Ievadlekcija Datortīklos (DT)

Mani sauc Andrejs ErmuižaEsmu RTU docents, datorzinātņu doktorsStrādāju RTU DADI Datortīklu profesora grupā un arī LU

Elektronikas un datorzinātņu institūtāE-pasts: ermuiza@ml.lv, ermuiza@parks.lvMani lekciju konspekti un uzdevumi praktiskiem darbiem

(materiāli) atrodami: http://www.cs.rtu.lv/EAstf/Publications.htm No uzdevumiem jāpilda tikai uzdotie!Lekciju konspekti gan šeit nav paši jaunākie, tādēļ jāapmeklē

visas lekcijas!

Datortīklu (DT) kursa mērķis

• iepazīstināt ar datortīklu (DT) un datorsistēmu (DS): – Uzbūvi, – Darbības principiem – Attīstības tendencēm

• Apgūt dažas DT ekspluatācijas un administrēšanas prasmes

Praktiskie darbi DT

1. NetwPlusAnimacijas – ap 20 – par katru 4-5 teikumu atskaite (tam jau jābūt izdarītam!)

2. Indiv. Studiju darbs – tēma uz pēd. 2 cip. no eksam. Jaut. saraksta– ap 15 lpp ar secinājumiem un izmantotās lit. sarakstu

3. Atskaites par darbiem ar pakešu analizatoru

4. Atskaites par “varianti9”

Darbu noformēšana

1. Atskaites jāsūta kā piev. failus Word”ā (ar paplaš. .doc)

2. Faila nosaukumam jāsatur studenta vārda/uzv. Iniciāļi, gr. N

3. Pirmajā u. c. darbiem jācenšas apvienot vairākas atsk. (7-8)

DT priekšmeta specifika

• DT priekšmets ir mainīgs, jo DT strauji attīstās – katru gadu nāk klāt daudz jaunumu

• Tas būtiski atšķiras, piem., no matemātikas, kur maz izmaiņu • Tādēļ pats pilnīgākais materiāls –

– nolasītajās lekcijās (ne konspektos!),– internetā (jāapgūst paņēmieni, kā atrast vajadzīgo)

• bez tām nebūs iespējama priekšmeta pilnīga apguve

Literatūras saraksts (pieejams arī www.cs.rtu.lv )

• Закер К. Компьютерные сети. Модернизация и поиск неисправностей. Пер с англ. СПб.: БХВ- Петербург, 2001 – 1008 с.

• Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы/ В. Г. Олифер, Н. А. Олифер СПб.: Питер. 2001. – 672 с.

• Компьютерные сети. Сертификация Network+. Учебный курс.: Пер. с англ. – М. Издательство-торговый дом Русская редакция. 2002. – 704 с.

• Камер Д. Компьютерные сети и Интернет. Разработка приложений для Internet.: Пер. с англ. – М. Издательский дом Вильямс. 2002. – 640 с.

• Руководство по технологиям объединненых сетей. Cisco Systems и др. 3-е издание : Пер. с англ. – М. Издательский дом Вильямс. 2002. – 1040 с.

• Tanenbaum A. S. Computer Networks, Prentice Hall, 1996, 848 p.• Stallings W. Data and Computer Communications, 5/e, Prentice Hall, 1997.• В. Столлингс Современные компьютерные сети. 2-изд. ПИТЕР, 2003.• http://www.howstuffworks.com/web-server.htm• Angļu-latviešu-krievu informātikas vārdnīca: datori, datu apstrāde un pārraide. – R.: Avots, 660

lpp.

• http://www.termini.lv, http://termini.tilde.lv• http://www.erg.abdn.ac.uk/users/gorry/course/

• http://courses.mindleaders.com/dpec/login.jsp?userid=demo4you&password=trybuy

• ftp://ftp.prenhall.com/pub/esm/computer_science.s-041/stallings/Slides/HsNet2e_PPT-Slides/

• Laura A. Chappel, Ed Tittel Guide to TCP/IP, Sankt-Peterburg 2003

DT būtība – definīcijas un attīstības vēsture

Def1:DT ir datoru, printeru, maršrutētāju, komutācijas mezglu un citu iekārtu kopa, kuras var apmainīities ar informāciju caur kādu pārraides vidi.

Tā darbojas kā vienots pakalpojumu kopu (servisu) sniegšanas veselums, risinot datu vākšanas, apstrādes un pārraides uzdevumus.

Definīcija 2 (neformāla)

Veiksmīga sadarbība (laulība) starp savstarpēji koordinētām

– sakaru un – skaitļošanas procesu tehnoloģijām.

Datoru tīklu rašanos izsauca datu un citu tīkla resursu kopīgas izmantošanas praktiska nepieciešamība

Vienkāršākais tīklsVienkāršākais tīkls sastāv no 2 datoriem, kas

savienoti ar kabeļa palīdzību un ļauj datoriem kopīgi izmantot datus.

• Visi, tīkli, neatkarīgi no sarežģītības, balstās uz šo principu. Kaut gan ideja savienot datorus ar kabeļa palīdzību tagad neliekas mums sevišķi izcila, sava laikā tā bija nozīmīgs sasniegums komunikāciju jomā.

• Galvenais tīkla uzdevums ir kopīga resursu izmantošana un pastāvīga komunikācija (informācijas apmaiņa) reālā laika režīmā.

Vienkāršākais tīkls

Workstation

Server

Laptop computer

Cloud

Multiplexer

Tīkla resursi

• Tīkla resursi ir:• dati, • atmiņa,• lietojumprogrammas vai lietojumprocesi, kas

darbojas resursdatoros (kam IP adrese)• periferijas ierīces, piemēram,

– printeris, – modems

– Skeneris.

Lietojumprocesi

Kā lietojumprocesu piemērus var minēt tādus tīkla dienestus, kā:

• datu un zināšanu bāzes, • informācijas meklēšanas sistēmas, • izziņu dienesti, • apmācošas sistēmas,• elektroniskais pasts, • automatizētas projektēšanas sistēmas,

– Telekonferences un citi

Tīklu attīstības vēstures etapi

1. Pakešu apstrādes sistēmas (60 gg)

2. interaktīvais darba režīms (70 gg)

3. Datoru savienošana caur publ. sakaru tīkliem (70-80 gg)

4. Protokolu izstrāde un aprobācija (70-80 gg)

5. OSI etalonmodelis (80 gg)

6. Ātrdarbīgu tehnoloģiju izstrāde (90 gg)

7. Servisa kvalitātes (QoS) nodrošināšana (21. gs sākums)

Pakešu apstrādes sistēmas (70 -80gg)

Pakešu apstrādes sistēmas veidoja uz lieldatora (mainframe) bāzes, t.i. jaudīga universālās nozīmes datora.

Lietotāji gatavoja perfokartes, kuras saturēja programmu datus un komandas, un nodeva tās skaitļošanas centrā.

Operātori ievadīja šīs kartes datorā, bet izdrukātus rezultātus lietotāji saņēma atpakaļ tikai nākošajā dienā.

Tad viena nepareizi perforētā karte nozīmēja vismaz diennakts darba aizkavēšanos.

Globālo tīklu rašanās (70-80.gg)

• Vajadzība savienot datorus, kuri atrodas lielos attālumos viens no otra, šajā laikā jau bija pilnīgi nobriedusi.

• Viss sākās no vienkāršākā uzdevuma risinājuma: pieejas pie datora no termināļiem, kuri bija attālināti no tā uz daudziem simtiem vai pat tūkstošiem kilometru.

• Termināļi tika savienoti ar datoriem caur telefona tīkliem ar modēmu palīdzību.

• Tādi tīkli atļāva daudziem lietotājiem gūt attālo pieeju vairāku spēcīgo superdatoru koplietojamiem resursiem.

• Parādījās sistēmas, kuros līdz ar attāliem savienojumiem tipa termināls – dators tika realizēti arī attālie savienojumi tipa dators – dators

Tīklu pakalpojumi

pirmajos tīklos tika realizēti dažādi pakalpojumi, tādi, kā:

• failu apmaiņa,

• datu bāžu sinhronizācija,

• elektroniskais pasts in citi, kuri tad kļuva tradicionāli

Globālo tīklu koncepciju rašanās

Hronoloģiski pirmie parādījās globālie tīkli (70 gg) Tieši, veidojot globālos tīklus, bija pirmo reizi piedāvātas un noslīpētas daudzas mūsdienu datortīklu pamatidejas un koncepcijas.

Tādas, kā:

1. komunikācijas protokolu daudzslāņu uzbūve,

2. pakešu komutācijas tehnoloģija,

3. pakešu maršrutēšana apvienotajos tīklos.

Pirmie lokālie tīkli (70 – 80 gg)70.gadu sākumā parādījās jaunā tehnoloģija datorkomponentu

ražošanā - lielās integrālās shēmas.

To salīdzinoši neliela cena un augstas funkcionālās iespējas noveda pie minidatoru radīšanas, kuri kļuva par lieldatoru reāliem konkurentiem.

Groša likums (veiktspēja ~ cenas kvadrātam) pārstāja darboties, jo desmit minidatoru izpildīja dažus uzdevumu (parasti tādus, ko var izpildīt paralēli uz dažādām mašīnām) ātrāk nekā viens lieldators, bet minidatoru sistēmas cena bija mazāka.

Minidatori pildīja tādus uzdevumus, kā tehnoloģisko iekārtu, noliktavu uzskaites vadība un citus uzdevumus uzņēmuma nodaļas līmenī.

Pirmie lokālie datortīkli

Parādīdās pirmie lokālie datortīkli. Tie vēl atšķirās no mūsdienu lokālajiem tīkliem, pirmām kārtām, ar savām saskarnes (interfeisa) iekārtām.

No sākuma, lai savienotu datorus vienu ar otru izmantoja nestandarta iekārtas, kas bija katra ar savām datu attēlošanas veidiem, saviem kabeļu tipiem utml.

Šīs iekārtas varēja savienot tikai tos datoru tipus, kuriem tās bija paredzētas.

