Компьютерлік желілер

                           Компьютерлік желілер

Сіздер дербес компьютерлердің желілері (торабы) туралы естіген де шығарсыздар. Олардың ауқымды жалпы және жергілікті желілерге бөлінетінінен де хабардар боларсыздар. Бұқаралық ақпараттық жүйеде « 100-мегабаитті технологияны... Желілік технологиялар... Интернеттегі жанжал... интражелілер...» деген сөздер жиі естіліп жатады. Бірақ біз бұл материалдарды түсіндіру кезінде оқушылар желілермен таныс емес тек компьютер құрамын біледі деп есептейміз.
        Егер сіздің бір-ақ компьютеріңіз болса және модеміңіз болмаса, онда сіз компьютерлік желінің артықшылықтарын сезіне де алмаймыз. «Атыңыз егер болмаса,жорғасын қайдан білесіз?»,-деп өлеңде айтылатын сияқты ... Бірақ сіздің бірнеше компьютеріңіз болса немесе мәліметті қашықтағы компьютерге жөнелту керек болса онда желілік технология мүмкіндіктері сіз үшін өте қажет болып табылады. Желілік технологиялар орасан зор қаржы үнемдеуге мүмкіндік береді. Ол үшін компьютер желілерінің қолданылатын аймақтарын қысқаша қарастырып өтейік.
        Компьютерлік желі дегеніміз – бір-бірімен мәлімет алмаса алатын кем дегенде екі компьютердің байланыс құралдары көмегімен қарым-қатынас жасауына арналған ақпарат өңдеудің тармақталған жүйесі.
Басқаша айтқанда желі деп дербес компьютердің және де принтер, модем факсимильдік аппарат тәрізді есептеу құрылғыларының бір-бірімен байланысқан жиынын айтады. Желілер әрбір қызметкерге басқалармен мәлімет алмасып құрылғыларды ортақ пайдалануға,қашықта орналасқан қуатты компьютерлердегі мәліметтер базасымен қатынас құруға және тұтынушылармен тұрақты байланыс жасауға мүмкіндік береді.
         Желі құрамына кіретін компьютерлер мынадай жұмыс атқарады:
- желімен қатынас құруды ұйымдастыру;
- олардың арасында мәлімет алмасуды басқару;
- желі тұтынкшыларына есептеу құрылғыларын пайдалануға беріп,оларға әртүрлі қызмет көрсету.

                   Компьютерлік желілердің түрлері.

Жергілікті және аймақтық таратылған желілер.
Жергілікті желі (LAN) бір ғимарат ішіндегі немесе қатар орналасқан ғимараттардағы дербес компьютерлер мен принтерлерді бір-бірімен байланыстырады. Аймақтық таратылған желілер (WAN) географиялық тұрғыдан алғанда бір-бірінен қашықта орналасқан, бірақ бір компанияға немесе фирмаға,мекемеге қатысты бірнеше жергілікті желілерді байланыстырады.
        Жергілікті желілер – дербес компьютерлерді бір-бірімен немесе оларды желі сервері рөлін атқаратын қуатты компьютермен байланыстырып тұратын желіні ең қарапайым түрі.  Жергілікті желінің барлық компьютерлері серверде жазылған қолданбалы программаларды және принтер, факс тәрізді шеткері құрылғыларды ортақ пайдалана алады. Желідегі әрбір дербес компьютер жұмыс станциясы немесе желі түйіні деп аталады.
        Жергілікті желі әрбір тұтынушыға бір-бірімен өте жылдам қатынасуға мүмкіндік жасайды. Оның мынадай ерекшеліктері бар:
- құжаттарды бірге пайдалану;
- құжат айналымын жеңілдету: тұтынушы жұмыс орнынан тұрмай-ақ, жиналыс жасамай-ақ әртүрлі құжаттарды оқуға, түзетуге, түсініктеме беруге мүмкіндік алады;
- компьютер дискісіндегі орынды тиімді пайдаланып, өз жұмыс нәтижелерін серверде сақтау және архивтеу;
- сервердегі қолданбалы программалармен оңай байланысу;
- қымбат тұратын қорларды – принтерлерді, CD-ROM мәлімет жинақтауыштарын, қатты дискілерді және ортақ пайдалануға болатын көлемді қолданбалы программаларды бірігіп пайдалануды жеңілдету т.б.
       Аймақтық-таратылған желілер жергілікті желілер жасай алатын барлық жұмыстарды өте қашықта орналасқан бір компания компьютерлері арасында атқара алады. Әдетте ол үшін модем немесе жоғары жылдамдықты цифрлы желі арналарын ортақ пайдалануға арналған кешендік қызмет көрсете алатын байланыстық телефон арналары қолданылады. Мұнда ISDN арналары графикалық бейнелер жазылған үлкен көлемді файлдарды тасымалдау үшін жиі қолданылады.
       Модем немесе алыста орналасқан сервер көмегімен жүзеге асатын аймақтық тармақталған желілер функциясын жергілікті желілер құрамына енгізе отырып, сыртқы коммуникация технологияларының төмендегідей мүмкіндіктерін пайдалануға болады:
- электрондық пошта арқылы мәліметтерді қабылдау және жөнелту;

