Історія виникнення та передумови появи комп’ютерних мереж

Мережі.Історія виникнення та передумови появи комп’ютерних мереж З глибокої давнини людство намагалось винайти засоби організації зв’язку на далеку відстань. До таких засобів можна віднести димовий телеграф, сигнальні вогні. Безпосереднім провісником сучасних комп’ютерних мереж були телеграфна та телефонна мережі 19ст. Створення мереж передавання даних та розподіленого їх опрацювання було результатом науково-технічної революції та розвитку мікроелектроніки. Ще в 50-х роках 20ст., коли з’явилися потужні ЕОМ, виникла потреба сполучати їх з одним або багатьма терміналами для ефективнішого використання їхніх ресурсів. Було створено системи з розподілом часу роботи центрального процесора, де кожному терміналу по черзі виділявся квант часу. Така структура системи телеопрацювання даних показана на рис.1.1 Рисунок 1.1 – Початкова структура системи телеопрацювання даних Канали зв’язку в такій системі були досить дорогими і використовувалися терміналами неефективно. Тому згодом учені розробили спеціальні пристрої, які збирали трафік(інформаційні потоки) з розташованих поблизу терміналів для спрямування його до центрального процесора. Елементом такої системи також був фронтальний процесор, який виконував функції організації зв’язку(рис.1.2). Рисунок 1.2 – Структура системи телеопрацювання з фронтальним процесором Унаслідок еволюції мережа поступово набула сучасного вигляду (рис.1.3). Тепер вона має не один, а багато центральних процесорів, терміналів та мережу зв’язку, яка складається з вузлів. Кожен вузол мережі – це спеціалізована на виконанні комунікаційних функцій ЕОМ (маршрутизатор). Для передаваня даних між вузлами використовують призначені канали наявної телефонної мережі. Замість терміналів щораз частіше використовують персональні комп’ютери. Рисунок 1.3 – Структура сучасних глобальних мереж 1.2 Середовище передавання у комп’ютерних мережах Техніко-експлуатаційні характеристики середовищ передавання такі: час і швидкість розповсюдження сигналів, вартість, швидкість загасання на одиницю довжини кабелю з урахуванням його частоти, опір одного метра, маса одного метра, завадостійкість у різних навколишніх середовищах, випромінювання в довкілля. На даний час використовується велика кількість кабелів різних типів (більше 2200). Однак на практиці використовують 3 основні групи кабелів: 1) коаксіальний 2) скручена пара (вита пара) 3) волоконно-оптичний Коаксіальний кабель. Поряд зі скрученою парою є найпоширенішим середовищем передавання даних у КМ. Вони мають високу швидкість передавання, завадостійкість, довговічність, помірну вартість. Для них розроблені прості засоби спряження з локальними мережами. Коаксіальний кабель використовується для з’єднання комп’ютерів за топологією шина. Це з’єднання є найпростішим і не вимагає додаткового обладнання. Тонкий коаксіальний кабель використовується для локальних мереж із загальною довжиною 185м, має товщину о,5 см. Товстий коаксіальний кабель застосовується для з’єднання декількох сегментів мережі, має товщину 1см і може передавати сигнали на відстань 500м. Для з’єднання за допомогою товстого кабелю використовують додатковий пристрій Вампера. Для з’єднання використовують роз’єми: тонкий – BNC, твстий – AUI. Термін експлуатації 10-12років. Скручена пара дротів. Цей тип кабелю є найдешевшим і найпоширенішим. Максимальна відстань передавання у ньому 1,5-2,0км, максимальна швидкість – 1,2Гбіт/с. має гірший, ніж у коаксіальному кабелі, захист від завад. Тривалість поширення сигналу 8-12нс/м. Термін експлуатації – 2-6років. Канал найдешевший в укладанн. Сьогодні скручена пара є головним середовищем передаванням у локальних мережах. Розрізняють декілька типів скручених пар: неекрановану –вона найдешевша, однак під час експлуатації виникають проблеми з ЕМІ; екрановану. Волоконно-оптичний кабель. У цих кабелях як фізичне середовище використовують прозоре скловолокно.