, mint a közönséges buszokkal rendelkező topológiák esetében, hiszen mindegyik számítógéphez két elérési út van. A topológia hiányosságai közé tartozik a hosszú kábelhosszúság, az alacsony sebesség a "csillag" -hoz képest (de a "közös buszhoz képest"), valamint a gyenge információbiztonság, mint a topológiában a közös busz.
A valódi LAN topológiája pontosan megismételheti a fentiek egyikét, vagy tartalmazhatja ezek kombinációját.
A globális internetes hálózat Shegpe! több mint harminc évvel ezelőtt jelent meg az Egyesült Államok Védelmi Minisztériuma (LCRLpe) hálózatának egyesítésével. rádió- és műholdas hálózatokkal. LKRLpe! (Advanced Research Management Network) a katonai kutatás támogatását célzó hálózat, különösen a részleges meghibásodásokkal szemben ellenálló hálózatok létrehozására irányuló kutatás (például olyan hálózatok, amelyek a bombázás során továbbra is működhetnek).
Shegpa! egy globális számítógépes hálózat. Jellemzője a "hálózatok között". Ez egy hálózat, amely összekapcsolja az egyes hálózatokat.
Az internet az összes csatlakoztatott hálózathoz csatlakozó számítógép közötti információcserét biztosítja. A számítógép típusa és az általa használt operációs rendszer nem számít.
A hálózatok összekapcsolása óriási lehetőségeket kínál. Saját számítógépe minden internet-felhasználó küldhet üzenetet egy másik városba, hogy lássa egy katalógust a Library of Congress, Washington, DC, hogy találkozzon a képek a legújabb kiállítása a Metropolitan Museum New Yorkban, hogy részt vesz a konferencián IEEE és még a játékok hálózati előfizetők a különböző országokban. Az internet sokféle forrást biztosít a felhasználóknak.
Az Internet egyik fontos jellemzője, hogy a különböző hálózatok egyesítésével nem hoz létre hierarchiát - a hálózathoz csatlakozó összes számítógép egyenlő jogokkal rendelkezik. Tekintsük az internet építésének egyszerűsített tervét, a 3.6. Ábrán látható.
3.6. Internet architektúra
Egyes vállalatok szolgáltatói lehetnek. A szolgáltatónak saját átjárója van az interneten, és lehetővé teszi más vállalatok és egyéni felhasználók számára, hogy ezen átjárón keresztül csatlakozzanak a hálózathoz. Az üzenetátirányítással kapcsolatos információk mellett az átjáró adatokra van szüksége a nagyobb hálózathoz csatlakozó alhálózatok paramétereivel kapcsolatban, hogy javítsa az üzenetirányítást a hálózat egyes részein fellépő hibák esetén.
Az átjárók két típusból állnak: belső és külső. A belső átjárók egy kis alhálózaton helyezkednek el, és nagyobb vállalati hálózattal kommunikálnak. Az ilyen átjárók egymással kommunikálnak az IGP belső átjáró protokoll (Internal Gateway Protocol) segítségével. A külső átjárókat nagy hálózatokban használják, például az interneten, beállításaik folyamatosan változnak a kis alhálózatok változásai miatt. A külső átjárók közötti kapcsolat a külső EGP (Exterior Gateway Protocol) segítségével történik.
A felhasználó különböző módon csatlakozhat az internethez, a költségek, a kényelem és a nyújtott szolgáltatások köre tekintetében:
• bináris fájlok keresése és átvitele (FTP);
• Keresés és szöveges fájlok küldése a menürendszerrel (Gopher);
• Dokumentumok keresése és áthelyezése hiperhivatkozások segítségével (WWW vagy World Wide Web).
E módszerek létrehozása és fejlesztése történelmileg fejlődött. Mindegyiküket a képességek és az információcsere protokollok megszervezésének különbsége jellemzi. Általánosságban elmondható, hogy a protokollt az összekapcsolt rendszerek vagy objektumok hálózaton keresztüli működését szabályozó utasításkészletnek kell tekinteni.
Az FTP a webes protokoll, amely bármilyen típusú fájllal dolgozik: szöveges és bináris, amely egy ügyfél-kiszolgáló architektúrájú rendszer példája. Az FTP szerver telepítve van a távoli számítógépen annak érdekében, hogy a felhasználók böngészhessék a fájlrendszert, és másolhassák meg a szükséges fájlokat. A távoli számítógépes rendszeren keresztüli FTP-kommunikáció megvalósításához az FTP-kiszolgálónak futnia kell. A protokoll előnye, hogy bármilyen típusú - szövegeket, képeket, végrehajtható fájlokat továbbít. Az FTP protokoll hátránya, hogy meg kell ismerni a keresett információ helyét.
A WWW (World Wide Web) a hálózati erőforrások szervezésének legmodernebb eszköze. Hipertextes információk alapján épül fel.
Végezetül megjegyezzük, hogy a hálózat egy vagy több számítógép, szoftver, perifériák, terminálok, adatátviteli eszközök, fizikai folyamatok és operátorok gyűjteménye, amelyek képesek információt feldolgozni és a más rendszerekkel való interakciókat ellátni.