Vietiniai kompiuterių tinklai
5 (100%) 1 vote

Vietiniai kompiuterių tinklai

ĮVADAS

Kiekvienas amžius turi vieną ar keletą dominuojančių technologijų. Viena iš svarbiausių 20-ojo amžiaus technologijų – informacijos rinkimas, apdorojimas, platinimas – glaudžiai susijusi su ryšių bei kompiuterinės technikos neprecedentiniu vystymusi. Ryšių ir kompiuterių apjungimas iš esmės pakeitė kompiuterinių sistemų organizavimo principus. Kompiuterinių centrų funkcijas dažnai atlieka daug atskirų, tačiau tarpusavyje sujungtų kompiuterių.

Kompiuterių tinklas – tai tarpusavyje sujungtų autonominių kompiuterių rinkinys. Du kompiuteriai yra sujungti į tinklą, jeigu jie gali keistis informacija. Griežto pavaldumo sistemos, taip pat paskirstytos kompiuterinės sistemos nėra kompiuterių tinklai.

Pagal naudojimo pobūdį kompiuterių tinklas gali būti:

vietinis (local area network – LAN). Tai uždarasis tinklas, aptarnaujantis mažoje teritorijoje esančius vienos organizacijos vartotojus, sujungtus telefoninio , kabelinio arba optinio ryšio kanalais (didžiausias atstumas tarp vartotojų – kelio dešimtys kilometrų). Jame paprastai naudojama speciali ryšio įranga, o ne modemai ar kitos ryšio priemonės. Toks tinklas gali būti sujungtas su kitais vietiniais tinklais bendros paskirties arba jam skirtomis ryšio linijomis;

municipalinis,teritorinis,regioninis, miesto (metropolitian area network – MAN), įvairiomis ryšio linijomis jungiantis kompiuterių vartotojus didelėje teritorijoje (rajone, mieste).

globalusis, nuotolinis,pasaulinis, visuotinis, šalies (wide area network – WAN). Tai ryšio kanalais sujungtų mažesnių tinklų visuma. Pavieniai kompiuteriai ar vietiniai tinklai, sujungti į globaliuosius tinklus, gali būti išdėstyti dideliais atstumais – skirtinguose miestuose, valstybėse ir pan. Savo sandara jie panašūs, tik skiriasi sujungiamų įrenginių skaičiumi, atstumais tarp jų bei techninėmis charakteristikomis.

Vietinių kompiuterių tinklų standartai

Didžiausias vietinių tinklų (VT) standartų kūrėjas yra IEEE 802 komitetas, suformuotas 1980 m. pramoniniams standartams kurti. IEEE 802 pakomitečiai kuria standartus įvairiems pramonės segmentams. 802.3 standartas apibrėžia Ethernet tipo tinklus, 802.5 standartas apima Token Ring, 802.2 aprašo loginio ryšio valdymą. Tiek 802.3, tiek 802.5 tinklai realizuoja 802.2 loginio ryšio valdymą. IEEE yra didžiausia profesinė techninė organizacija pasaulyje. Ją įkūrė naujos elektrinės inžinierinės disciplinos praktikai 1884 m. Šiuo metu institutas turi virš 320000 narių, dirbančių daugelyje šalių (apie 150).

FDDI standartai sudaryti ANSI (the American National Standards Institute). ANSI buvo įkurtas 1918 m. penkių inžinierinių sąjungų ir trijų valstybinių agentūrų pagrindu. Tai privati, ne pelno organizacija, kurią palaiko tiek privačios, tiek visos kitos organizacijos.

