Мережі

НАВІЩО ПОТРІБНІ КОМП'ЮТЕРНІ МЕРЕЖІ.

Перші комп'ютерні мережі використовувались для сумісного використаннятаких дорогих пристроїв, як накопичувачі на жорстких магнітних дисках тапрінтерів. На початку 80-х років накопичувачі на жорстких магнітних дискахбули настільки дорогими, що це не дозволяло школам придбати їх дляорганізації навчання школярів. А комп'ютери без накопичувачів для цієї цілімало ефективні. Компанія CORVU (звернула увагу на цю проблему і почалавиробництво першої локальної обчислювальної мережі, що призначалась длявикористання в системі шкільної освіти. Завдяки цьому школи могли придбатиодин досить потужний НЖМД, комп'ютери без дісководів і з'єднати їх задопомогою локальної обчислювальної мережі (ЛОМ). Таким чином, коженкористувач мав доступ до НЖМД.

На сьогодні НЖМД великої ємкості і швидкодії відносно недорогі. А наорганізацію мережі потрібні також певні кошти. І вигода буде невеликою.

Так навіщо об'єднувати комп'ютери в мережу? Для цього можна привеститри аргументи. По-перше, для 10 користувачів разом знадобиться дисковогопростору менше ніж кожному, тому що вони зможуть користуватись однимикопіями файлів даних і прикладного програмного забезпечення. Це даєекономію в можливості придбати накопичувач меншої ємкості, також можнапридбати один прінтер на групу користувачів.

По-друге, зменшується вартість обслуговування ПК. Якщо Вивикористовуєте локальну мережу для сумісного використання НЖМД декількомакористувачами, то Ви легко централізуєте адміністрування інформації надиску. При відсутності ЛОМ співробітникам потрібно було б використовуватидискети для обміну файлів (це часто жартома називається sneakernet - мережакліток).

Третій аргумент пов'язаний з програмним забезпеченням, і він єнайвагомішим на користь мережі. Зростаюча кількість програмних продуктівдля ПК розпізнає наявність ЛОМ і призначена для використання багатьмакористувачами. Такі програмні продукти є мережевими, вони координують всізвернення до центрального файлу і дозволяють багатьом користувачам отриматиодночасний доступ до однієї і тієї ж інформації.

Таким чином, локальні комп'ютерні мережі дозволяють зекономити кошти.
Причому економія на апаратних засобах складає лише невелику частину, аосновна економія пов'язання із зменшенням непродуктивних витрат робочогочасу співробітниками.

Крім того, в багатьох випадках ЛОМ необхідна компанії для нормальногофункціонування. Наприклад, якщо вона не може обійтися без сумісноговикористання інформації декількома співробітниками. Як приклад можнапривести банки, каси по прийому комунальних платежів.

Можливо Ви потребуєте спільного використання компакт-диску (CD-ROM),високоякісного прінтера, плотера, модема високої швидкості, у такомувипадку Вам також необхідна ЛОМ.

ОГЛЯД ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ МЕРЕЖ

В приміщенні або в межах невеликої території ЛОМ дозволяє з'єднатиміж собою групу ПК для сумісного використання інформації.

ЛОМ надає користувачу практично ті ж можливості, що й велика ЕОМ абоміні-комп'ютер, але прицьому має набагато меншу вартість. Люди можутьподіляти ресурси комп'ютера таінформацію, знаходячись далеко один відодного, вони можуть разом працювати над проектами і завданнями, якіпотребують тісної координації і взаємодії. Крім того, якщо мережа вийде зладу, Ви зможете продовжити роботу на своєму комп'ютері. (Поламка великої
ЕОМ або міні-комп'ютера, як правило, зупиняє роботу всього відділа абоорганізації).

