Компьютерлік желілерді оқытудың зертханалық практикумын жасау

2.7.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 (оны тыңдап) бақылап отырады. Егер арнаны ешбір құрылғы пайдаланбайтын болса, онда Ethernet құрылғысы мәліметтерді жөнелте бастайды. Бұл сегменттегі 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. Тұтынушалар саны ұлғайған кезде бұл желінің жұмысы тиімсіз бола бастайды. Мұндай жағдайда тұтынушыларды шағын топтарға бөліп, сегменттер санын арттыру ең тиімді (оптимальды) тәсіл болып табылады. Соңғы кездерде әрбір үстелдегі компьютерлік жүйеге 100Мбит/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 де ағымдағы  арнаны бақылай отырып, көп арналы  қатынасты жүзеге асыратын және  қайшылықтарды (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Acces with Collision Detection) айқындай алатын Ethernet технологиясы қолданылады. Бұл  екі технология да ІЕЕЕ 802.3 стандартына  негізделген. Осыған орай осы  екі типтегі желілерді жасау  кезінде (көбінесе) бірдей кабель  типтерін, ұқсас желі құрылғыларын  және бірыңғай қолданбалы программаларды  пайдалануға болады. Fast Ethernet желісінде  мәліметтер 100Мбит/с жылдамдықпен  тасымалданады, яғни Ethernet 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.

Соңғы кездерде 10Мбит/с  Ethernet және 100Мбит/с Fast Ethernet шешімдерін қатарластыра үйлестіруді қамтамасыз ететін жаңа шешім табылды. «Қос жылдамдықты» 10/100 Мбит/с Ethernet/ Fast Ethernet технологиясы –  желілік тақша, концентратор, коммутатор сияқты құрылғыларға жоғарыдағы жылдамдықтардың (қай құрылғыға байланысқанына байланысты) кез келгенімен жұмыс істеуге  мүмкіндік береді. 10/100 Мбит/с Ethernet/Fast Ethernet желілік тақшасы бар дербес компьютерді 10 Мбит/с жылдамдықпен жұмыс істемейді. Егер де оны  10/100 Мбит/с жылдамдықты концентратор (3Сom SuperStack II Dual Speed Hub 500 сияқты) портымен байланыстырсақ, ол автоматты түрде 100 Мбит/с жылдамдықпен жұмыс істей  бастайды. Бұл тәсіл біртіндеп  жоғары жұмыс өнімділігіне көшу ісін жүзеге асыра алады. Оған қоса, мұндай тәсіл серверлер мен клиенттердің желілік жабдықтарын қарапайым  күйде сақтап, желілік құрылғылар мен тасымалдау арналарының өткеру алабын өте кең пайдаланатын жаңа программаларды пайдалануға мүмкіндік  береді.

Gigabit Ethernet желілері Ethernet және Fast Ethernet желілерінің инфрақұрылымымен үйлеседі, оның үстіне олар Fast Ethernet желілеріне қарағанда 10 есе артық, яғни 1000 Мбит/с жылдамдықпен жұмыс істей алады. Gigabit Ethernet желілері негізгі желілердің (желі сегменттерін қосу орындары мен серверлердің қайда орналасқаны) «қысылшаң» орындарын болдырмайтын мықты шешім болып саналады. «Қысылшаң» орындар тасымалдау арналарының өткеру алабына сезімтал қолданбалы программаларға байланысты және интражелілер мен мультимедиалық программалардың трафиктері ағынының шамадан тыс ұлғаюына қарай туындайды. Gigabit Ethernet желісі Ethernet және Fast Ethernet жұмыс топтарын біртіндеп жаңа технологияға көшіру тәсілі болып табылады. Мұндай тәсіл – олардың жұмыстарына өте аз әсер етіп, жоғары жұмыс өнімділігіне тез қол жеткізу мүмкіндігі.

ATM (Asynchronous Transfer Mode) немесе  асинхронды тасымалдау режимі  – бұл мәлімет алмасу үшін  тұрақты ұзындықты (көлемдегі)  ұялар қолданылатын коммутация  технологиясы. Үлкен жылдамдықпен  жұмыс істей алатын АТМ желілері  біріктірілген мәлімет жиындарын  – сөзді, қозғалыстағы бейнелер  мен жай мәліметтерді бір арнамен  тасымалдау ісін жүзеге асыра  отырып, жергілікті және аймақтық  тармақталған желі рөлдерін атқара  алады. Бұлардың жұмысы Интернет  қызметі түрлерінен айрықша құрылып,  арнайы инфрақұрылымның болуын  талап ететіндіктен, олар желі  сегменттерін бір-бірімен біріктіріп  байланыстыратын магистральдық  желі (backbone) ретінде қолданылады. 

Сақиналық архитектура  технологиясы болып саналатын Token Ring және  FDDI технологиялары маркерлік қатынас құруға негізделген қумалы (эстафеталық) желі жасауда пайдаланылады. Олар сақина бойымен бір бағытта маркер  (token) деп аталатын арнайы биттер тізбегінен тұратын мәліметтердің айналып жүруі арқылы жасалған үздіксіз тұйық желі түрін құрайды. Маркер сақина бойымен желідегі әрбір жұмыс станциясын айналып өтіп үздіксіз қозғалыста болады. Желідегі мәлімет жөнелтетіе жұмыс станциясы маркерге бір кадр қосып қояды, ал қалған станциялар тек маркерді ары қарай жылжытып отырады. Token Ring желілері мәліметтерді 4 немесе 16 Мбит/с жылдамдықтармен тасымалдап, көбінесе IBM компьютерлерді ортасында қызмет етеді.

FDDI технологиясы да сақиналы  негізде жасалып, оптоталшықты  кабельдермен жұмыс істеу үшін  магистральды желілерде пайдаланылады.  Бұл да Token Ring желілері тәрізді  маркерді бір станциядан екінші  станцияға жіберіп отырады. Token Ring технологиясынан айырмасы мұнда  маркерлері қарама-қарсы бағытта  қозғалыста болатын екі сақина  болады. Бұл тәсіл бір сақинада  үзіліс болып қалған жағдайда  желінің ақаусыз қызметін ұйымдастыру  мақсатында (көбінесе оптоталшықты  кабельде) жасалады.  FDDI желілері  мәліметтерді 100 Мбит/с жылдамдықпен  өте үлкен қашықтарға тасымалдау  үшін қызмет етеді. Мұндағы  желі сақинасы ең көп дегенде  ұзындығы 100 км-ге дейінгі тұйық  қашықтықты қамтиды да, жұмыс  станцияларынан арасы 2 км шамасында  болады.

Осы көрсетілген сақина түріндегі  екі технология жаңа желілерді ұйымдастыруда  АТМ және Ethernet технологияларының  баламасы ретінде қолданып келеді.

2.8. Желілік принтерлер

Кез келген қызмет бабында  мәтіндік құжаттарды қағазға жиі  басуға тура келеді. «Қағазсыз» технологияның  күнбе-күн іске асып жатқанына қарамастан, қағазға басылып жатқан мәліметтер көбеймесе, әзірге азайған жоқ. Егер мекемеңіздің абыройын биік ұстапғыңыз келсе, сыртқа шығатын құжаттар сапалы лазерлік принтерде басылуы шарт. Тек ішкі қарапайым құжаттар үшін ғана бірнеше жүз доллар тұратын  арзан принтерді пайдалануға  болады. Ал кей кезде түрлі түсті  принтер де қажет болып қалады. Егер де баспагерлік қызметпен айналыспақ болсаңыз, онда қуатты, әрі қымбат лазерлік пирнтер алу керек, оның құны мың  долларға жетіп артылады.

Әрине, әрбір компьютерге  қосылатын қымбат лазерлік принтерлер ала беру қажет те емес шығар. Мұндай мүмкіндік кез келген фирмада  бола  бермейді де, сондықтан бір  мекемеде әдетте бір, әрі кеткенде екі  принтер ғана болады. Ал, бір принтерді  бірнеше компьютерге бірден қалай  жалғауға болар екен?

Мұның бірнеше тәсілі бар. Біріншіден, көп мүмкіндікті ауыстырып  қосқыш тетік сатып алуға олады, ол бір жағынан принтерге, екінші жағынан бірнеше компьютерге  бірдей  жалғанады. Ал, егер компьютерлер бірнеше бөлмелерде немесе бір мекеменің  бірнеше қабаттарында орналасса, қымбат тұратын бір принтерді ортақтаса  пайдалануда компьютерлік желінің  артықшылығы айтпаса да түсінікті шығар. Бірнеше принтер сатып алудың орнына бір-ақ принтер алып, оны желі арқылы керек кезінде кез келген компьютерге ауыстырып қосқыш тетік арқылы жалғап, жұмыс өнімділігін төмендетпей пайдалану ыңғайлырақ емес пе?! Лазерлік принтердің санын азайтудағы қаржының үнемделуін әркім өзі-ақ есептеп алады.

2.9. Мәліметтер  базасы

Көбінесе қарапайым мәліметтер базасы бір компьютердің дискісінің бір немесе бірнеше файлында орналасады. Мұндай мәліметтермен бір адам ғана жұмыс істей береді. Ал егер мәліметтер базасы үлкен компания үшін құрылған болса ше? Ондайда бұл мәліметтерді бір мезетте екі-үш адам пайдалануына тура келеді. Ал, ол компаниялардың филиадцары әр жерде және бір-бірінен қашық  орналасса ше? Мұндай да мәліметтер базасын қажет еткендер уақтылы  қалай пайдалана алады? Әрине  мәліметтерді курьерлер арқылы жеткізіп отыруға болатын шығар, оны көзіңізге  елестетіп көріңізші, оңай жұмыс  деп айта қоймаспыз.

Сол компьютерлерді бір компьютерлік желіге біріктіріп мәліметтер базасын  серверге (негізі ЭЕМ) орналастыру керек. Желінің жұмыс станциялары зерделі  терминал рөлін атқарып, қажетті  мәліметтерді керек кезінде мәліметтер базасының басқару жүйесі олрналасқан  серверден сұрап, оның дискісінен алып отырады. Мәліметтер базасының басқару  жүйесі орналасқан серверге сұраныс  түскен соң, керекті мәліметтер жұмыс  станцияларына жіберіліп отырады. Мұндайда база орналасқан сервер құрамында  дисплей мен пернелік тақта болғанымен, олар әдеттегідей жұмыс тәртібінде пайдаланылмайды. Серверлік компьютер  әр жерде орналасқан ЭЕМ-дермен (яғни мәліметті пайдаланатын адаммен) тек  желілік байланыс арқылы ғана мәліметтер алмаса алады.

Терминал (енгізу-шығару құрылғысы) рөлінде дербес компьютер тұрғандықтан сервер қорларын көптеген жұмыстардан босатып, мәліметтерді қосымша өңдеуді терминалдарда орындауға мүмкіндік бар. Бұлай мәлімет өңдеу тәсілі терминалдар саны көбейген сайын бүкіл жүйенің жұмыс өнімділігін арттыруға үлкен себебін тигізді.

Егер жұмыс станциясынығ операциялық жүйесі ретінде Windows пайдаланылса, кез келген адам мәліметтер базасынан  сұрайтын мәліметін  Winword мәтіндік процессор  форматында немесе Excel электрондық  кестесі  форматында көрсете алады. Алынған мәліметтік құжаттарды форматтап  алған соң, лазерлік принтерде (әрине  желіге жалғанған болуы тиіс) әдейілеп қағазға басып алуға болады. Мұның  бәрін тек экран мен пернеліктен  тұратын жеке пайдаланылатын компьютерде  іске асыру мүмкін емес.

Сонымен, дербес компьютерлер желісі әрбір қызмет кеңсесінде бүкіл  ұжым пайдаланатын мәліметтер базасын  ұйымдастыра алады. Егер компьютерлер бір-бірімен байланыспаған болса, ондай мұндай мүмкіндікке қол  жеткізе алмаймыз.

Магниттік дискілердің жылдан жылға арзандауына қарамастан, оның көлемі ешқашан да толық жеткілікті  деп айтуға болмайды. Егер бірнеше  қызметкерге көлемді бір файлдағы мәліметтер қажет болып қалса, ол файлды желімен жұмыс істеу барсында барлық компьютерге көшіру қажет емес. Жергілікті желіге қосылған ЭЕМ-дер ішінен олардың бірін (немесе бір-екеуін) файл-сервер үшін пайдалануға болады, әдетте ондай компьютердің дискісінің көлемі үлкен болуы тиіс (жүздеген Мб, тіпті ондаған Гб-қа да жетуі мүмкін). Мұндай дискінің кез келген жұмыс станциясындағы компьютер өз дискісіндей пайдаана береді.

Егер көпшілікке керекті  мәліметтер файл-сервер дискісіне жазылса, онда желідегі барлық жұмыс станциялары (немесе администратор рұқсатына  байланысты олардың белгілі бір  тобы ғана) сол мәліметтермен жұмыс  атқара алады. Осындай тәсілмен файл-сервер дискісін пайдалану әрбір адамға қосымша тағы бір-екі диск сатып  алған сияқты болады, мұндайда мәліметтердің  сыртқы ЭЕМ-нен алынғанын адам байқамайды да.