швидкість передавання сигналів кабелем 0,2-1,0 Гбіт/с. Теоретично можлива максимальна швидкість передавання – 200Гбіт/с Довжина сполучень 110км. Тут значно менше (порівняно з коаксіальним) загасання сигналів, вища швидкість передавання,широка частотна смуга передавання, вони не чутливі до електромагнітних завад. Водночас такі кабелі мають малу механічну стійкість, їх не можна гнути, терти, пересувати, вони не витримують вібрації. Сьогодні волоконно-оптичні кабелі вважають найперспективнішими для нової АТМ технології передавання даних, побудови магістральних інформаційних мереж. 1.3 Класифікація операційної системи КМ Залежно від набору класифікаційних ознак ОС та побудовані на їхній основі КМ поділяють за наявністю призначених серверів. Однорангова мережа – це об’єднання рівноправних комп’ютерів, кожен з яких може функціонувати, як в ролі сервера, так і в ролі клієнта. Сервер – комп’ютер, який має ресурси доступні для мережевих користувачів. Клієнт – це комп’ютери, які здійснюють доступ до мережевих ресурсів сервера. Тобто тут не має комп’ютера, який би відповідав за функціонування всієї мережі, кожний користувач сам визначає, які ресурси свого комп’ютера зробити загальнодоступними. Характеристики однорангових мереж: - розмір (не більше 10 комп’ютерів); - вартість – є низькою так як не потрібно виділеного сервера та складного мережевого обладнання Однорангові мережі використовують такі операційні системи Windows 98, NT, XP 2000. Реалізація однорангових мереж: - комп’ютери розміщені прямо на робочих місцях користувачів; - користувачі самі вирішують тип адміністрвання; - комп’ютери об’єднанні не складною монтажною кабельною системою. Доцільність застосування однорангових мереж: - при кількості користувачів не більшою 10; - якщо користувачі компактно розміщені у одному залі; - коли тип захисту даних є несуттєвим; - коли мережа у майбутньому не буде розширюватись. Адміністрування – це надання прав та заборон на використання спільних ресурсів. Спільні ресурси – це дані, прикладні програми. Перефирійні пристрої та ін. Вимоги до комп’ютерів є не високими і кожна робоча станція може мати свої специфічні характеристики у залежності від виконуваною нею роботою. Захист мережі відбувається при наданні ресурсів загального доступу (повний доступ, тільки читання). Рівень знань користувачів має бути приблизно однаковим. Виділений сервер – це сервер, який не використовується в якості робочої станції чи клієнта а функціонує тільки як сервер. Із збільшенням кількості серверів доцільне при збільшенні мережі і підвищенні об’єму мережевого трафіка. Трафік – кількість переданої інформації за одиницю часу по каналу зв’язку. Комбіновані мережі поєднюють у собі переваги однорангових мереж та мереж на основі сервер. Цей тип є найбільш поширеним. 1.4 Мережеві архітектури (МА) Мережева архітектура – це комбінація стандартів, топологій і протоколів, які утворюють працездатну мережу. МА характеризує загальну структуру мережі, тобто всі компоненти завдяки яким мережа функціонує як апаратні засоби так і системи ПЗ. Кожна МА має свої характеристики, параметри продуктивності, апаратні та програмні засоби. Це дає проектувальнику полегшенні можливості створення мережі, яка має задовольняти вимогам функціонування. Тобто проектувальник обгрунтовує вибір МА і не проводить внутрішніого аналізу та розрахунку мережі. Так як уже згадувалося існують такі мережеві архітектури як: Ethernet, Token Ring, Arcnet.