Transcript Kompiuterių tinklai. Vietiniai tinklai (LAN) • • • • • • Kompiuterių tinklo samprata; Kompiuterių tinklų tipai; Tinklų konfigūracijos; Vietinių tinklų topologija; Vietinių tinklų technologijos; Kompiuterių resursų pasiskirstymas tinkle;

Kompiuterių tinklai. Vietiniai tinklai (LAN)
•
•
•
•
•
•
Kompiuterių tinklo samprata;
Kompiuterių tinklų tipai;
Tinklų konfigūracijos;
Vietinių tinklų topologija;
Vietinių tinklų technologijos;
Kompiuterių resursų
pasiskirstymas tinkle;
1
Kompiuterių tinklo samprata
Kompiuterių tinklas – tai sujungtų įrenginių seka, skirta
duomenims perduoti.
Kiekvienas įrenginys tinkle vadinamas mazgu. Tinklo mazgas gali
apimti įvairių tipų įrenginius, pavyzdžiui, kompiuterius,
spausdintuvus, išorinės atminties įtaisus, komutatorius,
maršrutizatorius. Mazgai gali būti kelių metrų ar kelių tūkstančių
kilometrų atstumu. Tinklu perduodamų duomenų visuma dažnai
vadinama srautu.
Svarbiausios kompiuterių tinklo funkcijos yra šios:
- duomenų sukūrimas ir paruošimas perduoti;
- duomenų kodavimas;
- duomenų perdavimo trajektorijos nustatymas;
- duomenų perdavimas;
- duomenų dekodavimas;
- duomenų priėmimas.
2
Kompiuterių tinklų tipai
• Privatus (private)
– Tai vienos organizacijos tinklas, jungiantis jos kompiuterius,
telefono stoteles, kitus komunikacinius įrenginius. Gali būti
naudojamos nuosavos fizinės ryšio linijos bei nuomojami ryšio
kanalai viešuosiuose ir tarptautiniuose tinkluose.
• Viešasis (public)
– Tai valstybinių organizacijų bei telekomunikacines paslaugas
teikiančių firmų tinklai, suteikiantys galimybes dideliais
atstumais perduoti garsą, balsą, vaizdą ir duomenis.
Viešiesiems tinklams taip pat priskiriami telefono tinklai ir
transliaciniai (radijas, televizija) tinklai.
• Tarptautinis (international)
– Tai tinklai, jungiantys atskirų valstybių viešuosius tinklus ir
suteikiantys galimybę perduoti garsą, balsą, vaizdą ir duomenis
visame pasaulyje
3
Tinklų konfigūracijos:
• vietinis tinklas (Local Area Network – LAN)
• globalus, ryšių tinklas
(Wide Area Network -WAN)
Satellite dish
Satellite dish
4
Vietinis (lokalus – LAN) tinklas
Vietinis tinklas (VK) – tai didelio greičio, įvairaus dydžio ir
sudėtingumo informacijos perdavimo sistema, apimanti tam tikrą
skaičių mazgų, išdėstytų viename ar keliuose pastatuose ar nedidelėje
teritorijoje.
Šiuolaikinis VK tinklas – tai kompiuterių, kabelių ir tinklo kortų
(adapterių) visuma, kurią valdo tinklinė operacinė sistema (TOS) bei
taikomoji programinė įranga.
Kompiuteriai per tinklo adapterio kortą (t. y. specialią tinklo sąsają
analogišką kitų periferinių įrenginių, pvz., monitoriaus ar nuoseklios
sąsajos kortoms) kabeliais sujungiami tarpusavyje. Kompiuteriuose
šalia vietinės operacinės sistemos instaliuojama tinklinė operacinė
sistema (TOS). Jos pagalba kompiuteriai gali sąveikauti tarpusavyje.
Dauguma dabartinių OS turi vietinio tinklo valdymo funkcijas ir
papildomos TOS nereikia.
5
Vietinių tinklų paslaugos
Vietiniai tinklai suteikia vartotojams pakankamai daug
paslaugų:
1. Bendras resursų naudojimas: keli vartotojai gali vienu metu dirbti su
tuo pačiu failu, (pavyzdžiui dokumentu);
2. Failų perdavimas: galima kopijuoti, perkelti bet kokius failus iš vieno
kompiuterio į kitą;
3. Bendras programinės įrangos naudojimas: tą pačią taikomąją
programą gali naudoti keli vartotojai vienu metu;
4. Duomenų įvedimas tuo pačiu metu: specialių tinklinių programų
pagalba keli vartotojai gali įvedinėti duomenis toms pačioms programoms
vienu metu (pavyzdžiui, pildyti sandėlio žurnalą);
5. Bendras spausdinimo įrenginių naudojimas: keli vartotojai gali naudoti
tą patį spausdinimo įrenginį;
6. Vietinio elektroninio pašto ryšys tarp tinklo vartotojų.
6
Vietinių tinklų topologija
Tinklo topologija yra tinklo kompiuterių sujungimo ryšio kanalais loginė
schema. Yra trys pagrindiniai topologijos tipai:
- magistralė,
- žiedas,
- žvaigždė.
Dideli vietiniai tinklai organizuojami taikant mišrią topologiją.
7
Magistralė
Magistralės topologija naudoja vieną bendrą visam tinklui perdavimo
kanalą (paprastai koaksialųjį, ar optinį kabelį). Visi kompiuteriai
sujungiami tiesiogiai prie šio kanalo, duomenys perduodami kanalu į
abi puses. Pagrindinis šio jungimo būdo trūkumas yra tai, kad
pažeidimas vienoje vietoje išveda iš rikiuotės visą tinklą.
Dažniausiai naudojamas užimtumo aptikimo arbitražo metodas
(Ethernet).
Ši topologija plačiai buvo naudojama pradinėje VK plitimo stadijoje,
kai kabeliai buvo pakankamai brangūs, nebuvo pigių ir patikimai
veikiančių tinklo išsišakojimo įrenginių
8
Žiedas
Žiedo topologijai būdingas uždaras
tinklas, sudarantis nenutrūkstamą
žiedą. Pradėję judėti viename
žiedo taške, duomenys galų gale
grįžta į pradžią: t. y. duomenys
perduodami viena kryptimi
(skirtingai nuo žvaigždės, būtinas
nenutrūkstantis kelias tarp visų
kompiuterių, nes pažeidus tinklą
vienoje vietoje, jis, kaip ir
magistralės atveju, nustoja veikęs.
Dažniausiai panaudojamas
markerio perdavimo arbitražo
metodas ir Token Ring
technologija. Tai IBM technologija
ir plačiau paplitusi JAV tinkluose.
9
Žvaigždė
Naudojant žvaigždės topologiją
kompiuteriai jungiami su kokiu
nors koncentruojančiu tinklo
įrenginiu, dabar tai dažniausiai
komutatorius (swich).
Tai šiuo metu dažniausiai
naudojama topologija. Jai reikia
daugiau kabelio, bet jis nėra
brangus. Suvedus kabelius į vieną
vietą, galima lanksčiai naudoti
įvairius tinklo įrenginius, formuoti
atskirus potinklius, keisti jų
konfigūraciją.
10
Mišri topologija
Mišri technologija naudojama
didesniuose tinkluose, apimančiuose
kelių aukštų pastatus ar jų grupes.
Čia, pavyzdžiui, vertikalios
magistralės jungia aukštuose
esančius komutatorius, į kuriuos
žvaigžde jungiami to aukšto
kompiuteriai. Taip sukuriamos
struktūrizuotos kabelių sistemos
(SKS). Tinklą su gera SKS nesunku
modernizuoti, nes nereikia perkloti
kabelių, o pakanka pakeisti našesne
tinklo įrangą (pvz., vietoj 10 Mb/s
šakotuvų pastatyti 100 Mb/s
komutatorius).
11
Duomenų perdavimo vietiniame tinkle būdai
(technologijos)
Kokią topologiją benaudotume, kai du ar daugiau kompiuterių pradeda
perdavinėti duomenis vienu metu tinkle kyla neapibrėžta situacija.
Procesas skirtas šios problemos sprendimui yra vadinamas
magistralės arbitražu. Jis nustato taisykles, kaip kompiuteris sužino,
kad linija laisva ir galima perdavinėti duomenis. Yra du pagrindiniai
arbitražo metodai:
- užimtumo aptikimas,
- markerio (angl. – token) perdavimas.
Vietiniuose tinkluose labiausiai paplitusios technologijos,
besiremiančios šiais arbitražo metodais. Tai
- Ethernet,
- Fast Ethernet,
- Token Ring,
- Gigabit Ethernet.
- FDDI,
12
Ethernet (802.3)
Tai plačiausiai paplitusi lokaliųjų tinklų
technologija.
Virš 5 mln. tinklų ir daugiau nei 50 mln.
kompiuterių su Ethernet adapteriais.
Sukurtas ir realizuotas Xerox firmos 1975
metais. Šiuolaikinė versija priimta 1982 m.
Maksimalus bitų greitis - 10 Mb/s. Realus –
6-7 Mb/s
Ethernet pagrindas – užimtumo aptikimo
arbitražo metodas.
Ethernet
Kai tinklas dirba užimtumo aptikimo režime, kompiuteris pirmiausia
“klauso” tinklo ir tik po to, jei nustatoma, kad tinklas laisvas, pradeda
perdavimą. Jei aptinkama, kad tinklas užimtas, kompiuteris palaukia
perdavimo pabaigos ir po to kartoja bandymą. (Jeigu du kompiuteriai
pradeda savo perdavimą vienu metu, abu kompiuteriai nutraukia
perdavimą ir po trumpos pertraukos vėl bando pradėti perdavimą).
13
Fast Ethernet (802.3u)
90-jų pradžioje, atsiradus kompiuteriuose 133 MB/s PCI
magistralei, 10 Mb/s tinklo segmentai užsipildė, padažnėjo
kolizijos, tai dar labiau mažino naudingą pralaidumą.
1992 m. iš tinklo įrenginių gamintojų sudaryta grupė parengė
klasikinės Ethernet technologijos pakeitimus, susijusius su OSI
modelio fiziniu lygmeniu, leidžiančius pasiekti 100 Mb/s greitį.
1995 įteisinta kaip IEEE 802.3u standartas.
Sudėtingesnė Fast Ethernet technologijos fizinio lygmens struktūra
leidžia naudoti 3 kabelių sistemų variantus – optinį kabelį, 2 UTP-5
poras ir 4 UTP-3 poras.
Tai technologija dažniau naudojama magistralėse tarp tinklo
įrenginių, nors tampa įprasta ir iki kompiuterio, nes beveik visi
dabartiniai tinklo adapteriai palaiko 100 Mb/s greitį.
14
Gigabit Ethernet (802.3z)
1996 m. viduryje įkuriamas Gigabit Ethernet Alliance (Bay
Networks, Cissco Systems, 3Com …).
Pirmieji įrenginiai pasirodė 1997 m. vasarą.
Naudojami vienmodis (5000 m) ir daugiamodis (500 m) optiniai
kabeliai, dvigubas koaksalinis (25 m), UTP-5e, UTP-6 (100 m).
Maksimalus klasikinės Ethernet technologijos idėjų išsaugojimas,
pakeitimai fiziniame ir kanaliniame lygmenyse (sudėtingesnė
struktūra, kodavimas)
Greičiui gauti paaukotos savybės: aptarnavimo kokybė (QoS),
pertekliniai ryšiai, mazgų ir įrangos darbingumo testavimas.
15
Kompiuterinių resursų paskirstymas tinkle
Sujungti į tinklą kompiuteriai skirstomi į darbo stotis ir serverius. Bet
kuris kompiuteris, esantis tinkle, išskyrus specialius kompiuterius –
serverius, vadinamas darbo stotimi. Serveriai yra kompiuteriai, teikiantys
įvairias tinklo paslaugas bei aptarnaujantys darbines stotis. Tai greiti,
turintys didelę operatyviąją ir išorinę atmintį, įvairius papildomus periferinius
įrenginius kompiuteriai.
Pagrindinė tinklinės operacinės sistemos dalis patalpinama serveryje (o
darbo stotyse - tiktai nedidelė dalis, reikalinga bendravimui su serveriu).
Pagal resursų paskirstymo ir programinio aprūpinimo organizavimo principus
vietiniai tinklai skirstomu į tinklus su išskirtu serveriu ir vienodo rango
(lygiateisius) tinklus.
Tinkle su išskirtu serveriu tinklo serverio ir darbo stoties funkcijos
griežtai atskirtos. Tokiame tinkle svarbiausia dalis yra tinklo serveris
(tarnybinė tinklo stotis) (network server) – kompiuteris aptarnaujantis
vartotojus, kurie tinkle vadinami klientais (clients). Tinklo serveris valdo
vartotojų darbo stotis, teikia paslaugas, taip pat atlieka kitas aptarnavimo
funkcijas.
16
Tinklo serveriai
Pagal atliekamas funkcijas serveriai klasifikuojami:
- failų serveris (file server),
- spausdinimo serveris (print server),
- ryšių serveris (communications server).
Failų serveris - pagrindinis tinklo elementas. Jis valdo tinklo
darbą: reguliuoja, padalina turimus resursus (programinę įrangą,
duomenis) darbo stotims, t. y. asmeniniams kompiuteriams, kurie
sujungti į LAN.
Failų serveris turi turėti labai talpius atminties įrenginius –
standžiuosius diskus (jų talpa siekia dešimtis ir šimtus gigabaitų).
Failų serveris gali ir pats dirbti kaip darbo stotis, saugoti duomenis,
būti ne itin didelės galios, tačiau turėti didelės talpos atminties
įrenginius.
17
Tinklo serveriai (2)
Spausdinimo serveris koordinuoja darbo stočių spausdinimo
tvarką: suteikia spausdinimo prioritetą pagal vieną ar kitą duotą
algoritmą, laiko RAM atsiųstus spausdinti ir laukiančius savo eilės
darbus.
Ryšių serveris teikia paslaugas tinklo kompiuteriams – darbo stotims
ir pačiam LAN: pakeičia protokolus, nukreipia, pagreitina duomenų
perdavimą, užtikrina sklandžią tinklo veiklą.
Pagal atliekamas funkcijas ryšių serveriai vadinami:
- ryšio su išoriniu tinklu įrenginiai (gateways),
- tinklų tiltai (bridges),
- maršruto parinkimo įrenginiai (routers).
18
Lygiateisiai tinklai
Lygiateisiuose tinkluose nėra išskirto serverio, t.y. kiekvienas
kompiuteris tinkle gali būti ir serveris ir darbo stotis. Tokio tinklo
TOS ir jo eksploatacija paprastesnė, bet ir galimybės atitinkamai
mažesnės.
Tokie tinklai gali būti panaudoti nedidelėse organizacijose, kur
tinklo apkrovimas nedidelis, nenaudojama centalizuota duomenų
bazė ar kitos kolektyvinio naudojimo programos. Šiuo atveju
nereikia aukštos kvalifikacijos specialistų administruoti serverius.
19
Kompiuterių tinklų operacinės sistemos
Tinklams valdyti reikalingos tinklo operacinės sistemos – TOS (Network
Operating System – NOS). Populiariausios LAN operacinės sistemos yra šios:
- MS Windows NT 4.0 (2000, 2003) for Server, kompanija
Microsoft
- Net Ware, kompanija Novell,
- UNIX, kompanija AT&T ir kitos.
VT operacinė sistema valdo tinklo resursus konkursiniu principu pagal
klientų prašymus ir užtikrina duomenų saugumą daugelio vartotojų darbo
aplinkoje.
Tiek TOS su išskirtu serveriu, tiek vieno rango tinklo TOS susideda iš trijų
komponenčių. Tai yra:
- ryšio modulis, leidžiantis kompiuteriams sąveikauti kabelių ir adapterių
pagalba (tinklinių adapterių tvarkyklės);
- darbo stoties funkcijų modulis, sukuriantis pranešimus ir užklausas ir
perduodantis jas į serverį;
- serverio funkcijų modulis, priimantis užklausas, jas apdorojantis
20 ir
atsakantis į jas.
Šaltiniai
L. Kaklauskas. Kompiuterių tinklai. VšĮ Šiaulių universiteto l-la, Šiauliai,
2003, 236 psl.
D. Janickienė. Informatika, VDU, Kaunas, 2001, 263-282 psl.
O. Barčkutė ir kt. Ekonominė informatika, Vadovėlis, Aldorija, Vilnius,
1999, 159-179 psl.
Informacija ir komunikacija, (ECDL atstovybės Lietuvoje sertifikuota
mokomoji medžiaga) / V.Denisovas ir kt. – Vilnius: VŠĮ “Informacinių
technologijų institutas”, 2001, 69 psl.
В. Г. Олифер, Н.А. Олифер КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ, Учебник, СПб.:
Питер. 2001, 672с.
Apie optines perdavimo linijas http://www.ik.ku.lt/lessons/konspekt/komp_elektronika/1_1_5.htm#literatura
21