ATM standartus suformulavo ATM forumas ir ITU-T. ATM forume standartų priėmimo procesas remiasi balsų daugumos principu. Dėl to standartai kuriami pakankamai greitai ir gerai atitinka einamąjį momentą. Nežiūrint to, dauguma technologijų, kurias ATM forumas naudoja ir tobulina, buvo sukurtos ir išvystytos ITU-T. ATM forumas suformuotas 1991 m. spalio mėn. iš keturių narių tapo pasauline organizacija, į kurią įeina virš 750 kompanijų, atstovaujančių visus telekomunikacijų ir kompiuterių pramonės sektorius, taip pat daug vyriausybinių agentūrų, mokslinio tyrimo organizacijų ir vartotojų. ITU-T yra tarptautinės telekomunikacijų sąjungos dalis (International Telecommunication Union). ITU yra Jungtinių Tautų dalis – pasaulinė organizacija, kur vyriausybės ir privatus sektorius koordinuoja telekomunikacijų tinklų ir paslaugų darbą. ITU atsakinga už tarptautinių telekomunikacijų reguliavimą, standartizavimą, koordinavimą ir vystymą, taip pat už nacionalinės telekomunikacijų politikos harmonizavimą. ITU įkurta 1865 m.

Vietinių kompiuterių tinklų topologija

Terminas topologija (topology) arba tinklo topologija reiškia fizinį kompiuterių, kabelių ir kitų tinklinių komponentų išdėstymą. Tai standartinis terminas, apibūdinantis fizinį tinklo komponavimą vietoje terminų: tinklo fizinis išdėstymas, tinklo komponavimas, tinklo schema ir pan. Tinklo charakteristikos priklauso nuo pasirinktos topologijos. Kitaip sakant, pasirinktoji tinklo topologija apsprendžia tinklo įrangos sudėtį, galimybes, plėtrą, tinklo administravimo būdą.

Signalas ilgoje linijoje

Bangų teorija skelbia, kad sklindantys kabeliu elektriniai signalai turi savybę atsispindėti nuo kabelio galų. Signalo amplitudė priklauso nuo daugelio parametrų, pavyzdžiui dažnio, fazinių virsmų ir įvairiausių trikdžių. Analizuojant signalo perdavimą paskirstytųjų parametrų grandinėmis, teorinės elektrotechnikos kurse įrodoma, kad ilgose dvilaidėse linijose atsiranda bangų atspindžiai, kai signalo tiesioginės bangos į linijos galą atneša daugiau energijos, negu jos suvartoja apkrovos varža. Vadinasi, jeigu ryšio magistralės gale nebus sumontuoti specialūs signalo energiją sugeriantys įtaisai, vadinamosios aklės (terminators), tai signalo atspindžiai virs trikdžiais, kurie gali išvesti iš rikiuotės visą tinklą.

Bazinės topologijos

Visi tinklai, taip pat ir vietiniai, projektuojami trijų bazinių topologijų pagrindu:

q linijinės arba šinos (bus,
linear bus), kai visi kompiuteriai sujungti išilgai vieno kabelio;

q žvaigždės (star), kai kompiuterius jungiantys kabelio segmentai išeina iš vieno taško;

q žiedo (ring), kai kompiuterius jungiantis kabelis yra uždaro žiedo pavidalo. Nors bazinės topologijos yra paprastos, tačiau praktikoje dažniausiai pasitaiko gana sudėtingos jų kombinacijos, talpinančios savyje kelių bazinių topologijų savybes ir charakteristikas.

Linijinė (šinos) topologija (Ethernet)

Linijinė arba šinos topologija IEEE802.3 (Ethernet) yra pati paprasčiausia. Tai firmos Xerox metodas, sukurtas dar 1975 metais. Jai realizuoti naudojamas vienas kabelis, vadinamas segmentu arba magistrale (backbone, trunk), prie kurio jungtimis arba šakotuvais prijungiami tinklo kompiuteriai. Kiekvienu laiko momentu siųsti informaciją elektrinių signalų pavidalu gali tik vienas tinklo kompiuteris. Elektriniai signalai sklinda magistrale ir patenka į visus tinklo kompiuterius, tačiau signaluose užšifruotą informaciją priima tik tas kompiuteris, kuriam ji yra adresuota. Kadangi vienu laiko momentu duomenis perdavinėti gali tik vienas kompiuteris, tai kiti kompiuteriai tuo metu laukia savo eilės. Visi tinklo kompiuteriai seka magistralės nešamąjį dažnį ir, aptikę kažkurio išsiųstą signalą, pagal jame užkoduotą adresą, atsirenka savo duomenis. Kadangi Ethernet yra daugybinio priėjimo metodas, todėl įmanomas atvejis, kai signalą vienu metu mėgina išsiųsti du (ar daugiau) kompiuteriai. Toks konfliktas vadinama kolizija. Ethernet naudoja kolizijų sprendimo technologiją CSMA/CD (Carier Sense Multiple Access with Collision Detection). Jos esmę sudaro siuntimo pristabdymas tam tikram laiko tarpui, kuris kiekvienam tinklo kompiuteriui yra skirtingas. Dideliame tinkle kolizijos sulėtina jo greitaveiką, todėl linijinio tinklo našumas priklauso nuo bendro kompiuterių skaičiaus – kuo daugiau kompiuterių, tuo lėtesnis tinklas. Tačiau čia nėra tiesinės priklausomybės, nes tinklo našumui ir greitaveikai dar turi įtakos:

q tinklo kompiuterių spartumas;

q dažnis, kuriuo kompiuteriai perduoda duomenis;

q vienu metu veikiančių programų skaičius;

q kabelio tipas;

q atstumas tarp kompiuterių.

Linijinė topologija yra pasyvi topologija. Tai reiškia, kad kompiuteriai tiktai priiminėja tinkle cirkuliuojančius duomenis, bet neatlieka jokių signalų regeneravimo, keitimo ar persiuntimo operacijų. Antra vertus, atsijungus arba sugedus bet kuriam pasyvios topologijos tinklo kompiuteriui, tai nesutrikdys viso tinklo veikimo.



Žvaigždės topologija

Žvaigždės topologijoje visi tinklo kompiuteriai prijungiami prie centrinio komponento – koncentratoriaus (hub). Signalas iš jį pasiuntusio kompiuterio per koncentratorių perduodamas visiems likusiems tinklo kompiuteriams. Kuriam jis skirtas, tas ir pasiima. Šiai schemai realizuoti reikia daug kabelio, be to, sugedus koncentratoriui, nebeveiks visas tinklas. Antra vertus, sugedus ar atsijungus bet kuriam vartotojo kompiuteriui, kitiems tai neturės įtakos. Šioje topologijoje dėl naudojamų ryšio linijų ypatybių beveik neturi įtakos signalo atspindžiai ir nereikalingos aklės.

Šios topologijos ištakos siekia tuos laikus, kai vienas galingas centrinis kompiuteris dirbo su daugeliu mažesnių darbo stočių.



Žiedinė topologija

Žiedinėje topologijoje nebūna nė vieno laisvo kabelio galo, kur būtų reikalinga uždėti aklė. Duomenų signalai perduodami viena kryptimi ir praeina visus žiedo kompiuterius. Fiziniame žiede kiekvienas kompiuteris turi kartotuvo funkciją. Todėl vienam kompiuteriui sugedus, visas tinklas nustoja veikęs. Šiuolaikiniuose žiediniuose tinkluose ši topologija paprastai realizuojama koncentratoriuje, todėl fizinės jungtys iš išorės mažai skiriasi nuo žvaigždės topologijos.

Vienas iš duomenų perdavimo būdų žiediniame tinkle yra perdavimas su markeriu (IEEE802.5, Token Ring). Markeris (token) perduodamas ratu iš vieno kompiuterio kitam, kol kuris nors kompiuteris pasiruošia siųsti duomenis. Siunčiantysis kompiuteris prie markerio “prisega” duomenis bei kompiuterio gavėjo adresą ir tą paketą perduoda į tinklą. Paketas eina per visus kompiuterius, kol sėkmingai gavęs duomenis kompiuteris praneš apie tai siuntėjui. Tada siuntėjas suformuoja naują markerį ir grąžina jį į tinklą. Čia gali susidaryti klaidingas įspūdis, kad šis procesas vyksta lėtokai. Iš tiesų, markerio perdavimo greitis žiedu artimas šviesos greičiui. Pavyzdžiui, 200 m skersmens žiedu markeris cirkuliuoja apie 10000 kartų per sekundę. Metodas skirtas žiedinei arba žvaigždės-žiedo topologijai. Token Ring trūkumas – neilgi kabeliai tarp koncentratorių ir kitų aktyvių tinklo elementų.



