Дәріс 1
Тақырыбы: Компьютерлік желілер негіздері
Бұл дәрісте біз компьютерлік желілердің даму тарихынан бастап, олардың заманауи үрдістері мен негізгі түрлеріне дейінгі негізгі аспектілерін қарастырамыз. Компьютерлік желілер қазіргі ақпараттық әлемнің ажырамас бөлігі болып табылады.
Дәріс жоспары
01
Бірінші жергілікті желілер
Компьютерлік компоненттердің дамуы және шағын компьютерлердің пайда болуы.
02
Стандартты желі технологияларын құру
Ethernet, ArcNet, Token Ring сияқты стандарттардың енгізілуі.
03
Қазіргі заманғы үрдістер
Жергілікті және ғаламдық желілер арасындағы алшақтық, мультимедиялық ақпаратты өңдеу.
04
Есептеу желілері және олардың мақсаты
Компьютерлік желілердің негізгі элементтері мен мақсаттарын түсіну.
05
Желі түрлері
Біррангілі және серверлік желілердің ерекшеліктері мен қолданылу аясы.
06
Негізгі топологиялар
"Шина", "жұлдызша", "сақина" және олардың комбинациялары.
Бірінші жергілікті желілер: Технологиялық серпіліс
1970 жылдардың басында үлкен интегралды схемалардың пайда болуы есептеу техникасындағы революцияға әкелді.
1970 жылдардың басында компьютерлік компоненттерді өндіру саласында технологиялық серпіліс болып, үлкен интегралды схемалар пайда болды. Олардың салыстырмалы төмен құны мен жоғары функционалдық мүмкіндіктері мэйнфреймдердің бәсекелестері болып келген шағын компьютерлерді құруға әкелді.
Уақыт өте келе, есептеу техникасын пайдаланушылардың қажеттіліктері өсті. Оларға өз компьютерлері жеткіліксіз болып, жақын орналасқан басқа компьютерлермен деректер алмасу мүмкіндігі қажет болды. Бұл қажеттілікке жауап ретінде кәсіпорындар мен ұйымдар өздерінің шағын компьютерлерін біріктіріп, олардың өзара әрекеттесуі үшін бағдарламалық жасақтаманы әзірлей бастады. Нәтижесінде алғашқы жергілікті есептеу желілері пайда болды.
Алғашқы желілер қазіргі заманғы жергілікті желілерден өз жұптастыру құрылғыларымен ерекшеленді. Компьютерлерді бір-бірімен жалғау үшін байланыс желілерінде, өз кабельдерінде және т.б. мәліметтерді ұсыну тәсілімен әртүрлі стандартты емес құрылғылар қолданылды.
Жергілікті желілердің стандартты технологияларын құру
Дербес компьютерлердің әсері
80-ші жылдардың ортасында жергілікті желілердің жағдайы түбегейлі өзгерді. Компьютерлерді Ethernet, ArcNet, Token Ring желісіне біріктіруге стандартты технологиялары бекітілді. Олардың дамуына дербес компьютерлер үлкен ынталандыру болды. Бұл бұқаралық өнімдер желілерді құру үшін тамаша элементтерге айналды.
Дербес компьютерлер желілік бағдарламалық қамтамасыз ету үшін жеткілікті қуатты болды, сонымен қатар күрделі тапсырмаларды шешу үшін, қымбат перифериялық құрылғылар мен дискілік массивтерді бөлу үшін оның есептеу қуатын біріктіруді қажет етті. Сондықтан жеке компьютерлер жергілікті желілерде клиенттік компьютерлер ретінде де, деректерді сақтау және өңдеу орталықтары ретінде де басым бола бастады, яғни, желілік серверлер осы әдеттегі рөлдерден шағын компьютерлер мен мэйнфреймдерді алып тастады.
Жергілікті желілерді жаһандық желілермен салыстырғанда пайдаланушылардың жұмысын ұйымдастыру әдістеріне көптеген жаңа өзгерістер енгізді. Бөлінетін ресурстарға қол жеткізу әлдеқайда ыңғайлы болды. Қашықтағы ресурсты қосқаннан кейін пайдаланушыға таныс жергілікті ресурстармен командалардың көмегімен жұмыс істеуге болатын болды. Мұндай прогрестің салдарынан бір мезгілде желілік жұмыс үшін арнайы командаларды үйренбеген көптеген кәсіби емес пайдаланушылар пайда болды.
Ғаламдық желілер мен жергілікті желілер
Жергілікті желілердің артықшылықтары
Ғаламдық желілердің қиындықтары
Ғаламдық желілерді жасаушылар мұндай жылдамдықты армандай алмады, себебі ұзындығы мыңдаған шақырым болатын компьютерлік желілерге арналған жаңа кабельдік жүйелерді салу үлкен капиталды қажет ететіндіктен, олар байланыс арналарын пайдалануға мәжбүр болды. Дискретті мәліметтерді жоғары жылдамдықпен беруге бейімделмеген тек телефон байланысының арналары «қолында» болғандықтан - олар үшін 1200 бит/с жылдамдық жақсы жетістік болды.
Сондықтан байланыс каналдарының өткізу қабілеттілігін үнемді пайдалану көбінесе ғаламдық желілерде деректерді беру әдістерінің тиімділігінің басты критерийі болды. Осы жағдайларда, жергілікті желілер үшін, ғаламдық желілер үшін стандартты, қашықтағы ресурстарға ашық қол жетімділіктің әртүрлі рәсімдері ұзақ уақыт бойы қолайсыз болып қала берді.
Қазіргі заманғы үрдістер: Желілердің эволюциясы
Бүгінгі күні есептеу желілері тез дамып келеді. Жергілікті және ғаламдық желілер арасындағы алшақтық үнемі азайып келеді, бұл көбінесе жергілікті желілердің кабельдік жүйелерінде сапасыз емес жоғары жылдамдықты аумақтық байланыс арналарының пайда болуымен байланысты. Ресурстық қол жетімділік қызметтері ғаламдық желілерде жергілікті желінің қызметтері сияқты ыңғайлы болып көрінеді. Осыған ұқсас мысалдарды ең танымал ғаламдық желі - Интернет көрсетеді.
Жергілікті желілердегі өзгерістер
Жергілікті желілер де өзгеруде. Пассивті кабельді қосатын компьютерлердің орнына оларда көптеген байланыс құралдары пайда болды - коммутаторлар, маршрутизаторлар, шлюздер. Осындай жабдықтардың арқасында мыңдаған компьютерлерден тұратын және күрделі құрылымға ие ірі корпоративтік желілерді құруға мүмкіндік туды.
Мультимедиялық ақпаратты өңдеу
Тағы бір маңызды тренд пайда болды, ол жергілікті және ғаламдық желілерге бірдей әсер етеді. Олар компьютерлік желілер үшін бұрын-соңды болмаған ақпаратты – дауыстық, видео және суреттерді өңдей бастады. Бұл хаттамалардың, желілік операциялық жүйелер мен байланыс құралдарының жұмысына өзгертулер енгізуді талап етті. Мұндай мультимедиялық ақпаратты желі арқылы берудің күрделілігі оның деректер пакетін берудегі кідірістерге деген сезімталдығымен байланысты – кешігулер, әдетте, желінің соңғы түйіндерінде бұрмалануға әкеледі.
Бүгінгі таңда бұл проблемалар әртүрлі жолдармен шешіледі, соның ішінде әртүрлі трафикті беру үшін арнайы жасалған банкомат технологиясын қолдану болып табылады. Дегенмен, мәселенің қолайлы шешімі әлі алыс, сондықтан бұл бағытта көп нәрсені жасау керек – жергілікті және ғаламдық желілердің технологияларын, сонымен қатар кез-келген ақпараттық желілер технологияларын біріктіру – есептеу, телефон, теледидар т.б.
Есептеу желілері: Мақсаты мен артықшылықтары
Компьютерлік желілерде бағдарламалық және аппараттық байланыс әлдеқайда әлсіз, ал өңдеу қондырғыларының дербестігі едәуір дәрежеде көрінеді – желінің негізгі элементтері – жалпы жад блоктары немесе ортақ перифериялық құрылғылар жоқ стандартты компьютерлер.
Компьютерлер арасындағы байланыс арнайы перифериялық құрылғылар – салыстырмалы түрде ұзақ байланыс каналдарымен қосылған желілік адаптерлер көмегімен жүзеге асырылады. Әрбір компьютерде өзінің жеке амалдық жүйесі жұмыс істейді және желідегі компьютерлер арасында жұмысты бөлетін «ортақ» амалдық жүйе жоқ. Желілік компьютерлердің өзара әрекеттестігі хабарламаларды желілік адаптерлер мен байланыс арналары арқылы беру арқылы жүреді.
Негізгі тұжырымдар
Компьютерлік желі түсінігі және түрлері
Қарапайым желі бір-біріне кабель арқылы қосылған кемінде екі компьютерден тұрады. Бұл оларға деректерді бөлісуге мүмкіндік береді. Барлық желілер (күрделілігіне қарамастан) осы қарапайым принципке негізделген. Компьютерлік желілердің пайда болуы практикалық қажеттіліктен, деректерді бөлісу мүмкіндігінен туындады.
Желінің мақсаты
Желі - деректер алмасуды қамтамасыз ететін арнайы жабдықтың көмегімен өзара байланысқан компьютерлер тобы. Желінің мақсаты - ресурстарды бөлісу және бір компания ішінде және одан тыс жерлерде интерактивті байланысты жүзеге асыру.
Желідегі компьютерлер келесі ресурстармен бөлісе алады:
Желілердің екі негізгі түрі
Жергілікті желі (LAN) - шектеулі аймақта кабель арқылы қосылған бірнеше компьютерлерден және перифериялық құрылғылардан тұрады (мысалы, бір ғимаратта). Желі ресурстарды бөлісуге, сонымен қатар электронды пошта сияқты интерактивті бағдарламалармен жұмыс жасауға мүмкіндік береді.
Ғаламдық желілер (WAN) - бір-бірінен айтарлықтай қашықтықта орналасқан және байланыс үшін модемдер мен қалааралық байланыс желілерін (телефон немесе спутник) пайдаланатын компьютерлер.
Желі түрлері: Біррангілі және серверлік желілер
Желілердің екі түрі кең таралған: біррангілі және серверлік желілермен.
Біррангілі желі (Peer-to-Peer)
Бұл желіде әр компьютер клиент ретінде де, сервер ретінде де жұмыс істейді. Пайдаланушылардың шағын тобы үшін мұндай желілер деректерді және сыртқы құрылғыларды оңай бөлісе алады. Алайда, тең құқылы желілерде басқару орталықтандырылмағандықтан, алдын ала қорғауды қамтамасыз ету қиындыққа соғады.
Серверлік желілер (Client-Server)
Сервер - өз ресурстарын желі қолданушыларына ұсынатын компьютер. Серверлік желілер ресурстар мен мәліметтердің үлкен көлемін бөліскен кезде тиімді болады. Мұндай желілерде желілік трафиктің мөлшеріне, перифериялық құрылғылардың санына және т.б. байланысты бір немесе бірнеше серверлер болуы мүмкін.
Біррангілі және серверлік желіден басқа, осы желілердің ең жақсы қасиеттерін біріктіретін біріктірілген желілер де бар. Серверлік желілердің операциялық жүйелері бұл жағдайда негізгі қосымшалар мен деректерді бөлісуге жауап береді. Клиенттік компьютерлер Microsoft Windows NT Workstation немесе Windows 98 басқара алады, ол арнайы сервердің ресурстарына қол жеткізуді басқарады, сонымен бірге қатты дискілерді ортақ пайдаланады және қажет болған жағдайда олардың мәліметтеріне қол жеткізуге мүмкіндік береді.
Негізгі желілік топологиялар
Электр қосылыстарының топологиясын таңдау желінің көптеген сипаттамаларына айтарлықтай әсер етеді. Желілік топология - компьютерлердің, кабельдердің және басқа желілік компоненттердің физикалық орналасуы.
"Шина" топологиясы
Барлық компьютерлер бір жол бойында қосылған. Қарапайым және үнемді, бірақ желілік ақауларды оқшаулау қиын.
"Жұлдызша" топологиясы
Компьютерлер хабқа немесе коммутаторға орталық нүктеден қосылған. Басқару оңай, бірақ орталық нүкте істен шықса, бүкіл желі бұзылады.
"Сақина" топологиясы
Компьютерлер сақина түрінде жабылған кабельге қосылған. Маркерлік беруді қолданады, бірақ бір компьютердің істен шығуы бүкіл желіні тоқтата алады.
"Ағаш" топологиясы
"Шина" және "жұлдызша" топологияларының гибриді. Бірнеше жұлдыздық желілер негізгі шинаға жалғанады.
"Тор" топологиясы
Әр компьютер басқа компьютерлерге тікелей қосылған. Өте сенімді, бірақ өте қымбат және күрделі.
Қолданылған әдебиет тізімі: