A helyi hálózatok hálózati technológiáinak típusai. Modern számítógépes hálózati technológiák: működési elvek és protokollok

hálózati technológia - ez szabványos protokollok, valamint azokat megvalósító szoftverek és hardverek (például hálózati adapterek, illesztőprogramok, kábelek és csatlakozók) megállapodás szerinti készlete, amely elegendő egy számítógépes hálózat kiépítéséhez. Az „elégséges” jelző azt a tényt hangsúlyozza, hogy ez a minimális eszközkészlet, amellyel működőképes hálózatot építhet fel. Talán ez a hálózat javítható például alhálózatok kiosztásával, amely azonnal megköveteli az Ethernet szabványos protokollok mellett az IP protokoll használatát, valamint speciális kommunikációs eszközöket - útválasztókat. A továbbfejlesztett hálózat valószínűleg megbízhatóbb és gyorsabb lesz, de a hálózat alapját képező Ethernet technológiára való építkezés árán.

A " kifejezés hálózati technológia” leggyakrabban a fent leírt szűk értelemben használatos, de néha kiterjesztett értelmezése a hálózatépítés bármely eszköz- és szabályrendszere, például „végponttól végpontig terjedő útválasztási technológia”, „biztonságos csatorna-létrehozási technológia” , „IP hálózati technológia”.

Azokat a protokollokat, amelyek alapján egy bizonyos technológia hálózatát (szűk értelemben) építik, kifejezetten közös munkára fejlesztették ki, ezért a hálózatfejlesztőnek nincs szüksége további erőfeszítésekre az interakció megszervezéséhez. A hálózati technológiát néha úgy emlegetik alapvető technológiák, szem előtt tartva, hogy minden hálózat alapja ezekre épül. Az alapvető hálózati technológiák példái az Ethernet mellett jól ismert technológiák helyi hálózatok mint a Token Ring és az FDDI, vagy az X.25 és frame relay technológiák. Ebben az esetben egy működő hálózat megszerzéséhez elegendő egy alaptechnológiához kapcsolódó szoftver és hardver vásárlása - hálózati adapterek meghajtókkal, hubokkal, kapcsolókkal, kábelezéssel stb. - és csatlakoztassa őket az erre a technológiára vonatkozó szabvány követelményeinek megfelelően.

Szabványos LAN technológiák létrehozása

A 80-as évek közepén a helyi hálózatok helyzete drámaian megváltozott. Szabványos technológiákat hoztak létre a számítógépek hálózathoz csatlakoztatására - Ethernet, Arcnet, Token Ring. A személyi számítógépek erőteljes ösztönzőként szolgáltak fejlődésükhöz. Ezek a sorozatgyártású termékek ideális elemei voltak a hálózatépítésnek – egyrészt elég erősek voltak a hálózat működtetéséhez szoftver másrészt nyilvánvalóan össze kellett kombinálniuk számítási erejüket az összetett problémák megoldásához, valamint a drága megosztáshoz. perifériákés lemeztömbök. Ezért a személyi számítógépek kezdtek túlsúlyba kerülni a helyi hálózatokban, nemcsak mint kliens számítógépek, hanem mint adattároló és feldolgozó központok, azaz hálózati szerverek is, kiszorítva a mini- és nagyszámítógépeket ezekből az ismert szerepekből.

A szabványos hálózati technológiák a helyi hálózat művészetből való felépítésének folyamatát házimunkává változtatták. A hálózat létrehozásához elegendő volt a megfelelő szabványú hálózati adapterek beszerzése, például Ethernet, szabványos kábel, az adaptereket szabványos csatlakozókkal csatlakoztatni a kábelhez, és telepíteni az egyik népszerű hálózati operációs rendszert, például a NetWare-t. a számítógép. Ezt követően a hálózat működni kezdett, és az egyes új számítógépek csatlakoztatása nem okozott gondot - természetesen, ha azonos technológiájú hálózati adaptert telepítettek rá.

A lokális hálózatok a globális hálózatokhoz képest sok új dolgot hoztak a felhasználók munkájának megszervezésébe. A megosztott erőforrásokhoz való hozzáférés sokkal kényelmesebbé vált – a felhasználó egyszerűen megtekintheti az elérhető erőforrások listáját, és nem emlékszik az azonosítókra vagy a nevükre. Miután csatlakozott egy távoli erőforráshoz, a helyi erőforrásokkal való munkavégzéshez a felhasználó számára már ismert parancsokkal lehetett dolgozni. Ennek a haladásnak a következménye és egyben mozgatórugója az volt, hogy rengeteg nem professzionális felhasználó jelent meg, akiknek nem kellett speciális (és meglehetősen összetett) parancsokat megtanulniuk. hálózatépítés. A helyi hálózatok fejlesztői pedig lehetőséget kaptak mindezen kényelemek megvalósítására a kiváló minőségű kábeles kommunikációs vonalak megjelenése következtében, amelyeken még az első generációs hálózati adapterek is 10 Mbps adatátviteli sebességet biztosítottak.

Ilyen sebességről persze a globális hálózatok fejlesztői nem is álmodhattak - a rendelkezésre álló kommunikációs csatornákat kellett igénybe venniük, hiszen a több ezer kilométeres számítógépes hálózatok új kábelrendszereinek lefektetése óriási tőkebefektetést igényelne. A „kéznél lévő” pedig csak telefonos kommunikációs csatornák voltak, amelyek rosszul voltak adaptálva a diszkrét adatok nagysebességű átvitelére – az 1200 bps-os sebesség jó eredmény volt számukra. Ezért gyakran a kommunikációs csatornák sávszélességének gazdaságos kihasználása volt a fő kritériuma a globális hálózatokban alkalmazott adatátviteli módszerek hatékonyságának. Ilyen körülmények között a távoli erőforrásokhoz való transzparens hozzáférést biztosító különféle eljárások, amelyek szabványosak a helyi hálózatoknál, sokáig megfizethetetlen luxusnak számítanak a globális hálózatok számára.