- Интернетпен байланысу

Интернет дегеніміз- дүниенің әр түкпіріндегі тұтынушыларды бір-бірімен мәліметтер қоймасы, бейнелер және дыбыстар жазбалары арқылы жеңіл байланыстыратын ең ауқымды желі түрі. Өз көлемін жылдам ұлғайта отырып ( шамамен жылына 200%), ол біздің өмірімізде күннен күнге өте елеулі рөл атқарып келеді.
        Қазіргі кезде Интернеттің ең негізгі функцияларына электрондық почта қызметі мен мамандықтары бір немесе ортақ мәселемен айналысатын топтардың немесе зерттеушілердің бір-бірімен жылдам мәлімет алмасуы жатады.
        Интернет күннен-күнге қуатты екпін алып, оған көптеген компаниялар мен фирмалар және қарапайым тұтынушылар үздіксіз қосылуда. Компаниялар мен олардың жабдықтаушылары және тұтынушылары арасындағы байланыс дәнекері рөлін атқаратын осы Интернет желісі болып табылады. Қазіргі кезде мекмелер және әрбір жеке отбасы үшін атқарылатын алыстан оқыту жүйелері, алыстан кеңес беру, емдеу жұмыстары тәрізді мәліметті, сөзді, бейнені, қозғалысты қашықтан жылдам жеткізу жұмыстары осы Интернет арқылы жүзеге асырылады.  Кез келген компьютерлік желі жұмысы топология, хаттама(протокол), интерфейс, желілік программалық және техникалық құралдар тәрізді сипаттамалармен көрсетіледі. Желі топологиясы негізгі функционалдық элементтерінің бір-бірімен байланысу кұрылымын анықтайды.
       Желілік техникалық құралдар – компьютерлерді бір желіге ұйымдастыруды қамтамасыз ететін әртүрлі құрылғылар жиыны.
       Желілік программалық құралдар-компьютерлік желі жұмысын басқарып, әрбір тұтынушыны қажетті интерфейспен қамтамасыз етеді.
       Интерфейстер - желінің функциональдық элементтерін бір-бірімен үйлестіру құралы.
      Протоколдар - желінің функционалдық элементтерінің бір-бірімен қатынас жасау ережелері. Функциональдық элементтер рөлін әртүрлі құрылғылар және де программалық модульдер атқара алады. Сол себепті ақпараттық және программалық интерфейстер қарастырылады.

                       Негізгі желілік топологиялар

Желінің атқаратын қызметіне байланысты топологиялардың үш түрі болуы мүмкін.
         Шиналық топология. Мұнда жұмыс станциялары желі адаптерлері арқылы жалпы шинаға немесе могистральға(кабельге) қосылады. Дәл осындай тәсілмен магистральға басқа да желілік құрылғылар қосыла береді. Желінің жұмыс жасау процесінде тасымалданатын ақпарат жөнелтуші станциядан жұмыс станцияларының барлық адаптерлеріне жеткізіледі, бірақ оны тек адресте көрсетілген жұмыс станциясы қабылдайды.