Можливості ЛОМ

Розглянемо сім задач, які розв'язуються за допомогоюПК, що працює вскладі ЛОМ, і які досить важко вирішити за допомогою окремого ПК.
Поділ файлів. ЛОМ дозволяє багатьом користувачам працювати з одним файлом,що зберігається на центральному файл-сервері.
Передача файлів. ЛОМ дозволяє швидко копіювати файли будь-якого розміру зодного комп'ютера без використання дискет.
Доступ інформації і файлів. ЛОМ дозволяє запускати прикладні програми злюбої із робочих станцій, де б вона небуло розміщена.
Поділ прикладних програм. ЛОМ дозволяє двом користувачам використовуватиодну копію програми. Але двоє користувачів не можуть редагувати один і тойже документ.
Одночасне введення даних в прикладні програми. Мережеві прикладні програмидозволяють декільком користувачам одночасно вводити дані, необхідні дляроботи програм. Наприклад, вести записи в бухгалтерській книзі. Але цеможуть робити лиш ті програми, в яких закладений мережевий зв'язок.
Поділ прінтера. ЛОМ дозволяє декільком користувачам на різних робочихстанціях один або декілька дорогих лазерних прінтерів.
Електронна пошта. Можна використовувати ЛОМ як поштову службу і розсилатислужбові записки, доповіді, повідомлення іншим користувачам. Телефон працюєбистріше і є більш зручним, але електронна пошта передає повідомленнянавіть і в тому випадку, якщо в даний момент абонент відсутній на робочомумісці і для цього не потрібно паперу.

Компоненти ЛОМ

ЛОМ - це сукупність комп'ютерів, кабелів, мережевих адаптерів, щопрацюють під управлінням мережевої операційної системи і прикладногопрограмного забезпечення. Для мережевої комп'ютерної системи частовикористовується абревіатура NOS (Network Operating System).

В ЛОМ кожний комп'ютер називається робочою станцією, за виключеннямодного, який виконує функції файл-сервера. Кожна робоча станція і файл -сервер містять карти адаптерів, які за допомогою мережевих кабелівз'єднуються між собою. В додаток до локальної операційної системи накожній робочій станції активізується мережеве прикладне забезпечення, щодозволяє кожній станції працювати з файловим сервером.

Аналогічно на файловому сервері завантажується мережеве програмнезабезпечення, що дозволяє йому взаємодіяти із станцією і забезпечуватидоступ до своїх файлів.

Робочі станції

Комп'ютери, що входять в ЛОМ, поділяються на два типи: робояістанції, призначені для користувачів і файлові сервери, які, як правило, недоступні звичайним користувачам. З робочою станцією працює лиш користувач,який сидить перед нею, в той час як файловий сервер дозволяє багатьомкористувачам розділити свої ресурси. В якості робочих станцій, як правило,використовується середнього класу ПК типу ІВМ на базі процесора 80486 або
Pentium. Вони забезпечені ОЗУ об'ємом від 1М до 4М, часто мають кольоровиймонітор та високоякісну клавіатуру. За звичай, робочі станції також маютьнедорогий НЖМД невеликого об'єму.

Деякі робочі станції називаються бездискових робочими станціями,оскільки вони не мають власних дисків. До таких робочих станцій доступ дофайлів повністю визначається ЛОМ.

Коли Ви користуєтеся робочою станцією, вона майже в усіх випадкахповодить себе як автономний ПК. Але тут є чотири відмінності.
На екрані під час завантаження операційної системи з'являються допоміжніповідомлення, які інформують Вас пр те, що мережева ОС завантажується вробочу станцію.
Перед початком роботи Ви повинні повідомити мережевому ПЗ Ваше ім'якористувача або ідентифікаційний номер (ІD) i пароль. Це є процедуравходження в систему.
Після підключення до ЛОМ Ви бачите допоміжні літери, що позначаютьдопоміжні дискові накопичувачі, що стали Вам доступними.
Коли Ви роздруковуєте службові записки або повідомлення, вони друкуються напрінтері, який може знаходитись далеко від Вашого робочого місця.

Файлові сервери

В протилежність робочій станції файловий сервер - це комп'ютер, якийобслуговує всі робочі станції. Він здійснює сумісне використання файлів, щорозміщені на його дисках. Файлові сервери-це, як правило, комп'ютеривисокої швидкодії на базі процесорів Pentium з об'ємом пам'яті ОЗУ 8 М абобільше. Часто файлові сервери забезпечені недорогою клавіатурою і моніторомсередньої якості. Але файловий сервер майже завжди має не менше одногошвідкодіючого накопичувача великої ємкості.

Сервери повинні бути високоякісними і вісоконадійнімі машинами,оскільки при обслуговуванні всієї мережі вони багаторазово виконуютьроботу звичайної робочої станції.

Найчастіше файловий сервер виконує тільки ці функції. Але інколи вмалих ЛОМ файл-сервер використовується ще й в якості робочої станції.

Файловий сервер може використовувати іншу ОС ніж робоча станція (РС).
ОС NetWork фірми Novell є прикладом мережевої ОС, яка працює тільки нафайловому сервері. (Частина NetWork, яка працє на робочій станції і якуназивають драйвером, NEXT, VLM лише доповнює DOS, а не заміняє її).