Файл-сервердің сыртқы жады ретінде компакт-дискіні оқитын құрылғыны немесе мәліметтерді қайта  жаза алатын магниттік-оптикалық дискілерді пайдалануға да болады. Компакт-дискіден мәліметтерді оқу құрылғысы арзан  тұрады, сол себепті қазіргі кезде  ол әрбір жұмыс станциясында бар. Бірақ мұны да тек файл-серверге ғана орналастырып, әрбір станция  біраз қаржы үнемдей алады. Ал, магниттік оптикалық дискі немесе жоғары көлемді (бірнеше Гб) қатты  дискілер біршама қымбат тұрады, сондықтан  оларды да кез келген компьютерге  қоймай, файл серверге орналастырған  ыңғайлы екені белгілі шығар. Сонымен көлемді мәліметтер көпшілікке керек болғанда, оны ортақтаса  пайдаланудың ең тиімді түрі – компьютерлерді жергілікті желімен байланыстыру болып  табылады.

2.10. Компьютерлік  желі жабдықтарының типтік құрамы

2.10.1. Желілік адаптер

Желілік ОЖ орнатылған компьютер  ақпаратты тарату кезінде басқа  компьютермен бірлесіп әрекет жасайды. Компьютерлер бұл әрекеттестікті әр түрлі коммуникациялық құрылғылар арқылы жүзеге асырады: концентраторлар, модемдер, көпірлер, коммутаторлар, маршрутизаторлар, мультиплексорлар арқылы. Үлгісіне байланысты коммуникациялық құрылғы тек  қана физикалық деңгейде (қайталағыш) немесе физикалық және арналық деңгейлерде (көпір және коммутатор), немесе физикалық, арналық және желілік деңгейлерде, кейде транспорттық деңгейді де қамтып (маршрутизаторлар) жұмыс істей алады.

Желілік адаптер (Network Interface Card, NIC) –өзінің драйверімен бірге  желінің ақырға торабында – компьютерде OSI үлгісінің арналық (екінші) деңгейінде жұмыс істейді. Желілік адаптер  драйвермен бірге екі амалды орындайды: қадрды тапсыру және қабылдау.

Компьютерден кабельге кадрды тапсыру тқменде көрсетілген  кезеңдерден тұрады (кейбіреулерінің  қабылданған кодтау әдісіне байланысы  жоқ бола алады):

• МАС-деңгейінің адрестік ақпаратымен бірге деңгейаралық интерфейс арқылы деректер кадрын қабылдау. Әдетте, компьютер ішіндегі хаттамалар арасындағы әрекеттестік шапшаң жадыда орналасқан буферлер арқылы жүзеге асады. Желіге тапсырылатын деректер осы буферлерге жоғарғы деңгей хаттамаларымен орналаса бастайды;
• МАС-деңгейінің деректер кадрын дайындау, тағайындау адрестерін және қайнарды толтыру, бақылау сомасын есептеу;
• 4В/5В үлгісіндегі артық кодтарды қолдану барысында кодтардың символдарын құру. Біркелкі сигналдар спектрін алуға арналған кодтарды скрембляциялау;
• Тапсыру алдында байланыс жолына қолжетерлігін тексеру. Кабельге сәйкес қабылданған манчестерлік, NRZI, MLT-3, т.с.с. сызықтық кодпен сигналдарды беру.

Кабельден компьютерге кадрды қабылдау мынадай әрекеттермен жүзеге асады:

• Биттік ағынды кодтайтын сигналдарды кабельден қабылдау;
• Шу фонында сигналдарды белгілеу. Нәтижесінде адаптер қабылдағышында хабарлағышпен жіберілген деректерге үлкен ықтималдылықпен сәйкес келетін қандай да бір биттік тізбек пайда болады.
• Егер деректер кабельге жіберудің алдында скрембляцияға душар болса, онда олар дескремблер арқылы өткізіледі, одан кейін адаптерде хабарлағышпен жіберілгендер, яғни кодтың символдары қалпына келтіріледі;
• Кадрдың бақылау қосындысын тексеру. Егер ол дұрыс болмаса, онда кадр алынып тасталады, сосын деңгейаралық интерфейс арқылы жоғары қарай сәйкес қателікті білдіретін код жіберіледі. Егер бақылау қосындысы дұрыс болса, онда МАС-кадрдан кадр алынып тасталады да, деңгейаралық интерфейс арқылы жоғары қарай беріледі және шапшаң жадының буферіне орналасады.