Kompiuteri ų tinklai . Vietiniai tinklai (LAN)

1. Kompiuterių tinklai. Vietiniai tinklai (LAN) • Kompiuterių tinklo samprata; • Kompiuterių tinklų tipai; • Tinklų konfigūracijos; • Vietinių tinklų topologija; • Vietinių tinklų technologijos; • Kompiuterių resursų pasiskirstymas tinkle;

2. Kompiuterių tinklo samprata Kompiuterių tinklas – tai sujungtų įrenginių seka, skirta duomenims perduoti. Kiekvienas įrenginys tinkle vadinamas mazgu. Tinklo mazgas gali apimti įvairių tipų įrenginius, pavyzdžiui, kompiuterius, spausdintuvus, išorinės atminties įtaisus, komutatorius, maršrutizatorius. Mazgai gali būti kelių metrų ar kelių tūkstančių kilometrų atstumu. Tinklu perduodamų duomenų visuma dažnai vadinama srautu. Svarbiausios kompiuterių tinklo funkcijos yra šios: - duomenų sukūrimas ir paruošimas perduoti; - duomenų kodavimas; - duomenų perdavimo trajektorijos nustatymas; - duomenų perdavimas; - duomenų dekodavimas; - duomenų priėmimas.

3. Kompiuterių tinklų tipai • Privatus (private) • Tai vienos organizacijos tinklas, jungiantis jos kompiuterius, telefono stoteles, kitus komunikacinius įrenginius. Gali būti naudojamos nuosavos fizinės ryšio linijos bei nuomojami ryšio kanalai viešuosiuose ir tarptautiniuose tinkluose. • Viešasis (public) • Tai valstybinių organizacijų bei telekomunikacines paslaugas teikiančių firmų tinklai, suteikiantys galimybes dideliais atstumais perduoti garsą, balsą, vaizdą ir duomenis. Viešiesiems tinklams taip pat priskiriami telefono tinklai ir transliaciniai (radijas, televizija) tinklai. • Tarptautinis (international) • Tai tinklai, jungiantys atskirų valstybių viešuosius tinklus ir suteikiantys galimybę perduoti garsą, balsą, vaizdą ir duomenis visame pasaulyje

4. Tinklų konfigūracijos: • vietinis tinklas (Local Area Network – LAN) • globalus, ryšių tinklas (Wide Area Network -WAN)

5. Vietinis (lokalus – LAN) tinklas Vietinis tinklas(VK)– tai didelio greičio, įvairaus dydžio ir sudėtingumo informacijos perdavimo sistema, apimanti tam tikrą skaičiųmazgų, išdėstytų viename ar keliuose pastatuose ar nedidelėje teritorijoje. Šiuolaikinis VK tinklas – tai kompiuterių, kabelių ir tinklo kortų (adapterių) visuma, kurią valdo tinklinė operacinė sistema (TOS) bei taikomoji programinėįranga. Kompiuteriai per tinklo adapterio kortą (t. y. specialią tinklo sąsają analogišką kitų periferiniųįrenginių, pvz., monitoriaus ar nuoseklios sąsajos kortoms) kabeliais sujungiami tarpusavyje. Kompiuteriuose šalia vietinės operacinės sistemos instaliuojama tinklinė operacinė sistema (TOS). Jos pagalba kompiuteriai gali sąveikauti tarpusavyje. Dauguma dabartiniųOS turi vietinio tinklo valdymo funkcijas ir papildomos TOS nereikia.

6. Vietinių tinklų paslaugos Vietiniai tinklai suteikia vartotojams pakankamai daug paslaugų: 1. Bendras resursų naudojimas: keli vartotojai gali vienu metu dirbti su tuo pačiu failu, (pavyzdžiui dokumentu); 2. Failų perdavimas: galima kopijuoti, perkelti bet kokius failus iš vieno kompiuterio į kitą; 3. Bendras programinės įrangos naudojimas: tą pačią taikomąją programą gali naudoti keli vartotojai vienu metu; 4.Duomenų įvedimas tuo pačiu metu: specialių tinklinių programų pagalba keli vartotojai gali įvedinėti duomenis toms pačioms programoms vienu metu (pavyzdžiui, pildyti sandėlio žurnalą); 5. Bendras spausdinimo įrenginių naudojimas: keli vartotojai gali naudoti tą patį spausdinimo įrenginį; 6.Vietinio elektroninio pašto ryšys tarp tinklo vartotojų.

7. Vietinių tinklų topologija Tinklo topologija yra tinklo kompiuterių sujungimo ryšio kanalais loginė schema. Yra trys pagrindiniai topologijos tipai: - magistralė, - žiedas, - žvaigždė. Dideli vietiniai tinklai organizuojami taikant mišrią topologiją.

8. Magistralė Magistralės topologija naudoja vieną bendrą visam tinklui perdavimo kanalą (paprastai koaksialųjį, ar optinį kabelį). Visi kompiuteriai sujungiami tiesiogiai prie šio kanalo, duomenys perduodami kanalu į abi puses. Pagrindinis šio jungimo būdo trūkumas yra tai, kad pažeidimas vienoje vietoje išveda iš rikiuotės visą tinklą. Dažniausiai naudojamas užimtumo aptikimo arbitražo metodas (Ethernet). Ši topologija plačiai buvo naudojama pradinėje VK plitimo stadijoje, kai kabeliai buvo pakankamai brangūs, nebuvo pigių ir patikimai veikiančių tinklo išsišakojimo įrenginių

9. Žiedas Žiedo topologijai būdingas uždaras tinklas, sudarantis nenutrūkstamąžiedą. Pradėję judėti viename žiedo taške, duomenys galų gale grįžta į pradžią: t. y. duomenys perduodami viena kryptimi (skirtingai nuo žvaigždės, būtinas nenutrūkstantis kelias tarp visų kompiuterių, nes pažeidus tinklą vienoje vietoje, jis, kaip ir magistralės atveju, nustoja veikęs. Dažniausiai panaudojamas markerio perdavimo arbitražo metodas ir Token Ring technologija. Tai IBM technologija ir plačiau paplitusi JAV tinkluose.

10. Žvaigždė Naudojant žvaigždės topologiją kompiuteriai jungiami su kokiu nors koncentruojančiu tinklo įrenginiu, dabar tai dažniausiai komutatorius (swich). Tai šiuo metu dažniausiai naudojama topologija. Jai reikia daugiau kabelio, bet jis nėra brangus. Suvedus kabelius į vieną vietą, galima lanksčiai naudoti įvairius tinklo įrenginius, formuoti atskirus potinklius, keisti jų konfigūraciją.

11. Mišri topologija Mišri technologija naudojama didesniuose tinkluose, apimančiuose kelių aukštų pastatus ar jų grupes. Čia, pavyzdžiui, vertikalios magistralės jungia aukštuose esančius komutatorius, į kuriuos žvaigžde jungiami to aukšto kompiuteriai. Taip sukuriamos struktūrizuotos kabelių sistemos (SKS). Tinklą su gera SKS nesunku modernizuoti, nes nereikia perkloti kabelių, o pakanka pakeisti našesne tinklo įrangą (pvz., vietoj 10 Mb/s šakotuvų pastatyti 100 Mb/s komutatorius).

12. Duomenų perdavimo vietiniame tinkle būdai (technologijos) Kokią topologiją benaudotume, kai du ar daugiau kompiuterių pradeda perdavinėti duomenis vienu metu tinkle kyla neapibrėžta situacija. Procesas skirtas šios problemos sprendimui yra vadinamas magistralės arbitražu. Jis nustato taisykles, kaip kompiuteris sužino, kad linija laisva ir galima perdavinėti duomenis. Yra du pagrindiniai arbitražo metodai: - užimtumo aptikimas, - markerio (angl. – token) perdavimas. Vietiniuose tinkluose labiausiai paplitusios technologijos, besiremiančios šiais arbitražo metodais. Tai - Ethernet, - Fast Ethernet, - Token Ring, - Gigabit Ethernet. - FDDI,