Мережеві кабелі

Існує велика кількість різних модифікацій кабелів для ЛОМ.
Використовуються як тонкі Коаксіальні кабелі (Fhinnet або Cheoper Net),так і товсті Коаксіальні кабелі (Fhick Net), а також не екрановані вітіпари (STP-Shicldef Twisted Pair), які мають вигляд електропроводів, щовмонтовані в стіні будинків і неекрановані віті пари (UTP-Unshicldef
Twisted Pair), що нагадують телефонний провід.

Використовуються також оптічноволоконні кабелв, які працюють навеликих відстанях. Тип кабеля залежить від вибраної карти адаптера.

З допомогою кабеля кожна РС з'єднується з іншими і з файловомусервером. В одних випадках єдиний кабель проходить від одного вузла доіншого, послідовно з'єднуючи всі РС і ФС. Така конфігурація називаєтьсятопологією шина або топологією дейзі-ланцюг.

В інших випадках з кожної робочої станції підходить власний кабельвід центрального вузла. Така конфігурація називається зіркою. Іноді кабельперіодично розгалужується в вузлових точках, створюючи зіркоподібне дерево.
Конфігурація дейзі-ланцюга потребує найменшої кількості кабеля, але в цьомувипадку важче проводити діагностику в мережі.

На сучасному етапі проводяться пошукові роботи по створеннюбезпровідних ЛОМ. Такі мережі для передачі сигналів використовуютьінфрачервоні промені або радіохвилі.

Мережеві адаптери

Карти мережевих адаптерів, як і інші карти встановлюються в кожнійробочій станції і ФС. Ваша РС посилає запит через мережевий адаптер до ФСі через мережевий адаптер отримує відповідь про те, коли ФС готовийпередати чергову частину файлу. Така робота аналогічна копіюванню файлів надиск.

Тільки два мережевих адаптери можуть одночасно обмінюватисьінформацією один з одним.

На картах адаптера LANtastic є два роз'єми - один для вхідного, аінший для вихідного кабеля. На картах адаптера EtherNet є Т-образнийроз'єм, або 15-контактний роз'єм. Карти з двома і більше типами роз'ємівнадають можливість вибору асортименту кабелів.

Адаптер слідкує за чергою в мережі і перевіряє передане інформацію напомилки. Швидкість передачі інформації залежить від типу адаптера.

На сьогодні існують наступні види алдаптерів:

- адаптери ARCnet - одні з найстаріших. Вони мають високу швидкість,але не розпізнають невеликі помилки при установці. Вони є вісоконадійнімі,а проблеми, що виникають з адаптерами і кабелями легко діагностуються.

- адаптери EtherNet можуть зв'язувати широкий спектр систем,включаючи UNIX-комп'ютери, Macintosh фірми Apple, ПК фірми IBM. Вони маютьтри модифікації в залежності від товщини кабеля.

Адаптери Toren Riny найдорожчі, за виключенням оптоволокняніх. Їхвикористовують в мережах з великою кількістю РС при підключенні до великих
ЕОМ.

ПРОТОКОЛ

Розглянемо яким чином в ЛОМ проходить міжкомп'ютерній обмінінформацією. Обмін інформацією здійснюється за допомогою протоколів іформатів повідомлень.

Протоколи можна поділити на три рівні: низького рівня, середньогорівня, для перенаправлення файлів.

В будь-якій ЛОМ мережеві алаптері здійснюють передачу і прийомповідомлень за допомогою кабелів, і тільки наявність певних протоколівобміну перетворює комп'ютери в ту чи іншу ЛОМ.

На самому низькому рівні комп'ютери і мережі обмінюються інформацієюодин з одним пакетами повідомлень. Ці пакети становлять фундамент на якомубазується робота ЛОМ.

Пакети можуть нести довільну інформацію: початок сеансу обміну даними; передача даних; підтвердження прийому пакета даних; передача повідомлення всім адаптерам; кінець сеансу роботи.

В різних мережах пакети визначаються по-різному, але наступніелементи є загальними для всіх: унікальна адреса відправника; унікальна адреса отримувача; ознака, що визначає вмістіме пакета; дані або повідомлення; контрольна сума для визначення помилок при передачі.

Зв'язок між комп'ютерами ЛОМ здійснюється за двома основнимипринципами: визначення колізій (зіткнень) і передача маркера.

Маркер - дуже коротке повідомлення, яке є ознакою того, що мережавільна.

Прикладами системи на базі принципу визначення колізій і передачімаркера є, відповідно, системи Ethernеt i Toren Ring.

Розглянемо формат пакета Ethernеt.

На малюнку показано розміщення і визначення полів пакету в системі
Ethernеt.

Пріамбула. Це поле довжиною 8 байт, яке використовується длясинхронізації пакету. Воно звжді містить код 10101010 в перших 7-ми байтахі 10101011 в останньому.

Призначення. Це поле довжиною 6 байт, яке містить адресу вузла ЛОМ,куди надсилається повідомлення. Старший (лівий) біт в першому байті маєспеціальне призначення. Якщо він дорівнює нулю, то це є унікальна фізичнаадреси. Перші три байти задають адресу групи, а наступні 3 - задають адресув групі. Якщо ж біт дорівнює 1, то останні байти визначають станціїпризначення.

Джерело. Це поле має має 6 байт і визначає адресу вузла відправника.
Старший байт завжди дорівнює нулю.

Тип. Має 2 байта і ідентифікує тип протоколу більш високого рівня.

Дані. Воно може мати довжину від 46 до 1500 байт і міститьповідомлення.

Контрольна сума. Поле довжиною 4 байта, яке містить залишок зайвоїциклічної суми.

Розглянутий протокол працює на низькому рівні. Даний протокол передаєдані між комп "ютерами, але не знає нічого про файл-сервер і перенаправленняфайлів. Ці протоколи не мають засобів для забезпечення вірної послідовностіприйому-передачі даних а також засобів для ідентифікації прикладнихпрограм, що потребують дані.

Протоколи середнього рівня NetBIOS, IPX/SPX, TCP/IP більшевідповідають транспортному рівню. Ці протоколи дозволяють комп "ютер в ЛОМлегко обмінюватись даними.

Протоколи високого рівня призначені для виконання функційперенаправлення файлів, використовують протоколи середнього рівня, дляпередачі пакетів повідомлень між РС і файловим сервером.

Незалежно від внутрішньої конструкції кожного окремого протоколу, всівони мають певні спільні функції і властивості:

Ініціалізація зв "язку. Кожен протокол має засоби для ідентифікації РСпо імені, номеру або двох атрибутах. Ця схема є доступною для всіх рівнівпередачі інформації. Обмін інформацією між певними вузлами активізуєтьсяпісля визначення вузла-адреси (як правило-файлового серверу робочоїстанції, що ініціює діалог. Ініціююча станція також встановлює один із двохтипів діалогу: датаграму і сеанс.

Відправка і отримання даних. Кожен протокол надає засоби длявідправки і отримання повідомлень робочими станціями адресата і джерела.
Протокол накладає певні обмеження на довжину повідомлень. Крім того, віннадає учасника діалогу сеансового типу засоби для визначення статусудіалогу.

Завершення обміну. Протокол надає засоби для коректного завершеннядіалогу.

Як вже повідомлялось, існує два типи міжкомп "ютерного обміну даними --датаграмі та сеанси.

Датаграма - це повідомлення, яке не потребує підтвердження про прийом від приймаючої сторони. Якщо таке підтвердження необхідно, то адресатповинен сам послати спеціальне повідомлення. Для здійснення обміну цимспособом приймаюча і передаюча сторони повинні дотримуватись певногопротоколу. Кожна датаграма є окремим повідомленням і при наявностідекількох датаграм в ЛОМ порядок їх доставки не гарантується. В деякихвипадках максимальна довжина датаграм набагато менша, ніж довжинаповідомлень у сеансах. Проте, в більшості випадків швидкість передачідатаграм набагато більша ніж швидкість передачі повідомлень у сеансах.

На противагу датаграмам, в сеансі передбачається створення логічногозв "язку для обміну повідомленнями між РС і гарантується отриманняповідомлень. В той час, коли датаграмі можуть передаватись в будь-якийперіод часу, в сеансах для передачі повідомлень спочатку необхідно виконатидеяку підготовчу роботу: сеанс необхідно спочатку встановити, після цьогойде передача даних, і після закінчення обміну сеанс необхідно закрити.

Фірма Novell з мережевою ОС NetWork приймає протоколи ІРХ дляобміну діаграмамі і SPS для обміну в сеансах.

Протокол ІРХ (Internetwork Packet Exchange - міжмережевий обмінпакетами) використовується модулями перенаправлення файлів. Він виконуєфункції адресації, маршруторування і перемикання в процесі передачі пакетівповідомлень. протокол ІРХ більш швідкодіючій ніж протокол SPХ, 95% доставкиінформації - безпомилковий.

Протокол SPХ (Sequenced Packet Exchange - послідовний обмінпротоколами) призначений для встановлення діалогу і використовуєтьсянапротязі сеансу. Для обміну даними по цьому протоколу спочатку необхідновстановити логічний зв "язок між двома учасниками. Після цього повідомленняможуть функціонувати в двох напрямках. Протокол SPХ гарантує передачуінформації в вірній послідовності.

Протоколи високого рівня (їх ще називають протоколами перенаправленняфайлів) використовуються фірмами ІВМ і Microsoft в програмних продуктах
LAN Manager i LAN Server використовують потокол SМВ (Server Massage Block -
Блоки повідомлень сервера). Фірма Novell в ОС NetWork використовуєпротокол NCP (NetWork Core Protocol - Протокол ядра NetWork). Уоднорангових ЛОМ інколи використовується протокол SМВ.

Мережеві ОС LAN Manager i LAN Server перехоплюють зверненняприкладних програм на РС до функції вводу/виводу і направляють їх насервер. Здійснюється це таким чином. Програмні модулі на РС, щовикористовують протокол SМВ і DLR (DOS LAN Requester) відкривають сеансзв "язку NetBios з програмним забезпеченням LAN Manager або LAN Server, щопрацюють на сервері. Після цього DLR i сервер обмінюються SМВ-блоками.
Фірма ІВМ визначає чотири категорії SМВ-блоків: управління сеансом,доступу до файлів, обслуговування прінтера і повідомлень.

Вставка

Мережа - це два або більше комп'ютери, об'єднані кабелем таким чином,щоб вони могли обмінюватись інформацією.

Мережа - це сумісне використання (або розподілення). Розподіл файлів,ресурсів і погром.

Розподіл файлів означає те, що мережа дозволяє користуватися файламидекількох користувачів. Є два способи представлення файлів: передача файлівз комп'ютера на комп'ютер та відправка файлів на проміжний пункт, де вонибудуть знаходитись до того часу, поки їх не забарилася інший користувач.

Розподіл ресурсів - це установка певних пристроїв, наприклад, дискучи прінтеру таким чином, щоб всі комп'ютери мережі могли нимикористуватися.

Розподіл програм - використання програми, що знаходиться на спільномудиску мережі.

Існуючі на сьогодні мережі досить відрізняються за принципамивзаємодії, характеристикам і рівнем запропонованих послуг. Це пов'язано якз реальними потребами замовників, так і з розвитком мережевих архітектур.

За складністю обслуговування існує три види мереж: реальні, штучніта однорангові.

Реальні - це мережі, які вимагають одного-двох спеціалістів для дляпостійного обслуговування. Представником такої мережі є мережа NetWorkфірми Novell. Крім того, дана мережа потребує крім DOS спеціальнуопераційну систему.

Штучні мережі - вони працюють як реальні мережі, але не потребуютьспеціального жорсткого диску. Ці мережі дозволяють з'єднувати комп'ютеричерез послідовні або паралельні порти без спеціальних мережевих адаптерів.
Інколи такий зв'язок називають "по нуль-модему". Такі мережі дуже повільні.

Однорангові - знаходяться між реальними і штучними. Їх частоназивають "рівними серед рівних" (peer-to-peer network). У таких мережахвсі комп'ютери працюють на рівних і не поділяються окремо на РС і ФС; коженможе виконувати ці функції.

Дві найбільш популярні мережі цього напрямку - це LAN tastic фірми
Artsoft i Windows for Workgroups фірми Microsoft.

Ці мережі мають всі можливості реальних і одночасно є легкими вустановці і експлуатації. Вони не визначають чітко РС і ФС.

За ступенем охоплення території і користувачів можна здійснитинаступну класифікацію: глобальні мережі спільного використання,корпоративні мережі і локальні обчислювальні мережі.

Глобальні мережі спільного користування виставляють наступні вимоги: наявність могутньої і гнучкої системи адресації, що дозволяє визначитивелику кількість користувачів; висока ефективність передачі корисної інформації; використання складних протоколів маршрутірізації.

Корпоративні мережі призначені для об'єднання замкнутої групикористувачів, наприклад співробітників корпорації або фірми і можуть носитиглобальний або локальний характер.

Локальні обчислювальні мережі призначені для організації взаємодіїобмеженої групи користувачів, що використовують спеціальні протоколи зспрощеним механізмом маршрутірізації, адміністрування, передачі даних.