Modern tendenciák

Napjainkban a számítógépes hálózatok továbbra is fejlődnek, és meglehetősen gyorsan. A helyi és a globális hálózatok közötti szakadék folyamatosan csökken, nagyrészt a nagy sebességű területi kommunikációs csatornák megjelenése miatt, amelyek minősége nem rosszabb, mint a helyi hálózatok kábelrendszerei. A globális hálózatokban olyan erőforrás-hozzáférési szolgáltatások jelennek meg, amelyek ugyanolyan kényelmesek és átláthatóak, mint a helyi hálózati szolgáltatások. Hasonló példákat mutat be nagy számban a legnépszerűbb globális hálózat - az Internet.

A helyi hálózatok is változnak. A számítógépeket összekötő passzív kábel helyett sokféle kommunikációs berendezés jelent meg bennük nagy mennyiségben - switchek, routerek, átjárók. Az ilyen berendezéseknek köszönhetően lehetővé vált nagy vállalati hálózatok kiépítése több ezer számítógépből és összetett szerkezetből. Újjáéledt az érdeklődés a nagy számítógépek iránt, főként annak a ténynek köszönhetően, hogy a könnyű munkavégzés eufóriája után. személyi számítógépek kiderült, hogy a több száz szerverből álló rendszereket nehezebb karbantartani, mint több nagy számítógépet. Ezért az evolúciós spirál új fordulóján a nagyszámítógépek elkezdtek visszatérni a vállalati számítástechnikai rendszerekbe, de már teljes értékű hálózati csomópontokként, amelyek támogatják az Ethernetet vagy a Token Ringet, valamint a TCP / IP protokoll veremét, amely a de. facto hálózati szabvány az internetnek köszönhetően.

Egy másik nagyon fontos trend alakult ki, amely egyaránt érinti a helyi és globális hálózatok. Olyan információkat kezdtek feldolgozni, amelyek korábban szokatlanok voltak a számítógépes hálózatok számára - hang, videoképek, rajzok. Ez változtatásokat igényelt a protokollokon, a hálózati operációs rendszereken és a kommunikációs berendezéseken. Az ilyen multimédiás információk hálózaton keresztüli továbbításának összetettsége az adatcsomagok átvitelének késleltetésére való érzékenységével függ össze – a késések általában az ilyen információk torzulásához vezetnek a hálózat végpontjaiban. Mivel a hagyományos számítógépes hálózati szolgáltatások, mint például a fájlátvitel vagy az e-mail késleltetésre nem érzékeny forgalmat generálnak, és minden hálózati elemet ennek figyelembevételével terveztek, a valós idejű forgalom megjelenése nagy problémákhoz vezetett.

Manapság ezeket a problémákat többféleképpen oldják meg, többek között a speciálisan a különböző típusú forgalom továbbítására kialakított ATM technológia segítségével, azonban az ezirányú jelentős erőfeszítések ellenére még mindig messze van a probléma elfogadható megoldásától. , és még sok a tennivaló ezen a területen.A dédelgetett cél elérése érdekében – nemcsak a helyi és globális hálózatok technológiáinak fúziója, hanem bármilyen információs hálózat technológiáinak – számítógép, telefon, televízió stb. – fúziója is. ez az elképzelés sokak számára utópiának tűnik, komoly szakértők úgy vélik, hogy egy ilyen szintézis előfeltételei már megvannak, és véleményük csak az ilyen asszociáció hozzávetőleges feltételeinek becslésében tér el - a kifejezéseket 10 és 25 év között nevezik. Sőt, úgy vélik, hogy az egységesítés alapja a ma a számítógépes hálózatokban alkalmazott csomagkapcsolási technológia lesz, nem pedig a telefonálásban alkalmazott áramköri kapcsolási technológia, ami valószínűleg növeli az érdeklődést az ilyen típusú hálózatok iránt.

Modern hálózati technológiák

Terv

Mi az a helyi hálózat?

Hardver számítógépes hálózatok. A helyi hálózatok topológiái

A helyi hálózatok fizikai topológiái

A helyi hálózatok logikai topológiái

Csatlakozók

Koaxiális kábel

csavart érpár

Információátvitel száloptikai kábeleken keresztül

Kommunikációs berendezések

Berendezések és technológiák vezeték nélküli hálózatok

A helyi hálózatok technológiái és protokolljai

Számítógépek hálózati címzése és alapvető hálózati protokollok

Hálózati eszközök MS Windows operációs rendszerek

Hálózati erőforrás-kezelési koncepciók

Az MS Windows család operációs rendszerének lehetőségei a munka helyi hálózatban történő szervezésére

A hálózati összetevő beállításainak konfigurálása

Csatlakozási beállítások konfigurálása

Hálózati nyomtató csatlakoztatása

Kapcsolat hálózati meghajtó

Mi az a helyi hálózat?

Az egyik számítógépről a másikra való információátvitel problémája a számítógépek megjelenése óta létezik. A megoldáshoz használtuk különböző megközelítések. A legelterjedtebb, a közelmúltban a "futár" megközelítés az információ másolása cserélhető adathordozóra (GMD, CD stb.), a célállomásra történő átmásolása és újramásolása volt, de a cserélhető adathordozóról a célszámítógépre. Jelenleg az információáramlás ilyen módszerei átadják a helyét a hálózati technológiáknak. Azok. a számítógépek valamilyen módon kapcsolódnak egymáshoz, és a felhasználónak lehetősége van információkat továbbítani a célállomásra anélkül, hogy felállna az asztaltól.

Összesített számítógépes eszközök Az egymással kommunikálni képes hálózatot általában számítógépes hálózatnak nevezik. A legtöbb esetben kétféle számítógépes hálózat létezik: helyi (LAN - LocalAreaNetwork) és globális (WAN - Wide-AreaNetwork). Az osztályozás egyes változataiban számos további típust is figyelembe vesznek: városi, regionális stb., Azonban ezek a típusok (lényegükben) a legtöbb esetben különféle léptékű globális hálózatok változatai. A hálózatok helyi és globális földrajzi osztályozásának leggyakoribb változata. Azok. ebben az esetben a helyi hálózat egy korlátozott területen (ugyanabban az épületben vagy szomszédos épületekben) elhelyezett, véges számú számítógép összessége, amelyet olyan információs csatornák kötnek össze, amelyek Magassebességés az adatátvitel megbízhatósága, és egymással összefüggő feladatok komplex megoldására szolgál.

Számítógépes hálózati hardver. A helyi hálózatok topológiái

A helyi hálózaton belül működő előfizetők (felhasználók) összes számítógépének képesnek kell lennie egymással kölcsönhatásba lépni, pl. kapcsolódjanak egymáshoz. Az ilyen kapcsolatok szervezésének módja jelentősen befolyásolja a helyi hálózat jellemzőit, és topológiájának (architektúrának, konfigurációnak) nevezik. Vannak fizikai és logikai topológiák. A helyi hálózat fizikai topológiája alatt a hálózatot alkotó számítógépek fizikai elhelyezkedését értjük, és azt, ahogyan azok vezetékekkel kapcsolódnak egymáshoz. A logikai topológia határozza meg az információ áthaladásának módját, és nagyon gyakran nem esik egybe a helyi hálózat előfizetőinek összekapcsolására választott fizikai topológiával.

A helyi hálózatok fizikai topológiái

Négy alapvető fizikai topológiát használnak a helyi hálózatok kiépítéséhez.

A busz topológia (1. ábra) azt jelenti, hogy az összes számítógépet egyetlen közös vezetőhöz kell csatlakoztatni. Mindkét végén egy ilyen karmester van elhelyezve speciális megfelelő eszközöket terminátoroknak nevezzük. Ennek a topológiának a fő előnye az alacsony költség és a könnyű telepítés. A hátrányok közé tartozik a hiba helyének lokalizálásának nehézsége és az alacsony megbízhatóság: a kábel bárhol sérülése a hálózatban lévő összes számítógép közötti információcsere megszakadásához vezet. Az elektromos jel terjedésének természetéből adódóan még akkor is, ha az információt cserélni próbáló két számítógép fizikailag össze van kötve, ha a busz ilyen "szakadásának" egyik végén nincs lezáró, a kommunikáció megtörténik közöttük. légy lehetetlen.

A gyűrűtopológiában (2. ábra) minden hálózati előfizető két közeli előfizetőhöz csatlakozik. Az előnyök és hátrányok hasonlóak a busz topológiánál tárgyaltakhoz.

A csillag topológia magában foglalja egy külön kábel lefektetését a hálózat minden számítógépéhez, amely összeköti az összes hálózati előfizetőt egy bizonyos központtal. A csillag középpontjaként egy számítógép vagy egy speciális összekötő eszköz, az úgynevezett hub működhet (3. ábra). Ennek a topológiának az előnye a nagyobb megbízhatóság. Bármely vezető megszakadása csak egy előfizetőt "lekapcsol le". Ennek a topológiának a szűk keresztmetszete a hub. Ha megszakad, a teljes hálózat blokkolva van. Hátránya a magasabb berendezések költsége (figyelembe véve a vezetékek teljes hosszának növekedését a korábbi topológiákhoz képest, valamint a kiegészítő berendezések - a hub - költségét).

Az információcsere megbízhatósága és sebessége szempontjából a legjobb teljesítmény teljesen összekapcsolt topológiával rendelkezik (4. ábra). Ebben az esetben a hálózati előfizetők külön kommunikációs csatornát kapnak a többi előfizetővel. A költségek szempontjából azonban ez a topológia veszít az összes többi lehetőséggel szemben.

A felsorolt topológiák alapvetőek. A különböző szervezetekben létrehozott helyi hálózatok többsége összetettebb felépítésű, és a fenti topológiák különféle kombinációi.

A helyi hálózatok logikai topológiái

A logikai topológia határozza meg az információ számítógépes hálózaton történő elosztásának természetét. Amikor az információ egy hálózati előfizetőtől egy másik előfizetőhöz kerül továbbításra, ez az információ megfelelően „össze van készítve”. A továbbított adatok szabványos töredékekre (csomagok, datagramok) vannak formázva. A ténylegesen továbbított adatokon (számok, szövegek, képek stb.) kívül a cím (az információ vevőjének vagy mindkét vevőnek és adónak), vezérlő információ (hogy ellenőrizni tudja, hogy a csomagot teljes egészében vagy csak részben vették) és számos egyéb információ. Tekintsük a helyi számítógépes hálózatok logikai topológiáinak három fő változatát.

A logikai busz minden előfizető számára egyenlő hozzáférést határoz meg a hálózathoz. Ebben az esetben az adó egy információcsomagot tesz ki a hálózat elé, és minden más előfizető, aki "hallja" a továbbított információt, elemzi azt. Ha az előfizető megtalálja a címét a csomagban, ezt az információt „magára hagyja”, ha a címről kiderült, hogy valaki másé, figyelmen kívül hagyja. Ha az egyik előfizető általi információtovábbítás pillanatában egy másik előfizető „belemegy a beszélgetésbe”, a csomagok átfedik egymást, ezt ütközésnek nevezzük. Az ütközések a csomagok „keveréséhez” vezetnek, és képtelenség kideríteni, „ki mit mondott”. Miután talált egy ütközést, az adó előfizető egy véletlenszerű időtartamra "elnémul", majd megismétli az információtovábbítási kísérletet. Ha a hálózatban nagyon sok előfizető van, az ütközések valószínűsége drámaian megnő, és a hálózat működésképtelenné válik.

A logikai gyűrű azt feltételezi, hogy az információ egy teljes "körön" megy keresztül, és eljut a forráshoz, pl. arra a pontra, ahonnan küldték. Ebben az esetben minden előfizető összehasonlítja a "címzett" címét a sajátjával. Ha a címek megegyeznek, az információ a pufferbe másolódik, a csomag „elért a rendeltetési helyre” jelzéssel és átkerül a következő előfizetőnek. Ha a címek nem egyeznek, a csomag jelölés nélkül kerül továbbításra. Amikor az előfizető megkapta a „saját kezével” küldött és „elfogadva” megjelölésű csomagot, azt nem továbbítja, és egy másik hálózati előfizető kezdheti meg a munkát.

A logikai csillag topológia (és változata - egy fa) arra összpontosít, hogy kapcsolók segítségével kommunikációs csatornát hozzon létre a vevő és az adó között. Azok. kapcsoló hiányában még két hálózati előfizető esetén sem lehet egymással kommunikálni. Amikor egyik előfizetőtől a másikhoz adatot viszünk át, az összes többi megvárja az átvitel végét.

Csatlakozók

Jelenleg többféle vezetéket használnak a helyi hálózatokban. Az átvitt jel fizikai természete szerint megkülönböztetünk elektromos vezetőket és optikai vezetőket. Ezenkívül a helyi hálózatok vezeték nélküli csatornákon keresztüli szervezésére szolgáló berendezések is használhatók.

Koaxiális kábel

A koaxiális kábel (5. ábra) egy árnyékoló fonatba zárt vezető. A vezetéket cső alakú szigetelő védi a fonattal való érintkezéstől. Fontos jellemző kábelrendszerek általában és koaxiális kábel különösen a karakterisztikus impedancia vagy impedancia. A helyi hálózatok 50 ohmos koaxiális kábelt és (sokkal ritkábban) 93 ohmos impedanciás kábelt használnak az ARCnet hálózatokban. Kétféle koaxiális kábel létezik: vastag (kb. 10 mm külső átmérő) és vékony (kb. 5 mm külső átmérő). Az azonos értékű hullámimpedancia mellett a vastag és vékony koaxiális kábel eltérő tulajdonságokkal rendelkezik a kábelszegmens hosszát és a támogatott hálózati előfizetők számát tekintve. A vastag koaxiális kábel maximális szegmenshossza 500 méter, maximális összeget csatlakozási pontok 100. Vékony koaxiális kábelnél a maximális szegmenshossz 185 méter, a csatlakozási pontok maximális száma 30.

A "hálózati technológia" kifejezést leggyakrabban a fent leírt szűk értelemben használják, de néha kiterjesztett értelmezése a hálózatépítés bármely eszköze és szabálya, például "végponttól végpontig terjedő útválasztási technológia", " biztonságos csatorna technológia", "IP technológia". hálózatok."

Azokat a protokollokat, amelyek alapján egy bizonyos technológia hálózatát (szűk értelemben) építik, kifejezetten közös munkára fejlesztették ki, ezért a hálózatfejlesztőnek nincs szüksége további erőfeszítésekre az interakció megszervezéséhez. A hálózati technológiát néha úgy emlegetik alapvető technológiák, szem előtt tartva, hogy minden hálózat alapja ezekre épül. Az Ethernet mellett az olyan jól ismert helyi hálózati technológiák, mint a Token Ring és az FDDI, vagy az X.25 területi hálózati technológiák és a frame relay példaként szolgálhatnak az alapvető hálózati technológiákra. A működő hálózathoz ebben az esetben elegendő egyetlen alaptechnológiához kapcsolódó szoftverek és hardverek beszerzése - hálózati adapterek illesztőprogramokkal, hubokkal, kapcsolókkal, kábelrendszerrel stb. - és csatlakoztatni őket a szabvány követelményeinek megfelelően. ezt a technológiát.

Szabványos LAN technológiák létrehozása

A 80-as évek közepén a helyi hálózatok helyzete drámaian megváltozott. Szabványos technológiákat hoztak létre a számítógépek hálózathoz csatlakoztatására - Ethernet, Arcnet, Token Ring. A személyi számítógépek erőteljes ösztönzőként szolgáltak fejlődésükhöz. Ezek a sorozatgyártású termékek ideális elemei voltak a hálózatépítésnek – egyrészt elég erősek voltak a hálózati szoftverek futtatásához, másrészt nyilvánvalóan össze kellett egyesíteniük a feldolgozási erejüket az összetett problémák megoldásához, valamint külön drága perifériákat kellett biztosítaniuk. és lemeztömbök. Ezért a személyi számítógépek kezdtek túlsúlyba kerülni a helyi hálózatokban, nemcsak mint kliens számítógépek, hanem mint adattároló és feldolgozó központok, azaz hálózati szerverek is, kiszorítva a mini- és nagyszámítógépeket ezekből az ismert szerepekből.

A lokális hálózatok a globális hálózatokhoz képest sok új dolgot hoztak a felhasználók munkájának megszervezésébe. A megosztott erőforrásokhoz való hozzáférés sokkal kényelmesebbé vált – a felhasználó egyszerűen megtekintheti az elérhető erőforrások listáját, és nem emlékszik az azonosítókra vagy a nevükre. Miután csatlakozott egy távoli erőforráshoz, a helyi erőforrásokkal való munkavégzéshez a felhasználó számára már ismert parancsokkal lehetett dolgozni. Az ilyen haladás következménye és egyben mozgatórugója az volt, hogy rengeteg nem professzionális felhasználó jelent meg, akiknek egyáltalán nem kellett speciális (és meglehetősen összetett) parancsokat megtanulniuk a hálózatépítéshez. A helyi hálózatok fejlesztői pedig lehetőséget kaptak mindezen kényelemek megvalósítására a kiváló minőségű kábeles kommunikációs vonalak megjelenése következtében, amelyeken még az első generációs hálózati adapterek is 10 Mbps adatátviteli sebességet biztosítottak.

Modern tendenciák

A helyi hálózatok is változnak. A számítógépeket összekötő passzív kábel helyett sokféle kommunikációs berendezés jelent meg bennük nagy mennyiségben - switchek, routerek, átjárók. Az ilyen berendezéseknek köszönhetően lehetővé vált nagy vállalati hálózatok kiépítése több ezer számítógépből és összetett szerkezetből. Újra megélénkült az érdeklődés a nagy számítógépek iránt, főként azért, mert miután alábbhagyott a személyi számítógépek könnyű használhatóságával kapcsolatos eufória, világossá vált, hogy a több száz szervert tartalmazó rendszereket nehezebb karbantartani, mint néhány nagy számítógépet. Ezért az evolúciós spirál új fordulóján a nagyszámítógépek elkezdtek visszatérni a vállalati számítástechnikai rendszerekbe, de már teljes értékű hálózati csomópontokként, amelyek támogatják az Ethernetet vagy a Token Ringet, valamint a TCP / IP protokoll veremét, amely a de. facto hálózati szabvány az internetnek köszönhetően.

Egy másik nagyon fontos trend is megjelent, amely egyaránt érinti a helyi és a globális hálózatokat. Olyan információkat kezdtek feldolgozni, amelyek korábban szokatlanok voltak a számítógépes hálózatok számára - hang, videoképek, rajzok. Ez változtatásokat igényelt a protokollokon, a hálózati operációs rendszereken és a kommunikációs berendezéseken. Az ilyen multimédiás információk hálózaton keresztüli továbbításának összetettsége az adatcsomagok átvitelének késleltetésére való érzékenységével függ össze – a késések általában az ilyen információk torzulásához vezetnek a hálózat végpontjaiban. Mivel a hagyományos számítógépes hálózati szolgáltatások, mint például a fájlátvitel vagy az e-mail késleltetésre nem érzékeny forgalmat generálnak, és minden hálózati elemet ennek figyelembevételével terveztek, a valós idejű forgalom megjelenése nagy problémákhoz vezetett.

Manapság a hálózatok és hálózati technológiák a világ minden részén összekötik az embereket, és hozzáférést biztosítanak számukra a világ legnagyobb luxusához, az emberi kommunikációhoz. Az emberek zavartalanul kommunikálnak és játszanak a világ más részein élő barátaikkal.

A folyamatban lévő események pillanatok alatt ismertté válnak a világ minden országában. Mindenki csatlakozhat az internethez, és közzéteheti információinak részét.

Hálózati információs technológiák: gyökereik

A múlt század második felében az emberi civilizáció kialakította két legfontosabb tudományos és műszaki ágát - a számítógépet és a Körülbelül negyed évszázada mindkét ág egymástól függetlenül fejlődött, és ezek keretein belül számítógépes és távközlési hálózatok jöttek létre, illetőleg. A 20. század utolsó negyedében azonban az emberi tudás e két ágának evolúciója és egymásbahatolása következtében kialakult az, amit „hálózati technológia” kifejezésnek nevezünk, amely a „hálózati technológia” általánosabb fogalmának egy alszaka. információs technológia”.

A világban való megjelenésük következtében új technológiai forradalom ment végbe. Ahogy néhány évtizeddel azelőtt, hogy a Föld felszínét nagysebességű autópályák hálózata borította, a múlt század végén minden országot, várost és falut, vállalkozást és szervezetet, valamint az egyes lakásokat "információ" kötötte össze. autópályák". Egyúttal mind a számítógépek közötti különféle adatátviteli hálózatok elemeivé váltak, amelyekben bizonyos információátviteli technológiákat implementáltak.

Hálózati technológia: koncepció és tartalom

A hálózati technológia elegendő az információ megjelenítésére és továbbítására vonatkozó teljes szabályrendszer felépítéséhez, amelyet úgynevezett "standard protokollok" formájában valósítanak meg, valamint hardver- és szoftver eszközök, beleértve a hálózati adaptereket meghajtókkal, kábelekkel és FOCL-lel, különféle csatlakozókat (csatlakozókat).

Ennek az eszközkészletnek az "elégségessége" annak minimalizálását jelenti, miközben fenntartja a működőképes hálózat kiépítésének lehetőségét. Fejlesztési potenciállal kell rendelkeznie, például olyan alhálózatok létrehozásával, amelyek különböző szintű protokollokat, valamint speciális kommunikátorokat igényelnek, amelyeket általában "útválasztóknak" neveznek. A fejlesztést követően a hálózat megbízhatóbbá és gyorsabbá válik, de annak az árán, hogy az alapját képező maghálózati technológiára építenek.

A "hálózati technológia" kifejezést leggyakrabban a fent leírt szűk értelemben használják, de gyakran tágan értelmezik, mint egy bizonyos típusú hálózatok kiépítésére szolgáló eszközök és szabályok összességét, például "helyi számítógépes hálózati technológia".

A hálózati technológia prototípusa

A számítógépes hálózat első prototípusa, de maga a hálózat még nem, a 60-80-as években volt. múlt századi többterminálos rendszerek. Egy monitor és egy billentyűzet kombinációját képviseli hosszútáv A terminálok elhagyták az ICC helyiségeit és szétszórták az egész épületet a nagy számítógépekről, és telefonmodemeken vagy dedikált csatornákon keresztül csatlakoztak hozzájuk.

Ugyanakkor az ITC-nél magán a számítógép kezelője mellett minden terminálhasználó lehetőséget kapott arra, hogy a billentyűzetről beírja a feladatait, és monitoron kísérje figyelemmel azok végrehajtását, néhány feladatkezelési műveletet is végrehajtva. Olyan rendszerek, amelyek megvalósítják mind az időmegosztó algoritmusokat, mind kötegelt feldolgozás távoli munkabejegyzési rendszernek nevezték.

globális hálózatok

A többterminális rendszereket követve a 60-as évek végén. 20. század jött létre, és az első típusú hálózatok - a globális számítógépes hálózatok (GCN). Az egy példányban létező, egyedi adatokat és szoftvereket tároló szuperszámítógépeket telefonhálózatok és modemek segítségével kötötték össze a tőlük akár több ezer kilométeres távolságra elhelyezett nagy számítógépekkel. Ezt a hálózati technológiát korábban többterminálos rendszerekben tesztelték.

Az első GKS 1969-ben az ARPANET volt, amely az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumában működött, és különböző típusú számítógépeket kombinált különböző operációs rendszerekkel. Kiegészítő modulokkal voltak felszerelve a hálózatban lévő összes számítógépen közös kommunikáció megvalósítására. Ezen alakultak ki a ma is használt hálózati technológiák alapjai.

Az első példa a számítógépes és távközlési hálózatok konvergenciájára

A GKS a régebbi és globálisabb telefonhálózatoktól örökölte a kommunikációs vonalakat, mivel az új távolsági vonalak létesítése nagyon költséges volt. Ezért sok éven át analóg telefoncsatornákat használtak az átvitelhez Ebben a pillanatban ideje csak egy beszélgetésre. A digitális adatok továbbítása rajtuk keresztül nagyon alacsony (tíz kbps) sebességgel történt, és a lehetőségek az adatfájlok és e-mailek továbbítására korlátozódtak.

Azonban miután örökölt telefonvonalak A kommunikáció során a GKS nem az áramköri kapcsolás elvén alapuló fő technológiát alkalmazta, amikor minden egyes előfizetőpárhoz állandó sebességű csatornát osztottak ki a kommunikációs munkamenet teljes időtartamára. A GCS új, a csomagkapcsolás elvén alapuló számítógépes hálózati technológiákat alkalmazott, amelyekben az adatokat kis csomagok formájában, állandó sebességgel adják ki egy kapcsolatlan hálózatba, és a hálózatba beágyazott címkódok segítségével fogadják a címzettjeik. csomagfejlécek.

A LAN-ok elődei

A 70-es évek végén jelent meg. 20. század Az LSI alacsony költségű és gazdag miniszámítógépek létrehozásához vezetett funkcionalitás. Elkezdtek igazán versenyezni a nagyszámítógépekkel.

A PDP-11 család miniszámítógépei széles körű népszerűségre tettek szert. Mindenbe elkezdték telepíteni őket, még a nagyon kicsi termelési egységekben is a műszaki folyamatok és az egyes technológiai berendezések irányítására, valamint a vállalatirányítási részlegekre az irodai feladatok ellátására.

Megjelent a vállalaton belül elosztott számítógépes erőforrások koncepciója, bár minden miniszámítógép továbbra is önállóan működött.

A LAN hálózatok megjelenése

A 80-as évek közepére. 20. század olyan technológiákat vezettek be, amelyek a miniszámítógépek hálózatokba egyesítésére szolgálnak adatcsomag-kapcsoláson alapulóan, mint a GCS-ben.

Egyetlen vállalati hálózat, az úgynevezett LAN kiépítését szinte triviális feladattá tették. Létrehozásához csak hálózati adaptereket kell vásárolnia a kiválasztott LAN technológiához, például Ethernet, szabványos kábelrendszer, szereljen csatlakozókat (aljzatokat) a kábeleire, és csatlakoztassa az adaptereket a miniszámítógéphez, illetve ezekkel a kábelekkel egymáshoz. Ezután az egyik operációs rendszert telepítették a számítógép-kiszolgálóra, amelyet a LAN hálózat megszervezésére terveztek. Ezt követően működni kezdett, és az egyes új miniszámítógépek későbbi csatlakoztatása nem okozott gondot.

Az internet elkerülhetetlensége

Ha a miniszámítógépek megjelenése lehetővé tette a terjesztést számítógépes erőforrások egyenletesen a vállalkozások területén, majd a megjelenés a 90-es évek elején. A PC fokozatosan megjelenésükhöz vezetett, először bármely tudásmunkás minden munkahelyén, majd az egyes emberi lakásokban.

A PC viszonylagos olcsósága és nagy megbízhatósága először erőteljes lendületet adott a LAN-hálózatok fejlődésének, majd egy globális számítógépes hálózat - az Internet - kialakulásához vezetett, amely ma a világ minden országát lefedte.

Az internet mérete havonta 7-10%-kal nő. Ez az a mag, amely összekapcsolja egymással a vállalkozások és intézmények különböző helyi és globális hálózatait szerte a világon.

Ha az első szakaszban az adatfájlokat és üzeneteket főként az interneten keresztül továbbították Email, akkor ma már főként távoli hozzáférést biztosít az elosztott információforrásokhoz és elektronikus archívumok, kereskedelmi és nem kereskedelmi információs szolgáltatásokhoz számos országban. Ingyenes hozzáférésű archívuma a tudás és az emberi tevékenység szinte minden területéről tartalmaz információkat – a tudomány új irányaitól az időjárás-előrejelzésekig.

A LAN hálózatok alapvető hálózati technológiái

Köztük van alapvető technológiák, amelyre egy adott hálózat alapja felépíthető. Ilyenek például a jól ismert LAN-technológiák, mint az Ethernet (1980), a Token Ring (1985) és az FDDI (80-as évek vége).

A 90-es évek végén. Az Ethernet technológia vezető szerepet tölt be a LAN-hálózati technológiában, ötvözi klasszikus változatát akár 10 Mbps-os sebességgel, valamint a Fast Ethernetet (100 Mbps-ig) és a Gigabit Ethernetet (1000 Mbps-ig). Valamennyi Ethernet technológia hasonló működési elvekkel rendelkezik, amelyek leegyszerűsítik karbantartásukat és az ezekre épülő LAN hálózatok integrációját.

Ezzel párhuzamosan a fenti hálózati funkciókat megvalósító hálózati funkciókat szinte minden számítógépes operációs rendszer kernelébe kezdték beépíteni a fejlesztőik. Információs technológia. Még olyan speciális kommunikációs operációs rendszerek is léteztek, mint a Cisco Systems IOS.

Hogyan fejlődtek a GCS technológiák

Az analóg telefoncsatornákon lévő GKS-technológiákat a bennük lévő magas torzítás miatt az adatok megfigyelésére és helyreállítására szolgáló összetett algoritmusok különböztették meg. Példa rájuk a 70-es évek elején kifejlesztett X.25 technológia. 20. század Korszerűbb hálózati technológiák a frame relay, ISDN, ATM.

Az ISDN egy mozaikszó, amely az Integrated Services Digital Network rövidítése, és lehetővé teszi a távoli videokonferenciát. Távoli hozzáférés ISDN-adapterek telepítésével biztosítható a számítógépre, amelyek sokszor gyorsabban működnek, mint bármely modem. Létezik olyan speciális szoftver is, amely lehetővé teszi, hogy a népszerű operációs rendszerek és böngészők együttműködjenek az ISDN-nel. De a berendezések magas költsége és a speciális kommunikációs vonalak lefektetésének szükségessége akadályozza ennek a technológiának a fejlődését.

A WAN technológiák ezzel együtt fejlődtek telefonhálózatok. A digitális telefónia megjelenése után kifejlesztették a Plesiochronous Digital Hierarchy (PDH) technológiát, amely akár 140 Mbps-os sebességet is támogat, és amelyet a vállalatok saját hálózataik létrehozására használnak.

Új technológia Szinkron digitális hierarchia (SDH) a 80-as évek végén. 20. század kiterjesztett áteresztőképesség digitális telefoncsatornák akár 10 Gb / s, és sűrű hullámosztásos multiplexelés (DWDM) technológia - akár több száz Gb / s, sőt akár több Tb / s.

Internetes technológiák

A hipertext nyelv (vagy HTML-nyelv) használatán alapuló hálózat - egy speciális jelölőnyelv, amely attribútumok (címkék) rendezett halmaza, amelyet az internetes oldalak fejlesztői előre beágyaznak minden oldalukba. Természetesen ebben az esetben nem azokról a szöveges vagy grafikus dokumentumokról (fotókról, képekről) beszélünk, amelyeket a felhasználó már „letöltött” az internetről, amelyek a számítógépének memóriájában vannak és szövegen keresztül megtekinthetők, ill. a programokon -böngészőkön keresztül megtekintett, úgynevezett weblapokról.

Az internetes webhelyek fejlesztői HTML-ben hozzák létre ezeket (ma már számos eszköz és technológia létezik ehhez a munkához, összefoglaló néven "webhelyelrendezés") weboldalak halmazaként, és a webhelyek tulajdonosai a tulajdonosoktól bérbe adott internetes szervereken helyezik el őket. memóriaszervereikről (úgynevezett "hoszting"). Éjjel-nappal dolgoznak az interneten, kiszolgálva a felhasználók kérését, hogy megtekintsék a rájuk feltöltött weboldalakat.

A felhasználói számítógépes böngészők, miután internetszolgáltatójuk szerverén keresztül hozzáfértek egy adott szerverhez, amelynek címe a kért internetes oldal nevében szerepel, hozzáférnek ehhez az oldalhoz. Továbbá, az egyes megtekintett oldalak HTML címkéit elemezve a böngészők a képernyőn olyan formában alakítják ki a képét, ahogyan azt az oldal fejlesztője tervezte - minden címsorral, betűtípus- és háttérszínnel, különféle betétekkel fotók, diagramok formájában, képek, stb.

Mi az - hálózati technológia? Miért van szükség rá? Mire használják? Ezekre, valamint számos más kérdésre választ adunk jelen cikk keretében.

Számos fontos paraméter

Átviteli sebesség. Ez a jellemző határozza meg, hogy egy adott időn belül mennyi információ (a legtöbb esetben bitben mérve) továbbítható a hálózaton.
Keret formátum. A hálózaton keresztül továbbított információ információs csomagokká egyesül. Ezeket kereteknek hívják.
Jelkódolás típusa. Ebben az esetben el kell dönteni, hogyan kell titkosítani az információt elektromos impulzusokban.
átviteli közeg. Ezt a jelölést az anyagra használják, általában ez egy kábel, amelyen keresztül az információáramlás történik, amely később megjelenik a monitor képernyőjén.
Hálózati topológia. Ez egy olyan szerkezet sematikus felépítése, amelyen keresztül az információ továbbításra kerül. Általában gumiabroncsot, csillagot és gyűrűt használnak.
Hozzáférés módja.

Mindezen paraméterek halmaza határozza meg a hálózati technológiát, mi az, milyen eszközöket használ és milyen jellemzőkkel rendelkezik. Ahogy sejtheti, nagyon sok van belőlük.

Általános információ

De mi is az a hálózati technológia? Hiszen ennek a fogalomnak a definíciója nincs megadva! Tehát a hálózati technológia szabványos protokollok, szoftverek és hardverek megállapodás szerinti halmaza, amely azokat a helyi hálózat kiépítéséhez elegendő mennyiségben valósítja meg. Ez határozza meg az adatátviteli közeg elérésének módját. Alternatív megoldásként az „alaptechnológiák” elnevezéssel is találkozhatunk. A cikk keretein belül a nagy szám miatt nem lehet mindegyiket figyelembe venni, így a legnépszerűbbekre lesz figyelmes: Ethernet, Token-Ring, ArcNet és FDDI. Kik ők?

Ethernet

Jelenleg ez a világ legnépszerűbb hálózati technológiája. Ha a kábel meghibásodik, akkor annak a valószínűsége, hogy őt használják, közel száz százalék. Az Ethernet biztonságosan a legjobb hálózati információs technológiák közé sorolható, ami az alacsony költségnek, a nagy sebességnek és a kommunikáció minőségének köszönhető. A legismertebb az IEEE802.3/Ethernet típus. De ez alapján két nagyon érdekes lehetőséget dolgoztak ki. Az első (IEEE802.3u/Fast Ethernet) 100 Mbps átviteli sebességet biztosít. Ennek az opciónak három módosítása van. Ezek különböznek egymástól a kábelhez használt anyagban, az aktív szegmens hosszában és az átviteli tartomány sajátos határaiban. De az ingadozások "plusz vagy mínusz 100 Mbit / másodperc" stílusban fordulnak elő. Egy másik lehetőség az IEEE802.3z/Gigabit Ethernet. Átviteli kapacitása 1000 Mbps. Ennek a változatnak négy módosítása van.

jelképes gyűrű

Hálózati információs technológia ebből a típusból egy megosztott kommunikációs közeg létrehozására szolgálnak, amely végül az összes csomópont egy gyűrűvé egyesülve jön létre. Ez a technológia csillaggyűrű topológián alapul. Az első fő, a második pedig kiegészítő. A hálózat eléréséhez a marker módszert használjuk. Maximális hossz gyűrűk lehet 4 ezer méter, és a csomók száma - 260 darab. Az adatátviteli sebesség nem haladja meg a 16 Mbps-t.

ArcNet

Ez az opció "busz" és "passzív csillag" topológiát használ. Ugyanakkor árnyékolatlan csavart érpárra és optikai kábelre is építhető. Az ArcNet egy igazi régi ember a hálózatépítés világában. A hálózat hossza akár 6000 méter is lehet, az előfizetők maximális száma pedig 255. Ennek a megközelítésnek azonban a fő hátránya az alacsony adatátviteli sebesség, amely mindössze 2,5 Mbps. De ezt a hálózati technológiát még mindig széles körben használják. Ez neki köszönhető magas megbízhatóság, alacsony költségű adapterek és rugalmasság. A más elvekre épülő hálózatok és hálózati technológiák nagyobb sebességgel rendelkezhetnek, de éppen az ArcNet magas adathozamának köszönhető, hogy ezt nem engedhetjük meg. Ennek a lehetőségnek az egyik fontos előnye, hogy a hozzáférési módot jogosultság delegálásával használja.

FDDI

Hálózat Számítógépes technológiák az ilyen típusú szabványos specifikációk egy száloptikát használó nagy sebességű adatarchitektúrához. Az FDDI-re nagy hatással volt az ArcNet és a Token-Ring. Ezért ez a hálózati technológia a meglévő fejlesztések alapján továbbfejlesztett adatátviteli mechanizmusnak tekinthető. Ennek a hálózatnak a gyűrűje elérheti a száz kilométert. A jelentős távolság ellenére a hozzá csatlakozó előfizetők maximális száma mindössze 500 csomópont. Meg kell jegyezni, hogy az FDDI rendkívül megbízhatónak tekinthető a fő és a tartalék adatútvonalak jelenléte miatt. Hozzáteszi a népszerűséget és a gyors adatátvitel lehetőségét - körülbelül 100 Mbps.

Technikai szempont

Miután átgondoltuk, mik a hálózati technológiák alapjai, mit használnak, most figyeljünk arra, hogyan működik minden. Kezdetben meg kell jegyezni, hogy a korábban megvizsgált lehetőségek kizárólag az elektronikus számítógépek csatlakoztatásának helyi eszközei. De vannak globális hálózatok is. Körülbelül kétszáz ilyen van a világon. Hogyan működnek a modern hálózati technológiák? Ehhez vegyük figyelembe a jelenlegi építési elvet. Tehát vannak olyan számítógépek, amelyek egy hálózatban egyesülnek. Hagyományosan előfizetői (fő) és kisegítő egységekre osztják őket. Az előbbiek minden információs és számítási munkával foglalkoznak. Rajtuk is múlik, hogy milyen hálózati erőforrások lesznek. A segédprogramok az információk átalakításával és kommunikációs csatornákon keresztüli továbbításával foglalkoznak. Tekintettel arra, hogy jelentős mennyiségű adatot kell feldolgozniuk, a szerverek megnövekedett teljesítménnyel büszkélkedhetnek. De minden információ végső címzettje továbbra is a közönséges gazdaszámítógépek, amelyeket leggyakrabban személyi számítógépek képviselnek. A hálózati információs technológiák az alábbi típusú szervereket használhatják:

Hálózat. Részt vesz az információátadásban.
Terminál. Biztosítja a többfelhasználós rendszer működését.
adatbázisok. Részt vesz az adatbázis lekérdezésének feldolgozásával többfelhasználós rendszerekben.

Áramkörkapcsolt hálózatok

A kliensek fizikai kapcsolata miatt jönnek létre az üzenetek továbbításának időpontjában. Hogy néz ki a gyakorlatban? Ilyen esetekben közvetlen kapcsolat jön létre információ küldésére és fogadására A pontból B pontba. Tartalmazza a sok (általában) üzenetküldési lehetőség egyikének csatornáit. A sikeres átvitelhez létrehozott kapcsolatnak változatlannak kell lennie a munkamenet során. De ebben az esetben elég erős hiányosságok jelennek meg. Tehát viszonylag sokáig kell várni a kapcsolatra. Ez magas adatátviteli költségekkel és alacsony csatornakihasználással jár együtt. Ezért az ilyen típusú hálózati technológiák használata nem általános.

Üzenetváltási hálózatok

Ebben az esetben az összes információt kis részletekben továbbítják. Közvetlen kapcsolat ilyen esetekben nem állapítják meg. Az adatátvitel az elérhető csatornák közül az első szabadon történik. És így tovább, amíg az üzenet meg nem érkezik a címzetthez. Ugyanakkor a szerverek folyamatosan részt vesznek az információk fogadásában, összegyűjtésében, ellenőrzésében és útvonalak kialakításában. És akkor továbbadják az üzenetet. Az előnyök közül meg kell jegyezni alacsony ár terjedés. De ebben az esetben még mindig vannak olyan problémák, mint pl alacsony sebesség valamint a számítógépek közötti valós idejű párbeszéd lehetetlensége.

Csomaghálózatok

Ez a mai napig a legfejlettebb és legnépszerűbb módszer. A hálózati technológiák fejlődése oda vezetett, hogy az információcsere ma már rögzített szerkezetű, rövid információs csomagokon keresztül történik. Kik ők? A csomagok az üzenetek olyan részei, amelyek megfelelnek egy bizonyos szabványnak. Kis hosszuk segít megelőzni a hálózat blokkolását. Ez csökkenti a sort a kapcsoló csomópontoknál. A kapcsolat gyors, a hibaarány alacsonyan tartható, a hálózat megbízhatóságának és hatékonyságának növelése terén jelentős magasságokat sikerült elérni. Azt is meg kell jegyezni, hogy az építési megközelítésnek többféle konfigurációja létezik. Tehát, ha a hálózat biztosítja az üzenetek, csomagok és csatornák váltását, akkor azt integrálnak nevezzük, azaz felbontható. A források egy része kizárólagosan felhasználható. Így egyes csatornák közvetlen üzenetek küldésére használhatók. A különböző hálózatok közötti adatátvitel során jönnek létre. Amikor az információküldési munkamenet véget ér, független főcsatornákra bomlik fel. Csomagtechnológia használatakor nagyszámú kliens, kommunikációs vonal, szerver és számos egyéb eszköz konfigurálása és koordinálása fontos. Ezt elősegíti a szabályok felállítása, amelyeket protokolloknak nevezünk. Az alapul szolgáló hálózati operációs rendszer részét képezik, és hardver- és szoftverszinten valósulnak meg.