ў Ethernet – найпопулярніша в даний час МА, вона використовує немодульовану передачу із швидкістю 10, 100,1000 мг біт/с, топологію шина або шина-зірка і метод доступу CSMA/CD. Кадр Ethernet складається з: - приамбули – відмічає початок кадра - приймача – адреса комп’ютера-приймача - джерела – відреса комп’ютера відправника - типу – ідентифікатор протокола мережевого рівня (ІР, ІРХ) - дані – розміром 46-1500 байт - CDR – циклічний надлишковий код для перевірки помилок 10 Base-5 – товстий Ethernet Максимальна довжина одного сигмента – 500м. Кабель RG6 коштує дорого, має високу механічну стійкість. Для приєднання до мережі потрібні адаптери з AUI-роз’єднувачами та блоки трансирверів (приймача та передавача), які монтують безпосередньо на кабелі з проколюванням. На кінцях кабелю встановлюють узгоджувальні індуктивності – термінатори. 10 Base-2 – тонкий Ethernet Максимальна довжина одного сигмента становить 185м. мережа має шинну багатосегментну топологію. У мережі застосовують дешевий кабель RG 58C/U. Цей кабель погано захищений від завад, контакти його приєднання до станцій ненадійні та незахищені від дій користувача. Порушення контакту спричиняє розрив мережі. 10 Base-7 – Ethernet на скрученій парі топологія з’єднань – розподілена зірка. Максимальна станція до концентратора – 100-160м. Кабель дешевий та простий для прокладання. Цей тип кабелю використовують в інших засобах зв’язку та мережах (Token Ring, Arcnet). Обмеження на відстань до конденсатора, якщо конденсаторів є велика кількість, немає великого значення. Мережа на скрученій парі проста в обслуговуванні. Експлуатації та діагностуванні пошкоджень. Вона поступово стає головним варіантом мереж Ethernet. 10 Base-F – волоконно-оптичний Ethernet Мережа побудована на волоконно-оптичному кабелі. Що забезпечує повну гальванічну ізоляцію. Максимальна відстань передавання – до 2км. Кабель легкий, має менші габарити, ніж товстий Ethernet, однак дорожчий від нього. Забезпечує тільки двопунктове сполучення, тому його використовують тільки для магістральних ліній як доповнення до Ethernet на скрученій парі. 10 Base-T (10 – швидкість передачі 10 мг біт/с, Т– сручена пара). Використовують переважно UTP. Має топологію зірка де концентратором є багатопортовий повторювач. Максимальна довжина – 100м, а мінімальна – 2,5м. 100 Base-T, на відмінну від 10 Base-T, можливе передавання не тільки через різні передавальні середовища, але й використанням різних алгоритмів кодування. 100 Base-T4 це локальна мережа зіркової топології, яка використовує для передавання даних 4 пари провідників скрученої пари категорії 3,4 або 5. 1.5 Опис топологій локальних мереж Спосіб об'єднання комп'ютерів між собою в мережі називають топологією. Топологія – це фізичне розташування комп’ютерів, кабелів та інших мережевих компонентів. Розрізняють три найбільш розповсюджені мережні топології, що використовують і для однорангових мереж, і для мереж з виділеним файлом-сервером. Це так називані шинна, кільцева і зіркоподібна структури. Топологія визначає ряд вимог: - використання конкретного типу кабеля; - спосіб прокладання кабелю; - способи та методи взаємодії комп’ютерів. Базові топології – це три топології, що мають суттєві відмінності між собою. Шина (bus) (рисунок 1.4): – топологія при якій всі комп’ютери під’єднюються до одного кабеля. Кабель називається магістраллю або сегментом. Ця топологія є найбільш пошеренішою і простою у використанні. При передачі даних електричний сигнал від комп’ютера передавача поширюється у кабелі одночасно до всіх решта комп’ютерів. Дані приймає тільки той комп’ютер, адреса якого співпадає з адресою вказаного у повідомленні. Сигнал також надходить до країв кабеля і відбивається. Відбитий сигнал накладається на корисний і створює його, що призводить до помилок передачі і мережа стає нероботоздатною. Для того, щоб відбивання хвиль не було на кінцях кабеля встановлюються термінатори. Термінатори – електричний опір, який поглинає відбиті електричні сигнали. Недоліками цієї топології є: - при розриві кабеля, або відсутності термінатора, мережа перестає функціонувати; - низька пропускна здатність; - не підсилює сигнал при передачі. Перевагами цієї топології є: - простота у використанні і