Kombinuotos topologijos

Tai vis dažniau šio metu sutinkamos topologijos. Paprastai jos susiformuoja atskirais tinklų plėtros etapais, sujungiant mažesnius LAN’us į vieną didesnį.Žvaigždė-šina

(star-bus), kai keletas žvaigždės topologiją turinčių tinklų sujungiami linijiniu magistraliniu kabeliu. Sugedus atskiram kompiuteriui tinklas funkcionuoja toliau, o sugedus vienam iš koncentratorių, nustoja veikti tiktai ta tinklo dalis, kuri prijungta ir šakojasi iš to koncentratoriaus.



Žvaigždė-žiedas

(star-ring) išoriškai labai panašus į praeitą. Skiriasi tuo, kad
visi koncentratoriai žvaigžde prijungti prie centrinio koncentratoriaus, kuriame organizuojamas duomenų perdavimo žiedas. Kai kuriuose tinkluose taip pat atrodo ir taip vadinamoji medžio topologija (firmos Apple tinkluose).



Žvaigždė – narvelis (mesh)

Narvelio (mesh) topologija yra labai patikima, nes poromis (gardelėmis) sujungiami visi tinklo kompiuteriai, tačiau brangiai kainuoja kabelinė įranga. Dažniau naudojama hibridinė topologija žvaigždė – narvelis, kai į gardeles sujungiami tik svarbiausi tinklo kompiuteriai, o likę prijungiami žvaigžde nuo narvelio perimetro.

Vietinių kompiuterių tinklų komponentai

Kabeliai ir jungtys

Tinklą įmanoma realizuoti tiktai fizinėje perdavimo terpėje. Šiuo metu populiariausia fizinė perdavimo terpė – kabelis. Antra vertus, daugėjant nešiojamų kompiuterių, sparčiai plinta bevielės ryšio technologijos.

Dabar gaminamų kabelių asortimentas siekia 2200 tipų (firmos Belden katalogas), tačiau praktiškai naudojamos trys pagrindinės kabelių grupės:

q koaksialinis (coaxial cable) kabelis;

q vytos poros (twisted pair) kabelis;

q optinio pluošto (fiber optic) kabelis.

Koaksialiniai kabeliai ir prijungimo įranga

Koaksialinis kabelis sudarytas iš:

varinės gyslos (core), kuri, savo ruožtu, gali būti ištisinė arba supinta iš kelių laidų;

geromis dielektrinėmis (dielectric) savybėmis pasižyminčio vidinio izoliacinio sluoksnio (insulation layer);

laidžios pynės, kuri ne tik perduoda signalą, bet ir ekranuoja vidinę gyslą nuo elektrinių trikdžių;

polivinilchlorido apvalkalo, saugančio kabelį nuo atmosferos poveikio, elektrinio kontakto ir mechaninių pažeidimų

Kai kurie kabeliai gali turėti papildomą metalinės folijos gaubtą arba ekraną (shield), pagerinantį apsaugines kabelio savybes. Tokie kabeliai vadinami dvigubo ekranavimo kabeliai. Jie daug geriau apsaugo gyslą nuo elektrinių triukšmų (noise) ir kryžminių trikdžių (crosstalk). Ypač stiprių trikdžių zonoms gaminami ir keturgubo ekranavimo kabeliai.

Kuo storesnis kabelis ir kuo geresnis jo ekranavimas, tuo mažiau slopinamas (attenuation) juo perduodamas signalas. Kabeliai su mažesniu slopinimu geriau dirba dideliais perdavimo greičiais su neaukštos klasės aparatūra, o esant vienodoms sąlygoms, gali perduoti signalą didesniu atstumu. Koaksialinio kabelio konstrukcija parodyta 2-2 paveikslėlyje.

Koaksialinių kabelių tipai

Šiuo metu Jūs matote 30% šio straipsnio.
Matomi 1777 žodžiai iš 5859 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.