Комп'ютерні мережі
Комп'ютерні мережі, призначення та склад Комп'ютерна (обчислювальна) мережа - сукупність комп'ютерів і терміналів, з'єднаних за допомогою каналів зв'язку в єдину систему, що задовольняє вимогам розподіленої обробки даних (рис.3.1).
Залежно від віддаленості комп'ютерів мережі умовно поділяють на локальні, регіональні і глобальні.
РВС розроблені для підтримки великих відстаней, ніж ЛВС. Вони можуть використовуватися для зв'язування декількох ЛВС разом в високошвидкісні інтегровані мережеві системи. РВС поєднують кращі характеристики ЛВС (низький рівень помилок, висока швидкість передачі) з більшою географічної протяжністю.
У порівнянні з ЛВС більшість ГВС відрізняють повільна швидкість передачі і більш високий рівень помилок. Нові технології в області ГВС покликані вирішити ці проблеми.
Глобальна мережа може включати інші глобальні мережі, локальні мережі, а також окремо підключаються до неї комп'ютери (віддалені комп'ютери) або окремо підключаються пристрої введення-виведення.
Незалежно від того, в якій мережі працює деякий комп'ютер, функції встановленого на ньому програмного забезпечення умовно можна розділити на дві групи: управління ресурсами самого комп'ютера (в тому числі і в інтересах вирішення завдань для інших комп'ютерів) і управління обміном з іншими комп'ютерами (мережеві функції ).
Власними ресурсами комп'ютера традиційно управляє ОС. Функції мережевого управління реалізує мережеве ПО, яке може бути виконане як у вигляді окремих пакетів мережевих програм, так і у вигляді мережевої ОС.
Архітектура мережі ЕОМ визначає принципи побудови і функціонування апаратного та програмного забезпечення елементів мережі.
Основними апаратними компонентами мережі ЕОМ є:
Робочі станції (РС) - це, як правило, персональні ЕОМ, які є робочими місцями користувачів мережі.
Вимоги, що пред'являються до РС, визначаються характеристиками розв'язуваних в мережі завдань, принципами організації обчислювального процесу, використовуваної ОС і деякими іншими факторами.
Сервери в мережі виконують функції розподілу мережевих ресурсів. Зазвичай його функції покладають на досить потужний ПК, міні-ЕОМ, велику ЕОМ або спеціальну ЕОМ-сервер. В одній мережі може бути один або кілька серверів. Кожен з серверів може бути окремим або поєднаним з РС. В останньому випадку не всі, а тільки частина ресурсів сервера виявляється загальнодоступною.
При наявності в мережі декількох серверів кожен з них керує роботою підключених до нього РС. Сукупність комп'ютерів сервера і належних до нього РС часто називають доменом. Іноді в одному домені знаходиться декілька серверів. Зазвичай один з них є головним, а інші - виконують роль резерву (на випадок відмови головного сервера) або логічного розширення основного сервера.
Найважливішими параметрами, які повинні враховуватися при виборі комп'ютера-сервера, є тип процесора, обсяг оперативної пам'яті, тип і обсяг жорсткого диска і тип дискового контролера. Значення вказаних характеристик, так само як і в разі РС, істотно залежать від розв'язуваних завдань, організації обчислень в мережі, завантаження мережі, використовуваної ОС і інших чинників.
Оперативна пам'ять в сервері використовується не тільки для власне виконання програм, а й для розміщення в ній буферів дискового введення-виведення. Визначивши оптимально кількість і розмір буферів, можна істотно прискорити виконання операцій введення-виведення.
РС і сервери в районі розміщення мережі з'єднуються один з одним за допомогою ліній передачі даних, в ролі яких найчастіше виступають кабелі. Підключення комп'ютерів до кабелю здійснюється за допомогою інтерфейсних плат - мережних адаптерів. Останнім часом стали з'являтися бездротові мережі, середовищем передачі даних в яких є радіоканал. У подібних мережах комп'ютери встановлюються на не великих відстанях один від одного: в межах одного або кількох сусідніх приміщень.