Жұлдыз тәрізді топология. Мұнда ортақтандырылған коммутациялық түйін- желілік сервер болуы тиіс, ол барлық мәліметтерді жеткізуді жүзеге асырады. Бұл топологияның артықшылығы – кез келген бір жұмыс станциясының істен шығуы жалпы байланысқа әсер етпейді.
        Сақиналық топология. Мұнда байланысу арналары тұйықталған сақина бойында орналасады. Жөнелтілген мәлімет біртіндеп барлық жұмыс станцияларын аралап шығады да, оны керекті компьютер қабылдаған соң жұмыс тоқтатылады. Бұл топологияның кемшілігі – кез келген бір жұмыс станциясының істен шығуы жалпы байланысты бұзады.

                     Желілік техникалық құралдар

Жергілікті немесе аймақты тармақталған желілер архитектурасына байланысты негізгі компоненттер мен технологиялар мынадай бөліктерден тұрады :
Ақпараттық құралдар:
-кабельдер;
-серверлер;
-желілік интерфейс тақшалар(NIC,Network Neterface Card);
-концентраторлар;
-аймақтық тармақталған желілер үшін бағдарлауыштар (маршуртизаторлар);
-аймақтық тармақталған желілер үшін қашықтықтан қатынас құру серверлері;
-аймақтық тармақталған желілер үшін модемдер;
         Серверлер. Клиент сервер желісіндегі сервер дегеніміз осы желіге қосылған басқа компьютерлер пайдалана алатын файлдар мен қолданбалы программаларды сақтауға арналған жоғары көлемді қатты дискісі бар дербес компьютерлер болып табылады. Бұған қоса серверлерде желілік операциялық жүйе (NOS,Network Operating System) орнатылып, ол шеткері құрылғыларды (принтерлер тәрізді) да басқара алады.
         Желілік интерфейс тақшалары (NIC, Nerwork Operatibg System) үстелге қойылатын және портативті алып жүруге ыңғайлы компьютерлерге орнатылады. Олар жергілікті желідегі басқа құрылғылармен қатынас жүру үшін қажет. Компьютер жұмыс өнімділігіне бірсыпыра талаптар қоятын әртүрлі дербес компьютерлерге арналған желі тақшаларының көптеген түрлері бар. Олар мәліметтерді тасымалдау жылдамдығының өзгеруі мен желіге қосылу тәсілдеріне байланысты әртүрлі болып келеді.

Модем – әдеттегі телефон желісі бойынша компьютерлер арасында мәліметтерді таратуға арналған. Телефон адам сөзін, яғни аналогтық сигналдарды таратуға арналған. Сондықтан цифрлық кодты аналогтық сигналға және керісінше аудару қажет. Міне, осы процеспен модем айналысады. Модем екі логикалық құрылғыны өзіне біріктіретін құрал: модулятор – информацияны цифрлық кодтан аналогтық сигналға түрлендіретін, ал демодулятор кері түрлендіргіш құрал.

Модемдер техникалық атқаратын қызметіне байланысты сыртқы және ішкі болып бөлінеді. Сыртқы модем тізбектелген портпен компьютерге арнайы кабельмен жалғанады және жеке қоректендіру көзі болады. Ішкі модем – бұл компьютердің аналық платасының бір бос ойығына қойылатын плата.

Модемдер әдетте мәліметтерді таратудың үш режимінің бірінде жұмыс істейді: дуплекстік, жартылай дуплекстік және симплекстік.

Дуплекстік режимде мәліметтерді тарату бір мезгілде екі бағытта бірдей жүзеге асырылады. Жартылай дуплекстік режимде мәліметтерді тарату әрбір уақыт мезетінде тек бір ғана бағытта жүреді. Симплекстік режимде мәліметтерді тарату  әрбір уақыт мезетінде тек бір ғана бағытта жүреді.

