Компьютерлік желілер

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 мекемелер  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 оның негізгі функциональдық элементтерінің бір-бірімен байланысу құрылымын 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 құралдары.

Протоколдар – желінің функциональдық элементтерінің бір-бірімен қатынас жасау ережелері. Функциональдық элементтер рөлін әртүрлі құрылғылар және де программалық модульдер атқара алады. Сол себепті ақпараттық және программалық интерфейстер қарастырылады.

2.3.Негізгі желілік топологиялар

Желінің атқаратын қызметіне  байланысты топологияның үш түрі болуы  мүмкін.

Шиналық топология. Мұнда жұмыс станциялары желі адаптерлері арқылы жалпы шинаға немесе магистральға (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 станциясынығ 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 тоқталады. Бұл топологияның кемшілігі – кез-келген бір жұмыс станциясының істен шығуы жалпы байланысты бұзады.

2.4. Желілік техникалық құралдар

Жергілікті немесе аймақты  тармақталған желілер архитектурасына  байланысты негізгі компоненттер мен  технологиялар мынадай бөліктерден  тұрады:

Ақпараттық құралдар:

• Кабельдер;
• Серверлер;
• Желілік интерфейс тақшалары (NIC, Network Interface Card);
• Концентраторлар;
• Коммутаторлар;
• Аймақтық тармақталған желілер үшін бағдарлауыштар (маршуртизаторлар);
• Аймақтық тармақталған желілер үшін қашықтан 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 компьютер болып табылады. Бұған қоса серверде желілік операциялық жүйе (NOS, Network Operating system) орнатылып, ол шеткері құрылғыларды (принтер тәрізді) да басқара алады.

Желілік интерфейс  тақшалары  (NIC, Network Operating System) үстелге қойылатын және портативті алып жүруге ыңғайлы компьютерлерге орнатылады. Олар жергілікті желідегі басқа құрылғылармен қатынас құру 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.

Модемдер жай телефон арналары арқылы Интернетке қосылып, онымен мәлімет алмасу мүмкіндігін береді. «Модем» деген сөз осы құрылғының өызметіне байланысты шыққан, ол «модулятор/демодулятор» сөздерінің қысқаша түрі. Модем дербес компьютерден шыққан цифрлық сигналдарды жалпы телефон арқылы тасымалданатын аналогтық сигналдарға түрлердіреді. Ал екінші модем қабылданған сигналдарды қайтадан цифрлық формаға ауыстырады.

2.5. Желілік программалық құралдар

Жергілікті және аймақтық тармақталған желілер архитектурасына  байланысты программалық құралдар:

• Желілік операциялық жүйеден,
• Желіні басқару программалық құралдарынан тұрады.

Желілік операциялық  жүйе (NOS, Network 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 95, Windows NT, UNIX, Macintosh немесе OS/2 жүйелерімен жұмыс істеуді ұйымдастырады.

Желілік операциялық жүйе файлдар мен қолданбалы программалардың  үйлесімді жұмыс жасауын қамтамасыз етеді. Осындай бір жұмыс станциясында орналасқан ресурстар бірге пайдалана  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 пироритетін (егер бірнеше станция қатар сұраныс  берсе) айқындап отырады. Бұған қоса операциялық жүйе графикті зерттеу  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 сияқты 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 қиындықтардың 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.

2.6. 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 (сервер) өз құрылғыларын басқаларға – клиенттерге  пайдалануға бере алады. Осыған орай жергілікті желілер бір деңгейдегі желілер және серверлік желілер болып екіге бөлінеді.

Бір деңгейдегі желілерде  айрықша 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 компьтерлерге  таралып 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 ке йбіреуі сервер болып қызмет атқарса, қалғандары тұрақты түрде клиент болып табылады. Компьютерлік желілердің атқаратын қызметтерінің көп түрлілігіне байланысты серверлердің бірнеше типтері бар, олар: желілік серверлер, файлдық сервер, баспа сервері, 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. Мұндай 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 мәтіннен, немесе графикалық бецнелерден, немесе электрондық кестеден тұратынын 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 (принт-сервер) желі адаптері көмегімен мәлімет тасымалдау ортасына қосылған баспа құрылғысы болып табылады. Мұндай желілік баспа құрылғысы басқа желі құрылғыларынан 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 желімсімен тиімді қатынас құру үшін Web-серверлер пайдаланылуы мүмкін.

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.