Види комп'ютерних мереж Конфігурація з'єднання елементів в мережу (топологія) багато в чому визначає такі найважливіші характеристики мережі, як її надійність, продуктивність, вартість, захищеність і т. Д.
Одним з підходів до класифікації топологій ЛОМ є виділення двох основних класів топологій: широкомовних і послідовних.
У широкомовних конфігураціях кожен персональний комп'ютер передає сигнали, які можуть бути сприйняті іншими комп'ютерами. До таких конфігурацій відносяться топології «загальна шина», «дерево», «зірка з пасивним центром». Мережа типу «зірка з пасивним центром» можна розглядати як різновид «дерева», що має корінь з відгалуженням до кожного підключеного пристрою.
У послідовних конфігураціях кожен фізичний підрівень передає інформацію тільки одному персональному комп'ютеру. Прикладами послідовних конфігурацій є: довільна (довільне з'єднання комп'ютерів), ієрархічна, «кільце», «ланцюжок», «зірка з інтелектуальним центром», «сніжинка» і інші.
При виборі мережевої топології (конфігурації) переслідуються наступні цілі:
• забезпечення максимальної надійності;
• вибір маршруту по тракту найменшої вартості;
• надання кінцевому користувачеві найбільш зручних часу відповіді та пропускної здатності.
Найбільш поширені мережеві топології:
• Ієрархічна топологія мережі (рис.3.2). Кожне з пристроїв забезпечує безпосереднє управління пристроями, нижчими за ієрархією. Дана конструкція відрізняється зручністю управління мережею, хорошими можливостями для розширення мережі.
Рис.3.2. Ієрархічна топологія мережі
• Горизонтальна топологія мережі. Топологія «загальна шина» (рис.3.3) передбачає використання одного кабелю, до якого підключаються всі комп'ютери. Інформація по ньому передається комп'ютерами по черзі.
Рис.3.3. Топологія мережі «загальна шина»
Перевагою такої топології є, як правило, менша протяжність кабелю, а також більш висока надійність, ніж у «зірки», так як вихід з ладу окремої станції не порушує працездатності мережі в цілому. Недоліки полягають в тому, що обрив основного кабелю приво дит до непрацездатності всієї мережі, а також - слабка захищеність інформації в системі на фізичному рівні, так як повідомлення, що посилаються одним комп'ютером іншому, в принципі, можуть бути прийняті і на будь-якому іншому комп'ютері.
• У випадку топології «зірка» кожен комп'ютер через спеціальний мережевий адаптер підключається окремим кабелем до центрального вузла (рис.3.4). Центральним вузлом служить пасивний з'єднувач або активний повторювач.
Рис.3.4. Топологія мережі «зірка»
Недоліком такої топології є низька надійність, так як вихід з ладу центрального вузла призводить до зупинки всієї мережі, а також, звичайно, велика протяжність кабелів (це залежить від реального розміщення комп'ютерів). Іноді для підвищення надійності в центральному вузлі ставлять спеціальне реле, що дозволяє відключати вийшли з ладу кабельні промені.
• При кільцевій топології (рис.3.5) дані передаються від одного комп'ютера іншому по естафеті. Якщо деякий комп'ютер отримує дані, призначені не йому, він передає їх далі по кільцю.
Рис.3.5. Топологія мережі «кільце»
Перевагою кільцевої топології є більш висока надійність системи при розривах кабелів, ніж в разі топології із загальною шиною, так як до кожного комп'ютера є два шляхи доступу. До недоліків топології слід віднести велику протяжність кабелю, невисока швидкодія в порівнянні з «зіркою» (але порівнянне з «загальною шиною»), а також слабка захищеність інформації, як і при топології із загальною шиною.
Топологія реальної ЛВС може в точності повторювати одну з наведених вище або включати їх комбінацію.
Глобальна мережа Інтернет Шегпе! з'явився більше тридцяти років тому в результаті спроб об'єднати мережу Міністерства оборони США ЛКРЛпе! з радіо та супутниковими мережами. ЛКРЛпе! (Мережа Управління перспективними дослідженнями) була мережею, призначеної для забезпечення військових досліджень, зокрема, науково-дослідних робіт зі створення мереж, стійких до часткових відмов (наприклад, мереж, які змогли б продовжувати роботу при нанесенні бомбових ударів).