Симплекстік режимде мәліметтерді тарату тек бір ғана бағытта жүзеге асырылады. Кез келген модемнің аса маңызды сипаттамаларын бөліп көрсетуге болады:

-мәліметтерді таратудың ең жоғарғы жылдамдығы;

-модем қолдайтын, сигналдарды тарату протоколдарының тізімі;

-модеммен басқарылатын командалар жиынтығы.

                    Желілік программалық құралдар

Жергілікті және аймақтық тармақталған желілер архитектурасына байланысты программалық құралдар:
- желілік операциялық жүйеден,
- желіні басқару программалық құралдарынан тұрады.
Желілік операциялық жүйе (NOS, Nerwork Operating System) - желіге қосылған әрбір дербес компьютерде пайдаланылатын программалық құрал. Ол желілік ресурстарды басқарып, олармен қатынас жасауды қадағалап отырады. Желілік операциялық жүйе тасымалданатын мәліметтерді баратын бағыттары бойынша бағдарлауды(маршруттауды), желілік құрылғылар үшін бәсекелік қайшылықтарды шешуді және дербес компьютердің операциялық жүйесімен, мысалы Windows NT, UNIX, Macintosh немесе OS/2 жүйелерімен жұмыс істеуді ұйымдастырады.
Желілік операциялық жүйе файлдар мен қолданбалы программалардың үйлесімді жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Осындай бір жұмыс станциясында орналасқан ресурстармен бірге пайдаланыла отырып ,керекті мәліметтер алушыларға жөнелтіліп және олар басқа компьютерлерден өзгертіле алады. Желілік операциялық жүйенің негізгі бөлігі серверде орналасады да, қалған бөліктері барлық жұмыс станцияларында қызмет етеді. Желілік операциялық жүйе қосылған барлық құрылғыларды анықтап, ортақ пайдаланылатын шеткері құрылғыларға жұмыс станцияларының қатынасу приоритетін айқындап отырады. Бұған қоса операциялық жүйе трафикті реттеу рөлін атқарып, каталогтармен жұмыс істеуді басқарады және ақпаратты сақтау жүйесін бақылау өкілеттігін жүргізіп, желіні басқару функциясын жүзеге асырады. Кең тараған желілік операциялық жүйелерге Windows NT Server,Novell Netware,Banyan Vines тәрізділер жатады.

Желіні басқару программалық құралдары желіні қадағалау, басқару және ондағы мәліметтерді сақтау істерінде маңызды рөл атқарады. Ол желіні тоқтатып қоюға мүмкіндік бергізбейтін және қысылшаң кездерді болдырмайтын, желіні жеке иеленудің (TCO Total Cost og Ownership) жалпы құнын төмендететін басқару істерін алдын ала жүргізеді.
Желі администраторлары басқару жұмыс станциясы немесе World Wide Web қызметі арқылы трафиктегі заңдылықтарды қадағалай алады, осы сегментті шектен тыс жұмыс атқаруға әкелетін мүмкіндіктерді анықтап береді. Бұған қоса кенеттен туындаған қиғаш мәселелерді тауып олардың әсерлерін азайтады және жұмыс өнімділігін жоғары деңгейге көтеруге мүмкіндік беретін желі құрылымын таңдай алады. Желіні толықтыру және күрделендіру барысында RMON және RMON2 сиқты қадағалау (мониторинг) жабдықтары администраторларға желі ортасын бақылап отыруға көмектеседі.

Осындай қадағалау жабдықтары желі шекараларынан тиянақты мәліметтерді дер кезінде алып отыруды қамтамасыз етеді және сол арқылы желі администраторы туындайтын қиындықтырдың алдын алып отырады.
Программалық құралдар бұған қоса тасымалданатын мәліметтерді кездейсоқ өзгерулерден сақтайды. Желі администраторлары басқаруға арналған жұмыс станциясы арқылы пароль орната алады, тұтынушылардың қандай құрылғыларды пайдалана алатынын анықтайды және заңсыз мәлімет алмақшы болғандарды тауып тіркеп отырады.

                          Клиент сервер технологиясы.

Жергілікті желілердегі компьютерлердің бір-бірімен қарым-қатынас жасау сипатын олардың функциональдық қызметімен байланыстыру қалыптасқан. Жергілікті желі аймағында да компьютерлерді тікелей байланыстыру кезіндегі сияқты клиент және сервер ұғымдары қолданылады.

Клиент-сервер технологиясы – жергілікті желідегі компьютерлерді бір-бірімен байланыстырудың ерекше тәсілі,мұнда бір компьютер өз құрылғыларын басқаларға – клиенттерге пайдалануға бере алады. Осыған орай жергілікті желілер бір деңгейдегі желілер және серверлік желілер болып екіге бөлінеді.
        Бір деңгейдегі желілерде айырықша бөлінген сервер болмайды, мұнда әрбір жұмыс станциясы әрі сервер, әрі клиент болып қызмет атқара береді. Мұның ерекшелігі - әрбір жұмыс станциясы өз ресурстарының белгілі бір бөлігін барлық жұмыс станцияларының ортақ пайдалануы үшін бөліп береді.
        Көбінесе бір деңгейдегі желілер мүмкіндіктері бірдей компьютерлерді біріктірген кезде құралады. Бір деңгейдегі желілер жұмыс істеуге ыңғайлы, олардың қызметі де қарапайым түрде жүзеге асырылады. 

Егер компьютерлер саны аз болып, олардың негізгі функциясы бір-бірімен мәлімет алмасу болған жағдайда, ең тиімді шешім – оларды бір деңгейлі желілерге біріктіру болып табылады.Мұндай желі кең тараған Windows 98 операциялық жүйесінің басқаруымен жұмыс істей береді.
Мәліметтердің компьютерлерге тарылып орналасуы және әр жұмыс станциясының ресурстарын ортақтастыруды өзгерту мүмкіндігі бір деңгейдегі желілердегі мәліметтерді заңсыз пайдаланудан сақтауды қиындатады. Осыған орай мамандар мұндай желілердегі ақпаратты сақтау мәселелеріне өте көп көңіл бөлуге мәжбүр болып отыр.
        Бір деңгейдегі желілердің тағы бір кемшілігі – олардың жұмыс өнімділігінің төмендігі. Ол ресурстардың әр жұмыс станцияларына бөлініп,жұмыс кезінде олардың әрқайсысының әрі клиент, әрі сервер қызметін атқаруына байланысты болып отыр.
        Серверлік желілерде компьютерлердің функциялары алдын ала айқындалған – оның кейбіреуі сервер болып қызмет атқарса,қалғандары тұрақты түрде клиент болып табылады. Компьютерлік желілердің атқаратын қызметтерінің көп түрлілігіне байланысты серверлердің бірнеше типтері бар, олар: желілік сервер,файлдық сервер, баспа сервер, пошталық сервер т.б.
        Желілік сервер желіні жалпы басқару функциясын және есептеу жұмыстарының негізгі бөлігін атқаратын арнайы компьютер болып табылады. Бұл серверде желіні толық басқаратын операциялық жүйенің негізгі ядросы сақталады. Желілік сервердің жады көлемі үлкен және оның жұмыс жылдамдығы да жоғары деңгейде болуы тиіс. Мына желідегі жұмыс станцияларының функциясына мәліметтерді енгізу мен шығару және сервермен ақпарат алмасу жатады.
        Файлдық сервер термині негізгі функциясы мәліметтер файлын сақтау, басқару және тасымалдау істерінен тұратын арнайы компьютерге байланысты шыққан. Ол өзінде сақталатын және тасымалданатын файлдарды өңдемейді және өзгертпейді. Сервер ол файлдардың мәтінінен,немесе графикалық бейнелерден немесе электрондық кестеден тұратын білуге тиісті емес. Жалпы файлдық серверде монитор мен пернелік тақта болмаса да болады. Файлдық мәліметтердегі барлық өзгертулер клиенттік жұмыс станцияларында жүргізіледі. Сондықтан клиенттер серверден файлдарды көшіріп алады да, керекті өзгерістерді жасап,нәтижесін қайтадан серверге қайтарады. Мұндай желі жұмысы – көптеген тұтынушылардың бір үлкен ортақ базаны біріге отырып пайдалануы кезінде өте тиімді болып табылады. Үлкен желілерде бір мезетте бірнеше файлдық серверлер пайдаланылуы мүмкін.
         Баспа сервері желі адаптері көмегімен мәлімет тасымалдау ортасына қосылған баспа құрылғысы басқа желі құрылығыларынан тәуелсіз күйде өзі жеке жұмыс жасайды. Баспа сервері желідегі барлық серверлерден және жұмыс станцияларынан тапсырма ала отырып, олардың мәліметтерін басып шығарады. Баспа сервері ретінде қуатты, жұмыс өнімділігі жоғары принтерлер пайдаланылады.
         Жергілікті желі ауқымды желімен өте көп мәлімет алмасатын болған жағдайда,пошталық серверлер пайдаланылады. Олар электрондық пошта мәліметтерін өңдеу үшін қолданылады. Интернет желісімен тиімді қатынас құру үшін Web-серверлер пайдаланылуы мүмкін.