13. Ethernet (802.3) Tai plačiausiai paplitusi lokaliųjų tinklų technologija. Virš 5 mln. tinklų ir daugiau nei 50 mln. kompiuterių su Ethernet adapteriais. Sukurtas ir realizuotas Xerox firmos 1975 metais. Šiuolaikinė versija priimta 1982 m. Maksimalus bitų greitis - 10 Mb/s. Realus – 6-7 Mb/s Ethernet pagrindas – užimtumo aptikimo arbitražo metodas. Kai tinklas dirba užimtumo aptikimo režime, kompiuteris pirmiausia “klauso” tinklo ir tik po to, jei nustatoma, kad tinklas laisvas, pradeda perdavimą. Jei aptinkama, kad tinklas užimtas, kompiuteris palaukia perdavimo pabaigos ir po to kartoja bandymą. (Jeigu du kompiuteriai pradeda savo perdavimą vienu metu, abu kompiuteriai nutraukia perdavimą ir po trumpos pertraukos vėl bando pradėti perdavimą).

14. Fast Ethernet (802.3u) 90-jų pradžioje, atsiradus kompiuteriuose 133 MB/s PCI magistralei, 10 Mb/s tinklo segmentai užsipildė, padažnėjo kolizijos, tai dar labiau mažino naudingą pralaidumą. 1992 m. iš tinklo įrenginių gamintojų sudaryta grupė parengė klasikinės Ethernet technologijos pakeitimus, susijusius su OSI modelio fiziniu lygmeniu, leidžiančius pasiekti 100 Mb/s greitį. 1995 įteisinta kaip IEEE 802.3u standartas. Sudėtingesnė Fast Ethernet technologijos fizinio lygmens struktūra leidžia naudoti 3 kabelių sistemų variantus – optinį kabelį, 2 UTP-5 poras ir 4 UTP-3 poras. Tai technologija dažniau naudojama magistralėse tarp tinklo įrenginių, nors tampa įprasta ir iki kompiuterio, nes beveik visi dabartiniai tinklo adapteriai palaiko 100 Mb/s greitį.

15. Gigabit Ethernet (802.3z) 1996 m. viduryje įkuriamas Gigabit Ethernet Alliance (Bay Networks, Cissco Systems, 3Com …). Pirmieji įrenginiai pasirodė 1997 m. vasarą. Naudojami vienmodis (5000 m) ir daugiamodis (500 m) optiniai kabeliai, dvigubas koaksalinis (25 m), UTP-5e, UTP-6 (100 m). Maksimalus klasikinės Ethernet technologijos idėjų išsaugojimas, pakeitimai fiziniame ir kanaliniame lygmenyse (sudėtingesnė struktūra, kodavimas) Greičiui gauti paaukotos savybės: aptarnavimo kokybė (QoS), pertekliniai ryšiai, mazgų ir įrangos darbingumo testavimas.

16. Kompiuterinių resursų paskirstymas tinkle Sujungti į tinklą kompiuteriai skirstomi į darbo stotis ir serverius. Bet kuris kompiuteris, esantis tinkle, išskyrus specialius kompiuterius – serverius, vadinamas darbo stotimi. Serveriai yra kompiuteriai, teikiantys įvairias tinklo paslaugas bei aptarnaujantys darbines stotis. Tai greiti, turintys didelę operatyviąją ir išorinę atmintį, įvairius papildomus periferinius įrenginius kompiuteriai. Pagrindinė tinklinės operacinės sistemos dalis patalpinama serveryje (o darbo stotyse  -  tiktai nedidelė dalis, reikalinga bendravimui su serveriu). Pagal resursų paskirstymo ir programinio aprūpinimo organizavimo principus vietiniai tinklai skirstomu į tinklus su išskirtu serveriu ir vienodo rango (lygiateisius) tinklus. Tinkle su išskirtu serveriu tinklo serverio ir darbo stoties funkcijos griežtai atskirtos. Tokiame tinkle svarbiausia dalis yra tinklo serveris (tarnybinė tinklo stotis) (network server) –kompiuteris aptarnaujantis vartotojus, kurie tinkle vadinami klientais (clients). Tinklo serveris valdo vartotojų darbo stotis, teikia paslaugas, taip pat atlieka kitas aptarnavimo funkcijas.