Lokālo tīklu standarta tehnoloģiju radīšana

80.gadu vidū tika pieņemtas datoru apvienošanas tīklā standarta tehnoloģijas:

• Ethernet,• Arcnet, • Token Ring Tad stāvoklis lokālajos tīklos sāka kardināli mainīties. Spēcīgs stimuls to attīstībai bija uzradušies personālie datori. Šie

masveida produkti kļuva par ideāliem elementiem tīklu uzbūvei, jo:

• tie bija pietiekami jaudīgi (veiktspējīgi) tīkla programmatūras darbībai,

• tiem vajadzēja apvienot savu skaitļošanas jaudu, lai risinātu sarežģītus uzdevumus, kā arī kopīgi lietot dārgas perifērijas iekārtas, piemēram, ietilpīgu disku masīvus.

Personālie datori sāka dominēt lokālajos tīklos ne tikai kā klienta datori, bet arī kā datu glabāšanas un apstrādes centri, t.i. tīklu serveri, aizvietojot šajās lomās minidatorus un lieldatorus.

Standartu priekšrocības

Standarta tīkla tehnoloģijas ieviešana pārvērta lokālā tīkla konstruēšanas procesu no mākslas rutīnas darbā.

Lai radītu tīklu, tagad ir pietiekami iegādāties attiecīga standarta tīkla adapterus, piemēram, Ethernet, standarta kabeli, pievienot adapterus kabelim ar standarta spraudņiem un uzstādīt datorā vienu no populāriem operētājsistēmām, piemēram, NetWare.

Tad tīkls bija gatavs strādāt, un katra jauna datora pievienošana neizraisa nekādu problēmu.

Tīklu klasifikācija 1

Pēc teritoriālās pazīmes tīklus dala:

• lokālajos tīklos (local area networks – LAN),

• globālajos (vai teritoriālajos) tīklos (wide area networks - WAN) un

• pilsēttīklos (metropolitan area networks – MAN).

Lokālais tīkls

Lokālais tīkls ir datoru tīkls, kas ir izvietots relatīvi nelielā teritorijā (līdz 1-2 km), parasti tā ir ierobežota ar vienu ēku, uzņēmumu, iestādi utl. Vispārējā gadījumā lokālais tīkls pieder vienai organizācijai.

Nelielo attālumu dēļ lokālajos tīklos ir iespēja izmantot relatīvi dārgas augstvērtīgas kabeļu sakaru līnijas, kuras ļauj, izmantojot vienkāršas datu pārraides metodes, sasniegt lielus datu apmaiņas ātrumus (līdz 100 Mbit/s un vairāk).

LAN

Lokālo tīklu ierobežojumi

Tehnoloģija ierobežoja tīkla izmērus, tas ir datoru skaitu un tīkla fizisko garumu. 80-to gadu sākumā vispopulārākais tīklu tips sastāvēja ne vairāk kā no 30 datoriem, bet kabeļa garums nepārsniedza 185m.

Tādus tīklus varēja izvietot ēkas stāva vai nelielas organizācijas robežās

Globālais tīkls• Globālais tīkls aptver ievērojami plašāku teritoriju nekā LAN

(līdz simtiem un tūkstošiem kilometru) un izmanto vispārējās lietošanas vai speciālus sakaru līdzekļus, kuri nodrošina iespēju uzturēt sakarus lielos attālumos.

• Lokālie tīkli var būt globālo tīklu sastāvdaļas.• Kvalitatīvo sakaru līniju izmantošana lielos attālumos maksā ļoti

dārgi, tādēļ globālajos tīklos bieži izmanto esošas sakaru līnijas, kas bija paredzētas pavisam citiem mērķiem.

• Piemēram, daudzi globālie tīkli izmanto vispārējās lietošanas telefona un telegrāfa līnijas.

• Lai stabili pārraidītu diskrētus datus pa nekvalitatīvām sakaru līnijām, globālajos tīklos izmanto metodes un iekārtas, kas būtiski atšķiras no lokālo tīklu metodēm un iekārtām

Globālo tīklu jaunākās tehnoloģijas

Pateicoties jaunajām tīkla tehnoloģijām, tādam kā Frame Relay vai ATM, kuras parādījās pēdējā laikā un izmanto kvalitatīvas optiskās sakaru līnijas, globālajos tīklos sāk atteikties no sarežgītām datu pārraides korektuma nodrošināšanas procedūrām.

Datu pārraides ātrumi esošos jaunas paaudzes komerciālajos globālajos tīklos tuvinās lokālo tīklu ātrumiem (Frame Relay tīklos ir pieejami ātrumi 2 Mbit/s), bet ATM tīklos pat pārsniedz tos, sasniedzot 150 Mbit/s. Tātad notiek lokālo un globālo tīklu tuvināšanās.

Pilsēttīkls

• Pilsēttīkls (Metropolian Area Network - MAN) paredzēts lielas pilsētas teritorijas apkalpošanai. Tas aptver lielāku ģeogrāfisko teritoriju nekā LAN, bet mazāku nekā WAN.

• Pilsēttīkls ir mazāk izplatīts tīklu tips, kas parādījās samērā nesen.

• LAN vislabāk der resursu koplietošanai īsos attālumos un apraides pārraidēm, bet globālie tīkli nodrošina darbu lielos attālumos, bet ar ierobežoto ātrumu, pilsēttīkli aizņem starpstāvokli

Otrais tīklu klasifikācijas veids

Otrais tīklu klasifikācijas veids ir visu tīklu sadale 2 tipos pēc datoru vienlīdzības pazīmes:

• vienādranga tīkli (peer-to-peer) un

• tīkli uz servera pamata (server based).

Pirmais tips bāzējas uz vienādranga arhitektūras,

otrais – uz klientservera arhitektūras.

Vienādranga tīkls

Vienādranga tīklā visi datori ir vienlīdzīgi, nav izdalītā servera, kas būtu atbildīgs par visu tīklu.

Katrs dators funkcionē kā klients un kā serveris. Lietotāji paši lemj, kādiem datiem savā datorā jābūt pieejamiem pa tīklu.

Tādi tīkli parasti apvieno ne vairāk kā 10 datorus. To otrais nosaukums ir darba grupa (workgroup), t.i. neliels lietotāju kolektīvs.

Vienādranga tīkla lietošana

Vienādranga tīkls ir pielietojams, kad:• lietotāju skaits nepārsniedz 10 cilvēkus;• lietotāji ir izvietoti kompakti• datu aizsardzības jautājumi nav kritiski;• pārskatamā nākotnē nav paredzēta tīkla

paplašināšana. Operētājsistēmās Microsoft Windows NT

Workstations, Windows for Workgroups un Windows 95/98 vienādranga tīklu uzturēšana ir iebūvēta, tāpēc papildprogrammatūra nav vajadzīga.

Vienādranga tīkla realizācija

Vienādranga tīkls tiek realizēts standarta veidā šādi:

• datori atrodas uz lietotāju darba galdiem;

• lietotāji paši izpilda administrātora lomu un nodrošina informācijas aizsardzību;

• lai apvienotu datorus, tiek izmantota vienkārša kabeļu sistēma.

Klientservera arhitektūra

Klientservera arhitektūra noteic tīkla uzbūvi, kurā katrs dators ir vai nu klients, vai serveris un to iespējas un tiesības ir dažādas.

Serveri ir datori, kas nodod savus resursus tīkla lietotāju rīcībā

klienti ir datori, kas veic pieeju tīkla resursiem, kuri atrodas serveros.

Lielākajā daļā tīklos izmanto vienu vai vairākus izdalītus serverus, ko optimizē ātrai klientu pieprasījumu apstrādei, failu un katalogu drošības paaugstināšanai.

Tīkli uz servera bāzes ir kļuvuši standartizēti.

Tīkli uz servera pamata

Lielākā daļa tīklu strādā uz izdalītā servera pamata, kad serveris strādā tikai kā serveris un netiek izmantots kā klients vai darba stacija.

Ja tīkla apjomi un trafiks palielinās, nepieciešams palielināt arī serveru skaitu. Uzdevumu sadalīšana starp vairākiem serveriem garantē, ka katrs uzdevums tiks risināts efektīvāk.

Lai serveri atbildētu mūsdienu prasībām, lielos tīklos tos veido specializētus. Piemēram, Windows NT tīklā var strādāt sekojošie serveru tipi:

• Datņu (failu) serveri (fail server) un drukas serveri (print server)

• Lietojumu serveri (application server)• Pasta serveri (mail server)• Faksserveri (fax server)• Sakaru serveri (communication)• Domēnvārdu (direktorija vai kataloga) serveri (domain name

server)

Serveru tipi

Datņu (failu) serveri (fail server) un drukas serveri (print server)Lietojumu serveri (application server)Pasta serveri (mail server)Faksa serveri (fax server)Sakaru serveri (communication)Domēnvārdu (direktorija vai kataloga) serveri (domain name server) u. c.

Tīklu uz servera bāzes priekšrocības (1)

1. Resursu koplietošana (resouce sharing) dod pieeju failu un printeru kopai, nodrošinot augstu veiktspēju un aizsardzību.

• Datu pieejas vadība un administrēšana tiek veikta centralizēti.

• Resursi izvietoti centralizēti, kas atvieglo to meklēšanu un apkalpošanu. Piemēram, Windows NT Server sistēmā katalogu koplietošana nodrošina ar Windows NT Explorer, komandas net share. Kataloga kopizmantošanu, noklikšķējiet tā vārdu ar peles labo pogu un izvēlējieties komandu Sharing…

Tīklu uz servera bāzes priekšrocības (2)

2. Aizsardzība (security) Galvenais arguments tīkla uz servera bāzes izvēlei ir datu drošība. ar drošības problēmām var nodarboties viens administrātors: viņš veido vienotu drošības politiku (security policy) un to pielieto katram tīkla lietotājam.

3. Dublējuma (backup) kopēšana Tā kā vitāli svarīga informācija izvietota centralizēti, t.i., koncentrēta vienā vai vairākos serveros, viegli veikt tās regulāro rezerves kopēšanu (backup).

4. Redundance (redundancy) jebkurā serverī dati var tikt dublēti reālā laika režīmā,– vienmēr var izmantot rezerves kopiju.

5. Lietotāju (user) skaits Tīkli uz servera pamata spēj uzturēt tūkstošus lietotāju. Vadīt tāda izmēra tīklus, ja tie būtu vienādranga, būtu neiespējams.

Tīklu topoloģija (topology)Termins “tīkla topoloģija” nozīmē datoru, kabeļu un

citu tīkla komponentu fizisko izvietošanu.Tīkla raksturojumi ir atkarīgi no topoloģijas tipa.Topoloģijas izvēle iespaido:1. nepieciešamās tīkla iekārtas sastāvu;2. tīkla iekārtas iespējas;3. tīkla paplašināšanas iespējas;4. tīkla vadības (pārvaldības) metodi.Tīkla topoloģiju var definēt kā grafa konfigurāciju,

kur virsotnēm atbilst datori vai citas iekārtas, piemēram, koncentrātori, bet šķautnēm – fiziskās saites starp tiem.

Pēc topoloģijas:Režģtīkli (mesh network)Kopnes tīkli (bus)Zvaigznes tīkli (star)Hierarhiskā (divlīmeņu) zvaigzneGredzena tīkli (ring)

Bāzes topoloģijasVisi tīkli tiek uzbūvēti uz triju bāzes topoloģiju pamata:• Maģistrāle jeb kopne (bus);• Zvaigzne (star);• Gredzens (ring).Ja datori pieslēgti vienam kabelim, vai segmentam

(segment), topoloģija tiek saukta par maģistrāli. Ja datori pieslēgti kabeļa segmentiem, kuri izej no viena

centrmezgla, vai koncentrātora (hub), topoloģija tiek saukta par zvaigzni.

Ja kabelis, kuram tiek pieslēgti datori, ir saslēgts gredzenā, tāda topoloģija tiek saukta par gredzenu.

Pašas bāzes topoloģijas nav sareždītas, taču praksē bieži ir sastopamas bāzes topoloģiju pietiekami sarežģītas kombinācijas, kuras apvieno vairāku topoloģiju īpašības un raksturojumus.

Kopne

Kopnes topoloģija izmanto vienu kabeli, ko sauc par kopni vai segmentu, kam pieslēgti datori un citas iekārtas.

Tāda topoloģija ir visvienkāršākā un visizplatītākā Tīklā ar kopnes topoloģiju datori adresē datus

konkrētajam datoram, raidot tos pa kabeli elektrisko signālu veidā.

Datus raida visiem tīkla datoriem, bet informāciju pieņem tikai dators, kura adrese atbilst saņēmēja adresei, šifrētai šajos signālos.

Katrā laika momentā var raidīt datus tikai viens dators, tādēļ tīkla veiktspēja ir atkarīga no datoru skaita, pieslēgtiem kopnei.

Jo vairāk datoru, jo lielāks datoru skaits gaida pārraidi un jo lēnāks ir tīkls.

Kopne

Kopne ir pasīva topoloģija.

Tas nozīmē, ka datori tikai “klausās” raidāmos datus, bet nepārvieto tos no avota līdz saņēmējam. Tāpēc, ja kāds dators bojāts, tas neietekmē tīkla darbību. (Aktīvajās topoloģijās datori reģenerē signālus un pārraida tos tālāk.)

Bet kabeļa pārrāvums pārtrauks tīkla funkcionēšanu.Elektriskie signāli izplatās no viena kabeļa gala līdz

otram. Ja nav veikti speciāli pasākumi, signāls, no kabeļa gala atstarojas un rada traucējumus, neļaujot citiem datoriem veikt pārraidi. Tāpēc kabeļa galos elektriskie signāli jādzēš. Šim nolūkam lieto terminatorus, kas absorbē šos signālus.

Lai savienotu divus kabeļa segmentus, lieto atkārtotāju (repeater), kas pastiprina signālu pirms tā pārraides uz nākamo segmentu.

Gredzena topoloģija (ring network)Gredzena topoloģijā datori pieslēgti kabelim, kas saslēgts

gredzenā. Signālus raida pa riņķi vienā virzienā un tie iziet cauri katram datoram.

Atšķirībā no pasīvas kopnes topoloģijas, šeit katrs dators pilda atkārtotāja lomu, pastiprinot signālus un raidot tos nākamajam datoram.

Ja iziet no ierindas viens dators, viss tīkls pārtrauc funkcionēt. Tīklos ar gredzena topoloģiju izmanto speciālus līdzekļus, lai

bojātais dators nepārtrauktu sakaru kanālu starp citiem datoriem.

Gredzens ir ērta konfigurācija atgriezeniskās saites veidošanai. Dati, izdarījuši pilnu apgriezienu, atgriežas pie datora-avota, kurš

var kontrolēt datu piegādi adresātam. Viens no datu pārraides veidiem pa riņķa tīklu tiek saukts par

marķiera (token) nodošanu. Marķieris (neliels datu bloks) tiek secīgi pārraidīts no datora

datoram, kamēr to saņems dators, kurš “grib” aizsūtīt datus. 200 m diametra riņķī marķieris var cirkulēt ar frekvenci 10 000

apgriezienu sekundē.

Gredzena topoloģija

Zvaigzņtīkls (star network)Zvaigznes topoloģijā visi datori ar kabeļa segmentu

palīdzību tiek pieslēgti centrālajam komponentam – koncentrātoram (hub).

Signāli no raidošā datora sasniedz caur koncentrātoru pārējos datorus.

Šīs topoloģijas trūkumi: • ievērojami palielinās kabeļa patēriņš lielos tīklos. • ja centrālais komponents izies no ierindas, visa tīkla

darbība apstāsies. Bet ja izies no ierindas tikai viens dators (vai kabelis,

kurš savieno datoru ar koncentrātoru), pārējos datorus šī atteice neietekmēs. Tātad, šī topoloģija ir drošāka nekā kopne, jo jebkurš kabeļa bojājums ietekmēs tikai to datoru, pie kura tas ir pieslēgts.

Zvaigzņtīkls (star network)

Secinājumi par topoloģijām

Aprakstītas topoloģijas faktiski ir loģiskās arhitektūras.

Reālām iekārtām nav obligāti būt fiziski organizētām šajās konfigurācijās. Kopnes un gredzena loģiskās topoloģijas, piemēram, fiziski bieži tiek organizētas kā zvaigzne.

Veidojot tīklu, bieži lieto kombinētas topoloģijas, piem.: • zvaigzne-maģistrāle, kad vairāki tīkli ar zvaigznes

topoloģiju tiek apvienoti ar kopnes palīdzību, vai • zvaigzne-gredzens, kad vairāki tīkli ar zvaigznes

topoloģiju tiek pieslēgti galvenajam koncentrātoram, veidojot zvaigzni, bet gredzens tiek realizēts galvenā koncentrātora iekšienē.

Zvaigžņ-gredzena topoloģija

Režģtīkla topoloģija

Com3

Computer ComputerComputer

Computer

Computer

Com3

Galvenais koncentrators

Starpkoncentratori

Pārraide

Saņemšana

Darba stacijas

Divlīmeņu zvaigznes topoloģija

Divi kabeļi(vītais pāris vai

optiskais)

DT tīkla nodrošinājums (netware)

– Tas ietver:•Aparātnodrošinājumu (hardware)

•Programmnodrošinājumu (software)

• tā modulārizācija – daudzslāņu etalonmodelis, kas kalpo

DT komponentu klasifikācijai

OSI etalonmodelis1978. gada sākumā Starptautiskā standartizācijas organizācija

(International Organization for Standardization - ISO) atzina nepieciešamību izstrādāt tādu tīkla modeli, kas palīdzētu dažādiem piegādātājiem dot sadarboties spējošas tīkla realizācijas.

Šo prasību apmierina Atvērto sistēmu sadarbības (Open Systems Interconnection - OSI) bāzes etalonmodelis (Basic Reference Model), kas nāca klajā 1984. gadā kā ISO starptautiskais standarts. Šis modelis kļuva par pamatu veselas virknes atvērto sistēmu sadarbības protokolu standartu izstrādāšanai. Termins “atvērtas” uzsver to faktu, ka ja sistēma atbilst OSI standartiem, tā būs atvērta sadarbībai ar jebkuru citu sistēmu jebkurā zemeslodes punktā, pie nosacījuma, ja šī cita sistēma arī atbildīs tiem pašiem standartiem. OSI etalonmodelis ātri kļuva par galveno arhitektūras modeli starpdatoru ziņojumu pārraidei.

Hierarhiskā komunikācijaOSI etalonmodelis dala sarežģītu starp datoru datu pārsūtīšanas

problēmu septiņās mazākās un, tātad, vieglāk atrisināmās problēmās.

Katra no šīm 7 problēmām izvēlēta tāpēc, ka tā ir relatīvi autonoma un, tātad, to ir vieglāk atrisināt neatkarīgi.

Katra no šīm lielās problēmas daļām tiek risināta, izmantojot vienu no septiņiem modeļa funkcionālajiem slāņiem, kas ietver:

• lietojuma, • pasniegšanas, • seansa,• transporta,• tīkla, • kanāla un• fizikālo slāni

OSI realizācija

Lielākajā daļā tīklu iekārtu realizē visus septiņus modeļa slāņus.

Tomēr dažās tīkla realizācijās viens vai vairāki slāņi var būt apvienoti, piem., TCP/IP protokolu stekā

Divi zemākie OSI modeļa slāņi parasti tiek realizēti ar aparatūras un programmatūras palīdzību, bet pārējie pieci augstākie slāņi parasti tiek realizēti tikai ar programmatūru.

Slāņu sadarbība

LietojumaPasniegšanas

SeansaTransporta

TīklaKanāla

Fizikālais

LietojumaPasniegšanas

SeansaTransporta

TīklaKanāla

Fizikālais

Kā sazinās sistēmas A un B?Katrs no A sistēmas slāņiem var tieši sazināties tikai ar

šīs sistēmas blakusslāņiem, bet to galvenais uzdevums ir uzturēt sakarus ar B sistēmas attiecīgajiem slāņiem.

Tas nozīmē, ka:• A sistēmas 1. slāņa galvenais uzdevums ir sakaru

uzturēšana ar B sistēmas 1. slāni; • A sistēmas 2. slānim jāuztur sakari ar B sistēmas 2.

slāni utt. Tas nepieciešams, jo katram sistēmas slānim ir savi

noteikti uzdevumi, kurus tam jāpilda. Lai izpildītu šos uzdevumus, tam jāsazinās ar attiecīgo

otrās sistēmas slāni.

OSI slāņu modelis izslēdz tiešus sakarus starp sistēmu attiecīgajiem slāņiem.

Katram A sistēmas N-slānim jālieto pakalpojumi, ko tam piegādā A sistēmas apakšējais blakusslānis (N-1), lai realizētu sakarus ar attiecīgo B sistēmas slāni.

Pieņemsim, ka A sistēmas 4. slānim jāsazinās ar B sistēmas 4. slāni. Lai izpildītu šo uzdevumu, A sistēmas 4. slānim jāizmanto A sistēmas 3. slāņa pakalpojumi, vai serviss.

4. slāni sauc par "servisa lietotāju", bet 3. slāni - par "servisa sniedzēju". 3. slānis sniedz pakalpojumus 4. slānim "servisa pieejas punktā" (service access point - SAP), kas viekārši ir tā vieta (loģiskais interfeiss), kur 4. slānis var pieprasīt 3. slāņa pakalpojumus.

3. slānis var sniegt savus pakalpojumus vairākiem 4. slāņa objektiem.

Katrais sistēmas slānis sastāv no viena vai vairākiem aktīviem elementiem, kurus sauc par slāņa objektiem.

Servisa sniedzēju un servisa lietotāju attiecības

Iesākumu pievienošana katrā slānī

OSI slāņi

Pēc tam kad kļuva saprotami OSI modeļa iedalījuma slāņos galvenie principi, var ķerties pie katra atsevišķa slāņa un tā funkciju apspriešanas.

Katram slānim ir iepriekš noteiktā funkciju kopa, kurus tam jāizpilda, lai komunikācija varētu notikt.

Lietojumslānis

• Lietojuma slānis ir vistuvākais lietotājam OSI slānis. Tas atšķiras no citiem slāņiem ar to, ka nesniedz pakalpojumus (servisu) nevienam citam OSI slānim.

• Taču tas sniedz servisu lietojumprocesiem, kas atrodas ārpus OSI modeļa mēroga robežām.

• Par tādu lietojumprocesu piemēriem var kalpot elektronisko tabulu apstrādes programmas, vārdu apstrādes programmas, banku termināļu programmas utt.

• Galvenais lietojumslāņa uzdevums ir lietojumprocesu datu semantikas apstrāde.

Pasniegšanas slānis

Pasniegšanas slānis atbild par to, lai informāciju, kura aizsūtīta no vienas sistēmas lietojumslāņa, varētu izlasīt citas sistēmas lietojumslānis.

Kad ir nepieciešamas, pasniegšanas slānis veic translēšanu starp vairākiem informācijas pasniegšanas formātiem, izmantojot kopēju informācijas pasniegšanas formātu.

Pasniegšanas slānis nodarbojas ne tikai ar lietotāja faktisko datu formātiem un attēlošanu, bet arī ar datu struktūrām, kurus izmanto programmas.

Tātad pasniegšanas slānis nodarbojas ar datu pārraides sintaksi.

Lietojumslāņa objekti var izmantot jebkuru sintaksi. Pasniegšanas slānis to pārveido kopējā standarta sintaksē, kurš tiek saskaņots starp pasniegšanas slāņa objektiem.

Seansa slānis

Kā norāda tā nosaukums, seansa slānis nodibina, vada un pārtrauc mijiedarbības seansus starp lietojumprocesiem.

Seanss uztur dialogu starp diviem vai vairākiem pasniegšanas slāņa objektiem (seansa slānis sniedz savus pakalpojumus pasniegšanas slānim).

Seansa slānis sinhronizē dialogu starp pasniegšanas slāņa objektiem un vada informācijas apmaiņu starp tiem. (Tas atļauj realizēt divvirzienu vienlaicīgu (dupleksa), divvirzienu nevienlaicīgu (pusdupleksa) un vienvirziena (simpleksa) mijiedarbību.)

• Papildus dialogu (seansu) regulēšanai seansa slānis nodrošina līdzekļus informācijas aizsūtīšanai par servisa klasi un paziņošanai ārkārtīgās situācijās par seansa, pasniegšanas un lietojumslāņa problēmām.

Transporta slānis• Robeža starp seansa un transporta slāņiem var būt pasniegta

kā robeža starp augstāko slāņu (lietojuma) protokoliem un zemāko slāņu (datu transportēšanas) protokoliem.

Četri zemākie slāņi risina datu transportēšanas problēmas.• Transporta slānis sniedz datu transportēšanas pakalpojumus,

kas atbrīvo augstākos slāņus no nepieciešamības iedziļināties tās detaļās.

• Transporta slānis rūpējas par drošu datu transportēšanu caur apvienoto tīklu. Sniedzot drošus pakalpojumus, transporta slānis nodrošina mehanismus:

• virtuālo kanālu nodibināšanai, • uzturēšanai un to darbības nokārtotai pārtraukšanai,• transportēšanas kļūmju atklāšanai un likvidēšanai, informācijas

plūsmas vadībai (ar nolūku novērst sistēmas pārpildi ar datiem no citas sistēmas).

Tīkla slānis

• Tīkla slānis ir komplekss slānis, kas nodrošina iespēju divu gala sistēmu savienojumam un maršruta izvēli starp tām.

• Šīs sistēmas var būt pieslēgtas pie dažādiem "apakštīkliem", kuri var atrasties dažādos ģeografiskajos punktos. Šai gadījumā "apakštīkls" ir būtībā neatkarīgs tīkla kabelis (dažkārt saucamais par segmentu).

• Tā kā starp divām gala sistēmām, kas grib organizēt sakarus, var būt ievērojams ģeografiskais attālums un daudz apakštīklu, tīkla slānis ir maršrutēšanas domens (vai apgabals).

• Maršrutēšanas protokoli izvēlas optimālus maršrutus caur savienotu apakštīklu secību. Tradicionālie tīkla slāņa protokoli pārsūta informāciju gar šiem maršrutiem.

Kanāla (datu posma) slānis

Kanāla (vai datu posma) slānis gādā par drošu datu tranzītu caur fizisko kanālu. Veicot šo uzdevumu, datu posma slānis risina sekojošas problēmas:

1. fiziskā adresācija (pretēji tīkla, vai loģiskai adresācijai),

2. tīkla topoloģija,

3. līnijas disciplīna (kādā veidā gala sistēmai izmantot tīkla kanālu),

4. paziņojumi par bojājumiem,

5. nokārtota datu bloku piegāde un

6. informācijas plūsmas vadība.

Fizikālais slānisFizikālais slānis nodrošina: 1. elektrotehniskos, 2. mehāniskos, 3. procedurālos un 4. funkcionālos līdzekļus, lai

1. aktivētu,2. uzturētu un 3. dezaktivētu fizikālo kanālu starp gala sistēmām.

Fizikālā slāņa specifikācijas noteic sekojošus raksturojumus:• sprieguma līmeņi, • spriegumu izmaiņas sinhronizācija,• fizikālo datu pārraides ātrums,• datu pārraides maksimālais attālums,• fizikālie savienotāji un citi.

AdresācijaPastāv dažādas izmantojamas šīm nolūkam adresācijas shēmas,

kas ir atkarīgas no pielietojamas protokolu saimes. AppleTalk adresācija atšķiras no TCP/IP adresācijas, kura

savukārt atšķiras no OSI adresācijas utt.Divi svarīgi adrešu tipi ir kanāla (datu posma) slāņa adreses un

tīkla slāņa adreses. Kanāla slāņa adreses (saucamās arī par fizikālām, vai aparatūras

adresēm) parasti ir unikālas katram tīkla savienojumam. Vairums lokālo tīklu (local routeriem (routers), un citām sistēmām, savienotām ar vairākiem fizikāliem tīkliem, var būt vairākas kanāla slāņa adreses.

Kanāla slāņa adreses eksistē ISO etalonmodeļa 2. slānī. • Tīkla slāņa adreses (saucamās arī par virtuālām, vai loģiskām

adresēm) eksistē OSI etalonmodeļa 3. slānī.• Atšķirībā no kanāla slāņa adresēm, kas parasti pastāv

vienlīmeņa adrešu telpā, tīkla slāņa adreses parasti ir hierarhiskā

Datu bloki, paketes un ziņojumiPēc tam kad, izmantojot adreses, datoru sistēmu atrašanās vieta

ir noteikta, var veikt informācijas apmaiņu starp divām vai vairākām sistēmām.

Literatūrā vērojama pārsūtāmo starp datoru sistēmām loģiski sagrupētas informācijas bloku nosaukumu nekonsekvence. "Datu bloks", "pakete", "protokola datu bloks", "PDU" (protocol data unit), "segments", "ziņojums" - visi šie un citi termini tiek izmantoti atkarībā no protokolu specifikāciju rakstītāju iegribas.

• Mēs izmantosim sekojošu terminoloģiju. Informācijas bloki, kuru avots un adresāta punkts ir kanāla slāņa objekti, tiks saukti par kadriem(frame).

• Termins "pakete" (packet) nozīmēs informācijas bloku, kura avots un adresāta punkts ir tīkla slāņa objekti.

• Un beidzot, termins "ziņojums" (message) nozīmēs informācijas bloku, kura avots un adresāta punkts atrodas augstāk par tīkla slāņi. Dažreiz termins "ziņojums" var tikt izmantots arī, lai apzīmētu atsevišķus zemāko slāņu informācijas blokus ar speciālo, labi formulēto uzdevumu.

DT klasifikācija

Pēc teritorijas:

•Personālie tīkli (PAN)•lokālie tīkli (LAN)•Pilsēttīkli (MAN)•globālie tīkli (WAN)

Pēc sadarbības:

•Vienādranga tīkli (peer-to-peer network)

•Klient/servera tīkli (client/server network)

Vienādranga tīkli• lietotāji paši izpilda administrātora lomu un

nodrošina informācijas aizsardzību;• lai apvienotu datorus, tiek izmantota

vienkārša kabeļu sistēma.• Vienādranga tīkls ir pielietojams, kad:• lietotāju skaits nepārsniedz 10 cilvēkus;• lietotāji ir izvietoti kompakti• datu aizsardzības jautājumi nav kritiski;• pārskatamā nākotnē nav paredzēta tīkla

paplašināšana.

Klient/servera tīkli• Lielākā daļa tīklu strādā uz izdalītā servera

pamata.

• Serveris un netiek izmantots kā klients vai darba stacija.

• Uzdevumu sadalīšana starp vairākiem serveriem garantē, ka katrs uzdevums tiks risināts efektīvāk.

Ir sekojošie serveru tipi:

• Datņu (failu) serveri (fail server) un drukas serveri (print server)

• Lietojumu serveri (application server)• Pasta serveri (mail server)• Faksa serveri (fax server)• Sakaru serveri (communication)• Domēnvārdu (direktorija vai kataloga) serveri

(domain name server) u. c.