Розділ 1 Мережі еом . Загальні поняття

Комп’ютерною мережею називається сукупність взаємопов’язаних через канали передачі даних комп’ютерів, які забезпечують користувачів засобами обміну інформацією і колективного використання ресурсів мережі: апаратних, програмних та інформаційних. Вона включає в себе апаратне і програмне забезпечення, необхідне для підключення комп’ютерів та іншого електронного обладнання до каналу, який забезпечує їх спілкування. Пристрої, які взаємодіють з іншими пристроями у мережі, називаються вузлами, або станціями. Кількість вузлів може становити від двох до багатьох тисяч.

У часи панування великих ЕОМ (юрський період комп’ютерної історії) обробка даних була повністю централізована. Все робив один центральний процесор, який спільно використовувався усіма користувачами. Диски, принтери, накопичувачі та інші пристрої були підключені до центральної великої ЕОМ, а користувачі мали доступ до цієї ЕОМ через віддалений термінал. У ті часи комп’ютери мали великі габарити, коштували дуже дорого і були складними у використанні й обслуговуванні.

У 70-ті роки з’явилися міні-комп’ютери, призначені для обслуговування невеликих підрозділів і робочих груп. Міні-комп’ютери мали менші розміри, менш коштували і часто були менш потужними, ніж їх старші “брати”. Користувачі могли одержувати доступ до дорогих пристроїв через віддалені термінали, підключені до центрального комп’ютера.

Такі системи централізованої обробки даних не є мережами у повному розумінні цього слова, у всякому разі із сьогоднішньої точки зору. Але із завданням спільного використання ресурсів вони справлялися чудово. Оскільки усі ресурси були зосереджені у центральному комп’ютері, користувачі могли спільно використовувати і файли, і принтери, і програми. Але з появою персональних комп’ютерів (ПК) спільне використання знову стало проблемою, яку потрібно було вирішити.

З появою дешевих ПК різко змінився підхід до обробки даних. Організації змогли децентралізувати значну частину обробки інформації. ПК стали недорогим і ефективним засобом, який дозволив розвантажити централізовані ресурси. Це дало індивідуальним користувачам велику свободу, але, коли інформація почала накопичуватися на окремих ПК, незручність нового стану речей дуже швидко стала очевидною. Більше того, такі пристрої, як принтери та жорсткі диски великого об’єму, які дорого коштують, були розташовані по окремих офісах, і їх не можна було використовувати групами користувачів.

Уже через рік після появи IBM PC було створено мережеве обладнання і програмне забезпечення, що дозволило користувачам разом використовувати програмні й апаратні ресурси. На жаль, ці ранні продукти були ненадійними, складними в установленні й обслуговуванні і до того ж нестандартизованими. Відсутність стандартів означала, що замовники не мали можливості змінити виробника, щоб одержати кращу якість програмного забезпечення.

У 1982 і 1983 р. декілька компаній приступили до створення мережевих стандартів, і це їм вдалося зробити.

Складові частини мережі: комп’ютери, фізичне з’єднання між ними, додаткове обладнання, програмне забезпечення.

У мережі комп’ютер або надає свої ресурси іншим комп’ютерам для використання, або використовує ресурси, надані іншими комп’ютерами. У першому випадку він називається сервером, у другому клієнтом. Теоретично між сервером і клієнтом немає різниці, але на практиці сервери – це часто більш потужні комп’ютери (з більш швидкими процесорами, більшим обсягом пам’яті, більшим дисковим простором і т.ін.), оскільки вони обслуговують багатьох користувачів, що і ставить до них додаткові вимоги. Але сервери не завжди більш потужні, ніж клієнти, – все залежить від задач, вирішуваних на даному комп’ютері.

У багатьох комп’ютерних мережах існує чітке розмежування комп’ютера-сервера і комп’ютера-клієнта. Кожний комп’ютер у мережі є або сервером, або клієнтом. Така мережа називається мережею з виділеним сервером, а кожний сервер у такій мережі називається виділеним сервером.

Але існують мережі, в яких комп’ютери не поділяють на сервери та клієнти. У таких мережах кожний комп’ютер може бути то сервером, то клієнтом або тим і другим одночасно. Така мережа називається одноранговою, а кожний комп’ютер у такій мережі вважається рівноправним.

Вибір типу мережі залежить від того, як планується використовувати мережу і яке програмне забезпечення передбачається задіяти.

Схема, яка включає в себе вузли мережі та з‘єднання між ними, називається топологією мережі. При виборі мережевої топології мають на меті:

• забезпечення максимальної надійності мережі;

• вибір маршруту по тракту найменшої вартості;

• надання користувачеві найбільш зручних часу відповіді та пропускної спроможності.

Найчастіше використовуються шинна, зіркоподібна та кільцева мережні топології.

Шинна топологія: кожний вузол приєднується до єдиного мережевого кабеля-шини. Шина – це шлях для даних: вони передаються від вузла до шини, а по ній – до інших вузлів мережі. На кожному кінці шини стоїть пристрій, який не дозволяє даним “відображатися” назад до шини і викликати помилки. Шинна топологія використовується для мереж з невеликою кількістю комп’ютерів, розміщених в одній кімнаті.

Зіркоподібна топологія: кожний вузол приєднується до центрального пристрою. В такій мережі інформація при передачі між вузлами завжди проходить через центральний вузол.

Кільцева топологія: усі вузли мережі з‘єднані у безперервне кільце; кожний вузол при цьому з‘єднується з двома сусідніми. Дані у такій мережі передаються у кільці в одному напрямку.

Сьогодні використовується декілька типів мереж, в залежності від охоплення мережею фізичної території.

Локальні мережі (Local Area Network – LAN): комп’ютери розташовані недалеко один від одного (в межах декількох сотен метрів). Для зв’язку між ними використовуються високошвидкісні кабельні з’єднання. LAN може включати в себе від двох комп’ютерів до декількох тисяч (компанія Microsoft об’єднує 12 тисяч комп’ютерів). У цій мережі сотні серверів і тисячі клієнтів.

Перші LAN були створені для спільного використання принтерів і жорстких дисків, які дорого коштують. Потім стали спільно використовуватися дисководи CD-ROM, модеми і сканери. LAN сьогодні застосовуються для спільного використання програм, електронної пошти, координації ділових розкладів, управління проектами і вирішення інших задач.

Глобальні мережі (Wide Area Network - WAN). Окремі комп’ютери і окремі LAN можна об’єднати за допомогою різних засобів зв’язку у регіональні і світові мережі.

Теоретично концепції та цілі ті ж, що і у LAN. Але на практиці створення WAN пов’язане з додатковими складностями, оскільки у глобальних мережах для зв’язку між вузлами використовуються більш повільні з’єднання – виділені лінії або навіть супутниковий зв’язок. Тому WAN має власний набір проблем, наприклад забезпечення надійності, швидкості й обслуговування.

Операційні системи мережі. Коли комп‘ютер підключається до мережі, з‘єднання повинно бути як фізичним (через обладнання), так і логічним (через програмне забезпечення). Кожен пристрій, підключений до мережі, повинен мати мережний адаптер. Деякі комп‘ютери обладнані адаптером, вбудованим у материнську плату, а іншим треба встановити його у вигляді додаткового компонента. Пристрої, які не мають власного мережного адаптера, можуть бути з‘єднані з мережею через комп‘ютер або пристрій, який його має. Мережні адаптери повинні бути фізично сумісні з мережею того типу, яку Ви бажаєте створити.

Окрім мережного адаптера кожен комп‘ютер або пристрій, підключений до мережі, повинен мати відповідне програмне забезпечення – мережну операційну систему (ОС). Що до пристроїв або інших підключених до мережі пристроїв, виробники одразу вбудовують це програмне забезпечення у мережний адаптер або у сам пристій. У цьому випадку користувачеві немає необхідності виконувати установку і конфігурировання програмного забезпечення. Але комп‘ютерам необхідна установка мережної ОС. Мережна ОС слідкує за порядком пристроїв, підключених до мережі, і керує обміном між ними, вона може перевіряти сумісність пристроїв у мережі, дійсність паролів користувачів і т.д.

Типова сучасна мережна ОС має подальший набір компонентів:

• драйвери мережних адаптерів;

• транспортні протоколи;

• компоненти прикладного рівня;

• засоби мережного адміністратора;

• традиційну операційну систему, тобто ядро ОС, яке надає не мережний сервіс: керування пам‘яттю, ввід-вивід даних і т.д.

Будь-яка мережна ОС повинна мати властивості: надійність, багатозадачність, захист пам‘яті.

Багатозадачність – це спроможність ОС виконувати більш однієї задачі одночасно. Розрізняють два варіанти багатозадачності: кооперативна і з витискуванням.

При кооперативній багатозадачності кожна задача самостійно приймає рішення, коли передавати право користуватися процесором іншій задачі. При цьому кожна задача може виконуватися дуже довго на шкоду іншим.

При багатозадачності з витискуванням тільки сама ОС приймає рішення, коли якій задачі виконуватися. Такий підхід виключає можливість монополізації процесора будь-якою однією задачею.

Компанія Microsoft розроблено ряд ОС з мережними властивостями і можливостями: Windows 3.1,Windows for Workgroups, Windows 95, Windows 98, Windows NT.

Перша розробка Windows 3.1 була дуже слабкою з огляду на мережні можливості. Ця ОС використовувала кооперативну багатозадачність і не забезпечувала захист між додатками. До наступної версії Windows for Workgroups були додані мережні драйвери, протоколи, сервер та адміністративні утіліти, тобто усе, що необхідно для реалізації однорангової мережі.