дешевизна; - при виході з ладу одного комп’ютера, мережа продовжує працювати але без нього. Рисунок 1.4 – Топологія шина Кільце (ring) (рисунок 1.5): – топологія при якій всі комп’ютери під’єднюються до кабеля, який замкнутий у кільце. Тут сигнали передаються послідовно від одного комп’ютера до наступного, одночасно при цьому підсилюється. Для організації передачі використовується маркер. Маркер (token) –це особливий пакет, що передається по кільцю і надає комп’ютеру на якийвін прийшов, можливість передавати дані. Недоліком цієї топології є: - при виході з ладу комп’ютера чи обриві кабеля мережа перестає працювати. Первагами цієї топології є: - підсилення сигналу; - надійна організація передачі даних, можливість збільшення загальної довжини кабеля. Рисунок 1.5 – Топологія кільце Зірка (start) (рисунок 1.6): – топологія при якій всі комп’ютери за допомогою кабелів під’єднюється до центрального компонента-концентратора (hub). Дані передаються від комп’ютера передавача до концентратора, а від концентратора – всім решта комп’ютерам. У інтелектуальних концентраторах може відбуватися адресація, тобто сигнал від концентратора буде передаватися тільки вказаному комп’ютеру. Недоліками цієї топології є: - великий розхід кабелю; - потреба додаткового концентратора; - при виході з ладу концентратора припиняється робота всієї мережі. Перевагами цієї топології є: - вихід з ладу одного комп’ютера чи обриві кабеля, не впливають на роботу решти комп’ютерів мережі. Рисунок 1.6 – Топопогія зірка Будь-яку з цих топологій рідко можна зустріти на практиці в чистому вигляді. Як правило, сучасні мережі є складним поєднанням базових топологій та їх видозмін. Пропускна здатність мережі визначається обчислювальною потужністю вузла і гарантується для кожної робочої станції. Колізій (зіткнень) даних не виникає. Кабельне з'єднання зв'язане з всіма пристроями, тому що кожна робоча станція зв'язана з вузлом. Витрати на прокладку кабелів високі, особливо коли центральний вузол географічно розташований не в центрі топології. При розширенні обчислювальних мереж не можуть бути використані раніше виконані кабельні зв'язки: до нового робочого місця необхідно прокладати окремий кабель з центра мережі. Топологія у виді зірки є найбільш швидкодіючою з усіх топологій обчислювальних мереж, оскільки передача даних між робочими станціями проходить через центральний вузол (при його гарній продуктивності) по окремих лініях, використовуваним тільки цими робітниками станціями. Частота запитів передачі інформації від однієї станції до іншої невисока в порівнянні з іншими топологіями. Продуктивність обчислювальної мережі в першу чергу залежить від потужності центрального файлового сервера. Він може бути вузьким місцем обчислювальної мережі. У випадку виходу з ладу центрального вузла порушується робота всієї мережі. Центральний вузол керування – файловий сервер може реалізувати оптимальний механізм захисту проти несанкціонованого доступу до інформації. Вся обчислювальна мережа може керуватися з її центра. 1.6 Мережева операційна система Для роботи будь-якого сучасного комп'ютера, необхідна операційна система. Операційна система — це спеціалізоване програмне забезпечення, що керує роботою комп'ютера і надає доступ до його ресурсів. Під час роботи прикладні програми (додатки) постійно звертаються до операційної системи для виконання типових задач (вивід даних на екран, відновлення файлів на диску, введення інформації з клавіатури тощо.). Мережеві ОС являють собою повно функціональні операційні системи з інтегрованими мережевими засобами. Windows NT є повно функціональною мережевою операційною системою, яка набирає все більшу популярність. NT має в 2 модифікації: Windows NT Server і Windows NT Workstation. Різниця між ними полягає в тому, що NT Server оптимізована для реалізації серверних мережевих функцій (адміністрування на рівні