Операційні системи

Тема 1. Комп’ютерні мережі

Тема 1. Комп’ютерні мережі

Комп'ютерна мережа - це сукупність комп'ютерів та інших засобів обчислювальної техніки (мережного устаткування, принтерів, сканерів тощо), що об'єднані за допомогою ліній зв'язку, мережних плат і працюють під управлінням мережної операційної системи.

Комп'ютерні мережі створюються для того, щоб користувачі могли спілкуватися, обмінюватися даними і спільно використовувати вільні ресурси обчислювальної системи: пам'ять, програми, файли, принтери, модеми, процесори тощо.

В комп'ютерних мережах кожен абонент (клієнт, користувач, учасник) може використовувати різні типи комп'ютерів, модемів, ліній зв'язків і різні комунікаційні програми.

Сумісне використання ресурсів:

• Економить витрати на придбання і експлуатацію апаратних засобів;

• Збільшує ефективність використання даних.

Створення  комп'ютерної мережі вимагає визначених, часто достатньо відчутних, витрат: на придбання додаткового устаткування і програмних засобів, на монтаж і налагодження мережі, а також на її подальшу експлуатацію. Проте і в державних, і в приватних організаціях всього світу наявність комп'ютерних мереж є швидше правилом, ніж виключенням.

Історія розвитку комп'ютерних мереж

Зв'язок на невеликі відстані в комп'ютерній техніці існував ще задовго до появи перших персональних комп'ютерів.

У 50-і роки до великих комп'ютерів (Mainframes) під’єднувалися численні термінали (або «інтелектуальні дисплеї»). Звісно, що інтелекту в цих терміналах було дуже мало, практично жодної обробки інформації вони не робили, і основною метою організації зв'язку було розділення інтелекту («машинного часу») великого, потужного і дорогого комп'ютера між користувачами, що працювали за цими терміналами (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Під’єднання терміналів до центрального комп'ютера.

Оскільки великий комп'ютер послідовно в часі вирішував завдання багатьох користувачів, то такий режим назвали режимом розділення часу. Він забезпечував сумісне використання найдорожчих на той час обчислювальних ресурсів.

Згодом було створено мікропроцесори і перші мікрокомп'ютери. Обчислювальні  інтелектуальні ресурси стають дешевшими і з'являється можливість розміщення комп'ютера на столі в кожного користувача. Решта ресурсів, зокрема засоби зберігання інформації та її обробки, залишаються достатньо дорогими.

Вирішенню цієї проблеми знов допомагають засоби зв'язку. Завдяки об'єднанню кількох мікрокомп'ютерів, стало можливою організація сумісного використання ними комп'ютерної периферії (магнітних дисків, магнітних стрічок, принтерів). При цьому вся обробка інформації проводилася на комп’ютері користувача, а її результати передавалися на централізовані ресурси (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Об'єднання у мережу перших мікрокомп'ютерів.

Тут знову ж таки спільно використовувалося найдорожче, що є в системі, але вже абсолютно по-новому. Такий режим отримав назву режиму зворотного розділення часу. 

У 80-х роках з'являються персональні комп'ютери, які відрізняються від перших мікрокомп'ютерів наявністю повного комплекту достатньо розвиненої периферії для автономної роботи: магнітні диски, принтери, а також зручні засоби інтерфейсу користувача (монітори, клавіатури, мишки тощо).

Здавалося б, навіщо тепер сполучати персональні комп'ютери? Що їм розділяти, коли і так вже все розділено і знаходиться на столі у кожного користувача? Що ж може дати мережу в цьому випадку?

Найголовніше — це знову ж таки сумісне використання ресурсів. Те саме зворотне розділення часу, але вже на принципово іншому рівні. Тепер розділення застосовується не заради зменшення вартості системи, а з метою ефективного використання власних ресурсів комп'ютерів (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Об'єднання в мережу персональних комп'ютерів.

Наприклад, мережа дозволяє об'єднати об'єм дисків всіх комп'ютерів і забезпечити доступ кожного з них до дисків решти як до власних.

Переваги мереж виявляються у випадку, коли всі користувачі активно працюють з єдиною базою даних, витягують з неї інформацію і заносять до неї нову, наприклад, в банку, в магазині, на складі.

