Valori care descriu eficiența unei rețele de calculatoare:
1. Parametri (primari):
Structural;
Funcţional;
Sarcină;
2. caracteristici (secundare):
Calitate superioară;
Cantitativ.
Parametrii rețelei sunt valori care descriu organizarea structurală și funcțională a rețelei și interacțiunea acesteia cu mediul extern.
Caracteristicile rețelei - descrieți eficacitatea acesteia și depinde de parametri. Acestea sunt determinate în timpul funcționării prin intermediul măsurătorilor și în procesul de rezolvare a problemelor de analiză a sistemului, în funcție de parametri.
Parametrii structurali - determină compoziția și structura rețelei: numărul de noduri care alcătuiesc rețeaua și relația acestora (topologia rețelei); tipurile de unități, compoziția și cantitatea de echipamente; parametrii tehnici ai dispozitivelor; capacitatea canalului etc.
Parametri funcționali - descrie strategia de control a transmiterii datelor într-un computer rețeaua și strategia de prelucrare a datelor în noduri... Exemple de parametri: metoda de comutare, metoda de acces la canalul de comunicație, algoritmul de alegere a rutei în transmiterea datelor în rețea, distribuția sarcinilor aplicate între nodurile rețelei, prioritățile sarcinilor etc.
Parametrii de încărcare - descrie interacțiunea rețelei în mediul extern. Exemplu: numărul de tipuri de fluxuri de date (audio, video, date etc.), intensitatea mesajelor (pachete sau cadre), dimensiunea blocurilor de date transmise prin rețea, intensitatea resurselor sarcinilor aplicate.
Caracteristici calitative:
1. capabilități de operare rețele (lista serviciilor, servicii pentru transmiterea și prelucrarea datelor);
2. scalabilitate - capacitatea unei rețele de a-și crește liniar performanța pe măsură ce crește, care poate fi cuantificată prin raportul dintre creșterea performanței sistemului și creșterea resurselor (cu cât este mai aproape de 1, cu atât este mai mare scalabilitatea);
3. gestionabilitate - abilitatea de a administra pentru a identifica și rezolva problemele apărute în rețea, precum și pentru a planifica dezvoltarea și modernizarea rețelei;
4. flexibilitate - menținerea calității rețelei atunci când se modifică compoziția și configurația acesteia ca urmare a defecțiunii echipamentului sau adăugarea de dispozitive noi.
Caracteristici cantitative:
Performanța rețelei de calculatoare - o măsură a capacității rețelei, care determină cantitatea de muncă efectuată de rețea pe unitate de timp. Impartit de performanță SPD - măsurată prin numărul de mesaje (pachete, cadre, biți) transmise prin rețea pe unitate de timp și performanța procesării datelor - reprezintă performanța totală a facilităților de prelucrare a datelor.
Caracteristici de eficiență - descrie întârzierile în transmiterea și prelucrarea datelor în rețea. Impartit de timpul de livrare mesaje și timp de raspuns.
Caracteristici de fiabilitate:
Probabilitatea disponibilității rețelei;
Rata de eșec;
MTBF este intervalul de timp dintre două defecțiuni adiacente;
Timp de recuperare;
Raportul de disponibilitate este proporția de timp în care rețeaua este operațională.
Caracteristicile de cost ale rețelei:
- Costul total al proprietății (TCO - cost total de proprietate) - costuri calculate în toate etapele ciclului de viață al rețelei și include costul hardware-ului, informațiilor și software-ului (costuri directe) și costul de operare a rețelei (costuri indirecte).
Prețul transmiterii și prelucrării datelor în rețea este determinat de volumul și costul resurselor utilizate în rețea în timpul transmiterii și prelucrării datelor.
Capitolul 3. Informații generale despre rețelele de calculatoare
Materialul prezentat anterior va fi necesar pentru a studia rețelele de calculatoare, deoarece rețelele de computere reprezintă o dezvoltare ulterioară a intrării-ieșirii și vă permit să transferați date între computere, precum și să utilizați resursele comune ale sistemelor de calculatoare
Definiția, terminologia și scopul rețelelor de calculatoare
O persoană fără comunicare este ca o pasăre fără aripi.
În cazul general, o rețea de comunicații este un sistem de comunicații distribuite care servește la transmiterea informațiilor la distanță. Acestea includ rețele de radiodifuziune de televiziune și de telefonie, rețele de telefonie și celulare, rețele de televiziune prin cablu etc. Sinonimul comunicării este transmiterea de date. Conceptul de rețea de telecomunicații înseamnă o rețea de transmisie de date distribuită geografic.
Un computer autonom este un exemplu de sistem de calcul centralizat. Spre deosebire de una centralizată, o rețea de calcul este un sistem de calcul distribuit. Acesta este un set de computere și echipamente de comunicații, canale de comunicații și software special care controlează procesul de calcul distribuit între membrii unei anumite rețele.
De curând, rolul transmiterii de informații nenumerice prin rețele de calculatoare a crescut, acum termenul de rețea de transmisie a datelor este adesea folosit pentru acestea. Pentru a evita confuzia cu rețeaua de comunicații, în care sunt transmise și date, termenul rețea de calculatoare este folosit pentru o rețea de calculatoare.
Rețelele de calculatoare sunt utilizate pentru a efectua următoarele sarcini:
o efectuarea de calcule distribuite;
o organizarea accesului pentru prelucrarea centralizată (server) a informațiilor;
o utilizarea generală a resurselor hardware;
o căutare promptă și recuperarea datelor din resursele corporative;
o căutarea promptă și primirea diverselor informații în rețelele globale;
o mesagerie, corespondență, transfer de informații de diferite tipuri etc.
Concepte generale. Topologii de rețea
Orice rețea este formată din noduri și linii de comunicație care le conectează. Nodurile sunt finale și intermediare. Un nod final are 1 legătură către o linie de comunicație, un nod intermediar are mai multe.
Nodurile rețelei pot fi stații (gazde, computere-membre ale rețelei) sau echipamente de comunicații speciale (în Fig. 10 noduri marcate cu simbolul ""). Cea mai simplă rețea conține 2 stații nod (Fig. 10, a).
Topologia rețelei este un grafic al conexiunilor unei rețele de calculatoare, adică tipul de conexiune a nodurilor și liniilor de comunicație. Există următoarele topologii de bază ale rețelei (Fig. 10):
o tipic: a) punct-la-punct - conține 2 noduri; b) autobuz (rețea liniară) - conține doar două noduri de capăt, orice număr de noduri intermediare și are o singură cale între oricare două noduri; c) stea - o rețea în care există un singur nod intermediar; d) copac (stea ierarhică) - o rețea care conține mai mult de două noduri frunze și cel puțin două noduri intermediare și în care există o singură cale între două noduri; e) inel - o rețea în care sunt conectate doar două ramuri la fiecare nod;
o derivate: f) mixte (combinate) - formate dintr-o combinație de tipice; g) complet conectat - fiecare nod este conectat la toate celelalte; h) mesh - o rețea care conține cel puțin două noduri care au două sau mai multe căi între ele (un fel de mixt, în care împărțirea în topologii tipice nu este clar vizibilă);
Smochin. 10 Topologii de bază ale rețelei.
Liniile care leagă nodurile rețelei de transmisie de date se numesc canale de transmisie de date sau canale de comunicare (linii). Mediile fizice utilizate pentru canalele de comunicare vor fi discutate mai târziu în acest capitol.
Câteva concepte importante.
Trafic este fluxul de date printr-un canal de comunicație sau printr-un dispozitiv de rețea, precum și cantitatea acestui flux în octeți.
Protocol se numesc regulile de transmitere a informațiilor prin rețea.
Abordare nodul de rețea (adresa de rețea) este identificatorul său unic, care descrie locația nodului de rețea și permite trimiterea informațiilor către acest nod.
O definiție rafinată a protocolului și mai multe detalii despre adresarea în rețelele de calculatoare vor fi discutate în acest capitol atunci când se studiază modelul OSI.
Clasificarea și caracteristicile rețelelor de calculatoare
Diametru rețea este distanța dintre cele două stații cele mai îndepărtate una de cealaltă într-o anumită rețea.
Rețelele de calculatoare sunt împărțite, în funcție de diametrul rețelei și de tipul de echipament utilizat, în următoarele tipuri (intervalul aproximativ de diametre este indicat între paranteze):
o local (1-3000 m) - uni computerele în mai multe clădiri;
o campus (100-10000 m) - rețele locale la scara unui „campus” - un oraș mic;
o urban (5-20 km) - canale de comunicare de mare viteză într-un oraș mare;
o regional (teritorial) (100-1000 km) - combina computerele unei zone geografice;
o globală (10.000-20.000 km) - unificarea computerelor în diferite părți ale lumii (Internet).
Cea mai importantă caracteristică a unei rețele de calculatoare este lățimea de bandă. Capacitatea de transfer (rata de biți a transferului de informații) este cantitatea de informații care poate fi transmisă pe o anumită rețea pe unitate de timp. Debitul este măsurat în biți / s. 1 bit / s este egal cu 1 bit de informații transmise în 1 s. Sunt utilizate mai multe unități: kbps, Mbps, Gbps.
În funcție de natura distribuției funcțiilor, există:
o rețele de la egal la egal - rețele locale mici, în care toate computerele sunt funcționale egale; includ de obicei până la 15 stații;
o rețele cu servere dedicate (rețele cu două ranguri) - rețele medii și mari, în care o parte din funcțiile efectuate pentru stațiile de service sunt atribuite serverelor.
Rețelele dedicate de servere sunt caracterizate de tipurile de servicii de rețea (servere) utilizate în acestea, care vor fi descrise mai jos.
Medii de transmitere a datelor
Ca purtători de informații în tehnologia modernă de comunicații, semnalele electromagnetice sunt utilizate sub formă de oscilații de diferite frecvențe. Mediul de transmisie (comunicare) de date este înțeles ca mediu fizic prin care se propagă semnalul pe măsură ce trece prin linia de comunicație.
Două tehnologii principale sunt utilizate în liniile de comunicații: cablu și wireless.
Conductoriutilizate în rețelele de calculatoare sunt împărțite în:
1. 1) Conductoare electrice din cupru... Cel mai comun mediu de transmisie. Un curent electric alternativ cu diferite frecvențe și forme de undă este utilizat ca purtător de informații. Cele mai frecvente tipuri de cabluri utilizate în rețelele de calculatoare:
o cablu coaxial - conductor izolat din cupru, ecranat cu o împletitură metalică;
o pereche răsucită ecranată sau neecranată - o pereche de fire răsucite izolate;
o linii telefonice publice (PSTN) - fire izolate cu două nuclee ale liniilor de abonat și cabluri multicore pentru comunicații telefonice.
2. 2) Fibra optică Liniile de comunicație (fibră optică) (FOCL) sunt un conductor flexibil gol (fibră optică) acoperit din interior cu o substanță reflectorizantă. Un purtător de lumină modulat emis de un laser este folosit ca purtător.
Când comunicații fără fir ca mediu de transmisie, se folosește aerul ambiant, apa, vidul sau alt mediu care nu oprește undele electromagnetice, care în acest caz este un purtător de informații. După domeniul de frecvență, comunicația fără fir este împărțită în:
o comunicații radio - utilizate în comunicații prin satelit și pentru acces la distanță;
o infraroșu - utilizat în principal pentru comunicarea cu periferice fără fir;
o optică - utilizată rar din cauza prezenței interferenței în calea de propagare a semnalului;
o frecvență ultraînaltă (microunde) - utilizată în rețelele locale.
Calitatea rețelei se caracterizează prin următoarele proprietăți: performanță, fiabilitate, compatibilitate, manevrabilitate, securitate, extensibilitate și scalabilitate.
Există două abordări principale pentru asigurarea calității rețelei. Primul este că rețeaua garantează conformitatea utilizatorului cu o anumită valoare numerică a indicatorului calității serviciului. De exemplu, rețelele de cadre și rețelele ATM pot garanta utilizatorului un anumit nivel de lățime de bandă. În a doua abordare (cel mai bun efort), rețeaua încearcă să deservească utilizatorul cât mai eficient posibil, dar nu garantează nimic.
Principalele caracteristici ale performanței rețelei includ: timpul de răspuns, care este definit ca timpul dintre apariția unei cereri pentru un serviciu de rețea și primirea unui răspuns la acesta; debit, care reflectă cantitatea de date transmise de rețea pe unitate de timp și întârzierea transmisiei, care este egală cu intervalul dintre momentul în care un pachet ajunge la intrarea unui dispozitiv de rețea și momentul în care acesta apare la ieșirea acest aparat.
Diverse caracteristici sunt utilizate pentru a evalua fiabilitatea rețelelor, inclusiv: raportul de disponibilitate, care înseamnă fracțiunea de timp în care sistemul poate fi utilizat; securitatea, adică capacitatea sistemului de a proteja datele de accesul neautorizat; toleranță la erori - capacitatea unui sistem de a funcționa în condiții de defecțiune a unora dintre elementele sale.
Extensibilitate înseamnă capacitatea de a adăuga relativ ușor elemente individuale de rețea (utilizatori, computere, aplicații, servicii), de a crește lungimea segmentelor de rețea și de a înlocui echipamentele existente cu altele mai puternice.
Scalabilitateînseamnă că rețeaua vă permite să măriți numărul de noduri și lungimea legăturilor pe o gamă foarte largă, în timp ce performanța rețelei nu se degradează.
Transparenţă - proprietatea rețelei de a ascunde detaliile dispozitivului său intern de utilizator, simplificându-și astfel activitatea în rețea.
Administrabilitatea rețelei implică abilitatea de a monitoriza central starea principalelor elemente ale rețelei, de a identifica și rezolva problemele care apar în timpul funcționării rețelei, de a efectua analize de performanță și de a planifica dezvoltarea rețelei.
Compatibilitate înseamnă că rețeaua poate include o mare varietate de software și hardware.
Topologie- configurarea legăturilor fizice între nodurile de rețea. Caracteristicile rețelei depind de tipul topologiei instalate. În special, alegerea unei anumite topologii afectează:
Compoziția echipamentelor de rețea necesare;
Capabilități de echipamente de rețea;
Posibilități de extindere a rețelei;
Metoda de gestionare a rețelei.
Termenul "topologie CS" poate însemna topologie fizică (configurația legăturilor fizice) sau topologie logică - căi de transmisie a semnalului între nodurile de rețea. Topologia fizică și logică a COP poate fi aceeași sau diferită. Rețelele locale sunt construite pe baza a trei topologii de bază cunoscute ca:
· Autobuz comun (autobuz);
Stea
Pentru ca rețeaua să facă față cu succes sarcinii, aceasta trebuie să îndeplinească cerințele de performanță, fiabilitate etc.
Performanța rețelei este determinată de cantitatea de date transferate și timpul necesar pentru transferul acestora. Pentru a evalua performanța, sunt utilizate caracteristicile numerice - timpul de răspuns al rețelei, debitul mediu, debitul maxim posibil, întârzierea transmisiei.
Fiabilitate înseamnă probabilitatea ca rețeaua să își îndeplinească funcția. Fiabilitatea dispozitivelor tehnice este caracterizată de obicei prin MTBF și disponibilitate (procentul de timp în care sistemul poate fi utilizat). Fiabilitatea sistemelor complexe este, de asemenea, caracterizată de probabilitatea transmiterii mesajului către destinatar.
Securitate înseamnă imposibilitatea accesului neautorizat la date și asigurarea fiabilității și rezistenței la acțiuni distructive deliberate.
Extensibilitate- capacitatea de a adăuga relativ ușor elemente noi de rețea.
Scalabilitate - posibilitatea unei creșteri semnificative a dimensiunii rețelei, inclusiv prin creșterea numărului de segmente.
Transparenţă - capacitatea de a utiliza resursele de rețea în același mod, indiferent de locația lor reală - pe un computer local sau în rețea. În acest caz, utilizatorul nu pare să „observe” rețeaua, lucrând direct cu resursele.
Suport pentru diferite tipuri de trafic - capacitatea de a combina funcțiile diferitelor rețele, de exemplu, televizor, telefon, computer.
Controlabilitate - capacitatea de detectare și depanare centralizată, distribuirea resurselor și autorizarea între utilizatori.
Compatibilitate - capacitatea de a interacționa cu diferite hardware și software.
Pe o bază teritorială, rețelele sunt împărțite în local, regional și global.
Rețele regionale acoperă un oraș, district, regiune, mică republică. Uneori se disting rețelele corporative, unde este important să protejăm informațiile de accesul neautorizat (de exemplu, rețeaua Ministerului Apărării, rețelele bancare etc.). O rețea corporativă poate uni mii și zeci de mii de computere situate în diferite țări și orașe (de exemplu, putem lua rețeaua Microsoft Corporation).
Rețele locale (LAN) ... Scopul principal al oricărei rețele de calculatoare este de a furniza informații și resurse de calcul utilizatorilor conectați la aceasta.
Din acest punct de vedere, o rețea LAN poate fi privită ca o colecție de servere și stații de lucru.
Server- un computer conectat la rețea și care oferă utilizatorilor săi anumite servicii.
Serverele pot efectua stocarea datelor, gestionarea bazelor de date, procesarea la distanță a lucrărilor, tipărirea lucrărilor și o serie de alte funcții de care utilizatorii din rețea ar putea avea nevoie. Server - o sursă de resurse de rețea.
Stație de lucru - un computer personal conectat la rețea prin care utilizatorul obține acces la resursele sale.
Stația de lucru în rețea funcționează atât în \u200b\u200brețea, cât și în modul local. Este echipat cu propriul sistem de operare și oferă utilizatorului toate instrumentele necesare pentru rezolvarea problemelor aplicate.
O atenție deosebită trebuie acordată unuia dintre tipurile de server - server de fișiere.
Stochează datele utilizatorilor rețelei și le oferă acces la aceste date. Acesta este un computer cu o capacitate mare de stocare, hard disk-uri de mare capacitate și unități de bandă suplimentare (streamere).
Acesta rulează sub controlul unui sistem de operare special, care oferă acces simultan al utilizatorilor rețelei la datele situate pe acesta.
Serverul de fișiere îndeplinește următoarele funcții: stocare date, arhivare date, transfer date.
Pentru multe sarcini, utilizarea unui singur server de fișiere nu este suficientă. Apoi, mai multe servere pot fi conectate la rețea.
Rețelele de calculatoare implementează procesarea distribuită a datelor. Prelucrarea datelor în acest caz este distribuită între două obiecte: client și server.
Client - un utilizator de activitate, stație de lucru sau rețea de calculatoare.
În procesul de procesare a datelor, clientul poate formula o cerere către server pentru a efectua proceduri complexe, pentru a citi un fișier, pentru a căuta informații într-o bază de date etc.
Serverul îndeplinește solicitarea clientului. Rezultatele interogării sunt transmise clientului. Serverul oferă stocarea datelor publice, organizează accesul la aceste date și transferă datele către client.
Clientul prelucrează datele primite și prezintă rezultatele procesării într-o formă convenabilă pentru utilizator. În principiu, prelucrarea datelor poate fi efectuată și pe server. Pentru astfel de sisteme se adoptă termenii - sisteme client server sau arhitectură client server.
Arhitectură client server poate fi utilizat atât în \u200b\u200brețelele LAN peer-to-peer, cât și într-o rețea cu un server dedicat.
Rețea de la egal la egal - nu există un centru de control al interacțiunii stației de lucru și niciun dispozitiv de stocare a datelor unificat. Toate dispozitivele conectate la alte stații (discuri, imprimante) sunt disponibile utilizatorului rețelei.
Demnitate - cost redus și fiabilitate ridicată.
dezavantaje - dependența eficienței rețelei de numărul de stații; complexitatea managementului rețelei; complexitatea asigurării protecției informațiilor; dificultăți în actualizarea și schimbarea software-ului stației.
Rețea de server dedicată - în rețea, unul dintre computere îndeplinește funcțiile de stocare a datelor destinate utilizării de către toate stațiile de lucru, gestionând interacțiunea dintre stațiile de lucru și o serie de funcții de serviciu.
Un astfel de computer se numește server de rețea. Un sistem de operare de rețea este instalat pe acesta, toate dispozitivele externe partajate sunt conectate la acesta - hard disk-uri, imprimante, modemuri.
Demnitate - sistem sigur de securitate a informațiilor; performanta ridicata; fără restricții privind numărul de stații de lucru; ușurința gestionării în comparație cu rețelele de la egal la egal.
dezavantaje - costuri ridicate datorate alocării unui computer pentru server; dependența de viteza și fiabilitatea rețelei de server; mai puțină flexibilitate în comparație cu rețeaua de la egal la egal.
Informații similare.
Rețeaua este un set de noduri conectate prin legături. Căile ferate, unde nodurile sunt stații și stații și legăturile sunt șinele, sunt exemple de rețele de transport organizate pentru rezolvarea problemelor de transport. Pentru a asigura procesele de informare, se utilizează un computer personal, cu ajutorul căruia este posibil să se rezolve o gamă largă de sarcini. Dar există și o serie de procese importante și responsabile care nu pot fi rezolvate cu ajutorul unui computer. De exemplu, acesta este un zbor cu rachete, asamblarea unei structuri complexe la o fabrică, o reacție nucleară la o centrală nucleară etc. Pentru a rezolva astfel de probleme, mai multe computere sunt conectate la rețea, duplicând-o pe cea principală și crescând astfel fiabilitatea muncii.
De asemenea, cea mai importantă componentă a activității umane este schimbul de informații și stabilirea legăturilor de comunicare. Telecomunicațiile sunt deja tradiționale (din greaca tele - „departe, departe” și din comunicatul latin - „conexiune”), care servesc la schimbul de informații la distanță. Cele mai frecvente exemple de tehnologie a telecomunicațiilor sunt emițătorul radio, telefonul, telegraful, teletipul, aparatul de fax, televizorul și poșta. Calculatoarele sunt acum răspândite, ceea ce a dus la crearea de comunicații computerizate (rețele), care au înlocuit deja comunicațiile prin fax și teletip.
Scopul rețelelor de calculatoare.
O rețea de calculatoare (electronică) este un sistem de schimb de informații între diferite computere la distanță, permițându-le utilizatorilor să le folosească ca mijloc de transmitere și primire a informațiilor. O rețea electronică conectează calculatoare de diferite tipuri cu diferite sisteme de operare. Rețelele de calculatoare includ rețele de calculatoare pentru procesarea distribuită a datelor (partajarea puterii de calcul) și rețele de informații pentru partajarea resurselor de informații. Astfel, utilizatorii sau abonații unei rețele de calculatoare au posibilitatea de a partaja resursele sale software, tehnice, informaționale și organizaționale.
Fezabilitatea creării unei rețele de calculatoare este determinată de următoarele:
- - capacitatea de a utiliza programe distribuite geografic, baze de date informaționale și baze de cunoștințe deținute de diverși utilizatori;
- - posibilitatea organizării procesării distribuite a datelor prin atragerea resurselor multor calculatoare;
- - redistribuirea operațională a încărcăturii între computerele conectate la rețea și eliminarea sarcinii maxime datorită redistribuirii acesteia ținând cont de fusurile orare;
- - specializarea mașinilor individuale pentru a lucra cu programe unice necesare unui număr de utilizatori de rețea;
- - colectivizarea resurselor, în special a echipamentelor periferice scumpe, care este inexpedient din punct de vedere economic pentru a echipa fiecare computer;
Rețelele de calculatoare sunt un complex de instrumente tehnice, software și informaționale. Mijloacele tehnice sunt calculatoare de diferite tipuri (de la micro la supercalculatoare); sisteme de transmisie de date, inclusiv canale de comunicații, modemuri și adaptoare de rețea pentru conectarea computerelor la liniile de comunicație; gateway-uri, distribuitori, routere și alte echipamente. Instrumentele de informare sunt un fond de informații unificat care conține date de diferite tipuri pentru uz general și individual: baze de date, baze de cunoștințe - locale și distribuite. Software-ul de rețea este conceput pentru a organiza accesul colectiv la resursele sale, pentru a aloca și redistribui dinamic resursele de rețea, pentru încărcarea optimă a mijloacelor tehnice și coordonarea activității principalelor legături ale rețelei.
Aproape orice rețea este construită pe baza mai multor computere puternice numite servere (din limba engleză serve - „a servi”). Aceste servere sunt de obicei conectate la servere de rețea de ordinul II (regional), de ordinul III (industrial sau corporativ) și de ordinul IV (local), iar utilizatorii de computere individuale sunt conectați la acestea. Rețelele de calculatoare transmit date în diferite medii - case, firme mici și corporații uriașe, în care sunt posibile un număr mare de diviziuni separate geografic.
Principiile de funcționare a diferitelor rețele electronice sunt aproximativ aceleași, deoarece toate reprezintă un sistem informațional format din computere (ca surse de informații), un canal de comunicare prin care informațiile sub formă de semnal material-energie pot ajunge la destinatar -destinatar, precum și un acord (cod), care va permite computerului de destinație să convertească semnalul primit într-o formă ușor de înțeles de către consumatorul uman. O rețea de calculatoare va face posibilă rezolvarea colectivă a diferitelor probleme aplicate, va crește gradul de utilizare a resurselor disponibile în rețea (informații, calcul, comunicare) și va oferi acces la distanță la acestea. Pentru funcționarea eficientă a rețelelor, se utilizează sisteme de operare speciale (sisteme de operare în rețea) care, spre deosebire de sistemele de operare personale, sunt concepute pentru a rezolva sarcini speciale de gestionare a funcționării unei rețele de calculatoare. Acestea sunt instalate pe computere dedicate.
Aplicațiile de rețea sunt aplicații software care extind capacitățile unui sistem de operare în rețea. Printre acestea se numără programe de e-mail (e-mail, browser web, mesagerie instant), sisteme de colaborare (colaborare), baze de date de rețea etc.
Rețelele de calculatoare sunt locale, sectoriale, regionale, globale. O rețea locală (LAN - Local Area Network) unește computerele mai des decât o organizație, amplasate compact într-una sau mai multe clădiri. Lățimea sa de bandă atinge 10 Gbps, iar dimensiunea sa nu depășește câțiva kilometri. Calitatea înaltă a transmisiei de date face posibilă furnizarea utilizatorului de rețea cu o gamă largă de servicii: tipărire, fax, scaner, servicii de fișiere, e-mail, baze de date și alte servicii, a căror implementare separat pe un computer local este foarte scump. Canalele de comunicare pot fi partajate de mai multe calculatoare din rețea simultan.
Rețeaua extinsă (WAN) reunește computerele care se află în diferite țări de pe diferite continente. Interacțiunea dintre abonații unei astfel de rețele poate fi realizată pe baza liniilor de comunicații deja existente, de exemplu, liniile telefonice, comunicațiile radio și sistemele de comunicații prin satelit. Deoarece aceste linii au fost stabilite în alte scopuri decât transmiterea datelor computerizate, calitatea lor, precum viteza schimbului de date, este adesea foarte scăzută, ceea ce necesită utilizarea unor algoritmi și proceduri complexe speciale pentru transmiterea datelor și echipamente scumpe.
Componente funcționale ale rețelelor de calculatoare.
Toate dispozitivele conectate la rețea pot fi împărțite în trei grupe funcționale, în ceea ce privește relația lor cu resursele:
- · Stații de lucru;
- · Servere;
- · Noduri de comunicare;
O stație de lucru este un computer conectat la o rețea pe care un utilizator de rețea își desfășoară activitatea. Fiecare stație de lucru își procesează propriile fișiere locale și folosește propriul sistem de operare. Dar resursele de rețea sunt, de asemenea, disponibile pentru utilizator. Se pot distinge trei tipuri de stații de lucru: o stație de lucru cu un disc local (sistemul de operare este încărcat de pe acest disc local), o stație de lucru fără disc (sistemul de operare este încărcat de pe discul serverului de fișiere) și o stație de lucru la distanță (conectată la o rețea locală prin canale de telecomunicații - de exemplu, folosind rețeaua de telefonie).
Un server (din limba engleză serve - "serve") este un computer conectat la o rețea și care oferă anumite servicii utilizatorilor rețelei. De exemplu, stocarea datelor publice, procesarea unei interogări într-un SGBD, tipărirea lucrărilor etc.
Noduri de comunicare. Nodurile de comunicații ale rețelei includ dispozitive precum: comutatoare, poduri, repetoare, routere, hub-uri, gateway-uri. Partea din rețea care nu include dispozitivul de extindere se numește segment de rețea.
- - Repeater (repetor) - un dispozitiv conceput pentru a amplifica sau regenera semnalul care i-a venit. În toate segmentele conectate de repetor, schimbul de date este acceptat numai între două stații la un moment dat;
- - Hub - un dispozitiv care vă permite să combinați mai multe stații de lucru într-un singur segment de rețea;
- - Un gateway este un complex hardware și software special conceput pentru a asigura compatibilitatea între rețele pentru care este imposibil să se transfere informații prin mijloace standard. Gateway-ul convertește datele și protocoalele de transmisie ale acestora într-un singur standard. De obicei, este implementat pe baza unui computer gazdă. Utilizarea gateway-urilor extinde capacitățile abonaților la rețea;
- - Comutatoare (comutator);
- - Router (router);
Componentele fizice ale rețelei.
Există 4 categorii principale de componente fizice de rețea:
1. Computer (computer englez - „calculator”). Acesta este un dispozitiv sau sistem capabil să efectueze o secvență de operații dată, bine definită. Acestea sunt cel mai adesea operații de calcul numeric și manipulare a datelor, totuși, aceasta include și operații de I / O. Descrierea unei secvențe de operații se numește program.
O mașină electronică de calcul (ECM) este sinonimă cu un computer. Acesta este un set de mijloace tehnice concepute pentru procesarea automată a informațiilor în procesul de rezolvare a problemelor de calcul și de informații. Un computer implică utilizarea componentelor electronice ca unități funcționale ale acestuia, dar un computer poate fi aranjat și pe alte principii - poate fi mecanic, biologic, optic, cuantic etc. După tipul de funcționare, un computer poate fi digital (computer digital) și analog (AVM);
program de rețea de computer scanat
Figura 1. Diagrama unui computer personal.
1. Monitor; 2. Placă de bază; 3. Procesor; 4. Portul ATA; 5. Memorie cu acces aleatoriu; 6. Carduri de extensie; 7. Alimentarea computerului; 8. Unitate de disc; 9. Hard disk; 10. Tastatură; 11. Mouse de calculator;
Interconectările sunt o componentă care transferă date dintr-un punct al rețelei în altul. Această categorie include următoarele tipuri de componente:
- - Adaptoare de rețea (plăci de rețea) - convertește datele procesate de un computer într-un format adecvat pentru transmiterea printr-o rețea locală;
- - Cabluri sau fire prin care semnalele sunt transmise de la un adaptor de rețea la altul;
- - Conectori - puncte de conectare a cablurilor și firelor;
Comutator sau comutator (din comutatorul englezesc - comutator). Acestea sunt dispozitive care unesc dispozitivele finale și efectuează un transfer inteligent de date între ele. Comutatoarele acceptă simultan mai multe procese de schimb de date pentru fiecare pereche de stații pe segmente diferite. Comutatoarele au fost proiectate folosind tehnologia de punte și, prin urmare, sunt adesea considerate punți multiport. Comutatorul transmite date numai direct destinatarului (excepția este traficul difuzat către toate nodurile de rețea și traficul pentru dispozitivele pentru care portul comutatorului de ieșire nu este cunoscut);
Comutator de rețea cu 48 de porturi (cu sloturi pentru patru porturi suplimentare).
Ruterele (de la ruterul englez) efectuează un transfer eficient de date între rețele (analizează adresa de destinație și trimite date de-a lungul rutei selectate optim). Un router este un computer de rețea specializat care are cel puțin o interfață de rețea și transmite pachete de date între diferite segmente de rețea.
Un router funcționează la un strat 3 de „rețea” mai înalt decât un switch (sau o punte de rețea) și un hub (hub), care funcționează la nivelul 2 și respectiv la nivelul 1 al modelului OSI. În timpul funcționării, routerul folosește adresa destinatarului specificată în datele pachetului și determină calea pe care ar trebui transmise datele din tabelul de rutare. Dacă nu există o rută descrisă în tabelul de rutare pentru adresă, pachetul este abandonat.
Componentele software sunt sisteme de operare de rețea și aplicații de rețea. Administrarea rețelei include configurarea, monitorizarea și depanarea și extinderea și dezvoltarea rețelei pe măsură ce crește numărul de utilizatori sau cerințele de comunicare. Instrumentele pentru gestionarea rețelelor de calculatoare sunt programe de monitorizare a rețelei, analizoare de protocol, sniffere (analizor de trafic de rețea, un program sau un dispozitiv software și hardware conceput pentru a intercepta și apoi analiza sau analiza doar traficul de rețea destinat altor noduri) și programele de gestionare a rețelei. Multe companii mari oferă sisteme de gestionare a rețelei, inclusiv Microsoft Systems Management Server (SMS), IBM (Tivoli Enterprise) și Hewlett-Packard (OpenView).
Capacitățile unei rețele de calculatoare sunt determinate de caracteristicile computerelor incluse în rețea. Mulți parametri pot fi utilizați pentru a descrie și compara rețelele, dar din punct de vedere al execuției și structurii, aceștia sunt descriși de următorii parametri:
- - Viteza. Acest parametru arată cât de rapid sunt transferate datele prin rețea. O caracteristică mai precisă este transferul;
- - Securitate. Acest parametru arată cât de sigură este rețeaua în sine și datele transmise în ea. Conceptul de protecție este foarte important într-o rețea de calculatoare. Securitatea trebuie luată în considerare înainte de a se face orice modificare care afectează rețeaua;
- - Administrabilitate. Acest parametru oferă posibilitatea de a afecta funcționarea oricărui element al rețelei. Administrarea rețelei este responsabilitatea administratorului de rețea sau a utilizatorului atribuit acestor funcții. Un utilizator obișnuit, de regulă, nu are drepturi administrative. De asemenea, controlabilitatea ajută la identificarea problemelor în funcționarea unei rețele de calculatoare sau a segmentelor sale individuale, la dezvoltarea acțiunilor de management pentru rezolvarea problemelor identificate și face posibilă automatizarea acestor procese atunci când rezolvăm probleme similare în viitor;
- - Disponibilitatea se referă la cât de mult rețeaua va fi disponibilă pentru utilizare atunci când este necesar. Pentru o rețea care trebuie să funcționeze 24 de ore pe zi, 7 zile pe săptămână, 365 de zile pe an, disponibilitatea este calculată prin împărțirea timpului în care era efectiv disponibil pentru a funcționa la cantitatea totală de timp și înmulțirea cu 100 pentru a obține un procent;
- - Cost. Acest parametru arată costul total al componentelor, instalării și suportului de rețea;
- - Performanță. Este determinat de indicatori precum timpul de răspuns al sistemului (timpul dintre momentul în care apare solicitarea și momentul în care este primit răspunsul) și randamentul (determinat de cantitatea de informații transmise prin rețea sau segmentul acesteia pe unitate de timp; este determinat în biți pe secundă);
- - Extensibilitate sau scalabilitate. Orice rețea de calculatoare este un obiect în curs de dezvoltare și nu numai în ceea ce privește modernizarea elementelor sale, ci și în ceea ce privește extinderea sa fizică, adăugând noi elemente de rețea (utilizatori, computere, servicii). Existența unor astfel de oportunități, laboriositatea implementării lor sunt incluse în conceptul de extensibilitate. O altă caracteristică similară este scalabilitatea rețelei, care măsoară cât de ușor o rețea poate deservi mai mulți utilizatori sau poate transfera mai multe date fără a reduce semnificativ performanța. Dacă rețeaua a fost proiectată și optimizată numai pentru cerințele actuale, atunci când rețeaua are nevoie de modificări sau extindere, atunci va fi prea complicată și costisitoare;
- - Fiabilitate. Această caracteristică arată fiabilitatea componentelor (routere, comutatoare, calculatoare personale etc.) care alcătuiesc rețeaua și măsoară posibilitatea accidentelor. MTBF (timpul mediu între eșec) - timpul mediu între eșecuri;
- - Transparența rețelei implică ascunderea (invizibilitatea) caracteristicilor rețelei de la utilizatorul final. Utilizatorul accesează resursele de rețea ca de obicei resursele locale ale computerului pe care lucrează. Un alt aspect important al transparenței rețelei este capacitatea de a paralela munca între diferite elemente de rețea. Problemele de atribuire a sarcinilor paralele separate unor dispozitive de rețea separate ar trebui, de asemenea, să fie ascunse utilizatorului și rezolvate automat;
- - Integrabilitatea este capacitatea de a conecta o varietate de tipuri diferite de echipamente, software de la diferiți producători la o rețea de calculatoare. Coexistența a două tipuri de date cu cerințe opuse pentru procesul de transfer este o problemă complexă, a cărei soluție este o condiție prealabilă pentru o rețea de calculatoare cu o bună integrabilitate. Dacă o astfel de rețea de calculatoare eterogenă își îndeplinește cu succes funcțiile (standardizarea rețelelor, a elementelor și componentelor acestora), atunci putem spune că are o bună integrabilitate;
- - Topologie. În descrierea rețelelor, sunt utilizate 2 tipuri de topologii: fizice (dispunerea cablurilor, dispozitivelor de rețea și sistemelor finale) și logice (căile de-a lungul cărora semnalele sunt transmise prin rețea);
Unele dintre aceste caracteristici (cerințe) sunt stabilite în standardele internaționale sau naționale, altele fac obiectul unor acorduri și completări între firme.