Шегпе! являє собою глобальну комп'ютерну мережу. Сама її назва означає «між мереж». Це мережа, що з'єднує окремі мережі.
Internet забезпечує обмін інформацією між усіма комп'ютерами, які входять в мережі, підключені до неї. Тип комп'ютера і використовується ним операційна система значення не мають.
З'єднання мереж має величезними можливостями. З власного комп'ютера будь-який абонент Internet може передавати повідомлення в інше місто, переглядати каталог бібліотеки Конгресу у Вашингтоні, знайомитися з картинами на останній виставці в музеї Метрополітен в Нью-Йорку, брати участь в конференції IEEE і навіть в іграх з абонентами мережі з різних країн. Internet надає в розпорядження своїх користувачів безліч всіляких ресурсів.
Важливою особливістю Internet є те, що вона, об'єднуючи різні мережі, не створює при цьому ніякої ієрархії - всі комп'ютери, підключені до мережі, рівноправні. Розглянемо спрощену схему побудови Internet, показану на рис.3.6.
Рис.3.6. архітектура Internet
Деякі компанії можуть виступати в якості провайдера. Провайдер має свій шлюз в Internet і дозволяє іншим компаніям і окремим користувачам підключатися до Мережі через цей шлюз. Крім інформації про маршрутизації повідомлень, шлюзу необхідні дані про па параметром підмереж, підключених до більшої мережі, для коригування маршрутів передачі повідомлень в разі збоїв в окремих частинах мережі.
Шлюзи бувають двох типів: внутрішні та зовнішні. Внутрішніми називають шлюзи, розташовані в невеликій підмережі і забезпечують зв'язок з більшої корпоративної мережею. Такі шлюзи підтримують зв'язок між собою за допомогою внутрішнього шлюзового протоколу IGP (Internal Gateway Protocol). Зовнішні шлюзи застосовуються у великих мережах, подібних Internet, настройки їх постійно змінюються через зміни в дрібних подсетях. Зв'язок між зовнішніми шлюзами здійснюється через зовнішній шлюзовий протокол EGP (Exterior Gateway Protocol).
Підключення користувача до Internet може здійснюватися різними способами, що відрізняються за вартістю, зручності і обсягом послуг, що надаються:
• пошук і передача довічних файлів (FTP);
• пошук і передача текстових файлів за допомогою системи меню (Gopher);
• пошук і передача документів за допомогою гіпертекстових посилань (WWW, або Всесвітня павутина).
Створення і розвиток цих способів склалося історично. Кожен з них характеризується своїми можливостями і відмінностями в організації протоколів обміну інформацією. У загальному випадку під протоколом розуміється набір інструкцій, що регламентують роботу взаємопов'язаних систем або об'єктів в мережі.
FTP - це протокол Мережі для роботи з будь-якими типами файлів: текстовими і бінарними, що є прикладом системи з архітектурою «клієнт-сервер». FTP-сервер встановлюється на віддаленому комп'ютері для того, щоб надавати користувачам можливість переглядати файлову систему і копіювати необхідні файли. Для реалізації зв'язку по протоколу FTP на віддаленій комп'ютерній системі повинна функціонувати програма - FTP-сервер. Перевагою даного протоколу є можливість передачі файлів будь-якого типу - текстів, зображень, виконуваних програм. До недоліку протоколу FTP слід віднести необхідність знання місця розташування відшукувати інформації.
WWW (World Wide Web - Всесвітня павутина) являє собою найсучасніший засіб організації мережевих ресурсів. Вона будується на основі гіпертекстового представлення інформації.
На закінчення відзначимо, що мережа являє собою сукупність, що складається з однієї або декількох ЕОМ, програмного забезпечення, периферійного обладнання, терміналів, засобів передачі даних, фізичних процесів і операторів, здатну здійснювати обробку інформації і виконувати функції взаємодії з іншими системами.