1-лекция. Кіріспе – 2 сағат
Лекция мақсаты - Пәннің жалпы және негізгі проблемаларын ұғу, компьютерлік желілерді жіктеу.
Сұрақтар:
Компьютерлік желілер және сипаттамалары
Желінің элементтерінің топологиялық жіктелуі
негізгі түсініктер: түйіндер, кабельді сегмент, желі сегментті
Физикалық және логикалық топологиялар
Компьютерлік желілер өзара байланысатын компьютерде ақпаратты жіберу үшін электр тогы, радиотолқындар немесе жарық сәулесі сияқты физикалық тасымалдаушылар қолданылады. Компьютерлік желі – бұл деректерді беру арналары арқылы компьютердің байланысы. Компьютерлік желінің негізгі міндеті компьютерлік қорларды: дерек, диск және принтер және т.б. икемді пайдалану. Компьютерлік желілердің атқаратын негізгі міндеттері:
Деректерді сақтау;
Деректерді өңдеу;
Деректерге қатынас құруды ұйымдастыру;
Деректерді тасымалдау;
Өңделген деректер нәтижелерін қолданушыға беру.
Бұл мәселелерді шешу үшін желінің келесі қорлары пайдаланылады:
аппараттық, программалық, ақпараттық;
кез келген қорларға алыс қашықтықта қатынас жасауды іске асыру;
орталықтандырылған деректер базасымен бірге үлестіріліген деректер базасын пайдалану;
желінің кейбір түйіндерін арнайы мәселелерді шешуге бағыттау.
Компьютерлік желілерде әр түрлі сипаттамаларына қарай жіктеуге болады:
Компьютердің орналасу жерлеріне қарай: региональды, ауқымды, жергілікті;
Құрамындағы компьютерлердің типтеріне қарай: бір текті, көп текті;
Компьютердің санына қарай: кіші, орташа, үлкен, аса үлкен;
Деректерді тасымалдауын ұйымдастыру принципіне қарай: тізбекті, кең таралымды;
Құрастыру схемасына байланысты: сақина, жұлдыз, шина, аралас.
Компьютерлік желінің сапалы көрсеткіштері ретінде келесілер пайдаланылады:
Орындалатын функциялар толықтығы;
Желінің өнімділігі – жылдамдықпен өлшенеді.
Желінің құрамына келесі элементтер кіреді:
Түйін – компьютер, желі жұмысын қамтамасыз ететін аппарат;
Жұмыс станциясы – компьютер;
Желі кабельдері;
Желілік карта немесе адаптер – деректерді тасымалдау аппаратырасы (репитор – кабельді ұзарту, қайталағыш, кабельдің максималды ұзындығы 185 метр, hub – коммутатор, көп нүктелі).
Желілердің негізгі түсініктері:
Абонент (түйін, станция, хост)- ақпаратпен алмасуға белсенді қатысатын желіге қосылған құрылғы.
Клиент – ол желіні пайдаланатын абонент.
Сервер – желіге қызмет көрсететін абонент.
Бөлінген сервер – қызмет көрсететін сервер.
Бөлінбеген сервер – қызмет көрсететін және клиент те бола алатын сервер.
Аралық желілік құрылғы – бұл құрылғы мәліметтердің алмасуын жақсартуға пайдаланады.
Ақпаратты тасымлдау ортасы – байланыс арналары.
Желілік адаптер – (контроллер, желілік карта) байланыс ортаны компьютерге жалғастыру.
Шлюз – үлкен екі желіні өзара байланыстыратын құрылғы.
Көпір – сегменттерді қосатын, байланыстыратын құрылғы.
Желідегі ақпаратты беру немесе алмасу жылдамдығы – өлшем бірлігі бод (бит/с).
Желіге қатынас жасау, қатынас құру уақыты – ортаны алу уақыты.
Компьютерлік желіге қатынас жасау әдісі – (арбитраж әдісі, алмасуды басқару әдісі) байланыс арнаны өз меншігіне алу алгоритмі. Бұл компьютердің қандай топологиямен байланысқанына байланысты болады.
Топология – желінің жалпы формасын бейнелеуге қолданылатын термин.
Желілер топология түріне байланысты: шиналық, сақиналық, жұлдызша, ирархиялық құрылымға бөлінеді.
Желіге түсетін салмақ – бұл параметр пайызбен өлшенеді.Ол пайыз мөлшері уақытқа айланысты болады.Яғни желі арқылы мәліметтер қанша уақытта жіберілетіндігін анықтайды.
Желілердің түрлері сипатына қарай бөлінеді .Жергілікті желі бұл сапалы байланысты қамтамасыз ететін компьютерлік желі. Локальді жеіге келесі қасиеттер тән:
Ақпаратты тасымалдаудың жоғары жылдамдығы, орташа 100 Мбит/с;
Тасымалдау қателерінің төмен болуы;
Желіге қатынас құру әдісінің жоғарғы жылдамдықта жұмыс ітсеуі,қатынас құру уақыты 10мс,
Желідегі компьютерлердің сандарының шектеулігі.
Өз-өзін бақылау сұрақтары
Желілердің қажеттілігі неде?
Желінің негізгі түсініктері қандай?
Желілер қалай жіктеледі?
Топология деген не және олардың қандай түрлері бар?
Желі қандай элементтерден тұрады?
Ұсынылатын әдебиеттер
Алдажаров Қ.С. Компьютерлік желілер: Оқу құралы. – Алматы: Экономика, 2010. – 144 бет.
Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоклы: Учебник для вузов. 2-е изд. /В.Г.Олифер, Н.А.Олифер.-СПб: Иэдательство «Питер», 2003.-864с.:ил.
Компьютерные сети: учеб. пособие по администрированию локальных и объединенных сетей / А. В. Велихов, К. С. Строчников, Б. К. Леонтьев ; . - 3-е изд., испр. и доп. - М. : Новый издат. дом, 2005. - 304 с.
Таненбаум, Э. Компьютерные сети : научное издание / Э. Таненбаум. - 4-е изд. - СПб. : Питер, 2005. - 992 с.
2-лекция. Локальды асихронды байланыс (Стандарт RS 232) - 2 сағат
Лекция мақсаты - Компьютерлік желілерді кұру негіздерімен танысу барысында компьютерлер арасындағы байланыстар түрлерімен танысу жіне тасмалдау технологиясын менгеру.
Сұрақтар:
Дуплексті асихронды байланыс.
Байланыс стандарттары.
Аппаратураның өткізу қабілеттілігі және биттерді тасымалдау.
Компьютерлер бұл ең алдымен мәліметтерді бейнелеуде екілік сандар (биттер) қолданатын сандық құрылғылар. Сондықтан желі арқылы мәліметтерді бір компьютерден екіншісіне жіберу биттерді тасмалдау ортасы арқылы алмасуын жүзеге асыруымен бірдей. Байланыс жүйелерінде ақпаратты жіберу үшін электр тогы, радиотолқындар немесе жарық сәулесі сияқты физикалық тасығыштар қолданылады.
Асинхронды байланыстың қажеттілігі. Егер жіберуші және қабылдаушы мәліметтерді жіберу кезіңде өз әрекеттерін сәйкестірмесе, онда бұл байланыс асихронды деп аталады.
Асихронды байланыста мәліметтерді беруші түйін сеанс кезіңде кезекті жіберу сеансы басталғанша, белгісіз ұзақ уақыт бойы күтүі мүмкін. Асихронды жүйелерде желіде пайдаланатын құрылғылар кез- келген уақытта мәліметтерді қабылдауға дайын болуы тиіс. Асинхронды режим пернетақта сияқты құрылғылар үшін ерекше ыңғайлы, ондағы мәліметтер қолданушы пернені басқан кезде генерацияланады, ал пернетақтаға ешкім тиіспесе, ондағы мәліметтер ағыны мүлдем болмайды.
Егер таратқыштан (передатчик) жіберілген электр сигналында қабылдағыш әр биттің басы мен аяғын таба алатын ақпарат болмаса, онда байланыста қолданылатын аппараттық құралдар асинхронды болып саналады.
Биттерді беру үшін электр тогын пайдалану. Қарапайым электронды байланыс жүйесінде деректерді кодтау үшін электр тогы пайдаланылады. Электр тогының биттерді кодтау үшін қалай қолданылатынын түсіну үшін екі электрондық құрылғыны байланыстыратын сымды қарастырайық. Теріс таңбалы кернеу 1 деген битті, оң - 0 битті көрсетеді. Мысалы, 0 битті жіберу үшін таратқыш құрылғысы сымда аз уақытқа оң кернеуді қалыптастырады, содан кейін кернеу мәнін нөлге тұсіреді. Қабылдағыш құрылғысы оң кернеуді қабылдайды және 0 бит келгенін тіркейді. Тұра осылай, 1 деген битті жіберу үшін таратқыш құрылғысы сымда аз уақытқа теріс кернеуді қалыптастырады, содан кейін кернеу мәнін нөлге тұсіреді. Қабылдағыш құрылғысы теріс кернеуді қабылдайды және 1 деген биттің келгенін тіркейді. Осы жағдай 1-суретте көрсетілген. Бесінші суреттегі көрсетілген график толқынның формасының диаграммасы деп аталады. Бұл диаграммада төртінші және бесінші биттерді уақытысы басқа биттерді беру уақытысынан жоғары екенін көрсетеді.
1- сурет. Биттердің қалыптастырылуы
Байланыс стандарттары. Бесінші суретте келтірілген мысалда мәліметтерді цифрлы түрде беру үшін кернеуді қолданудың мүмкін болатын тәсілдерінің бірін көрсетеді. Бірақ кейбір сұрақтар жауапсыз қалады. Мысалы, жіберуші бір битті жіберу кезінде сымдағячы кернеуде қанша уақыт ұстап тұруы қажет? Аппараттық құрылғылардың кернеуді өзгертудің максималды жылдамдығы қандай? Бір жабдықтаушыдан (поставщиктен) алынған жіберуші аппаратура басқа бір жабдықтаушыдан (поставщиктен) алынған қабылдаушы аппаратура мен дұрыс жұмыс істейтігініне тапсырыс беруші сенімді бола ала ма? Бір уақытта үлкен көлемді мәліметтерді беру тәсіл бар ма?
Әртүрлі жабдықтаушылар шығаратын байланыс құрылғыларының әрекеттестіктерін қамтамасыз ету үшін байланыс жүйелерінің спецификациялары стандартталады. Мына халықаралық телекомуникациялар одағы (ITU — International Telecommunications Union), электрондық кәсіпорын ассоциациясы (EIA — Electronics Industries Association), электротехника мен электроника инженерлердің институты (IEEE — Institute of Electrical and Electronics Engineers) ұжымдар байланыста қолданылатын жабдықтардың спецификацияларын құжаттарда жариялайды. Бұл құжаттарды стандарттар деп атайды.
EIA ассоциациясы шығарған RS-232 стандарты тізбекті асинхронды байланысты анықтайды. Байланыс тізбекті деп аталады, өйткені биттер сым арқылы бірінің артынан бірі жүреді. RS-232 компьютерлер мен модем арасында қысқа қашықтыққа арналған асихронды, тізбекті байланыс стандарты.
Стандарт жіберушіге әр символды кезкелген уақытта жіберуге мүмкіндік береді және келесі символды бері алдындағы уақытты белгілей алады. Символдарды беруі басталғаннан-ақ жиберуші аппаратура барлық бттерді кідірізсіз жібереді. RS-232 стандартқа сәй аппаратура сымда еш қашанда нөлге тең кернеуді қалдырмайды, егерде жідерушіге беруге еш қандай сигналдар жоқ болсада, ол сымда кернеудің теріс мәнін қалдырады, ал бұл мән 1 деген битті анықтайды.
Сымдағы кернеудің мәні әр битті бергеннен кейін нөлге тұспегендіктен жібергіш кернеудің жоғын бір биттің соңы екінші біттің басы ретіндегі сигналы деп пайдалана алмайды. Сондықтан жіберуші және қабылдаушы әр битті білдіретін сымдағы кернеудің болу уақытын дәл мәнін өзара сәйкестіріп алуы қажет. Символдың бірінші біті қабылдағышка тұскеннен кейін қабылдағыш өз таймерін іске қосады және оның көмегімен келесі әр бітке сәйкес кернеуді өлшеу мезетін анықтайды. Қабылдағыш бастапқы 1 деген бит берілген линия мен бос линияны ажырата алмағандықтан RS-232 стандарты бойынша жіберуші символ биттерін жіберу алдында 0 деген артық битті жіберу қажет. Осы қосымша бит старт биті деп аталады.
Бір символдың соңымен және келесі символдың старт биті арасындағы тұрып қалу уақыты белгісіз ұзақ болуына байланысты RS-232 стандарты бойынша жіберуші тасмалдау линияны минималды тұрып қалу уақытында қалдыру қажет. Минималды уақыт – бір бітті жіберу уақытысы. Сондықтан әр символға елестетілген 1 деген бит қосылады. RS-232 терминологиясында бұл елестетілген бит стоп биті деп аталады. RS 232 стандартында 1 битті көрсетуге - -15 В, ал 0 битті +15 В қажет. Осы айтылғанға төмендегі суретте мысал келтірілген.
2- сурет. RS 232 стандартында символдарды беру
Дуплексті асихронды байланыс. RS-232 нің көптеген қосымшаларында мәліметтер бір уақытта екі бағытта жүруі тиіс. Мысалы, компьютерге ASCII терминалын қосу үшін RS-232 байланысын пайдаланған кезде символдар пернетақтадан копьютерге басқа символдың компьютерден терминалға жіберілуімен бір уақытта беріледі. Бір уақытта екі бағытта таралу дуплекстік тасмалдау деп аталады. Ал бір бағытта таралу жартылай дуплексті (егер тасмалдау кезектесіп не бір бағытта, не екінші бағытта жүрсе) немесе симплексті (үнемі бір бағытта) деп аталады. Дуплексті тасмалдауды қамтамасыз ету үшін RS-232 стандартында келесі талап қойылады: деректер бір сым арқылы бір бағытпен, ал екінші сым арқылы кері бағытпен тасмалдануы қажет, ал тағы бір жерге қосылған сым (заземляющий) электр тізбегін екі бағытқа тасмалдауды іске асыруға толықтыруға пайдалану қажет. Осындай үш сымды контур 3 – суретте көрсетілген.
RS-232 стандарты 25 контактілі байланыстырушыны анықтайды және осы 25 сымның әрқайсысы мәліметтерді аппаратурада басқару үшін қалай қолдану керектігін көрсетеді. Мысалы, қабылдағыш символды қабылдауға дайын болған кезде, ал басқарушы сымдардың біріне кернеу береді де, бұл кернеу қабылдағыш арқылы мәліметті жіберуге рұқсат ретінде қарастырылады.
3- сурет. RS 232 стандартында дуплексті байланыс
Аппаратураның өткізу қабілеттілігі және биттерді тасымалдау. Нақты аппараттық құралдар кернеу мәнін тез арада өзгерте алмайтындығын ескере отырып, биттерді тасымалдаудың жеткілікті жылдамдығымен байланысы тасымалдау жүйесінің негізгі қасиетін түсіндіруге бейімделген. Әрбір тасымалдау жүйесі максималды жылдамдықтағы шектеулі өткізу қабілеттілігіне ие, ол арқылы аппараттық құралдар сигналдарды түрлендіреді. Егер жібергіш сигналдың өзгерісін жүйенің өткізу қабілеттілігінен жылдам жіберуге тырысса, онда байланыс құралдың мәліметтер ағынына әлі келмейді: бір өзгеріс өңделмей жатып, жібергіш келесісін орындауға тырысады. Нәтижесінде, кернеудің өзгерген бөлігі жоғалады.
Өткізу қабілеттілігі герцпен (Гц) өлшенеді. Бұл өлшем бірлік тербелістің 1 секундтағы санын сипаттайды. Өткізу қабілеттілігі не екенін түсіну үшін осы құрылғы арқылы тасымалданатын өте жиі тербелетін тербеліс сигналын елестету керек. Мысалы, егер тасымалдау жүйесінің өткізу қабілеттілігі 4000 Гц құраса, онда осы жүйенің сәйкес аппараттық жабдығы секундына 4000 тербеліске тең немесе кіші жиілікпен өзгеретін сигналды жіберуге мүмкіндік береді. Назар аударатыны, өткізу қабілеттілігінің шектеулері материя мен энергияның физикалық қасиеттерінен шығады, сондықтан кез-келген физикалық тасымалдау жүйесінің өткізу қабілеттілігі шектеулі. Сәйкесінше, шектеулі өткізу қабілеттілігіне радиотолқындарды, дыбыстарды, жарық немесе электр тогын қолданатын кез-келген тасымалдау жүйелері ие.
Жиырмасыншы жылдарда бір зерттеуші тасымалдау жүйесінің өткізу қабілеттілігі мен осы жүйеде тасымалданатын биттердің 1 секундтағы максималды саны арасындағы тәуелділікті байқады. Найквист теоремасы атымен белгілі бұл тәуелділік мәліметтер тасымалдана алатын максималды жылдамдықтың теориялық шектеуін анықтады. Мәліметтерді кодтауға кернеудің екі мәнін қолданатын RS-232 типті тасымалдау схемасы үшін Найквист теоремасынан келесі шығады: В қабілеттілігімен жұмыс істейтін тасымалдау жүйесінде деректерді тасмалдаудың максималды жылдамдығы (биттер секундына) 2 В-ны құрайды. Жалпы, егер тасымалдау жүйесінде екі мәннің орнына кернеудің k мүмкін мәндері қолданылса, онда Найквист теоремасына сәйкес, мәліметтерді тасымалдаудың (биттер секундына) максималды жылдамдығы D мынаған тең:
D=2Blog2k.
Шудың байланыс сипаттамаларына тигізетін әсері. Найквист теоремасы тәжірибе кезінде қол жеткізілмейтін абсолюттік максимумды анықтайды. Соның ішінде, инженерлер байланыстың нақты жүйесі шу деп аталатын фондық тосқауылдардың бірнеше деңгейлеріне ұшырайтынын және сол шу тасымалдаудың теориялық максималды жылдамдығына жету мүмкіншілігін жүзеге асырмайтынын байқаған. 1948 жылы Клод Шеннон Найквисттің нәтижелерін шу әсеріне ұшырайтын тасымалдау жүйесінде мәліметтерді тасымалдаудың максималды жылдамдығын анықтау мақсатында толықтырды. Нәтижесінде, Шеннон теоремасы ұсынылды, ол келесі формуламен өрнектеледі:
C=Blog2(1+S/N),
мұндағы С – каналдың секундына бит өткізу қабілеттілігінің ағымдағы шегі, В – аппаратураның номиналды өткізу қабілеттілігі, S – сигналдың орташа қуаты. Әдетте, сигнал-шу қатынасы аталатын S/N қатынасы тікелей бейнеленеді. Инженерлер 10lоgS/N өлшемін қолданады, ол децибелмен (дБ) өлшенеді. Мысалы, 100-ге тең S/N қатынасы 20 дБ-ге тең, ал 1000-ға тең S/Nқатынасы – 30 дБ-ге пара-пар.
Теориялық нәтижелердің мәліметтерді тасымалдау желілерінде қолданылуы. Найквист және Шеннон теоремалары желілерді жетілдіруде үлкен мәнге ие. Найквисттің жұмыстары биттердің сигнал түрінде кодталуының күрделі әдістерін жетілдіруде стимулға айналды.
Найквист теоремасы инженерлерде биттердің сигнал түрінде кодтаудың жақсы әдістерін іздеуге ынтасын арттырды, өйткені қайсыбір кодтау схемасы уақыт бірлігінде анағұрлым көп биттерді жіберуге мүмкіндік береді.
Қайсыбір мағынада Шеннон теоремасы анағұрлым маңызды, өйткені ол физика заңынан шығатын абсолюттік шектеулерді орнатады. Мысалы, тасымалдау линиясында шудың едәуір бөлігі термодинамика заңдарының әсерінен туындайды.
Осылайша, Шеннон теоремасы мынаны дәлелдейді: ешқандай тапқыр кодтау байланыстың нақты жүйесінде 1 секундта берілетін биттер санына басты шектеулер қоятын физика заңдарынан асып кете алмайды.
Шеннон теоремасы телефон байланысының линиясында мәліметтер қандай жылдамдықпен берілетінін анықтауға мүмкіндік береді. Телефон байланыс жүйесі жуықтап 30 дБ, өткізу қабілеттілігі 3000 Гц болатын сигнал-шу қатынасымен сипатталады. Сондықтан Шеннон теоремасына сай, осы жүйе арқылы берілетін биттердің 1 секундтағы максималды саны мына өрнекпен шектеледі:
C=3000log2(1+1000)
немесе жуықтап секундына 30000 бит. Инженерлер бұл абсолюттік шектеу екенін мойындайды: тасымалдаудың едәуір үлкен жылдамдықтағы сигнал-шу қатынасын төмендету арқылы ғана жүзеге асады.
Коммутацияланатын байланыс үшін қолданылатын модемдер Шеннон теоремасынан шығатын анағұрлым үлкен өткізу қабілеттілігіне жете ала ма? Мүмкін боларлық тәсілдердің бірі – қысуда болып табылады: мәліметтер тасымал алдында буып-түйіліп, қабылданған соң шешіледі. әрине, қысу егер мәліметтерді кодтау тиімді болмаған жағдайда ғана қолданылады. Мысалы, егер кіші және үлкен ағылшын әріптері мен сандарынан тұратын электрондық поштаны жіберу үшін ASCII сегізбиттік коды қолданылады, онда іс жүзінде 256 мүмкін боларлық сегізбиттік мәннің 62-сі ғана қолданылады. Егер сол мәліметтер алтыбиттік символдармен кодталатын болса, онда 25 % -дан кем бит қолданылар еді. Алайда Шеннон теоремасы келесіні түсінуге мүмкіндік береді: қысу мәліметтерді бейнелеуге қажет биттер санын азайтқанымен, буып-түйілген мәліметтер тасымалданатын жылдамдық сонда да шектеулі.
Өз-өзін бақылау сұрақтары
Мәліметтерді тасымалдау жылдамдығының өлшем бірлігі бод Жан Морис Эмиль Бод есімімен аталған. Бод кім екенін және оның байланыс жүйесін жетілдірудегі еңбегін анықтаңыз.
RS-232 байланысы бойынша ASCII кодында bit сөзін жіберген кезде туындайтын толқын формасының диаграммасын сал.
Айталық, 9600 бод жылдамдықта әрекет ететін RS-232 байланысы бойынша 10000 сегізбиттік символ тасымалданады делік. Бұл тасымал қанша уақытқа созылады? (Нұсқау: әр символмен бірге старттық және стоптық биттер жіберілетінін ұмытып кетпеңіз.)
Найквист теоремасы көмегімен өткізу қабілеттілігі 4000 Гц және ақпаратты кодтау үшін кернеудің 4 мәнін қолдантын байланыс жүйесінде тасымалданатын мәліметтердің секундына бит максималды жылдамдығын анықтаңыз.
RS-232 стандарты жөніндегі әдебиеттерді оқыңыз. DB-25 байланыстырғышының 25 сымының әрқайсысы қандай қызмет атқарады?
Кейбір компьютерлердің кезектелген порттарында 25 контакттан кем байланыстырғыш қолданылады. Дербес компьютердің кезектелген порттары үшін қолданылатын DB-9 байланыстырғышы туралы әдебиеттерді оқыңыз. Қандай сигналдар DB-9 байланыстырғышымен RS-232 құрылғысын қолдану кезінде қолданылмайды?
RS-232 аппараттық құралдар жөнінде әдебеттер оқыңыз. Бұл құрылғыда әр биттің кернеуі қашан өлшеніп тұрады?
Алдыңғы сөйлемді аяқтаңыз. RS-232 интерфейсі көмегімен мәліметтерді сәтті жіберу үшін құрылғы жұмысының жылдамдығы қаншалықты дәл сәйкесті болу керек? Қабылдағыш берілетін символдарды сәтті қабылдай алады ма, егер биттер басқа өндірушілердің RS-232 аппаратурасымен салыстырғанда бір өндірушінің RS-232 аппаратымен 5%-ға жылдам жіберілетін болса.
Егер RS-232 жіберушісі мен қабылдағышы бодтағы әртүрлі жылдамдықта тасымалдау мен қабылдауға программаланса не болады? Жауапты табу үшін, екі компьютер арасына кезектелген линияны тартып, әртүрлі жылдамдықтар орнатыңыз.
RS-232 техникалық құрылғысының негізгі бөлігі өздері қосылған компьютерге мәліметтерді жіберу жылдамдығын, сонымен қатар стоптық бит санын орнатуға мүмкіндік береді. Егер жіберуші екі стоптық битті қолдануға программаланса, ал қабылдағыш тек біреуін ғана қолдануға программаланса, онда мәліметтер дұрыс тасымалданады ма? Егер иә болса, онда тағы бір стоптық битті қолданудағы кемшілік неде?
Ұсынылатын әдебиеттер
Алдажаров Қ.С. Компьютерлік желілер: Оқу құралы. – Алматы: Экономика, 2010. – 144 бет.
Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоклы: Учебник для вузов. 2-е изд. /В.Г.Олифер, Н.А.Олифер.-СПб: Иэдательство «Питер», 2003.-864с.:ил.
Компьютерные сети: учеб. пособие по администрированию локальных и объединенных сетей / А. В. Велихов, К. С. Строчников, Б. К. Леонтьев ; . - 3-е изд., испр. и доп. - М. : Новый издат. дом, 2005. - 304 с.
Таненбаум, Э. Компьютерные сети : научное издание / Э. Таненбаум. - 4-е изд. - СПб. : Питер, 2005. - 992 с.
3 – лекция. Желілік программалық қамтама - 2 сағат
Лекция мақсаты – Желілік программалық қамтамасыздандыруды ету проблемасымен осыны шешуге пайдаланатын желілік операциялық жүйелер қызметтерімен танысу.
Сұрақтар
Біррангтық компьютерлік желілердің операциялық жүйелері.
Бөлініп алынған сервердің желілілік операциялык жүйелері.
Желіні басқару және талдау құралдар кешені.
Жергілікті және аймақтық тармақталған желілер архитектурасына байланысты программалық құралдар:
желілік операциялық жүйеден,
желіні басқару программалық құралдарынан тұрады.
Желілік операциялық жүйе. (NOS, Network Operating System) – желіге қосылған әрбір дербес компьютеоде пайдаланатын программалық құрал. Ол желілік ресурстарды басқарып, олармен қатынас жасауды қадағалап отырады. Желілік операциялық жүйе тасымалданатын мәліметтерді баратын бағыттары бойынша бағдарлауы (маршруттауды),
Желілік құрылғылар үшін бәсекелік қайшылықтарды шешуді және дербес компьютердің операциялық жүйесімен, мысалы Windows 956 Windows NT6 UNIX6 Macintosh немесе OS/2 жүйелерімен жұмыс істеуді ұйымдастырады.
Желілік операциялық жүйе файлдар мен қолданбалы программалардың үйлесімді жұмыс жасауын қамтамасыз етеді. Осындай бір жұмыс станциясында орналасқан ресурстар бірге пайдаланыла отырып, керекті мәліметтер алушыларға жөнелтліп және олар басқа компьютерлерден өзгертіле алады. Желілік операциялық жүйенің негізгі бөлігі серверде орналасады ды, қалған бөліктері барлық жұмыс станцияларында қызмет етеді.
Желілік операциялық жүйе қосылған барлық құрылғыларды анықтап, ортақ пайдаланылатын шеткері құрылғыларға жұмыс сианцияларының қатысу приоритетін (егер бірнеше станция қатар сұраныс берсе) айқындып отырады. Бұған қоса операциялық жүйе трафикті реттеу рөлін атқарып, каталогтармен жұмыс істудә басқарады және ақпаратты сақтау жүйесін бақылау өкілеттігін жүргізіп, желіні басқару функциясын жүзеге асырады. Кең тараған желілік операциялық жүйелерге Windows NT Server, Novell Netware, Banyan VINES тәрізділер жатады.
Желіні басқару программалық құралдары желіні қадағалау, басқару және ондағы мәліметтерді сақтау істерінде маңызды рөл атқарады. Ол желіні тоқтатып қоюға мүмкіндік бергізбейтін және қысылшаң кезеңдерді болдырмайтын, желіні жеке иеленудің (TCO, Total Cost og Ownership) жалпы құнын төмендететін басқару істерін алдын ала жүргізеді.
Желі администраторлары басқару жұмыс станциясы немесе World Wide Web қызметі арқылы трафиктегі заңдылықтарды қадағалай алады, осы сегментті шектен тыс жұмыс атқаруға әкелетін мүмкіндіктерді анықтап береді. Бұған қоса кенеттен туындаған қиғаш мәселелерді тауып олардың әсерлерін азайтады және жұмыс өнімділігін жоғары деңгейге көтеруге мүмкіндік беретін желі құрылымын таңдай алады. Желіні толықтыру және күрделендіру барысында RMON және RMON2 сияқты қадағалау (мониторинг) жабдықтары администраторларға желі ортасын бақылап отыруға көмектеседі.
Осындай қадағалау жабдықтары желі шекараларынан тиянақты мәліметтерді дер кезінде алып отыруды қамтамасыз етеді және сол арқылы желі администраторы туындайтын қиындықтардың алдын алып отырады.
Программалық құралдар бұған қоса тасымалданатын мәліметтерді кездейсоқ өзгерулерден сақтайды. Желі администраторлары басқаруға арналған жұмыс станциясы арқылы пароль орната алады, тұтынушылардың қандай құрылғыларды райдалана алаиынын анықтайды және заңсыз мәлімет алмақшы болғандарды тауып тіркеп отырады. Клиент – сетвер технологиясы.
Жергілікті желілердегі компьютерлердің бір – бірімен қатынас жасау сипатын олардың функциональдық қызметімен байланыстыру қалыптасқан. Жергілікті желі аймағында да компьютерді тікелей байланыстыру кезіндегі сияқты клиент және сервер ұғымдары қолданылады.
Клиент-сервер технологиясы – жергілікті желідегі компьютерлерді бір-бірімен байланыстырудың ерекше тәсілі, мұнда бір колмпьютер (сервер) өз құрылғыларын басқаларға – клиеттерге пайдалануға бере алады. Осыған орай жергілікті желілер бір деңгейдегі желілер және серверлік желілер болып екіге бөлінеді.
Бір днеңгейдегі желілерде айрықша бөлінген сервер болмайды, мұнда әрбәр жұмыс станциясы әрі сервер, әрі клиент болып қызмет атқара береді. Мұның ерекшелігі – әрбір жұмыс станциясы өз ресурстарының белгілі бір бөлігін барлық жұмыс станцияларының ортақ пайдаланушы үшін бөліп береді.
Көбінесе бір деңгейдегі желілер мүмкіндіктері бірдей компбютерлерді біріктірген кезде құралады. Бір днңгейдегі желілер жұмыс істеуге ыңғайлы, олардың қызметі де қарапайым түрде жүзеге асырылады.
Егер компьютерлер саны аз болып, олардың негізгі функциясы бір-бірімен мәлімет алмасу болған жағдайда, ең тиімді шешім – оларды бір деңгейлі желілерге біріктіру болып табылады. Мұнда желі кең тараған Windows 98 операциялық жүйесінің басқаруымен жұмыс істей береді.
Мәліметтердің компьютерлерге таралып орналасуы және әр жұмыс станциясының ресурсиарын ортақтастыруды өзгерту мүмкіндігі бір деңгейдегі желілердегі мәліметтерді заңсыз пайдаланудан сақтауды қиындатады. Осыған орай мамандар мұндай желілердегі ақпаратты сақтау мәселелеріне өте көп көңіл бөлуге мәжбүр болып отыр.
Бір деңгейдегі желілердің тағы бір кемшілігі – олардың жұмыс өнімділігінің төмендігі. Ол ресурстардың әр жұмыс станцияларына бөлініп, жұмыс кезінде олардың әрқайсысының әрі клиент, әрі сервер қызметін атқаруына байланысты болып отыр.
Серверлік желілерде клмпьютерлердің функциялары алдын ала айқындалған – оның кейбіреулері сервер болып қызмет атқарса, қалғандары тұрақты түрде клиент болып табылады. Компьютерлік желілердің атқаратын қызметтерінің көп түрлігіне байланысты серверлердің бірнеше типтері бар, олап: желілік сервер, файлдық сервер, баспа сервері, пошталық сервер, т.б.
Желілік сервер желіні жалпы басқару функциясын және есептеу жұмыстарының негізгі бөлігін атқаратын арнайы компьютер болып табылады. Бұл серверде желіні толық басқаратын операциялық жүйенің генізгі ядросы сақталады. Желілік сервердің жады көлемі үлкен және оның жұмыс жылдамдығы да жоғары деңгейде болуы тиіс. Мұндай желідегі жұмыс станцияларының функциясына мәліметтерді енгізу мен шығару және сервермен ақпарат алмасу жатады.
Файлдық сервер термині негізгі функциясы мәліметтер файлын сақтау, басқару және тасымалдау істерінен тұратын арнайы компьютерге байланысты шыққын. Ол өзінде сақталатын және тасымалданатын файлдарды өңдемейді және өзгетпейді. Сервер ол файлдардың мәтіннен, немесе графикалық бейнелерден, немесе электрондық кестеден тұратынын білуге тиісті емес. Жалпы файлдық серверде монитор мен пернелік тақта болмасада болады.Файлдық мәліметтердегі барлық өзгертулер клиенттік жұмыс станцияларында жүргізіледі. Сондықтан клиенттер серверден файлдарды көшіріп аоады да , керекті өзгерістерді жасап, нәтижесін қайтадан серверге қайтарады. Мұндай желі жұмысы – көптеген тұтынушылардың бір үлкен ортақ базаны бірге отырып пайдалануы кезінде өте тиімді болып табылады. Үлкен желілерде бір мезетте бірнеше файлдық серверлер пайдалануы мүмкін.
Баспа сервері (принт – сервер) желі адаптері көмегімен мәлімет тасымалдау ортасына қосылған баспа құрылғысы болып табылады. Мұндай желілік баспа құрылғысы басқа желі құрылғыларынан тәелсіз күйде өзі жеке жұмыс жасайды. Баспа сервері желідегі барлық серверлерден және жұмыс станцияларынан тапсырма ала отырып, олардың мәліметтерін басып шығарады. Баспа сервері ретінде қуатты, жұмыс өнімділігі жоғары принтерлер пйдаланылады.
Жергілікті желі ауқымды желімен өте көп мәлімет алмасатын болған жағдайда, пошталық серверлер пайдаланылады. Олар электрондық пошта мәліметтерін өңдеу үшін қолданылады. Интернет желісімен тиімді қатынас құру үшін Web – серверлер пайдаланылуы мүмкін.
Өз-өзін бақылау сұрақтары
Желілік операциялық жүйенің анықтамасы.
біррангті желі деген не?
Клиент – серверлік жүйе дегенді қалай түсіндіресіз?
Серверлер түрлері қандай?
Ұсынылатын әдебиеттер
Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоклы: Учебник для вузов. 2-е изд. /В.Г.Олифер, Н.А.Олифер.-СПб: Иэдательство «Питер», 2003.-864с.:ил.
Компьютерные сети: учеб. пособие по администрированию локальных и объединенных сетей / А. В. Велихов, К. С. Строчников, Б. К. Леонтьев ; . - 3-е изд., испр. и доп. - М. : Новый издат. дом, 2005. - 304 с.
Таненбаум, Э. Компьютерные сети : научное издание / Э. Таненбаум. - 4-е изд. - СПб. : Питер, 2005. - 992 с.
4-лекция. Алыс қашықтықтағы байланыс - 3 сағат
Лекция мақсаты – Алыс қашықтыққа деректерді тасмалдау технологиясынмен танысу.
Сұрақтар
Үлкен қашықтыққа сигналдарды тасымалдау
Модуляция және демодуляция үшін қолданылатын модемнің аппараттық құралдары
Кең жолақты және тар жолақты технологиялары
Үлкен қашықтыққа сагналдарды тасымалдау
Электрлік ток мыс кабелімен үлкен қашықтыққа тарала алмайды, өйткені қозғалыс бойымен ол ақырын төмендей бастайды. Мысалы, RS – 232 байланысы бір бөлмеде шектеулі түрде жақсы жұмыс істеуне қарамастан, алыс қаладағы байланыс қабылдағышты табуға мүмкіндігі әлсіз болуы ықтимал немесе мүлде табалмайды. Инженерлер бұл оқиғаны сигналдың өшуі деп атайды. Электрлік энергияның төмендеуі сымдағы кернеуінің әсеріне байланысты: энергияның бөлігі жылуға айналады. Осы себептен электрлік кернеудің өзгерісін мәліметтерді үлкен қашықтыққа жіберген кезде қолдануға болмайды.
Зерттеушілер сигналды жіберудің әдістерін зерттей отыра, үлкен қашықтыққа тасмалдау кезінде тасмалдау жүйенің ерекше қасиетін байқап тапты: үзіліссіз тербелетін сигнал басқа сигналдарға қарағанда алысқа таралады. Электрлік тогі тек бит мәні өзгерген кезде өзгереді сондықтан, үлкен қашықтыққа мәліметтер жіберу жүйесінде синусоидты форма түрінде үзіліссіз тербелетін сигнал жіберіледі, ол тасымалдауыш сигнал деп аталады. 4.1-суретте тасымалдауыш сигналдың толқынды формасы көрсетілген.
4.1 – сурет. Типтік тасымалдауыш сигналдың толқын формасы
Тасымалдауыш сигнал деректерді жібермеген кезде де үзіліссіз тербеледі.
Деректерді жіберу үшін жібергіш тасымалдауыш сигналды сәл өзгертеді. Бұл өзгерістер жалпы модуляция деп аталады. Тасымалдауыштың модуляцияланған толқынды алыс қашықтық үшін қолдану әдістері компьютерлік қабылдағышжелімен пайда болған жоқ, олар телефонда, радиотолқында және телеарнада қолдану үшін ойлап табылған. Мысалы, радиостанцияда белгілі жиілікпен тербелетін тасымалдауыш сигналдың үзіліссіз толқыны қолданылады. Радиостанцияда сигналды жіберудің алдында тасымалдауыш сигналдың толқынын модуляциялау үшін дыбыстық сигнал қолданылады. Егер де радио жібергіштің тасымалдауыш толқынның жиілігіне бапталған болса, қабылдағыштың электронды тізбектері тасымалдауышты қадағалап байқай отырып, модуляцияланған сигналды ерекшелейді және одан бастапқы дыбыстық сигналды боліп шығырады. Назар аударатын жайт: радиоқабылдағыш тек модуляциялық синалды қайта жасауға және алуға арналған; қабылдағыш дыбысты ажыратып алғанан кейін тасымалдауыш сигналды алып тастайды.
Үлкен қашықтыққа деректерді тасмалдауға арналған компьютерлік желілердің көбінде, оларда мыс кабельдері, оптоволоконды кабельдері, микротолқындық сәулелер немесе радиожиіліктер пайдалана ма, радиостанциядағыдай схемасы қолданылады. Жібергіш тасымалдауыштың үзіліссіз тербелетін сигналын шығарады, ол тасымалданатын деректеріне сәйкес модуляцияланады. Радиоқабылдағыш сияқты алыс байланыстың қабылдағышы жібергіш қолданылатын тасымалдауышты тануға бапталған.
Желілік технологияларда радиостанцияларда қолданылатын амплитудалық (АМ) және жиілікті модуляция (ЖМ) әдістері пайдаланады. Олар АМ және ЖМ радиостанцияларда қолданылады. Амплитудалық модуляция шығыс сигналының қуатының өзгеріун тасмалдананатын акпараттық сигналының өзгеруіне сәйкес қарастырады; жиілікті модуляция негізгі тасмалдауыш сигналының жиелігінің өзгеріун тасмалдананатын акпараттық сигналының өзгеруіне сәйкес қарастырады. 4.2-суретте амплитудалық модуляцияны қолданғандағы биттің кодталуы көрсетілген.
4.2. -сурет. (а) – сандық сигнал және (б) - (а) графигінде көрсетілген амплитудалы модуляция нәтижесінде сигналды қолдану кезіндегі пайда болатын толқын
4.2 – суретте келесі жағдай көрсетілген: тасымалдауыштың қуаты 2/3 дейін азаяды; битті кодтау үшін толық қуаты 1 және 1/3-ке дейін 0 битін кодтағанда азаяды.
Амплитудалық және жиілікті модуляция әдістерінің дыбыстық сигналды жіберуге жақсы бейімделген. Осы 2 әдіс бір битті жіберу үшін кем дегенде тасымалдауыш толқынының бір цикл өзгерісін қажет етеді. Найквист теоремасы бойынша уақыт бірлігінде жіберілетін биттер санының өсіруге болады. Бұл үшін тасымалдаушының бір циклінде бірнеше биттерді кодтауға мүмкін болатын схема қолданылуы қажет. Сондықтан, компьютерлік желілерде биттерді көп мөлшерде жіберетін модуляцияның басқа әдістері қолданылады. Жалпы алғанда, фазалық модуляция тасымалдауыш толқынының өзгеру нүктесінен мәліметтерді кодтауды қарастырып отырады. Осындай әр өзгеріс фазалық қозғалыс деп аталады. Фазаның қозғалысынан кейін тасымалдауыш тербелуін жалғастырады, бірақ сол уақытта өз циклының жаңа нүктесіне көшеді. 4.3 – суретте фазалық модуляцияда пайда болатын толқын формасы көрсетілген.
4.3 – сурет. Фазалық модуляция кезінде пайда болатын толқын формасы
Аппараттық құралдар тербелетін толқынның ұзындығын өлшей алады, онда фазаның әр қозғалысы кем дегенде мәліметтердің бір битін кодтай алады. Тасымалдауыштың фазасы қаншалықты қозғалғанын анықтау үшін жібергіште биттер тобының мәні алынады. 4.3 - суретте қарапайым синусоидты толқынның көлденең аймағы алынып тасталған, қалған бөліктер бірге қосылған және үзілген жерлері тек сызықтармен бағытталған нүктеде қосылған. Жойылған аймақтың ұзындығы ығыстырудың ұзындығын анықтайды.
Деректердің тасмалдау бодтармен өлшенетін жылдамдығы бұл секундына өзгеріс санын көрсететін жылдамдық, олар аппараттық құралдармен іске асырылуы мүмкін. Осындай фазалық модуляция әдістерінің ерекшелігі - әр өзгерісте кем дегенде бір бит мәнін кодтау мүмкіншілігі. Мысалы, 4.3-суретте көрсетілгендей фаза әр мөлшерде қозғала алады.
Тасымалдауыштың толық цикл толқыны оң жарты толқынынан тұрады. 10 – суретте көрсетілгендей әр бірінші екі қозғалыс жарты толық қозғалысты, ал үшінші – циклдың ? бөлігін шегереді. Әдетте фазалар қозғалысы әр қозғалыстың нақты мүмкін екі мән деңгейін көрсететіндей таңдалады. Мұндай жағдайда қозғалысты таңдау үшін мәліметтер биттері қолданылуы мүмкін. Мысалы, жүйеде фазаны сегіз мүмкін мәнге қозғауға мүмкіндік береді, тасымалдауышта сегіз мүмкін қозғалыс мәнінен мәліметтің 3 битін таңдау қолданылады. Қабылдағыш тасымалдауыштың қозғалысын анықтайды және осы ұзындықты биттердің қайта құрылуына, сәйкесінше мәнмен енгізілген бұл өзгерісті қолданады. Мұндай жағдаймен, егер тасымалдағышта фаза қозғалысын құру үшін Т биті қолданылса, онда қабылдағыш қозғалыс ұзындығын өлшеп, барлық Т биттерін алып тастай алады. Әр қозғалыс Т битін кодтайтын болғасын фазалық модуляция әдісі бойынша мәліметтер жіберудің максималды ұзындығы 2R log2 2T немесе 2RT, мұнда R - сигналдың секундына өзгеру саны. Біізің анықтамамен сәйкес R – бодтағы мәліметтер жіберу жылдамдық жіберу аппаратурасы. Фазалық модуляцияны қолдану барысында секундына жүйемен жіберілетін бит саны бод түріндегі жылдамдықты бірнеше есе көбейте алады.