Тақырыбы Компьютерлік желілер Дәріс жоспары 1 Компьютерлік желілердің

Тақырыбы: Компьютерлік желілер Дәріс жоспары: 1. Компьютерлік желілердің негізгі классификациясы және сипаттамалары 2. Желілер топологиясы 3. Ашық жүйелердің өзара байланыс моделі 4. Желінің негізгі компоненттері 1

Екі немесе одан да көп компьютерлерді физикалық біріктіргенде компьютерлік желі туындайды. Жалпы жағдайда, компьютерлік желі жасау үшін арнайы аппаратты қамтамасыздандыру – желілік қондырғы және арнайы бағдарламалық қамтамасыздандыру – желілік бағдарламалық құралдар керек. Деректерді жіберу үшін компьютерлер жіберу ортасы деп аталатын әртүрлі физикалық арналарды пайдаланады. 2

Компьютерлік желілердің барлық түрлерінің тағайындалуы екі функциямен анықталады: – Желінің бағдарламалық және аппараттық ресурстарының бірге қолданылуын қамтамасыздандыру; – Деректер базасына бірге қол жеткізуді қамтамасыздандыру. 3

• Мысалы, ЛВС барлық қатысушылары ортақ бір баспа қондырғысын – желілік принтерді немесе мысалы, бір ерекшеленген компьютердің қатаң дискісінің ресурстарын – файлдық серверды қатар қолдана алады. Егер желі қатысушылары үшін қатар қолдануға ерекшеленген арнайы компьютер болса, ол файлдық сервер деп аталады. 4

Компьютерлік желілердің классификациясы Территориалды таралу бойынша желілер түрлері: • Локальді желі (LAN - Local Area Network) – кәсіпорын, кеңсе, бір ұйымның шегіндегі желі. • Региональды желі (MAN - Metropolitan Area Network) – қала немесе облыс аумағындағы желі. • Глобальды желі (WAN - Wide Area Network) – мемлекет немесе мемлекеттер топтарының территориясындағы желі. 5

• Ақпаратты жіберу жылдамдығы бойынша компьютерлік желілер былай бөлінеді: • Төмен жылдамдықты желілер - 10 Мбит/с дейін; • Орташа жылдамдықты желілер - 100 Мбит/с дейін; • Жоғары жылдамдықты желілер - 100 Мбит/с жоғары. 6

• Жіберу ортасының типіне қарай желілер былай бөлінеді: • сымды (коаксиальды кабелде); • сымсыз, ақпаратты радиоканал бойынша немесе инфрақызыл диапазонда жіберу. 7

Компьютерлерді әрекеттестіруді ұйымдастыру тәсіліне қарай желілер былай ажыратылады: • бір рангылы желілер • ерекшеленген сервермен (иерархиялық желілер). 8

• Бір рангылы желінің барлық компьютерлер тең құқылы. Желінің кез келген тұтынушысы кез келген компьютерде сақталған деректерді алады. • Бір рангылы желілердің басты артықшылығы – орнату және эксплуатациялау қарапайымдылығы. • Басты кемшілігі – ақпаратты қорғау мәселелері қиындау. Сондықтан мұндай тәсіл компьютерлер саны аз желілер үшін және деректерді қорғау мәселесі принципиальды болмайтын жерлерде қолданылады. 9

• Иерархиялық желіде желі бойынша деректерді алмасуды және ресурстарды үлестірумен басқаратын бір немесе бірнеше сервер – компьютерлер ерекшеленеді. Сервер қызметіне қол жеткізе алатын кез келген компьютерді желі клиенті немесе жұмысшы станциясы дейді. • Иерархиялық желідегі сервер – бұл бөлінген ресурстардың тұрақты сақтау орны. Сервердің өзі жоғары деңгейлі иерархияның клиенті бола 10

• Ерекшеленген сервермен желі тиімді болып табылады, себебі желінің тұрақты құрылымын жасауға және ресурстарды рациональды үлестіруге мүмкіндік береді. Сондай-ақ ол деректерді қорғаудың жоғары деңгейіне ие. Иерархиялық желінің кемшілігіне мыналар жатады: • 1. Сервер үшін қосымша ОЖ қажеттілігі. • 2. Желіні орнатудың және модернизацияның жоғары күрделілігі. • 3. Сервер ретінде жеке компьютерді ерекшелеу қажеттілігі. 11

Қолданылу технологисы бойынша серверларды былай ажыратады: • файл-сервер архитектуралы желілер • клиент-сервер архитектуралы желілер 12

• Бірінші моделде көптеген бағдарламалар және деректер сақталған файлдық сервер қолданылады. Тұтынушы талабы бойынша оған қажетті бағдарлама және деректер жіберіледі. Ақпаратты өңдеу жұмысшы станциясында орындалады. • Клиент-сервер архитектуралы жүйелерде деректермен алмасу клиент-қосымшасы және сервер-қосымшасы арасында жүреді. Деректерді сақтау және өңдеу қуатты серверде жүргізіледі. Жұмысшы станция тек сұраныс нәтижелерін алады. 13

Желінің негізгі сипаттамаларына мыналар жатады: • Өткізу қабілеттілігі – уақыт бірлігінде желі арқылы жіберілетін деректердің максималь көлемі. Өткізу қабілеттілігі Мбит/с-пен өлшенеді. • Желінің реакция уақыты – желінің бағдарламалық қамтамасыздандыруы мен құралдары берілген арнамен ақпаратты жіберуге дайындалу уақыты. Желінің реакция уақыты миллисекундпен өлшенеді. 14

Желілер топологиясы деп кабель жүйесінің физикалық немесе электрлік конфигурациясын айтады. 1. “Ортақ Шина” топологиясы. Бұл жағдайда деректермен алмасу және қосылу ортақ шина деп аталатын ортақ байланыс арнасымен жүргізіледі: У-желі түйіні - компьютер, не желінің коммутирлеуші қондырғысы 15

• Мұндай схеманың басты артықшылығы арзандылығы және бөлме ішінде кабельді тасымалдау қарапайымдылығы болып саналады. • Ортақ шинаның кемшілігі оның төмен сенімділігінде: кабельдің кез келген ақауы бүкіл желіні тоқтатады. • Ортақ шинаның басқа кемшілігі оның жоғары емес өнімділігі, себебі мұндай қосылыс кезінде әрбір сәтте тек бір компьютер желіге деректер жібере алады. 16

2. “Жұлдыз” топологиясы. Бұл жағдайда компьютер желі центріндегі концентратор деп аталатын ортақ қондырғыға жеке кабель арқылы қосылады: 17

• Бұл топологияның басты артықшылығы – айтарлық үлкен сенімділік. Кабельмен жағымсыз жағдайдың кез келгені тек осы кабель жалғанған компьютерге қатысты және тек концентратордың жарамсыздығы бүкіл желіні істен шығара алады. • Жұлдыз топологиясының кемшілігіне концентраторды алу қажеттігінен желілік қондырғының аса жоғары құндылығы жатады. Жұлдыз локальды және де глобальды желілердегі байланыстардың топологиясының кең таралған түрі болып табылады. 18

3. “Сақина” топологиясы – желідегі деректер бір станциядан екіншісіне сақина бойынша тізбектей жіберіледі, әдетте бір бағытта: 19

• Сақина топологиялы желілерде арнайы шаралар қолдану керек, сесебі бір станция істен шыққанда немесе өшіп қалғанда басқа станциялар арасында байланыс арнасы үзіліп қалмауы тиіс. Бұл топологияның артықшылығы – басқару қарапайымдылығы, кемшілігі – екі түйін арасындағы арнадағы бұзылудан барлық желінің тоқтау мүмкіндігі. 20

4. Ұяшықты топологияға физикалық сызықтар қатар тұрған барлық компьютерлермен байланысты болатын біріктіру схемасы тән. 21

5. Аралас топология. Мұндай желілер үшін компьютерлер арасында тәуелсіз байланыстар тән. 22

Ашық жүйелердің өзара байланыс моделі Компьютерлік желілерді жасаудағы басты мәселе қондырғылардың электрлік және механикалық сипаттамалары бойынша сәйкестікті қамтамасыздандыру және деректерді кодтау жүйесі бойынша ақпараттық қамтамасыздандыру болып табылады. Бұл мәселені шешу OSI - Model of Open System Interconnections деп аталатын модель негізінде жатыр. OSI моделі ISO Халықаралық стандарттар институтының техникалық ұсыныстары негізінде жасалды. 23

• OSI моделіне сәйкес компьютерлік желілердің құрылысы түрлі деңгейде қарау керек (деңгейлердің жалпы саны – жетіге дейін). Ең жоғарғы деңгей – қолданбалы. Бұл деңгейде тұтынушы есептеуіш жүйемен өзара әрекеттеседі. Ең төменгі деңгей – физикалық. Ол қондырғылар арасында сигналдармен алмасуды қамтамасыз етеді. Байланыс жүйелеріндегі деректермен алмасу жоғарғы деңгейден төменгіге орын ауыстыру жолымен, сосын транспорттау және соңында қайтадан клиент компьютерінде төменнен жоғарғы деңгейге орын ауыстыру нәтижесінде жүреді. 24

25

Желінің негізгі компоненттері • Желінің негізгі компоненттері жұмысшы станциялары, серверлар, жіберуші орталар (кабельдер) және желілік қондырғылар болып табылады. • Жұмысшы станция деп желі тұтынушыларымен қолданбалы тапсырмалар жүзеге асатын желі компьютерлерін айтады. • Желі серверлары – бұл желілік ресурстарды үлестіруді басқару функцияларын орындайтын аппараттық-бағдарламалық жүйелер. Сервер ретінде локальды желінің басқа қондырғылармен қолданылатын ресурстары бар желіге қосылған компьютер бола алады. Сервер ретінде айтарлық қуатты 26 компьютерлер пайдаланылады.

• Жіберетін орталар (кабельдер) 1. Оралған жұп-бұл сымдардың оралған түрдегі орындалған кабель. Оралған жұп кіші мекемелер үшін сәйкес келеді. Берілген кабель кемшілігі - сигналдың өшуінің жоғары коэффициенті және электромагниттік кедергілерге жоғары сезімталдығы, сондықтан ЛВС-те оралған жұпты қолдану кезінде активті қондырғылар арасындағы максималь қашықтық 100 метрден аспауы керек. • 2. Коаксиальды кабель диэлектрик қабатымен оралған тұтас бір немесе оралған орталық өткізгіштен тұрады. Бұл тәсіл көп канальды болып саналады. Осылайша, дыбыстарды, видео сигналдарды және басқа деректерді жіберуге болады. Кабель ұзындығы 50 км-ге дейін жетуі мүмкін. 27

3. Оптосымды кабелдерде ақпаратты тасымалдаушы желімен модулденетін және сигнал формасын қабылдайтын желілік сәуле болып табылады. Мұндай кабелдерде каналдар саны көп. Бұл кабельдің кемшілігіне жоғары құндылығы және қосу күрделілігі жатады. 4. Радиотолқындар сымсыз локальды желілерде немесе көпірлер мен шлюздер арасында қолданылады. Бірінші жағдайда станциялар арасының максималь қашықтығы 200 - 300 м, екіншісінде – бұл қашықтық тура көрінер жерге дейін. Деректерді жіберу жылдамдығы - 2 Мбит/с. Сымсыз локальды желілер ЛС дамытуда перспективті бағыт болып саналады. Олардың артықшылығы – қарапайымдылық және мобилділік. 28

Желілік қондырғының келесі түрлері ажыратылады. • 1. Желілік карталар – бұл компьютердің аналық тақтайшасын кеңіту үшін қосылатын желіге сигналды жіберу және одан қабылдау үшін тағайындалған контроллерлар. • 2. Терминаторлар – бұл желі сигментінің ұштарында сигналдарды өшіруді жүргізетін 50 Ом номиналды резисторлар. 29

• 3. Концентраторлар (Hub) – бұл өзінің бір портына пакет алғанда қалған барлығына жіберетін кабельді жүйенің немесе «жұлдыз « топологиясының орталық қондырғысы. • 4. Қайталағыштар (Repeater)- желі қондырғысы, кіретін ұқсас желі сигналының формасын қайта қалыптастырады және күшейтеді. Қайталағыш екі сегментті қосу үшін электрлік деңгейде әрекет етеді. 30

• 5. Коммутаторлар (Switch) - желілік трафикті келген пакетті оны алушының мекен-жайын анықтау үшін анализдеу (сәйкесінше тек оған жеткізіледі) есебінен қысқартатын кабельді жүйенің орталық қондырғысы. • Коммутаторларды пайдалану қымбатқа түседі, алайда өнімді шешім болып табылады. Коммутатормен құрылған желілер бірнеше жүздеген машиналарды қамти алады және бірнеше километрге созылуы мүмкін. 31

• 6. Маршрутизаторлар (Router)желілік деңгейде жұмыс істейтін және пакеттерді бір желіден екіншісіне маршруттауға, сондай-ақ кең хабарламаларды фильтрлеуге мүмкіндік беретін желінің стандартты қондырғылары. • 7. Көпірлер (Bridge)-өзінің физикалық ұзындығымен шектелген екі жеке сегментті қосатын және олардың арасында трафикті жіберетін желі қондырғысы. Көпірлер басқа типті кабель үшін сигналды күшейтеді және конвертрлейді. 32

• 8. Шлюздар (Gateway) – бұл бірыңғай желілер және желілік қондырғыларды біріктіретін бағдарламалық-аппараттық комплекстер. Шлюздар протоколдарды айыру немесе мекен-жай жүйесінің мәселелерін шешуге мүмкіндік береді. Олар OSI моделінің сеансты, жеткізуші және қолданбалы деңгейлерде әрекет етеді. • 9. Мультиплексорлар – бұл бірнеше жүздеген абоненттік желілерді құптайтын орталық офистің қондырғылары. Мультиплексорлар абоненттік мәліметтерді телефон желілерімен Internet-ке жіберу үшін бір ғана жоғары жылдамдықты каналға бар трафикті жинақтай отыра жібереді және 33 алады.

• 10. Желіаралық экрандар (firewall, брандмауэрлар) – бұл локальды желіге түскен және одан шығатын ақпаратты бақылауды жүзеге асыратын және ақпаратты фильтрлеу арқылы локальды желіні қорғауды қамтамасыз ететін бағдарламалық және желілік қондырғылар. Әдетте желіаралық экрандар Internet қосылатын корпоративті желіге кіруден қорғайды және конфиденциал ақпаратқа қол жеткізу мүмкіндігін болдырмайды. 34