Жодними дискетами тут вже не обійдешся: довелося б цілими днями переносити дані з кожного комп'ютера на решту. А з мережею все дуже просто: будь-які зміни даних, що зроблено з любого комп'ютера, в мить стають видимими і доступними для всіх. В цьому випадку особливої обробки на комп’ютері користувача не вимагається і в принципі можна було б обійтися дешевшими терміналами, але персональні комп'ютери мають незрівнянно зручніший інтерфейс користувача, що полегшує роботу персоналу. До того ж можливість складної обробки інформації на комп’ютері користувача часто може помітно зменшити об'єм переданих даних (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Використання локальної мережі для організації спільної роботи комп'ютерів.

Мережа є вкрай потрібною для забезпечення узгодженої роботи кількох комп'ютерів. Мережа дозволяє синхронізувати дії комп'ютерів, розпаралелювати і відповідно, пришвидшувати процес обробки даних, тобто використовувати не лише периферійні ресурси, а і інтелектуальну потужність всіх ресурсів.

Саме вказані переваги комп’ютерних мереж і забезпечують їх популярність.

Класифікація мереж

За призначенням

      Обчислювальні мережі. Призначені головним чином для вирішення завдань користувачів та обміну даними між ними.

      Інформаційні мережі. Орієнтовані в основному на надання інформаційних послуг користувачам.

      Змішані (інформаційно-обчислювальні) мережі. Поєднують функції обчислювальних та інформаційних мереж.

За територіальною ознакою

      LAN (Local Area Network). Локальні мережі мають замкнуту інфраструктуру. Це може бути і маленька офісна мережа, і мережа великого закладу, що займає кілька сотень гектарів. Локальні мережі є мережами закритого типу, доступ до них дозволено лише для авторизованих користувачів.

      MAN (Metropolitan Area Network). Міські мережі, які прокладаються між установами в межах одного або кількох міст і об’єднують кілька локальних обчислювальних мереж.

      WAN (Wide Area Network). Глобальні мережі, що покривають великі географічні регіони і містять як локальні мережі, так і інші телекомунікаційні мережі та пристрої. Глобальні мережі є відкритими і орієнтовані на обслуговування широкого кола користувачів.

За типом середовища передачі

      Кабельні мережі. Для передачі інформації використовують певний тип кабелю - телефонний, коаксіальний, оптоволоконний,  кабель скручена пара.

      Безпровідні мережі. Передача інформації відбувається по радіохвилях в певному частотному діапазоні.

За швидкістю передач

      Низькошвидкісні (до 10 Мбіт/с).

      Середньошвидкісні (до 100 Мбіт/с).

      Високошвидкісні (понад 100 Мбіт/с).

За типом мережної топології

      Загальна шина.

      Кільце.

      Зірка.

      Змішані та інші топології.

За типом функціональної взаємодії

      Однорангові мережі.

      Багаторангові мережі.

      Мережі «Клієнт – Сервер».

      Змішані мережі.

За мережною операційною системою

      На основі Windows.

      На основі UNIX.

      На основі NetWare чи іншої ОС.

      Змішані.

Компоненти мережі:

      Комп'ютери.

      Комунікаційне устаткування.

      Операційні системи.

      Мережні застосування: мережний принтер, мережний диск, бази даних.

Мережне устаткування можна поділити на:

      Активне устаткування. Потребує подачі енергії для генерації сигналів (мережний адаптер, модем, повторювачі, концентратори).

      Пасивне устаткування. Не вимагає подачі енергії (кабельна система, сполучні роз'єми, комутаційні панелі).

      Інше устаткування. Пристрої безперебійного живлення, пристрої кондиціонування повітря, аксесуари (монтажні стійки, шафи тощо)

Типи мережного устаткування.

      Кінцеві системи (ES, End Systems). Є джерелами і/або споживачами інформації (комп’ютери, мережні принтери).

      Проміжні системи (IS, Intermediate Systems). Забезпечують проходження інформації по мережі (концентратори, маршрутизатори, модеми, кабельна або безпровідна інфраструктура).

Контрольні запитання

1.       Які зручності для користувача надає використання комп’ютерних мереж?

2.       Які задачі вирішувались при використанні комп’ютерних мереж у 50-і роки?

3.       Коли розпочалося широке використання комп’ютерних мереж?

4.       Який тип мереж історично було застосовано першим?

5.       Який тип мереж поєднує властивості локальних та глобальних мереж?

6.       Які функції покладено на обчислювальні мережі?

7.       Які середовища передавання інформації можуть використовувати мережі?

8.       Яке мережне устаткування називається активним?

9.       Які системи називаються кінцевими?

10.    Які типи комп’ютерів можуть використовуватися в комп’ютерних мережах?

10