17. Tinklo serveriai Pagal atliekamas funkcijas serveriai klasifikuojami: - failų serveris (file server), - spausdinimo serveris (print server), - ryšių serveris (communications server). Failų serveris  - pagrindinis tinklo elementas. Jis valdo tinklo darbą: reguliuoja, padalina turimus resursus (programinę įrangą, duomenis) darbo stotims, t. y. asmeniniams kompiuteriams, kurie sujungti į LAN. Failų serveris turi turėti labai talpius atminties įrenginius – standžiuosius diskus (jų talpa siekia dešimtis ir šimtus gigabaitų). Failų serveris gali ir pats dirbti kaip darbo stotis, saugoti duomenis, būti ne itin didelės galios, tačiau turėti didelės talpos atminties įrenginius.

18. Tinklo serveriai (2) Spausdinimo serveris koordinuoja darbo stočių spausdinimo tvarką: suteikia spausdinimo prioritetą pagal vieną ar kitą duotą algoritmą, laiko RAM atsiųstus spausdinti ir laukiančius savo eilės darbus. Ryšių serveris teikia paslaugas tinklo kompiuteriams – darbo stotims ir pačiam LAN: pakeičia protokolus, nukreipia, pagreitina duomenų perdavimą, užtikrina sklandžią tinklo veiklą. Pagal atliekamas funkcijas ryšių serveriai vadinami: - ryšio su išoriniu tinklu įrenginiai (gateways), - tinklų tiltai (bridges), - maršruto parinkimo įrenginiai (routers).

19. Lygiateisiai tinklai Lygiateisiuose tinkluose nėra išskirto serverio, t.y. kiekvienas kompiuteris tinkle gali būti ir serveris ir darbo stotis. Tokio tinklo TOS ir jo eksploatacija paprastesnė, bet ir galimybės atitinkamai mažesnės. Tokie tinklai gali būti panaudoti nedidelėse organizacijose, kur tinklo apkrovimas nedidelis, nenaudojama centalizuota duomenų bazė ar kitos kolektyvinio naudojimo programos. Šiuo atveju nereikia aukštos kvalifikacijos specialistų administruoti serverius.

20. Kompiuterių tinklų operacinės sistemos Tinklams valdyti reikalingos tinklo operacinės sistemos – TOS (Network Operating System – NOS). Populiariausios LAN operacinės sistemos yra šios: - MS Windows NT 4.0 (2000, 2003) for Server, kompanija Microsoft - Net Ware, kompanija Novell, - UNIX, kompanija AT&T ir kitos. VT operacinė sistema valdo tinklo resursus konkursiniu principu pagal klientų prašymus ir užtikrina duomenų saugumą daugelio vartotojų darbo aplinkoje. Tiek TOS su išskirtu serveriu, tiek vieno rango tinklo TOS susideda iš trijų komponenčių. Tai yra: - ryšio modulis, leidžiantis kompiuteriams sąveikauti kabelių ir adapterių pagalba (tinklinių adapterių tvarkyklės); - darbo stoties funkcijų modulis, sukuriantis pranešimus ir užklausas ir perduodantis jas į serverį; - serverio funkcijų modulis, priimantis užklausas, jas apdorojantis ir atsakantis į jas.

21. Šaltiniai L. Kaklauskas. Kompiuterių tinklai. VšĮ Šiaulių universiteto l-la, Šiauliai, 2003, 236 psl. D. Janickienė.Informatika, VDU, Kaunas, 2001, 263-282 psl. O. Barčkutė ir kt.Ekonominė informatika,Vadovėlis,Aldorija, Vilnius, 1999, 159-179 psl. Informacija ir komunikacija, (ECDL atstovybės Lietuvoje sertifikuota mokomoji medžiaga) / V.Denisovas ir kt. – Vilnius: VŠĮ “Informacinių technologijų institutas”, 2001, 69 psl. В. Г. Олифер, Н.А. Олифер КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ,Учебник,СПб.: Питер. 2001, 672с. Apie optines perdavimo linijas - http://www.ik.ku.lt/lessons/konspekt/komp_elektronika/1_1_5.htm#literatura