доменів, підтримка файлової системи Macintosh, сервіс багатокористувацького віддаленого доступу), в той час як NT Workstation оптимізована як настольна робоча система (високопродуктивні засоби тривимірної графіки). Windows NT Server використовується, як правило, як сервер в невеликих і середніх мережах. Windows NT Workstation використовується, як правило, як робоча станція з потужними мережевими можливостями. Хоча, NT Workstation часто використовують як сервер (в ній реалізовані основні мережеві функції, які є в NT Server). Архітектура операційної системи Microsoft Windows NT має вбудовані мережеві засоби і є незалежною від протоколу. Протоколи приєднують мережеві запити до додатків у своїх відповідних форматах, а потім пересилають запити на відповідний мережевий адаптер через інтерфейс специфікації драйверів мережевих пристроїв (NDIS). Специфікація NDIS дозволяє великій кількості мережевих протоколів розташовуватись поверх різноманітних мережевих адаптерів і типів середовища. Wіndows NT – сервер додатків з унікальними інструментами розробки, масштабування (як наслідок підтримки симетричної багатопроцессорності) і стерпний без проблем на архітектури Alpha, MІPS і PowerPC. Windows NT Server піддержує використання в системах до чотирьох процесорів, якщо процесорів більше то потрібно отримати спеціальну версію продукта від виробника комп'ютера. А в цілому ця операційна система обмежена максимум 32 процесора.
Що таке ЛОМ?
Робочі станції. Під ЛОМ розуміють спільне підключення декількох окремих комп'ютерних робочих місць ( робочих станцій ) до єдиного каналу передачі даних. Завдяки обчислювальним мережам ми одержали можливість одночасноговикористання програм і баз даних декількома користувачами.
Поняття локальна обчислювальна мережа - ЛОМ ( англ. LAN - Lokal Area Network ) ставиться до географічно обмеженого ( територіально або виробничо) апаратно-програмним реалізаціям, у котрих декілька комп'ютернихсистем з'язані одна з одною за допомогою відповідних засобів комунікацій. Завдяки такому з'єднанню користувач може взаємодіяти з іншими робочими станціями, залученими до цього ЛОМ.
У виробничої практиків ЛОМ грають дуже велику роль. За допомогою ЛОМ у систему об'єднуються персональні комп'ютери, розташовані на багатьох віддалених робочих місцях, що використовують спільно устаткування, програмні засоби й інформацію. Робочі місця співробітників перестають бути ізольованими й об'єднуються в єдину систему. Роздивимося переваги, одержувані при мережному об'єднанні персональних комп'ютерів у виді внутривиробничої обчислювальної мережі.
Поділ ресурсів.
Поділ ресурсів дозволяє ошадливо використовувати ресурси, наприклад, управляти периферійними пристроями, такими як лазерні друкувальні пристрої, із усіх приєднаних робочих станцій.
Поділ даних.
Поділ даних надає можливість доступу і керування базами даних із периферійних робочих місць, що потребують інформації.
Поділ програмних засобів.
Поділ програмних засобів надає можливість одночасного використання централізованих, раніше встановлених програмних засобів.
Поділ ресурсів процесора.
При поділі ресурсів процесора можливе використання обчисльвальніх потужностей для опрацювання даних іншими системами, що входять у мережу. Надана можливість полягає в тому, що на наявні ресурси не “накидаються” моментально, а тільки лише через спеціальний процесор, доступний кожній робочій станції.
Багатокористувальний режим.
Багатокористувальні властивості системи сприяють одночасному використанню централізованих прикладних програмних засобів, раніше встановлених і керованих, наприклад, якщо користувач системи працює з іншим завданням, то поточна виконувана робота відсувається на задній план.
Усі ЛОМ працюють в одному стандарті прийнятому для комп'ютерних мереж - у стандарті Open Systems Interconnection (OSI).

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать