Ce este o rețea de calculatoare articole științifice. Tehnologii ale rețelelor de calculatoare. Principalele componente ale unei rețele de calculatoare

Rețea de calculatoare(rețea de calculatoare, rețea de transmisie a datelor) - un sistem de comunicații al calculatoarelor și/sau echipamentelor informatice (servere, routere și alte echipamente). Diverse fenomene fizice pot fi folosite pentru a transmite informații, de regulă, diferite tipuri de semnale electrice sau radiații electromagnetice.

După scop, rețelele de calculatoare sunt distribuite

1. informatică
2. informaţie
3. mixt (informații și calcul)

Rețele de calcul sunt destinate în principal rezolvării sarcinilor utilizatorului cu schimbul de date între abonații acestora. Rețele de informații concentrat în principal pe furnizarea de servicii de informare utilizatorilor. Rețele mixte combină funcțiile primelor două.

Clasificare

Pentru a clasifica rețelele de calculatoare, sunt utilizate diverse caracteristici, a căror alegere este să le evidențiem din varietatea existentă pe cele care ar permite acestei scheme de clasificare să ofere astfel de calități obligatorii:

• posibilitatea de clasificare a tuturor rețelelor de calculatoare, atât existente, cât și viitoare;
• diferențierea rețelelor semnificativ diferite;
• clasificarea neechivocă a oricărei rețele de calculatoare;
• claritatea, simplitatea și oportunitatea practică a schemei de clasificare.

O anumită discrepanță între aceste cerințe face sarcina de a alege o schemă de clasificare rațională pentru o rețea de calculatoare destul de complicată, una care nu a găsit încă o soluție clară. Practic, rețelele de calculatoare sunt clasificate în funcție de semnele organizării structurale și funcționale.

După zona acoperită

• Rețea personală (PAN, Personal Area Network)
• Rețea locală (LAN, rețea locală)
• AcasăPNA
• Consolidarea mai multor clădiri (CAN, Campus Area Network)
• Rețea urbană (MAN, Metropolitan Area Network)
• Rețele de campus (Campu Area Network - CAN)
• Rețele WAN (Wide Area Networks)
• Rețea globală (WAN, Wide Area Network)

După tipul de interacțiune funcțională

• client server
• retea mixta
• reţea peer-to-peer
• Rețele cu mai multe niveluri

Tip topologie de rețea

• Stea
• Inel
• Zăbrele
• Topologie mixtă
• Topologie complet conectată

După funcție

• Rețele de stocare
• Ferme de servere
• Rețele de control al proceselor
• rețele SOHO

Prin sistemul de operare al rețelei

• Pe Bazat pe Windows
• Bazat pe UNIX
• Bazat pe NetWare
• amestecat

Tipuri de rețele: peer-to-peer și bazate pe server. Avantaje și dezavantaje.

Într-o rețea peer-to-peer, toate computerele sunt egale: nu există o ierarhie între computere și nu există un server dedicat. De obicei, fiecare computer funcționează atât ca client, cât și ca server; cu alte cuvinte, nu există un singur computer responsabil cu administrarea întregii rețele. Toți utilizatorii decid singuri ce date de pe computerul lor să facă disponibile public în rețea.

Rețelele peer-to-peer se mai numesc și grupuri de lucru. Grup de lucru- Aceasta este o echipă mică, deci în rețelele peer-to-peer, cel mai adesea nu mai mult de 30 de computere. Rețelele peer-to-peer sunt relativ simple. Deoarece fiecare computer este atât un client, cât și un server, nu este nevoie de un server central puternic sau de alte componente necesare pentru rețele mai complexe. Rețelele peer-to-peer sunt de obicei mai ieftine decât rețelele bazate pe server, dar necesită computere mai puternice (și mai scumpe). Într-o rețea peer-to-peer, cerințele de performanță și securitate pentru software-ul de rețea sunt în general mai mici decât în ​​rețelele cu un server dedicat. Serverele dedicate funcționează exclusiv ca servere, nu clienți sau stații de lucru. Vom vorbi despre asta puțin mai jos. Sistemele de operare precum Microsoft Windows NT Workstation, Microsoft Windows 9X, Microsoft Windows 2000/XP au suport încorporat pentru rețele peer-to-peer. Prin urmare, nu este necesar niciun software suplimentar pentru a configura o rețea peer-to-peer.

Implementarea

Peer-to-peer se caracterizează printr-un număr de soluții standard:

• computerele sunt amplasate pe desktopurile utilizatorilor;
• utilizatorii înșiși acționează ca administratori și asigură protecția informațiilor;
• un sistem simplu de cablare este utilizat pentru a conecta computerele la o rețea.

Caracterul adecvat al aplicării

O rețea peer-to-peer este destul de potrivită acolo unde:

• numărul de utilizatori nu depășește 30 de persoane;
• utilizatorii sunt amplasați compact;
• problemele de protecție a datelor nu sunt critice;
• în viitorul previzibil, nu este de așteptat o expansiune semnificativă a firmei și, prin urmare, a rețelei.

Dacă aceste condiții sunt îndeplinite, atunci, cel mai probabil, alegerea unei rețele peer-to-peer va fi corectă. Deoarece fiecare computer funcționează atât ca client, cât și ca server într-o rețea peer-to-peer, utilizatorii trebuie să aibă suficiente cunoștințe pentru a funcționa atât ca utilizatori, cât și ca administratori ai computerului lor.

Rețele bazate pe server

Dacă la rețea sunt conectați mai mult de 30 de utilizatori, atunci o rețea peer-to-peer, în care computerele acționează atât ca clienți, cât și ca servere, ar putea să nu fie suficient de productivă. Prin urmare, majoritatea rețelelor folosesc servere dedicate. Un server dedicat este un server care funcționează doar ca server (excluzând funcțiile unui client sau stație de lucru). Sunt special optimizate pentru procesarea rapidă a solicitărilor de la clienții rețelei și pentru gestionarea protecției fișierelor și directoarelor. Rețelele bazate pe server au devenit standardul industriei și acestea vor fi de obicei citate ca exemple.

Pe măsură ce dimensiunea rețelei și volumul traficului de rețea cresc, este necesar să creșteți numărul de servere. Distribuirea sarcinilor pe mai multe servere asigură că fiecare sarcină este efectuată în cel mai eficient mod posibil.

În rețelele peer-to-peer, fiecare computer funcționează atât ca client, cât și ca server. Pentru un grup mic de utilizatori, astfel de rețele oferă cu ușurință separarea datelor și a perifericelor. Cu toate acestea, deoarece administrarea în rețelele peer-to-peer este necentralizată, este dificil să se ofere protecție avansată a datelor.

Rețelele bazate pe server sunt cele mai eficiente atunci când sunt partajate o cantitate mare de resurse și date. Administratorul poate gestiona protecția datelor prin monitorizarea funcționării rețelei. Astfel de rețele pot avea unul sau mai multe servere, în funcție de volumul de trafic de rețea, numărul de periferice și așa mai departe. Există și rețele combinate care combină proprietățile ambelor tipuri de rețele. Astfel de rețele sunt destul de populare, deși necesită o planificare mai atentă pentru a funcționa eficient și, în acest sens, pregătirea utilizatorilor ar trebui să fie mai mare.

Principala cerință pentru rețele este performanța de către rețea a funcției sale principale - oferind utilizatorilor posibilitatea potențială de a accesa resursele partajate ale tuturor computerelor conectate la rețea. Toate celelalte cerințe - performanță, fiabilitate, compatibilitate, manevrabilitate, securitate, extensibilitate și scalabilitate - sunt legate de calitatea acestei sarcini de bază.

Deși toate aceste cerințe sunt foarte importante, adesea conceptul de „calitate a serviciului” (Calitatea serviciului, QpS) al unei rețele de calculatoare este interpretat mai restrâns - include doar cele mai importante două caracteristici ale rețelei - performanță și fiabilitate.

Indiferent de indicatorul de calitate al serviciului de rețea ales, există două abordări ale furnizării acestuia. Prima abordare va părea, evident, cea mai firească din punctul de vedere al unui utilizator de rețea. Constă în faptul că rețeaua (mai precis, personalul său) garantează utilizatorului respectarea unei anumite valori numerice a indicatorului de calitate a serviciului. De exemplu, rețeaua poate garanta utilizatorului A că oricare dintre pachetele sale trimise utilizatorului B va fi întârziat de rețea cu cel mult 150 ms. Sau că lățimea medie de bandă a canalului între utilizatorii A și B nu va fi mai mică de 5 Mbps, în timp ce canalul va permite rafale de trafic de 10 Mb la intervale de timp de cel mult 2 secunde. Tehnologiile Frame Relay și ATM vă permit să construiți rețele care garantează calitatea serviciului din punct de vedere al performanței.

A doua abordare este că rețeaua deservește utilizatorii în funcție de prioritățile acestora. Adică, calitatea serviciului depinde de gradul de privilegiu al utilizatorului sau grupului de utilizatori din care face parte. QoS nu este garantat în acest caz, doar nivelul de privilegii al utilizatorului este garantat. Acest serviciu se numește serviciu de cel mai bun efort. Rețeaua încearcă să servească utilizatorul cât mai bine posibil, dar nu garantează nimic. Acest principiu funcționează, de exemplu, în rețelele locale construite pe comutatoare cu prioritizare a cadrelor.

Performanţă

Performanța potențial ridicată este una dintre principalele proprietăți ale sistemelor distribuite, care includ rețelele de calculatoare. Această proprietate este oferită de posibilitatea de paralelizare a lucrului între mai multe calculatoare din rețea. Din păcate, această posibilitate nu este întotdeauna posibil de realizat.

Există mai multe caracteristici principale ale performanței rețelei:

 timp de reacţie;

 capacitate;

 întârzierea transmisiei și variația întârzierii transmisiei.

Timpul de răspuns al rețelei este o caracteristică integrală a performanței rețelei din punctul de vedere al utilizatorului. Aceasta este caracteristica la care se referă utilizatorul când spune: „Rețeaua este lentă astăzi”.

În general, timpul de răspuns este definit ca intervalul de timp dintre apariția unei cereri de utilizator pentru un serviciu de rețea și primirea unui răspuns la această solicitare.

Evident, valoarea acestui indicator depinde de tipul de serviciu pe care îl accesează utilizatorul, de ce utilizator și de ce server îl accesează, precum și de starea curentă a elementelor de rețea - încărcarea pe segmente, switch-uri și routere prin intermediul care trece cererea, încărcarea pe server și etc.

Prin urmare, este logic să folosiți și o estimare medie ponderată a timpului de răspuns al rețelei, făcând o medie a acestui indicator pentru utilizatori, servere și ora din zi (de care depinde în mare măsură sarcina rețelei).

Lățimea de bandă reflectă cantitatea de date transmise de rețea sau de o parte a acesteia pe unitatea de timp. Lățimea de bandă nu mai este o caracteristică a utilizatorului, deoarece indică viteza operațiunilor interne ale rețelei - transferul pachetelor de date între nodurile rețelei prin diferite dispozitive de comunicație. Dar caracterizează în mod direct calitatea funcției principale a rețelei - transportul mesajelor - și, prin urmare, este folosit mai des în analiza performanței rețelei decât timpul de răspuns.

Debitul este măsurat fie în biți pe secundă, fie în pachete pe secundă. Debitul poate fi instantaneu, maxim și mediu.

Debitul mediu este calculat prin împărțirea cantității totale de date transferate la momentul transferului lor și este selectată o perioadă de timp suficient de lungă - o oră, o zi sau o săptămână.

Debitul instantaneu diferă de medie prin faptul că se alege un interval de timp foarte mic pentru mediere - de exemplu, 10 ms sau 1 s.

Debitul maxim este cel mai mare debit instantaneu înregistrat în timpul perioadei de observare.

Lățimea de bandă poate fi măsurată între oricare două noduri sau puncte din rețea, de exemplu între computer clientși server, între porturile de intrare și de ieșire ale routerului. Pentru analiza și reglarea rețelei, este foarte util să cunoașteți datele de debit ale elementelor individuale de rețea.

Întârzierea transmisiei este definită ca întârzierea dintre momentul în care un pachet ajunge la intrarea unui dispozitiv de rețea sau a unei părți a rețelei și momentul în care apare la ieșirea acestui dispozitiv. Acest parametru de performanță este similar în sensul timpului de răspuns al rețelei, dar diferă prin aceea că caracterizează întotdeauna doar etapele rețelei de prelucrare a datelor, fără întârzieri de procesare de către calculatoarele din rețea. De obicei, calitatea rețelei este caracterizată de valorile întârzierii maxime de transmisie și variația întârzierii. Nu toate tipurile de trafic sunt sensibile la întârzierile de transmisie, în orice caz, la acele întârzieri care sunt tipice pentru rețelele de calculatoare - de obicei întârzierile nu depășesc sute de milisecunde, mai rar - câteva secunde. Această ordine de întârziere a pachetelor generate de serviciul de fișiere, serviciul E-mail sau serviciul de imprimare au un efect redus asupra calității acestor servicii din punctul de vedere al unui utilizator de rețea. Pe de altă parte, aceleași întârzieri ale pachetelor care transportă date vocale sau imagini video pot duce la o scădere semnificativă a calității informațiilor furnizate utilizatorului - apariția unui efect de „ecou”, incapacitatea de a distinge unele cuvinte, imagine. tremur, etc.

Lățimea de bandă și întârzierile de transmisie sunt parametri independenți, astfel încât o rețea poate avea, de exemplu, un randament mare, dar introduce întârzieri semnificative în transmiterea fiecărui pachet. Un exemplu de astfel de situație este dat de un canal de comunicație format dintr-un satelit geostaționar. Lățimea de bandă a acestui canal poate fi foarte mare, de exemplu 2 Mbps, în timp ce întârzierea transmisiei este întotdeauna de cel puțin 0,24 s, care este determinată de viteza de propagare a semnalului (aproximativ 300.000 km/s) și lungimea canalului (72.000 km ).

Fiabilitate și securitate

Unul dintre obiectivele inițiale ale creării de sisteme distribuite, care includ rețele de calculatoare, a fost acela de a obține o fiabilitate mai mare în comparație cu computerele individuale.

Este important să se facă distincția între mai multe aspecte ale fiabilității. Pentru dispozitivele tehnice se folosesc indicatori de fiabilitate, cum ar fi timpul mediu până la defecțiune, probabilitatea de defecțiune, rata de defecțiune. Cu toate acestea, acești indicatori sunt potriviți pentru evaluarea fiabilității elementelor și dispozitivelor simple care pot fi doar în două stări - operabile sau inoperabile. Sistemele complexe formate din multe elemente, pe lângă stările de sănătate și inoperabilitate, pot avea și alte stări intermediare pe care aceste caracteristici nu le iau în considerare. În acest sens, un set diferit de caracteristici este utilizat pentru a evalua fiabilitatea sistemelor complexe.

Disponibilitatea sau disponibilitatea se referă la fracțiunea de timp în care un sistem poate fi utilizat. Disponibilitatea poate fi îmbunătățită prin introducerea redundanței în structura sistemului: elementele cheie ale sistemului trebuie să existe în mai multe cazuri, astfel încât dacă una dintre ele eșuează, celelalte să asigure funcționarea sistemului.

Pentru ca un sistem să fie clasificat ca fiind extrem de fiabil, trebuie cel puțin să fie foarte disponibil, dar acest lucru nu este suficient. Este necesar să se asigure siguranța datelor și să le protejeze de distorsiuni. În plus, consecvența (consecvența) datelor trebuie menținută, de exemplu, dacă mai multe copii ale datelor sunt stocate pe mai multe servere de fișiere pentru a crește fiabilitatea, atunci identitatea acestora trebuie să fie constant asigurată.

Deoarece rețeaua funcționează pe baza unui mecanism de transmitere a pachetelor între nodurile terminale, una dintre caracteristicile fiabilității este probabilitatea ca un pachet să fie livrat la nodul destinație fără distorsiuni. Alături de această caracteristică, pot fi utilizați și alți indicatori: probabilitatea ca un pachet să se piardă (din oricare dintre motive - din cauza depășirii buffer-ului routerului, din cauza unei nepotriviri a sumei de control, din cauza lipsei unei căi funcționale către nodul destinație , etc.), denaturarea probabilității unui singur bit de date transmise, raportul dintre pachetele pierdute și cele livrate.

Un alt aspect al fiabilității generale este securitatea, adică capacitatea unui sistem de a proteja datele împotriva accesului neautorizat. Într-un sistem distribuit, acest lucru este mult mai dificil de făcut decât într-un sistem centralizat. În rețele, mesajele sunt transmise prin linii de comunicație, trecând adesea prin spații publice, în care pot fi instalate dispozitive de ascultare a liniilor. Un alt punct vulnerabil poate fi lăsat computerele personale nesupravegheate. În plus, există întotdeauna potentiala amenintare piratarea protecției rețelei împotriva utilizatorilor neautorizați dacă rețeaua are acces la rețelele publice globale.

O altă caracteristică a fiabilității este toleranța la erori. În rețele, toleranța la erori este înțeleasă ca capacitatea unui sistem de a ascunde de utilizator defecțiunea elementelor sale individuale. De exemplu, dacă copii ale unui tabel de bază de date sunt stocate simultan pe mai multe servere de fișiere, atunci este posibil ca utilizatorii să nu observe eșecul unuia dintre ele. Într-un sistem tolerant la erori, defecțiunea unuia dintre elementele sale duce la o anumită scădere a calității muncii sale (degradare) și nu la oprirea completă. Deci, dacă unul dintre serverele de fișiere din exemplul anterior eșuează, doar timpul de acces la baza de date crește din cauza scăderii gradului de paralelizare a interogărilor, dar în general sistemul va continua să își îndeplinească funcțiile.

Extensibilitate și scalabilitate

Termenii extensibilitate și scalabilitate sunt uneori folosiți interschimbabil, dar acest lucru este incorect - fiecare dintre ei are un sens independent bine definit.

Extensibilitatea înseamnă capacitatea de a adăuga relativ ușor elemente de rețea individuale (utilizatori, calculatoare, aplicații, servicii), de a crește lungimea segmentelor de rețea și de a înlocui echipamentele existente cu altele mai puternice. În același timp, este esențial important ca ușurința de extindere a sistemului să poată fi uneori asigurată în anumite limite foarte limitate. De exemplu, local Rețea Ethernet, construit pe baza unui singur segment de cablu coaxial gros, are o buna extensibilitate, in sensul ca iti permite conectarea cu usurinta a noi statii. Cu toate acestea, o astfel de rețea are o limită a numărului de stații - numărul acestora nu trebuie să depășească 30-40. Deși rețeaua permite conectarea fizică la segment și Mai mult stații (până la 100), dar cel mai adesea performanța rețelei scade brusc. Prezența unei astfel de limitări este un semn de scalabilitate slabă a sistemului, cu o extensibilitate bună.

Scalabilitate înseamnă că rețeaua vă permite să creșteți numărul de noduri și lungimea legăturilor într-o gamă foarte largă, în timp ce performanța rețelei nu se deteriorează. Pentru a asigura scalabilitatea rețelei, este necesar să folosiți echipamente de comunicație suplimentare și să structurați rețeaua într-un mod special. De exemplu, o rețea multisegment construită folosind comutatoare și routere și având o structură de legături ierarhice are o scalabilitate bună. O astfel de rețea poate include câteva mii de computere și, în același timp, poate oferi fiecărui utilizator al rețelei calitatea dorită a serviciului.

Transparenţă

Transparența rețelei se realizează atunci când rețeaua este prezentată utilizatorilor nu ca un set de calculatoare separate interconectate printr-un sistem complex de cabluri, ci ca un singur computer tradițional cu un sistem de partajare a timpului. Cunoscutul slogan al Sun Microsystems: „Rețeaua este un computer” vorbește despre o astfel de rețea transparentă.

Transparența poate fi atinsă la două niveluri diferite - la nivel de utilizator și la nivel de programator. La nivel de utilizator, transparența înseamnă că utilizatorul folosește aceleași comenzi și proceduri familiare pentru a lucra cu resursele de la distanță ca și cu resursele locale. Din punct de vedere programatic, transparența înseamnă că o aplicație are nevoie de aceleași apeluri pentru a accesa resursele de la distanță ca și pentru a accesa resursele locale. Transparența la nivel de utilizator este mai ușor de realizat, deoarece toate caracteristicile procedurilor asociate cu natura distribuită a sistemului sunt mascate de utilizator de către programatorul care creează aplicația. Transparența la nivel de aplicație necesită ascunderea tuturor detaliilor de distribuție prin intermediul unui sistem de operare în rețea.

Rețeaua ar trebui să ascundă toate caracteristicile sistemelor de operare și diferențele dintre tipurile de computere. Utilizatorul Macintosh trebuie să poată accesa resursele acceptate de sistemul UNIX, iar utilizatorul UNIX trebuie să poată partaja informații cu utilizatorii de Windows 95. Marea majoritate a utilizatorilor nu doresc să știe nimic despre formatele interne de fișiere sau despre sintaxa comenzilor UNIX.

Un utilizator de terminal IBM 3270 ar trebui să poată face schimb de mesaje cu utilizatorii dintr-o rețea de computere personale fără a fi nevoit să se aprofundeze în secretele adreselor greu de reținut.

Conceptul de transparență poate fi aplicat la diferite aspecte ale rețelei.

De exemplu, transparența locației înseamnă că utilizatorului nu i se cere să știe unde se află resursele software și hardware, cum ar fi procesoare, imprimante, fișiere și baze de date. Numele resursei nu trebuie să includă informații despre locația sa, așa că nume precum mashinel: prog.c sau \\ftp_serv\pub nu sunt transparente. În mod similar, transparența mișcării înseamnă că resursele ar trebui să se deplaseze liber de la un computer la altul, fără a le schimba numele. Un alt aspect posibil al transparenței este transparența paralelismului, ceea ce înseamnă că procesul de paralelizare a calculelor are loc automat, fără participarea unui programator, în timp ce sistemul însuși distribuie ramurile paralele ale aplicației între procesoarele și calculatoarele din rețea. În prezent, nu se poate spune că proprietatea transparenței este pe deplin inerentă multor rețele de calculatoare; este mai degrabă un obiectiv pentru care se străduiesc dezvoltatorii de rețele moderne.

Suport pentru diferite tipuri de trafic

Rețelele de computere au fost concepute inițial pentru a partaja accesul utilizatorilor la resursele computerului: fișiere, imprimante etc. Traficul generat de aceste servicii tradiționale de rețea de calculatoare are propriile caracteristici și diferă semnificativ de traficul de mesaje în rețelele de telefonie sau, de exemplu, în rețele. televiziune prin cablu. Cu toate acestea, anii 1990 au văzut pătrunderea traficului de date multimedia în rețelele de calculatoare, reprezentând vorbire digitală și imagini video.

Rețelele de calculatoare au început să fie folosite pentru videoconferințe, educație și divertisment bazate pe video și așa mai departe. Desigur, transmisia dinamică a traficului multimedia necesită alți algoritmi și protocoale și, în consecință, alte echipamente. Deși ponderea traficului multimedia este încă mică, acesta și-a început deja pătrunderea atât în ​​rețelele globale, cât și în cele locale, iar acest proces va continua, evident, cu o viteză din ce în ce mai mare.

Caracteristica principală traficul generat în timpul transmiterii dinamice a vocii sau imaginii, este prezența unor cerințe stricte pentru sincronismul mesajelor livrate. Pentru redare de calitate procese continue, care sunt vibrații sonore sau modificări ale intensității luminii dintr-o imagine video, este necesar să se obțină amplitudini de semnal măsurate și codificate cu aceeași frecvență cu care au fost măsurate pe partea de transmisie. Dacă mesajele sunt întârziate, vor fi observate distorsiuni.

În același timp, traficul de date pe computer se caracterizează printr-o intensitate extrem de neuniformă a sosirilor de mesaje în rețea în absența unor cerințe stricte pentru sincronismul livrării acestor mesaje. De exemplu, accesul unui utilizator care lucrează cu textul activat unitate de la distanță, generează un flux aleatoriu de mesaje între computerele de la distanță și cele locale, în funcție de acțiunile utilizatorului de a edita textul și de întârzierile de livrare în anumite intervale (și destul de largi) punct computer limitele vizuale) au un efect redus asupra calității serviciului pentru un utilizator de rețea. Toți algoritmii de comunicare computerizată, protocoalele corespunzătoare și echipamentele de comunicație au fost concepute special pentru această natură „pulsată” a traficului, astfel încât nevoia de a transmite trafic multimedia necesită schimbări fundamentale atât în ​​protocoale, cât și în echipamente. Astăzi, aproape toate protocoalele noi oferă suport pentru traficul multimedia într-o oarecare măsură.

O dificultate deosebită este combinarea traficului tradițional de computer și multimedia într-o singură rețea. Transmiterea traficului exclusiv multimedia printr-o rețea de calculatoare, deși asociată cu anumite dificultăți, este mai puțin dificilă. Dar cazul coexistenței a două tipuri de trafic cu cerințe opuse pentru calitatea serviciului este o sarcină mult mai dificilă. De obicei, protocoalele și echipamentele rețelelor de calculatoare clasifică traficul multimedia ca fiind opțional, astfel încât calitatea serviciului său lasă de dorit. Astăzi se fac eforturi mari pentru a crea rețele care să nu aducă atingere intereselor unuia dintre tipurile de trafic. Cele mai apropiate de acest obiectiv sunt rețelele bazate pe tehnologia ATM, ai căror dezvoltatori au luat inițial în considerare cazul coexistenței diferitelor tipuri de trafic într-o singură rețea.

Controlabilitate

Administrabilitatea rețelei implică capacitatea de a monitoriza la nivel 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. În mod ideal, instrumentele de management al rețelei sunt un sistem care monitorizează, controlează și gestionează fiecare element al rețelei - de la cele mai simple la cele mai complexe dispozitive, în timp ce un astfel de sistem consideră rețeaua ca un întreg, și nu ca o colecție disparată de dispozitive individuale.

Sistem bun managementul monitorizează rețeaua și, la detectarea unei probleme, activează o anumită acțiune, corectează situația și anunță administratorul despre ce s-a întâmplat și ce pași au fost întreprinși. În același timp, sistemul de control trebuie să acumuleze date, pe baza cărora este posibilă planificarea dezvoltării rețelei. În cele din urmă, sistemul de control trebuie să fie independent de producător și să aibă o interfață ușor de utilizat, care să vă permită să efectuați toate acțiunile dintr-o singură consolă.

Din punct de vedere tactic, administratorii și tehnicienii se confruntă cu provocări zilnice de funcționare a rețelei.

Aceste sarcini necesită soluții rapide, personalul de întreținere a rețelei trebuie să răspundă rapid la mesajele de eroare de la utilizatori sau la instrumentele automate de gestionare a rețelei. Treptat, performanța generală, configurația rețelei, gestionarea erorilor și problemele de securitate a datelor devin evidente, necesitând o abordare strategică, adică planificarea rețelei. Planificarea, în plus, include o prognoză a modificărilor cerințelor utilizatorilor pentru rețea, probleme de aplicare a noilor aplicații, noilor tehnologii de rețea etc.

Utilitatea unui sistem de control este mai ales pronunțată în rețelele mari: corporative sau publice globale. Fără un sistem de control, astfel de rețele necesită prezența operatorilor calificați în fiecare clădire din fiecare oraș în care sunt instalate echipamente de rețea, ceea ce duce în cele din urmă la necesitatea unui personal imens de personal de întreținere.

În prezent, există multe probleme nerezolvate în domeniul sistemelor de management al rețelelor. Instrumentele de gestionare a rețelei cu adevărat convenabile, compacte și multi-protocol nu sunt în mod clar suficiente. Majoritatea instrumentelor existente nu gestionează deloc rețeaua, ci doar monitorizează funcționarea acesteia. Ei monitorizează rețeaua, dar nu iau măsuri dacă s-a întâmplat ceva sau s-ar putea întâmpla cu rețea. Există puține sisteme scalabile care pot servi atât rețelelor departamentale, cât și ale întreprinderii - multe sisteme gestionează doar elemente individuale ale rețelei și nu analizează capacitatea rețelei de a efectua transfer de date de înaltă calitate între utilizatorii finali ai rețelei.

Compatibilitate

Compatibilitatea sau integrabilitatea înseamnă că rețeaua este capabilă să includă o mare varietate de software și hardware, adică poate coexista cu diferite sisteme de operare care acceptă diferite stive de protocoale de comunicație și rulează hardware și aplicații de la diferiți producători. O rețea formată din elemente eterogene se numește eterogenă sau eterogenă, iar dacă o rețea eterogenă funcționează fără probleme, atunci este integrată. Principala modalitate de a construi rețele integrate este utilizarea modulelor realizate în conformitate cu standardele și specificațiile deschise.

1.2. Model ISO/OSI

Doar pentru că un protocol este un acord între două entități care interacționează, în acest caz două computere care rulează într-o rețea, nu înseamnă neapărat că este un standard. Dar, în practică, atunci când implementează rețele, acestea tind să folosească protocoale standard. Acestea pot fi standarde de companie, naționale sau internaționale.

Organizația Internațională de Standardizare (ISO) a dezvoltat un model care definește în mod clar diferitele niveluri de interacțiune a sistemului, le dă nume standard și specifică ce activitate ar trebui să facă fiecare nivel. Acest model se numește model Open System Interconnection (OSI) sau modelul ISO/OSI.

Modelul OSI împarte comunicarea în șapte niveluri sau straturi (Figura 1.1). Fiecare nivel tratează un aspect specific al interacțiunii. Astfel, problema interacțiunii este descompusă în 7 probleme particulare, fiecare dintre acestea putând fi rezolvată independent de celelalte. Fiecare strat menține interfețe cu straturile superioare și inferioare.

Orez. 1.1. Modelul de interoperabilitate a sistemelor deschise ISO/OSI

Modelul OSI descrie doar mijloace de interacțiune la nivelul întregului sistem, nu aplicații ale utilizatorului final. Aplicațiile își implementează propriile protocoale de comunicare accesând facilitățile sistemului. Trebuie avut în vedere faptul că aplicația poate prelua funcțiile unora dintre straturile superioare ale modelului OSI, caz în care, dacă este necesar, accesează instrumentele de sistem care îndeplinesc funcțiile straturilor inferioare rămase ale modelului OSI. când este necesară interfuncționarea.

O aplicație de utilizator final poate folosi instrumente de interacțiune cu sistem nu numai pentru a organiza un dialog cu o altă aplicație care rulează pe o altă mașină, ci și pur și simplu pentru a primi serviciile unui anumit serviciu de rețea, de exemplu, acces la fișiere șterse, primirea e-mailurilor sau imprimarea pe o imprimantă partajată.

Deci, lăsați aplicația să facă o solicitare la nivelul aplicației, de exemplu, unui serviciu de fișiere. Pe baza acestei solicitări, software-ul stratului de aplicație generează un mesaj în format standard, în care plasează informații de serviciu (antet) și, eventual, date transmise. Acest mesaj este apoi trimis la stratul reprezentativ. Stratul de prezentare își adaugă antetul mesajului și transmite rezultatul în stratul de sesiune, care la rândul său își adaugă antetul și așa mai departe. Unele implementări ale protocoalelor prevăd prezența în mesaj nu numai a antetului, ci și a trailerului. În cele din urmă, mesajul ajunge la nivelul cel mai de jos, fizic, care de fapt îl transmite prin liniile de comunicație.

Când un mesaj sosește prin rețea la o altă mașină, acesta se deplasează în sus secvenţial de la strat la strat. Fiecare nivel analizează, prelucrează și elimină antetul nivelului său, îndeplinește funcțiile corespunzătoare acestui nivel și transmite mesajul la nivelul superior.

Pe lângă termenul „mesaj” (mesaj), există și alte denumiri folosite de specialiștii în rețea pentru a se referi la o unitate de schimb de date. Standardele ISO pentru protocoale la orice nivel folosesc termenul „protocol data unit” - Protocol Data Unit (PDU). În plus, sunt adesea folosite denumirile cadru (cadru), pachet (pachet), datagramă (datagramă).

Funcțiile layer ale modelului ISO/OSI

nivel fizic. Acest strat se ocupă cu transmiterea de biți pe canale fizice, cum ar fi cablu coaxial, pereche răsucită sau cablu de fibră optică. Acest nivel este legat de caracteristicile mediilor fizice de transmisie a datelor, cum ar fi lățimea de bandă, imunitatea la zgomot, impedanța undelor și altele. La același nivel, sunt determinate caracteristicile semnalelor electrice, cum ar fi cerințele pentru fronturile impulsurilor, nivelurile de tensiune sau curent ale semnalului transmis, tipul de codare și viteza de transmisie a semnalului. În plus, tipurile de conectori și scopul fiecărui pin sunt standardizate aici.

Funcțiile stratului fizic sunt implementate în toate dispozitivele conectate la rețea. Pe partea computerului, funcțiile stratului fizic sunt realizate de un adaptor de rețea sau de un port serial.

Un exemplu de protocol de nivel fizic este specificația Ethernet 10Base-T, care definește cablul neecranat ca fiind cablul utilizat. pereche răsucită categoria 3 cu impedanță de 100 ohmi, conector RJ-45, lungime maximă a segmentului fizic de 100 de metri, cod Manchester pentru reprezentarea datelor pe cablu și alte caracteristici ale mediului și semnalelor electrice.

nivelul canalului. La nivelul fizic, biții sunt pur și simplu trimiși. Aceasta nu ține cont de faptul că în unele rețele în care liniile de comunicație sunt utilizate (partajate) alternativ de mai multe perechi de calculatoare care interacționează, mediul fizic de transmisie poate fi ocupat. Prin urmare, una dintre sarcinile stratului de legătură este de a verifica disponibilitatea mediului de transmisie. O altă sarcină a stratului de legătură este implementarea mecanismelor de detectare și corectare a erorilor. Pentru a face acest lucru, la nivelul de legătură de date, biții sunt grupați în seturi numite cadre. Stratul de legătură asigură că fiecare cadru este transmis corect prin plasarea unei secvențe speciale de biți la începutul și la sfârșitul fiecărui cadru pentru a-l marca și, de asemenea, calculează o sumă de control prin însumarea tuturor octeților cadrului într-un anumit mod și adăugând o sumă de control. la cadru. Când sosește un cadru, receptorul calculează din nou suma de control a datelor primite și compară rezultatul cu suma de control din cadru. Dacă se potrivesc, cadrul este considerat valid și acceptat. Dacă sumele de control nu se potrivesc, atunci este generată o eroare.

Protocoalele stratului de legătură utilizate în rețelele locale au o anumită structură de conexiuni între computere și modalități de a le adresa. Deși stratul de legătură asigură livrarea de cadre între oricare două noduri ale rețelei locale, face acest lucru numai într-o rețea cu o topologie de legătură complet definită, exact topologia pentru care a fost proiectat. Topologiile comune de magistrală, inel și stea acceptate de protocoalele stratului de legătură LAN sunt comune. Exemple de protocoale de nivel de legătură sunt Ethernet, Token Ring, FDDI, protocoale 100VG-AnyLAN.

În rețelele LAN, protocoalele de nivel de legătură sunt utilizate de computere, poduri, comutatoare și routere. În computere, funcțiile stratului de legătură sunt implementate prin eforturile comune ale adaptoarelor de rețea și driverelor acestora.

În rețelele cu zonă extinsă, care rareori au o topologie obișnuită, stratul de legătură de date asigură schimbul de mesaje între două computere învecinate conectate printr-o linie de comunicație individuală. Exemple de protocoale punct la punct (cum sunt adesea numite astfel de protocoale) sunt protocoalele PPP și LAP-B utilizate pe scară largă.

stratul de rețea. Acest nivel servește la formarea unui singur sistem de transport care combină mai multe rețele cu diverse principii transferul de informații între nodurile terminale. Luați în considerare funcțiile stratului de rețea pe exemplul rețelelor locale. Protocolul de nivel de legătură al rețelelor locale asigură livrarea de date între orice noduri doar într-o rețea cu o rețea adecvată topologie tipică. Aceasta este o limitare foarte strictă care nu permite construirea de rețele cu o structură dezvoltată, de exemplu, rețele care combină mai multe rețele de întreprindere într-o singură rețea sau rețele foarte fiabile în care există legături redundante între noduri. Pentru a păstra, pe de o parte, simplitatea procedurilor de transfer de date pentru topologiile tipice și, pe de altă parte, pentru a permite utilizarea topologiilor arbitrare, este utilizat un strat de rețea suplimentar. La acest nivel este introdus conceptul de „rețea”. În acest caz, o rețea este înțeleasă ca un set de calculatoare interconectate în conformitate cu una dintre topologiile tipice standard și care utilizează unul dintre protocoalele stratului de legătură definite pentru această topologie pentru transferul de date.

Astfel, în cadrul rețelei, livrarea de date este reglementată de nivelul de legătură, dar livrarea de date între rețele este gestionată de nivelul de rețea.

Mesajele de nivel de rețea sunt apelate pachete. Atunci când se organizează livrarea pachetelor la nivel de rețea, se folosește conceptul "numar de retea". În acest caz, adresa destinatarului constă din numărul rețelei și numărul computerului din acea rețea.

Rețelele sunt interconectate prin dispozitive speciale numite routere. router este un dispozitiv care colectează informații despre topologia interconexiunilor și, pe baza acesteia, transmite pachete de nivel de rețea către rețeaua de destinație. Pentru a transfera un mesaj de la un expeditor situat intr-o retea catre un destinatar situat intr-o alta retea, este necesar sa se efectueze un anumit numar de transmisii de tranzit (hopuri) intre retele, alegand de fiecare data ruta corespunzatoare. Astfel, o rută este o secvență de routere prin care trece un pachet.

Problema alegerii celei mai bune căi se numește rutare iar soluția sa este sarcina principală a stratului de rețea. Această problemă este agravată de faptul că calea cea mai scurtă nu este întotdeauna cea mai bună. Adesea, criteriul de alegere a unei rute este timpul transferului de date de-a lungul acestui traseu, acesta depinde de lățimea de bandă a canalelor de comunicație și de intensitatea traficului, care se poate modifica în timp. Unii algoritmi de rutare încearcă să se adapteze la schimbările de încărcare, în timp ce alții iau decizii bazate pe medii pe termen lung. Selectarea rutei se poate baza și pe alte criterii, cum ar fi fiabilitatea transmisiei.

Stratul de rețea definește două tipuri de protocoale. Primul tip se referă la definirea regulilor de transmitere a pachetelor cu date ale nodurilor finale de la un nod la un router și între routere. Aceste protocoale sunt de obicei la care se face referire când se vorbește despre protocoale de nivel de rețea. Stratul de rețea include și un alt tip de protocol numit protocoale de schimb de informații de rutare. Routerele folosesc aceste protocoale pentru a colecta informații despre topologia interconexiunilor. Protocoalele de nivel de rețea sunt implementate de modulele software ale sistemului de operare, precum și software-ul și hardware-ul routerelor.

Exemple de protocoale de nivel de rețea sunt IP Internetworking Protocol al stivei TCP/IP și IPX Packet Internetworking Protocol al stivei Novell.

strat de transport. Pe drumul de la expeditor la destinatar, pachetele pot fi corupte sau pierdute. În timp ce unele aplicații au propria lor gestionare a erorilor, există unele care preferă să se ocupe imediat de o conexiune fiabilă. Sarcina stratului de transport este să se asigure că aplicațiile sau straturile superioare ale stivei - aplicație și sesiune - transferă date cu gradul de fiabilitate pe care îl necesită. Modelul OSI definește cinci clase de servicii furnizate de stratul de transport. Aceste tipuri de servicii diferă în calitatea serviciilor oferite: urgență, capacitatea de a restabili comunicațiile întrerupte, disponibilitatea facilităților de multiplexare pentru conexiuni multiple între diferite protocoale de aplicație printr-un protocol de transport comun și, cel mai important, capacitatea de a detecta și corecta erori de transmisie, cum ar fi distorsiunea, pierderea și duplicarea pachetelor.

Alegerea clasei de serviciu a stratului de transport este determinată, pe de o parte, de măsura în care sarcina de asigurare a fiabilității este rezolvată de aplicațiile în sine și de protocoalele superioare straturilor de transport, iar pe de altă parte, aceasta alegerea depinde de cât de fiabil este întregul sistem de transport de date.online. Deci, de exemplu, dacă calitatea canalelor de comunicație este foarte mare și probabilitatea de apariție a erorilor nedetectate de protocoalele de nivel inferior este mică, atunci este rezonabil să folosiți unul dintre serviciile de nivel de transport ușor care nu sunt împovărate cu numeroase verificări, strângere de mână și alte metode de îmbunătățire a fiabilității. Dacă vehiculele sunt inițial foarte nesigure, atunci este recomandabil să apelați la cel mai dezvoltat serviciu de nivel de transport care funcționează folosind mijloacele maxime pentru detectarea și eliminarea erorilor - folosind stabilirea preliminară a unei conexiuni logice, controlul livrării mesajelor folosind sume de controlși numerotarea round-robin a pachetelor, stabilirea termenelor de livrare și altele asemenea.

De regulă, toate protocoalele, începând de la nivelul de transport și mai sus, sunt implementate de software-ul nodurilor terminale ale rețelei - componente ale sistemelor lor de operare în rețea. Exemple de protocoale de transport includ protocoalele TCP și UDP ale stivei TCP/IP și protocolul SPX al stivei Novell.

nivel de sesiune. Stratul de sesiune oferă controlul conversației pentru a urmări ce parte este activă în prezent și oferă, de asemenea, un mijloc de sincronizare. Acestea din urmă vă permit să introduceți puncte de control în transferuri lungi, astfel încât, în caz de eșec, să vă puteți întoarce la ultimul punct de control, în loc să începeți totul de la capăt. În practică, puține aplicații folosesc stratul de sesiune și este rar implementat.

Stratul de prezentare. Acest strat oferă asigurarea că informațiile transmise de stratul de aplicație vor fi înțelese de stratul de aplicație într-un alt sistem. Dacă este necesar, stratul de prezentare realizează transformarea formatelor de date într-un format comun de prezentare, iar la recepție, în consecință, realizează transformarea inversă. Astfel, straturile de aplicație pot depăși, de exemplu, diferențele sintactice în reprezentarea datelor. La acest nivel se poate realiza criptarea și decriptarea datelor, datorită cărora secretul schimbului de date este asigurat imediat pentru toate serviciile aplicației. Un exemplu de protocol care funcționează la nivelul de prezentare este protocolul Secure Socket Layer (SSL), care oferă mesaje securizate pentru protocoalele stratului de aplicație ale stivei TCP/IP.

Nivel de aplicare. Stratul de aplicație este de fapt doar un set de diverse protocoale prin care utilizatorii rețelei accesează resurse partajate, cum ar fi fișiere, imprimante sau pagini Web hipertext și își organizează colaborarea, de exemplu, folosind protocolul de e-mail. Unitatea de date pe care operează stratul de aplicație este de obicei numită mesaj.

Există o varietate foarte mare de protocoale de nivel de aplicație. Iată doar câteva exemple din cele mai comune implementări ale serviciilor de fișiere: NCP în sistemul de operare Novell NetWare, SMB în Microsoft Windows NT, NFS, FTP și TFTP, care fac parte din stiva TCP/IP.

Modelul OSI, deși foarte important, este doar unul dintre multele modele de comunicare. Aceste modele și stivele lor de protocoale asociate pot diferi în ceea ce privește numărul de straturi, funcțiile lor, formatele de mesaje, serviciile furnizate la straturile superioare și alți parametri.

Stive de protocoale de comunicare standard

Modulele care implementează protocoalele straturilor învecinate și sunt situate în același nod interacționează, de asemenea, între ele în conformitate cu reguli bine definite și folosind formate de mesaje standardizate. Aceste reguli se numesc interfata. O interfață definește un set de servicii pe care un anumit strat le oferă stratului său vecin. Mijloacele fiecărui nivel trebuie să elaboreze, în primul rând, propriul protocol și, în al doilea rând, interfețe cu nivelurile învecinate. Un set de protocoale organizat ierarhic suficient pentru a organiza interacțiunea nodurilor dintr-o rețea se numește stivă. protocoale de comunicare. Protocoalele de comunicație pot fi implementate atât în ​​software, cât și în hardware. Protocoalele de nivel inferior sunt adesea implementate într-o combinație de software și hardware, în timp ce protocoalele de nivel superior sunt de obicei implementate exclusiv în software. Protocoalele sunt implementate nu numai de computere, ci și de alte dispozitive de rețea - hub-uri, poduri, switch-uri, routere etc. În funcție de tipul de dispozitiv, acesta trebuie să aibă încorporate instrumente care implementează unul sau altul set de protocoale.

Structura sistemului de operare al rețelei

Sistemul de operare al rețelei este coloana vertebrală a oricărei rețele de calculatoare. Fiecare computer din rețea este în mare măsură autonom, prin urmare, un sistem de operare în rețea în sens larg este înțeles ca un set de sisteme de operare ale computerelor individuale care interacționează pentru a face schimb de mesaje și a partaja resurse conform regulilor comune - protocoale. Într-un sens restrâns, un sistem de operare de rețea este sistemul de operare al unui singur computer care îi oferă capacitatea de a lucra într-o rețea.

Orez. 1.1. Structura sistemului de operare al rețelei

Sistemul de operare în rețea al unei singure mașini poate fi împărțit în mai multe părți (Figura 1.1):

• Instrumente de gestionare a resurselor locale de calculator: Funcții de distribuție memorie cu acces aleatorîntre procese, procese de programare și expediere, gestionarea procesoarelor în mașini cu mai multe procesoare, gestionarea perifericelor și alte funcții de gestionare a resurselor sistemelor de operare locale.
• Mijloace de furnizare a resurselor și serviciilor proprii în uz comun- partea de server a sistemului de operare (server). Aceste instrumente asigură, de exemplu, blocarea fișierelor și înregistrărilor, care este necesară pentru partajarea acestora; întreținere de directoare cu nume de resurse de rețea; procesarea cererii acces de la distanță la propriul sistem de fișiere și bază de date; gestionarea cozilor de solicitări de la utilizatori la distanță către perifericele acestora.
• Mijloace de solicitare a accesului la resurse și servicii de la distanță și utilizarea acestora - partea client a sistemului de operare (redirector). Această parte realizează recunoașterea și redirecționarea către rețea a solicitărilor către resursele de la distanță din aplicații și utilizatori, în timp ce cererea vine din aplicație în formă locală și este transmisă în rețea într-o altă formă care îndeplinește cerințele serverului. Partea clientului acceptă, de asemenea, răspunsuri de la servere și le convertește într-un format local, astfel încât cererile locale și la distanță să nu se distingă pentru aplicație.
• Mijloace de comunicare OS prin care se fac schimb de mesaje în rețea. Această parte oferă adresarea și tamponarea mesajelor, alegerea rutei de transmitere a mesajelor prin rețea, fiabilitatea transmisiei etc., adică este un mijloc de transport al mesajelor.

În funcție de funcțiile atribuite unui anumit computer, este posibil ca sistemul său de operare să nu aibă nici o parte client, nici o parte server.

Figura 1.2 prezintă interacțiunea componentelor rețelei. Aici, computerul 1 joacă rolul unui client „curat”, iar computerul 2 joacă rolul unui server „curat”, respectiv, partea de server lipsește pe prima mașină, iar partea client lipsește pe a doua. Figura prezintă separat componenta client - redirectorul. Este redirectorul care interceptează toate solicitările venite din aplicații și le analizează. Dacă este emisă o cerere de resurse acest calculator, apoi este redirecționat către subsistemul corespunzător al sistemului de operare local, dacă este o solicitare către o resursă de la distanță, atunci este redirecționat către rețea. În acest caz, partea client convertește cererea din formularul local în formatul de rețea și o transmite subsistemului de transport, care este responsabil pentru livrarea mesajelor către serverul specificat. Partea de server a sistemului de operare a computerului 2 primește cererea, o convertește și o transmite pentru a-și executa sistemul de operare local. După ce rezultatul este primit, serverul accesează subsistemul de transport și trimite un răspuns clientului care a emis cererea. Partea client convertește rezultatul în formatul corespunzător și îl adresează aplicației care a emis cererea.

Orez. 1.2. interacțiunea componentelor sistemului de operare atunci când computerele interacționează

În practică, există mai multe abordări pentru construirea sistemelor de operare în rețea (Figura 1.3).

Orez. 1.3. Opțiuni pentru construirea sistemului de operare de rețea

Primele sisteme de operare în rețea au fost o combinație între un sistem de operare local existent și o suprastructură construită deasupra acestuia. shell de rețea. În același timp, în sistemul de operare local au fost integrate un minim de funcții de rețea, care au fost necesare pentru funcționarea shell-ului de rețea, care a îndeplinit principalele funcții de rețea. Un exemplu al acestei abordări este utilizarea sistemului de operare MS DOS (care, de la a treia versiune, are funcții încorporate, cum ar fi blocarea fișierelor și a înregistrărilor necesare pentru partajarea fișierelor) pe fiecare mașină din rețea. Principiul construirii unui sistem de operare de rețea sub forma unui shell de rețea peste un sistem de operare local este utilizat și în sistemele de operare moderne, cum ar fi, de exemplu, LANtastic sau Personal Ware.

Cu toate acestea, pare mai eficient să dezvoltați sisteme de operare care au fost concepute inițial să funcționeze în rețea. Funcțiile de rețea ale acestui tip de sistem de operare sunt profunde încorporatîn modulele principale ale sistemului, ceea ce le asigură armonia logică, ușurința în operare și modificare, precum și performanță ridicată. Un exemplu de astfel de sistem de operare este sistemul Microsoft Windows NT, care, datorită facilităților de rețea încorporate, oferă performanțe mai mari și securitate a informațiilor în comparație cu sistemul de operare de rețea LAN Manager al aceleiași companii (dezvoltare în comun cu IBM), care este un supliment pentru sistemul de operare local OS / 2 .

Principalele funcții ale sistemelor de operare în rețea includ:
gestionare directoare și fișiere;
managementul resurselor;
funcții de comunicare;
protectie impotriva accesului neautorizat;
asigurarea toleranței la erori;
administrare rețea.

În prezent, cele mai utilizate trei sisteme majore de operare de rețea - UNIX, Windows NT și Novell Netware.
OS UNIX este utilizat în principal în rețelele corporative mari, deoarece acest sistem se caracterizează prin fiabilitate ridicată, capacitatea de a scala cu ușurință rețeaua. Unix are o serie de comenzi și programe care le suportă pentru rețea. În primul rând, acestea sunt comenzi ftp, telnet care implementează schimbul de fișiere și emularea gazdei de la distanță bazată pe protocoalele TCP/IP. În al doilea rând, protocolul, comenzile și programele UUCP, concepute cu comunicarea modem asincronă prin linii telefonice între nodurile Unix la distanță din rețelele corporative și teritoriale.
Sistemul de operare Windows NT include părți server (Windows NT Server) și client (Windows NT Workstation) și, astfel, asigură lucru în rețelele „client/server”. Windows NT este utilizat de obicei în rețelele de dimensiuni medii.
Sistemul de operare Novell Netware constă dintr-un back-end și shell-uri găzduite pe nodurile client. Permite utilizatorilor să partajeze fișiere, imprimante și alte echipamente. Conține un serviciu de director, o bază de date distribuită partajată de utilizatori și resurse de rețea. Acest sistem de operare este mai des folosit în rețelele mici.

Atunci când alegeți software-ul de rețea, trebuie luați în considerare mai întâi următorii factori:

• ce fel de rețea acceptă: rețea peer-to-peer, rețea bazată pe server sau ambele;
• care suma maxima utilizatorii au voie (este mai bine să luați cu o marjă de cel puțin 20%);
• câte servere pot fi incluse și ce tipuri de servere sunt posibile;
• care este compatibilitatea cu diferite sisteme de operare și diferite computere, precum și cu alte instrumente de rețea;
• care este nivelul de performanță instrumente softwareîn diferite moduri de funcționare;
• care este gradul de fiabilitate a muncii, care sunt modurile de acces permise și gradul de protecție a datelor;
• și, poate cel mai important, care este costul software-ului.

Rețele de departamente

Rețele de departamente- Acestea sunt rețele care sunt utilizate de un grup relativ mic de angajați care lucrează în același departament al întreprinderii. Acești angajați îndeplinesc unele sarcini comune, precum contabilitate sau marketing. Se crede că departamentul poate avea până la 100-150 de angajați.

Scopul principal al rețelei de departamente este separare local resurse cum ar fi aplicații, date, imprimante laserși modemuri. De obicei, rețelele departamentale au unul sau două servere de fișiere, nu mai mult de treizeci de utilizatori (Figura 8.3) și nu sunt subrețeate. Majoritatea traficului întreprinderii este localizat pe aceste rețele. Rețelele departamentale sunt de obicei create pe baza oricărei tehnologii de rețea - Ethernet, Token Ring. Într-o astfel de rețea, cel mai des sunt utilizate unul sau, cel mult, două tipuri de sisteme de operare. Un număr mic de utilizatori permit ca sistemele de operare de rețea peer-to-peer, cum ar fi Windows 98, să fie utilizate în rețelele departamentale.

Sarcinile de gestionare a unei rețele departamentale sunt relativ simple: adăugarea de noi utilizatori, remedierea erorilor simple, instalarea de noi noduri și instalarea de noi versiuni de software. O astfel de rețea poate fi administrată de un angajat care își dedică doar o parte din timp sarcinilor de administrator. Cel mai adesea, administratorul de rețea al departamentului nu are o pregătire specială, dar este persoana din departament care înțelege cel mai bine computerele și se dovedește că el este responsabil și de administrarea rețelei.

Există un alt tip de rețea care este aproape de rețelele departamentale - rețelele de grup de lucru. Astfel de rețele includ rețele foarte mici, inclusiv până la 10-20 de computere. Caracteristicile rețelelor de grup de lucru sunt aproape aceleași cu caracteristicile rețelelor departamentale descrise mai sus. Proprietăți precum simplitatea și omogenitatea rețelei sunt cele mai puternice aici, în timp ce rețelele departamentale se pot apropia, în unele cazuri, de cel mai mare tip de rețea, rețelele de campus.

Rețele de campus

Rețelele de campus și-au luat numele de la cuvântul englezesc campus - campus. Pe teritoriul campusurilor universitare a devenit adesea necesară combinarea mai multor rețele mici într-una mare. Acum, acest nume nu este asociat cu campusuri, ci este folosit pentru a se referi la rețelele oricăror întreprinderi și organizații.

Rețele de campus(Fig. 8.4) combină multe rețele de departamente diferite ale unei întreprinderi într-o singură clădire sau o zonă care acoperă o suprafață de câțiva kilometri pătrați. În același timp, conexiunile globale nu sunt utilizate în rețelele campusului. Astfel de servicii de rețea includ comunicarea între rețelele departamentale, accesul la bazele de date partajate de întreprindere, accesul la servere de fax partajate, modemuri de mare viteză și imprimante de mare viteză. Drept urmare, angajații fiecărui departament al întreprinderii au acces la unele fișiere și resurse ale rețelelor altor departamente. Rețelele de campus oferă acces la bazele de date corporative, indiferent de tipurile de computere pe care se află.

La nivelul rețelei campusului apar problemele integrării hardware și software eterogene. Tipurile de computere, sistemele de operare în rețea, hardware-ul de rețea din fiecare departament pot varia. De aici și complexitatea gestionării rețelelor de campus. Administratorii ar trebui să fie mai calificați în acest caz, iar instrumentele de management operațional al rețelei ar trebui să fie mai eficiente.

Rețele de întreprindere

Rețelele corporative sunt numite și rețele la nivel de întreprindere, ceea ce corespunde traducerii literale a termenului " rețele la nivel de întreprindere", folosit în literatura engleză pentru a face referire la acest tip de rețea. Rețelele la nivel de întreprindere (rețele corporative) conectează un număr mare de computere în cadrul unei întreprinderi individuale. Ele pot fi conectate complex și pot acoperi un oraș, o regiune sau chiar un continent Numărul de utilizatori și computere poate fi măsurat cu mii, iar numărul de servere - sute, distanțele dintre rețelele teritoriilor individuale sunt de așa natură încât este necesar să se utilizeze conexiuni globale (Fig. 8.5).Pentru a conecta rețele locale la distanță și computere individuale dintr-o rețea corporativă, sunt utilizate diverse mijloace de telecomunicații, inclusiv canale telefonice, canale radio, conexiune prin satelit. Rețeaua corporativă poate fi considerată ca „insule LAN” care plutesc în mediul de telecomunicații.

Un atribut indispensabil al unei astfel de rețele complexe și la scară largă este un grad ridicat de eterogenitate ( eterogenitate) - este imposibil să satisfaci nevoile a mii de utilizatori cu același tip de software și hardware. Rețeaua corporativă va folosi cu siguranță tipuri diferite calculatoare - de la mainframe la computere personale, mai multe tipuri de sisteme de operare și multe aplicații diferite. Părțile eterogene ale rețelei corporative ar trebui să funcționeze ca un întreg, oferind utilizatorilor cel mai convenabil și ușor acces la toate resursele necesare.

Rețele de întreprindere ( rețele corporative) unesc un număr mare de calculatoare în toate domeniile unei singure întreprinderi. Rețeaua corporativă se caracterizează prin:

• scară - mii de computere utilizator, sute de servere, cantități uriașe de date stocate și transmise prin linii de comunicație, o mare varietate de aplicații;
• grad ridicat de eterogenitate - diferite tipuri de calculatoare, echipamente de comunicații, sisteme de operare și aplicații;
• utilizarea comunicațiilor globale - rețelele de sucursale sunt conectate folosind telecomunicații, inclusiv canale telefonice, canale radio, comunicații prin satelit.

Apariția rețelelor corporative este o bună ilustrare a binecunoscutului postulat despre trecerea de la cantitate la calitate. Atunci când combinăm rețele separate ale unei întreprinderi mari cu sucursale în diferite orașe și chiar țări într-o singură rețea, multe caracteristici cantitative ale rețelei unificate trec de un anumit prag critic, dincolo de care începe o nouă calitate. In aceste conditii metode existente iar abordările pentru rezolvarea problemelor tradiționale ale rețelelor de scară mai mică pentru rețelele corporative s-au dovedit nepotrivite. Au ieșit în prim-plan sarcini și probleme care fie erau de importanță secundară, fie nu apăreau deloc în rețelele de grupuri de lucru, departamente și chiar campusuri. Un exemplu este cea mai simplă sarcină (pentru rețele mici) - menținerea acreditărilor despre utilizatorii rețelei.

Windows NT a fost o continuare de către Microsoft a proiectului OS/2 întreprins de Microsoft după ce s-a despărțit de IBM. D. Cutler, care are o vastă experiență în dezvoltarea sistemelor de operare la DEC (OS VAX VMS), a fost invitat ca șef al proiectului Windows NT.

De la bun început, Windows NT a fost planificat ca un sistem de operare conceput pentru a îndeplini funcții de server. Windows NT este un sistem de operare pe 32 de biți, orientat pe obiecte, construit în jurul unui microkernel. Această din urmă împrejurare a făcut posibilă punerea la dispoziție a sistemului de operare pe un număr mare de platforme hardware ale procesoarelor CISC și RISC, inclusiv pe cele din arhitecturi multiprocesoare simetrice. Cu toate acestea, începând cu versiunea 4, Windows NT rulează doar pe arhitectura procesorului Intel/Pentium. Arhitectura sistemului de operare este prezentată în Figura 5.1.

Implementarea conceptului de microkernel în Windows NT constă în faptul că sistemul de operare constă din procese server care efectuează întreținerea directă a proceselor utilizatorului în modul utilizator și o parte a sistemului care operează în modul kernel care efectuează operațiuni de nivel scăzut și critice la cererea procesele serverului.

Nucleu efectuează programarea acțiunilor procesorului și sincronizarea proceselor și firelor. Nucleul este rezident și neîntreruptibil. Nucleul este bazat pe obiecte, adică oferă o bază de nivel scăzut pentru anumite obiecte OS care pot fi utilizate de componentele de nivel superior. Obiectele kernel sunt împărțite în două grupuri: obiecte de control și obiecte de expediere. Obiectul de control principal este un proces, care este un spațiu de adrese, un set de obiecte disponibile procesului și un set de fire de control. Alte obiecte de control: întrerupere, procedură de apel sincron, procedură de apel amânat etc. Dispecerizarea obiectelor se caracterizează prin stări de semnalizare și controlează dispecerizarea și sincronizarea operațiunilor. Exemple de obiecte de expediere: thread, semafor, eveniment, excludere reciprocă (mutex pentru modul utilizator și mutant pentru modul kernel) și altele.

Nucleul impune un proces de bază și o politică de planificare a firelor (deși aceasta poate fi modificată de serverele subsistemului). În total, Windows NT are 32 de gradări de priorități, împărțite în 4 clase. Când începe un proces, primește nivelul de prioritate implicit alocat clasei sale:

• pentru clasa în timp real - nivelul 24;
• pentru de inalta clasa- nivelul 13;
• pentru clasa normală - nivelul 9 pentru interactiv sau nivelul 7 pentru proces de fundal;
• pentru o clasă amânată - nivelul 4.

Subsistemul executiv- nivelul superior al nucleului, reprezentând serviciul nucleului către subsisteme de mediu și alte servere. Componentele subsistemului executiv sunt enumerate mai jos.

Imediat ce au apărut calculatoarele electronice, a apărut problema transferului de date între mai multe calculatoare și a alocării eficiente a resurselor.

Primele computere erau greu de întreținut și erau componente scumpe. În același timp, nu existau standarde uniforme pentru instalarea computerelor.

Pe măsură ce software-ul și componentele tehnice s-au îmbunătățit, la fel s-au îmbunătățit tehnologii de rețea. La început, tehnologiile de transmitere a informațiilor au fost create cu scopul de a dezvolta sferele științifice, militare și comerciale. Dar utilizarea rețelelor s-a extins doar în timp.

Acum este imposibil să ne imaginăm o societate fără ei, deoarece au pătruns în toate sferele vieții umane. O rețea de calculatoare este un set de calculatoare care sunt conectate prin intermediul transmisiei de date.

Tehnologii moderne de rețele de calculatoare: principii de funcționare și protocoale

Rețelele, bazate pe metodele de organizare, sunt artificiale și reale.

În computerele artificiale sunt conectate prin porturi paralele sau seriale. Nu este nevoie de echipament suplimentar pentru aceasta. Când trebuie să transferați date de la un dispozitiv computer la altul, se folosește o rețea artificială. Principalul său dezavantaj este că viteza de transfer este insuficientă și doar două computere sunt implicate în procesul de conectare.

Rețelele reale au nevoie de echipamente speciale pentru a comunica.

Rețelele generației moderne sunt împărțite în funcție de mai multe criterii. După repartizarea teritorială se disting: rețele globale, locale, regionale. Localul acoperă o suprafață de aproximativ 10 metri pătrați. Regionale, de obicei, nu depășesc granițele orașului sau regiunii. Rețelele globale operează pe teritoriul unei țări sau al unui grup de țări.

Există și rețele LAN și WAN. Prima desemnează o rețea locală de tip închis. Aceasta poate fi o rețea de birouri mici sau o rețea a unei întreprinderi sau fabrici. Potrivit unor surse străine, raza sa de acțiune nu depășește 10 km.

WAN este o rețea globală, a cărei acoperire atinge dimensiunea mai multor zone. Doar acei utilizatori care au acces adecvat pot intra în rețelele locale.

După viteză există: rețele de mare, medie, mică viteză.

Pe baza relației dintre calculatoare, există rețele peer-to-peer și cele care au un server desemnat (ierarhic). În primul caz, computerele sunt egale. Aceasta înseamnă că fiecare utilizator poate obține în mod liber un set de informații necesare de pe orice computer. Rețelele peer-to-peer sunt organizate folosind sistemele de operare Windows „3.11, Novell Netware Lite sau LANtastic.

Printre punctele forte ale rețelelor peer-to-peer se numără:

• ușurință de instalare și utilizare ulterioară;


• sistemele de operare moderne Windows sau DOS sunt echipate cu setul necesar de instrumente care vă vor permite să construiți o rețea peer-to-peer.

Principalul dezavantaj este problema organizării securității informațiilor. Prin urmare, rețelele peer-to-peer sunt potrivite pentru o cameră mică cu un număr mic de computere, unde problema protecției nu este pe primul loc.

Într-o rețea ierarhică, în timpul instalării, unul sau mai multe computere, care se numesc servere, au prioritate în diferențierea datelor. Serverul este considerat o bancă de resurse. De obicei, aceste computere sunt echipate cu procesoare super-eficiente, hard disk-uri de mare capacitate și o placă de rețea de mare viteză. Principalul avantaj este considerat a fi un nivel ridicat de securitate a datelor.

Tehnologia rețelelor globale de calculatoare

Rețeaua globală conține computere și rețele locale întregi care sunt situate la distanță mare unele de altele. Rețelele sunt costisitoare, așa că sunt adesea folosite linii existente care nu au fost inițial destinate construirii rețelelor de calculatoare (de exemplu, linii telefonice). Prin urmare, datele sunt transmise la o viteză mai mică decât în ​​omologii locali.

Tehnologii pentru crearea, organizarea, instalarea și întreținerea rețelelor de calculatoare

Pentru a organiza o rețea de calculatoare, ar trebui să urmați 3 reguli:

• deschidere, adică posibilitatea de a adăuga software suplimentar în rețea, precum și linii de comunicație fără modificări semnificative la hardware și software;


• flexibilitate - capacitatea de a funcționa fără probleme chiar și în cazul unei defecțiuni a unui computer sau a unei linii de comunicație;


• eficienta - realizarea productivitatii maxime si satisfacerea nevoilor oamenilor cu resurse minime.

În plus, crearea de rețele necesită software de rețea, un mediu de transmisie a datelor și echipamente de comutare.

Sistemul de operare al rețelei conectează echipamentele periferice și computerele din rețea, distribuie sarcina funcțională între computere și organizează accesul la resurse.

Mediul fizic de transmisie determină dimensiunea, viteza, lista serviciilor de rețea, cerințele de zgomot și prețul proiectului (întreținere, instalare).

Tehnologii de protecție a datelor în rețele de calculatoare

Înainte de a configura și instala o rețea, ar trebui să vă gândiți la sistemul de cablare, care este considerat punctul slab al rețelelor (în special cele locale).

Pentru a nu vă face griji cu privire la cablul așezat neglijent, este mai bine să utilizați sisteme de cablare structurată.

Metoda anterioară de cablare structurată se numește fizică, deoarece presupune doar protejarea firelor în sine împotriva deteriorării. Dar siguranța datelor din rețea poate fi asigurată și prin organizarea corectă a arhivării. În rețelele cu doar 2 servere, sistemul de arhivare este instalat în sloturile libere ale serverelor. Pentru aceasta, marile companii achiziționează un server special conceput cu copii de date.

Tehnologia transmisiei datelor în rețele de calculatoare

Transmiterea datelor în rețea se realizează prin linii în care datele sunt transformate în biți. În acest proces, ele sunt separate în pachete urmând lanțul.

Fiecare pachet conține adresa expeditorului și destinatarului, bitul de control și datele. Pentru a transfera informații cu acuratețe, ar trebui să respectați setările specificate în protocol.

Dezvoltarea tehnologiilor informatice ale informaţiei şi comunicaţiilor

Tehnologiile informației și comunicațiilor se dezvoltă într-un ritm accelerat. Apar noi piețe și modele de stocare, analiză și procesare a datelor.

Acum tehnologiile informatice sunt considerate un instrument pentru obținerea de efecte pozitive în sfera socio-economică. Economia tradițională devine din ce în ce dependentă de tehnologia informației.

Dezvoltatori de tehnologii de rețele de calculatoare

Dezvoltatorii doresc în mod constant să aducă ceva nou în dezvoltarea rețelelor de calculatoare, și anume să extindă aria de utilizare și lista de utilizatori.

În plus, în fiecare zi viteza de transmitere a datelor crește datorită dezvoltării sistemului de cablu.

De zeci de ani, dezvoltatorii au creat standarde uniforme pentru producția de echipamente de rețea. În viitor, aceste standarde au devenit începutul popularizării rețelelor de calculatoare din întreaga lume.

Puteți afla mai multe despre rețelele de calculatoare moderne, tehnologiile și principiile protocolului la expoziția anuală Sviaz.

Citiți celelalte articole ale noastre:

Cum, dacă nu printr-o rețea de calculatoare, este posibil să se facă schimb de informații de volume mari procesate pe diferite computere? Cum să imprimați aceste informații dacă există o singură imprimantă în birou? Cum să oferiți, în sfârșit, acces la Internet tuturor angajaților companiei dumneavoastră? Acestea și multe alte probleme sunt concepute pentru a rezolva sistemele și rețelele informatice.

Proiectarea rețelelor de calculatoare presupune o muncă pregătitoare colosală necesară pentru identificarea nevoilor Clientului, determinarea sarcinilor pe care viitoarea rețea de calculatoare ar trebui să le îndeplinească, alegerea metodei de construire și implementare a acesteia, selectarea echipamentului de rețea necesar și calcularea costului implementării rețelei. De aceea, un proiect de rețea de calculatoare nu este niciodată complet fără profesioniști cu experiență.

Organizarea unei rețele de calculatoare este astăzi o nevoie urgentă, deoarece este aproape imposibil să ne imaginăm o structură de afaceri care să nu folosească computere în activitatea sa, fie că este vorba de o firmă de construcții, o bancă sau un centru comercial.

Construcția de înaltă calitate a rețelelor de calculatoare este, în primul rând, „durerea de cap” a companiei performante. Cu toate acestea, Clientul nu intervine cel puțin în in termeni generali imaginați-vă principiul de bază al construirii rețelelor de calculatoare pentru a nu deveni din neatenție o victimă a escrocilor.

Amenajarea rețelelor de calculatoare prevede și necesitatea determinării centrelor în care vor fi stocate, prelucrate și optimizate datele informatice. Și numai după aceea începe direct.

Dacă abordarea proiectării unei rețele de calculatoare a fost suficient de serioasă, atunci se va face rapid și competent și, ca urmare, Clientul nu va avea probleme cu funcționarea ulterioară a rețelei.

Configurarea unei rețele de calculatoare, cu condiția ca aceasta să fie implementată corespunzător, vă permite să obțineți rezultate ridicate în funcționarea rețelei și a tuturor componentelor acesteia. Datorită îmbunătățirilor și ajustărilor ulterioare, este posibilă optimizarea cu succes a funcționării sistemului și, ca urmare, creșterea performanței acestuia.

Testarea unei rețele de calculatoare este etapa finală în instalarea unei rețele de calculatoare și, în plus, o condiție necesară pentru acceptarea acesteia în funcțiune. Testarea face posibilă verificarea calității sistemului și a funcționării normale a tuturor aplicațiilor de rețea, precum și asigurarea conformității rețelei cu documentele de reglementare. Testarea obiectivă a unei rețele de calculatoare vă permite să eliminați atât deficiențele minore, cât și cele grave în funcționarea acesteia.

Lucrările de întreținere a rețelelor de calculatoare continuă atâta timp cât Clientul are nevoie de ele. Cu toate acestea, nu este un secret pentru nimeni că performanța ridicată a echipamentului care face parte din rețea rezidă, în special, în monitorizarea și diagnosticarea constantă a performanței sale. Prin urmare, în esență, întreținerea unei rețele de calculatoare este o etapă nedeterminată de lucru.

Chiar dacă compania dumneavoastră are un sistem informatic ideal din punctul dumneavoastră de vedere, aceasta nu înseamnă că întreținerea abonaților a calculatoarelor din rețea este o coloană inutilă în cheltuielile dumneavoastră.

CONCEPTE DE BAZĂ PENTRU UTILIZATORII DE INTERNET PE REȚELE MODERNE DE CALCULATE UNITATE

Shcherbakova Svetlana Mihailovna 1, Krupina Tatyana Alexandrovna 1
1 Moscova Pedagogic Universitate de stat, Masterand al Departamentului de Matematică Aplicată și IT

adnotare
Acest articol este scris pe baza rezultatelor unui studiu de master. Este dedicat unei imagini de ansamblu asupra conceptelor de bază ale rețelelor de calculatoare moderne. Deci, rețelele globale de astăzi combină intranetul și extranetul.

CONCEPTE DE BAZĂ PENTRU UTILIZATORII DE INTERNET PE REȚELE DE CALCULATE UNITATE CONTEMPORANE

Shcherbakova Svetlana Mikhailovna 1 , Krupina Tatiana Aleksandrovna 1
1 Universitatea Pedagogică de Stat din Moscova, absolvent al Departamentului de Matematică Aplicată și IT

Abstract
Acest articol este scris ca rezultat al studiilor de master.Oferă o privire de ansamblu asupra conceptelor de bază ale rețelelor de calculatoare moderne.Astfel, rețeaua globală reunește acum intranet-urile și extranet-urile.

Link bibliografic către articol:
Shcherbakova S.M., Krupina T.A. Concepte de bază pentru utilizatorii de Internet pe rețelele moderne integrate de calculatoare // Echipamente și tehnologii moderne. 2016. Nr 10 [Resursa electronica]..02.2019).

În legătură cu creșterea anuală a serviciilor oferite populației prin intermediul calculatoarelor și al rețelei globale de calculatoare Internet (pentru muncă, educație, recreere), este din ce în ce mai necesar ca specialiștii în rețea să comunice cu utilizatorii obișnuiți, și să utilizeze unii termeni de rețea. Așadar, a venit momentul pentru un anumit program educațional pe rețelele de calculatoare pentru utilizatorii obișnuiți de Internet mai mult sau mai puțin activi.

O rețea de calculatoare este un grup interconectat de computere aflate în aceeași cameră sau pe continente diferite care fac schimb de informații prin canale speciale de comunicație cu fir sau fără fir. După scară, rețelele de calculatoare pot fi clasificate astfel: personale, locale, corporative, urbane și globale.

Administratorii de rețea, spre deosebire de utilizator, au acces pentru a configura rețeaua, a depana probleme legate de atingerea nivelului dorit de sănătate și performanță.

Prin metoda de conectare a computerelor și a altor dispozitive de rețea, rețelele de calculatoare pot fi clasificate în conformitate cu tehnologia hardware implementată la crearea rețelelor, care este utilizată pentru a conecta dispozitive individuale de rețea, de exemplu, fibră optică, pereche răsucită (Ethernet), wireless ( Wireless LAN) , bazat pe linii telefonice. Pe lângă computerele din rețea, există dispozitive de rețea precum: hub-uri, switch-uri, poduri, routere și gateway-uri. Tehnologia LAN fără fir folosește frecvențe radio pentru a conecta dispozitive dintr-o rețea.

În funcție de conexiunea funcțională dintre calculatoare, rețelele pot fi clasificate ca client-server (unde există un calculatorul principalși subordonații) și peer-to-peer (toate computerele au același rang). După topologie, rețelele de calculatoare pot fi clasificate în funcție de conexiunea logică a tuturor dispozitivelor de rețea, cum ar fi magistrală, stea, inel, arbore, topologii ierarhice etc. Topologia rețelei se referă la modul în care dispozitivele inteligente dintr-o rețea văd conexiunile logice între ele. Adică, topologia rețelei este independentă de locația „fizică” a rețelei. Chiar dacă computerele conectate în rețea sunt fizic într-un aranjament liniar, dacă sunt conectate printr-un hub, rețeaua are o topologie în stea, nu o topologie magistrală. Ca atare, topologia rețelei logică nu se potrivește neapărat cu locația fizică.

Regulile pentru transferul de informații între computere dintr-o rețea se numesc protocol. Protocoalele utilizate în mod obișnuit sunt TCP și IP.

Luați în considerare principalele tipuri de rețele. O rețea personală (PAN) este o rețea de calculatoare între computere și dispozitive deținute de aceeași persoană. Câteva exemple de dispozitive care pot fi utilizate într-o rețea personală sunt imprimantele, faxurile, telefoanele, PDA-urile sau scanerele. PAN-ul se află de obicei într-un interval de aproximativ 5-12 metri acasă.

Rețeaua locală (LAN) acoperă o zonă mică, poate fi o cameră separată, acasă, birou sau centru de afaceri. Rețelele locale moderne se bazează pe tehnologia Ethernet. Caracteristicile definitorii ale rețelelor locale, spre deosebire de cele globale, sunt ratele lor mai mari de transfer de date, dimensiuni mai mici și absența necesității de a închiria linii de comunicație. Ethernet sau alte tehnologii IEEE 802.3 LAN funcționează la viteze de până la 10 Gbps. Aceasta este rata de date. Cu toate acestea, IEEE are și standarde de până la 100 Gbps.

O rețea largă (WAN) este o rețea de date care acoperă o zonă geografică relativ largă (adică orașe și țări întregi) și utilizează adesea linii de telecomunicații de la companiile de telefonie pentru a transmite date. Tehnologiile WAN funcționează de obicei pe trei straturi inferioare ale modelului de referință OSI: strat fizic, stratul de legătură și stratul de rețea.

Rețea extinsă (GAN). Specificațiile Wide Area Network (GAN) sunt în curs de dezvoltare de mai multe grupuri și nu există o definiție unică. În general, GAN este un model de susținut comunicatii mobile de un număr arbitrar de rețele LAN fără fir, zone de acoperire prin satelit etc. Sarcina principală în domeniul comunicațiilor mobile este de a „comuta” mesaje personalizate dintr-o zonă locală în alta.

Două sau mai multe rețele sau segmente de rețea conectate de dispozitive care funcționează la nivelul 3 (stratul „rețea”) al modelului de referință de bază OSI, cum ar fi un router. Orice interconectare între rețele publice, private, comerciale, industriale sau guvernamentale poate fi denumită o interconectare.

În practica actuală a rețelelor interconectate, există cel puțin trei variante de rețele, în funcție de cine administrează și cine participă la acestea. Acestea sunt: ​​1. Intranet 2. Extranet 3. Internet. Intranet-urile și extranet-urile pot fi sau nu conectate la Internet. Când este conectat la Internet, un intranet sau extranet este de obicei protejat împotriva accesului neautorizat de pe Internet fără o permisiune specială. Internetul nu este considerat parte a unui intranet sau extranet, deși poate servi drept portal pentru accesarea unor părți ale unui extranet.

Un intranet este o colecție de rețele interconectate care utilizează protocolul Internet și utilizează instrumente precum browsere web și instrumente FTP care se află sub controlul unui administrator. Administratorul închide și deschide intranetul din restul lumii și dă acces doar anumitor utilizatori. Cel mai adesea, un intranet este rețeaua internă a unei companii sau a unei alte întreprinderi. Un intranet mare are de obicei propriul server web pentru a oferi utilizatorilor mai multe informații.

Un extranet este o rețea care este limitată la o singură organizație sau entitate juridică, dar are și conexiuni limitate la rețelele uneia sau mai multor organizații de încredere sau entitati legale(de exemplu, clienților unei companii li se poate acorda acces la o parte a intranetului acesteia, creând astfel un extranet, în timp ce, în același timp, clienții nu pot fi considerați „proprii oameni” din punct de vedere al securității). Din punct de vedere tehnic, un extranet poate fi clasificat și ca un tip de rețea corporativă, deși, prin definiție, un extranet nu poate consta dintr-o singură rețea locală; trebuie să aibă cel puțin o conexiune de rețea externă.

Internetul este format din rețele guvernamentale, științifice, publice și private interconectate la nivel mondial. Participanții de pe Internet sau furnizorii lor de servicii folosesc adrese IP obținute de la registratorii de adrese.

Lista bibliografică

1. Olifer V. G., Olifer N. A. Rețele de calculatoare. Manual pentru licee. a 4-a ed. - Sankt Petersburg: Peter, 2010. - 944 p.
2. Abdulgalimov G.L. Progresul societății informaționale în Rusia și deficit de potențial de personal. Jurnalul de Știința Vieții. 2014. V. 11. Nr. 8. S. 494-496.
3. Abdulgalimov G.L., Yakusheva N.M. Rețelele moderne de calculatoare. Uh. indemnizatie. - M .: MGGU im. M. A. Sholokhova, 2011. -120p.
4. GEF 222000 Inovare (calificare (grad) „Master”). Site-ul web al Ministerului Educației și Științei din Rusia http://minobrnauki.rf/documents/926. Data accesului 3.10.2016.
5. Abdulgalimov G.L. Probleme și soluții pentru implementarea GEF. Pedagogie. 2013. Nr 10. S. 57-61.
6. Abdulgalimov G.L. Tehnologia informației pentru profesorul de materie. Uh. indemnizatie. -M.: MGGU im. M. A. Sholokhova, 2008. -244 p.
7. Tanenbaum E., Weatherall D. Rețele de calculatoare. a 5-a ed. - Sankt Petersburg: Peter, 2012. - 960 p.

Rețea de calculatoare este o colecție de computere și diverse dispozitive care asigură schimbul de informații între computere dintr-o rețea fără utilizarea vreunui mediu de stocare intermediar.

Crearea rețelelor de calculatoare este cauzată de nevoia practică a utilizatorilor de calculatoare aflate la distanță unul de celălalt pentru aceeași informație.

Rețelele oferă utilizatorilor posibilitatea nu numai de a schimba rapid informații, ci și de a colabora la imprimante și altele periferice, și chiar procesarea simultană a documentelor.

Întreaga varietate de rețele de calculatoare poate fi clasificată în funcție de un grup de caracteristici:

• Prevalența teritorială;
• Apartenența departamentală;
• Viteza de transfer de informații;
• Tipul de mediu de transmisie.

Prin prevalența teritorială, rețelele pot fi locale, globale și regionale.

Prin afiliere se disting rețelele departamentale și de stat.

Cele departamentale aparțin unei singure organizații și sunt situate pe teritoriul acesteia.

În funcție de viteza de transfer a informațiilor, rețelele de calculatoare sunt împărțite în viteză mică, medie și mare.

După tipul de mediu de transmisie, acestea sunt împărțite în rețele coaxiale, cu perechi răsucite, cu fibră optică, cu transmiterea informațiilor prin canale radio, în domeniul infraroșu.

Rețele locale de calculatoare

Rețeaua locală combină calculatoare instalate într-o singură sală (de exemplu, o clasă de calculatoare a școlii formată din 8-12 calculatoare) sau într-o singură clădire (de exemplu, câteva zeci de computere instalate în săli de materii diferite pot fi conectate la o rețea locală dintr-o clădire a școlii).

În rețelele locale mici, toate computerele sunt de obicei egale, adică utilizatorii decid în mod independent ce resurse ale computerului lor (discuri, directoare, fișiere) să pună la dispoziție public în rețea. Astfel de rețele sunt numite peer-to-peer.

Dacă la rețeaua locală sunt conectate mai mult de zece computere, atunci este posibil ca rețeaua peer-to-peer să nu fie suficient de eficientă.

Pentru a crește performanța, precum și pentru a asigura o mai mare fiabilitate la stocarea informațiilor în rețea, unele computere sunt special alocate pentru stocarea fișierelor sau a programelor de aplicație. Astfel de computere sunt numite servere, iar rețeaua locală este numită rețea bazată pe server.

Fiecare calculator conectat la rețeaua locală trebuie să aibă o placă specială (adaptor de rețea). Calculatoarele (adaptoarele de rețea) sunt conectate între ele folosind cabluri.

Topologie de rețea

Se numește schema generală pentru conectarea computerelor la rețelele locale topologie de rețea. Topologiile de rețea pot fi diferite.

Rețelele Ethernet pot avea topologii magistrală și stea. În primul caz, toate computerele sunt conectate la un cablu comun (autobuz), în al doilea, există un dispozitiv central special (hub), de la care „grinzile” merg la fiecare computer, adică fiecare computer este conectat la cablu propriu.

Structura autobuzului este mai simplă și mai economică, deoarece nu necesită dispozitiv suplimentarși folosește mai puțin cablu. Dar este foarte sensibil la defecțiunile sistemului de cablu. Dacă cablul este deteriorat în cel puțin un loc, atunci există probleme pentru întreaga rețea. Locația defecțiunii este dificil de localizat.

Topologie magistrală

Topologie în stea

În acest sens, „steaua” este mai stabilă. Un cablu deteriorat este o problemă pentru un anumit computer; nu afectează funcționarea rețelei în ansamblu. Nu este necesar niciun efort de depanare.

"Inel" de topologie

Într-o rețea având o structură de tip „inel”, aceasta este transmisă între stații de-a lungul inelului cu recepție în fiecare controler de rețea. Recepția se realizează prin unități-tampon realizate pe baza dispozitivelor de memorie cu acces aleatoriu, prin urmare, dacă eșuează, un controler de rețea poate perturba funcționarea întregului inel. Avantajul structurii inelului este ușurința de implementare a dispozitivelor, iar dezavantajul este fiabilitatea scăzută.

Rețele regionale de calculatoare

Rețelele locale nu permit partajarea informațiilor cu utilizatorii aflați, de exemplu, în diferite părți ale orașului. Rețelele regionale vin în ajutor, unind computerele în cadrul aceleiași regiuni (oraș, țară, continent).

Rețele de computere corporative

Multe organizații interesate să protejeze informațiile împotriva accesului neautorizat (de exemplu, militare, bancare etc.) își creează propriile rețele, așa-numitele corporative.

O rețea corporativă poate uni mii și zeci de mii de computere situate în diferite țări și orașe (un exemplu este rețeaua Microsoft Corporation, MSN).

Rețea globală de calculatoare Internet

În prezent, zeci de milioane de computere conectate la Internet stochează o cantitate imensă de informații (sute de milioane de fișiere, documente și așa mai departe) și sute de milioane de oameni folosesc serviciile de informații ale rețelei globale.

Internetul este o rețea globală de calculatoare care reunește multe rețele locale, regionale și corporative și include zeci de milioane de computere.

Fiecare rețea locală sau corporativă are de obicei cel puțin un computer care are o conexiune permanentă la Internet folosind o linie de comunicație cu lățime de bandă mare (server).

Fiabilitatea funcționării rețelei globale este asigurată de redundanța liniilor de comunicație: de regulă, serverele au mai mult de două linii de comunicație care le conectează la Internet.

Baza, „cadru” Internetului este mai mult de o sută de milioane de servere conectate permanent la rețea. Sute de milioane de utilizatori de rețea se pot conecta la servere de Internet folosind rețele locale sau linii telefonice dial-up.

Iată un exemplu de unul din centrul global

Centru mare de stocare a datelor Google pe Internet