                                       Желілік технологиялар.
         Ethernet– жергілікті желі құрастыру мақсатында өте кең тараған технология түрі. Ол ІЕЕЕ 802.3 стандартына негізделіп,мәліметтерді 10Мбит/с жылдамдықпен тасымалдап отырады. Ethernet желісіндегі құрылғылар желі арнасында сигналдың бар екендігін бақылап отырады. Егер арнаны ешбір құрылғы пайдаланбайтын болса, онда Internet құрылғысы мәліметтерді жөнелте бастайды. Бұл сегментегі әрбір жұмыс станциясы жергілікті желідегі мәліметтерді талдап, олардың өзіне бағытталғанын айқындап теріп алады. Бұл схема тұтынушылар саны аз болып сегменттегі тасымалданатын мәлімет мөлшері де төмен болғанда,тиімді болып саналады. Тұтынушылар саны ұлғайған кезде бұл желінің жұмысы тиімсіз бола бастайды. Мұндай жағдайды тұтынушыларды шағын топтарға бөліп, сегменттер санын арттыру ең тиімді (оптимальды) тәсіл болып табылады. Соңғы кездерде әрбір үстелдегі компьютерлік жүйеге 10 Мбит/с жылдамдықты арнайы бөлінген арна беру ісі қалыптасып келеді. Мұндай тенденция онша қымбат емес Ethernet комутаторларының бар болуына байланысты қалыптасқан. Ethernet желісінде тасымалданатын пакеттер әртүрлі көлемде бола береді. Fast Ethernet желісінде ағымдағы арнаны бақылай отырып,көпарналы қатынасты жүзеге асыратын және қайшылықтарды (CSMA/CD Carrier Sense Multiple Acces with Collision Detection) айқындай алатын Ethernet технологиясы қолданылады. Бұл екі технологияларда ІЕЕЕ 802.3 стандартына негізделген осыған орай осы екі типтегі желілерді жасау кезінде (көбінесе) бірдей кабель типтерін, ұқсас желі құрылғыларын және біріңғай қолданбалы программаларды пайдалануға болады. Fast Ethernet желісінде мәліметтер 100Мбит/с жылдамдықпен тасымалданады, яғни Internet желісіне қарағанда он есе жылдам жүргізіледі. Қолданбалы программалар күрделенгенде және желідегі тұтынушылар саны артқан кезде мұндай жоғарғы өткеру мүмкіндігі қысылшаң кездерді болдырмайтын тәсілдің бірі болып табылады.