Lokālais datoru tīkls

Saturs

Ievads …………………………………………………………………….    3

Tīkla galvenās komponentes …………………………………………….      4

Datoru tīkls ………………………………………………………………     5

Datoru tīkla piemērs ……………………………………………………..     6

Nobeigums ……………………………………………………………….    9

Ievads

Datoru tīkls ir divu vai vairāku datoru savienojums, kas ļauj tiem savstarpēji sazināties. Tīklu veido aparatūra un programmas, kas nodrošina tīkla aparatūras funkcionēšanu.

Datoru tīklus izmanto kopēju datu lietošanā, datu bāzu lietošanā, arī no ekonomiskā viedokļa datoru tīklus ir ērti lietot (dārgas iekārtas pieslēgšana tīklam koplietošanā, ietilpīgu disku lietošana).

Lokālais datoru tīkls (LAN) ir tīkls, kas ir izvietots ierobežotā teritorijā (ēkā, uzņēmumā, iestādē) un atrodas lietotāja pārziņā. LAN ir visizplatītākais tīklu tips un tajā, pēc statistikas datiem. Vidēji ir apvienoti 8 – 15 datori.

Darbā ir aplūkots reāls datoru tīkls, tā saslēguma veids, ierīces utt..

Tīkla galvenās komponentes

Jebkura datoru tīkla galvenās komponentes ir:

Savienojumi – fiziskie elementi, kas nepieciešami, lai datoru pieslēgtu tīklam. Tādi ir vadi, konektori, interfeisa adapteri.

Protokoli – nosaka likumus, kā datori sazinās savā starpā. Lai dažādu tipu datori savstarpēji sazinātos, ir nepieciešams tiem norādīt kopīgu protokolu.

Servisi – nosaka to, par ko datori savā starpā sazināties. Tipiski piemēri: failu un paziņojumu nosūtīšana, kopēju drukas iekārtu izmantošana utt..

Resursi – datu apstrādes līdzekļi, kas piedalās darba veikšanā, piem. diski, drukas iekārtas, CD-ROM iekārtas, modemi, procesors u.c..

Daudzi servisi ir balstīti uz konkrētiem resursiem:

·         failu sistēmas servisi ļauj izmantot dažādas disku iekārtas,

·         drukas servisi ļauj izmantot drukas iekārtas,

·         komunikāciju servisi nodrošina sakarus un elektronisko pastu, šie servisi izmanto gan tīkla kabeļus, gan arī modēmus.

Tīklā saslēgtos datorus var sadalīt divās grupās: klientos un serveros.

Viens no galvenajiem iemesliem, kādēļ datorus apvieno tīklā, ir kopēja resursu izmantošana. Tā kā parasti lietotāja dators jeb darbstacija šos tīkla resursus pieprasa, tad to dēvē par klientu. Serveris ir dators, kas šos resursus piedāvā. Katram servisa veidam ir savs serveris: failiem – failu serveris, drukāšanai – drukas (printera) serveris, elektroniskajam pastam – pasta serveris utt.. bieži vien viens serveris var piedāvāt vairākus servisus, citos gadījumos tas spēj veikt tikai vienu konkrētu servisa veidu.

Datoru tīkls

Piemērā tiek aplūkots Ethernet tīkls, kurā informācijas pārraide notiek pa kopēju koaksiālo kabeli ar ātrumu 10 megabiti sekundē saskaņā ar CSMA/CD tīkla protokolu. Ethernet ir vispopulārākā un visvecākā tīkla tehnoloģija. CSMA/CD ir maģistrāles tīkls, kurā vides pieejas vadības protokols paredz nesēja esamības konstatāciju. Īpašas situācijas, kas radušās sadursmju rezultātā, tiek novērstas ar atkārtotu pārraidi, t.i. ja divi vai vairāki nosūtītāji grib noraidīt ziņojumu vienlaicīgi, šie ziņojumi “saskrienas”, radot viens otram traucējumus, ko sauc par kolīzijām.

Ethernet tīkla pozitīvā īpašība ir stabilitāte, lētums un iespējamo konfigurāciju dažādība. Ethernet galvenais trūkums ir tā ātrdarbības pasliktināšanās, pieaugot sūtījumu skaitam (satiksmei) tīklā. Ātruma samazināšanās notiek kolīziju dēļ, kuru skaits, pieaugot tīkla noslodzei, palielinās. Ethernet tīklu ātrdarbība atkarīga no tīkla noslodzes. Pamatā ir 10MB/s liels raidīšanas ātrums. Reālā praksē tas samazinās līdz 3-8Mb/s. atkarībā no tīkla adaptera tipa, izmantotā protokola. Palielinoties tīkla noslodzei, tas ir, pieaugot kolīziju skaitam, ātrums samazinās vēl vairāk. Tādēļ tika izveidota ātrāka Ethernet tīkla tehnoloģija – “Fast Ethernet” – ātrais Ethernet, kas izmanto 100Mb/s raidīšanas ātrumu.

Ethernet pamatā izmanto trīs veidu kabeļus: koaksiālo, vīto pāri un optisko kabeli. Ethernet koaksiālo kabeli izmanto maģistrāles tipa slēgumam. Koaksiālais kabelis – ir tievais un resnais koaksiālais kabelis. Tievā koaksiālā  kabeļa maksimālais garums ir 185m, diametrs – 0,5cm. Resnā koaksiālā kabeļa maksimālais garums ir 500m, diametrs – 1cm. Vītais pāris(TP) ir modernāks, dārgāks, bet labāks risinājums datoru saslēgšanai tīklā. Vītam pārim ir 5 kategorijas, datoru tīklā izmantojami 3.,4.,5.kategorijas kabeļi. Neekranētie kabeļi (UTP) ir noturīgāki pret traucējumiem nekā neekranētie (STP). Maksimālais vītā pāra garums ir 100m. Optiskais kabelis ir ļoti dārgs, pa to tiek raidīti gaismas signāli tikai vienā virzienā un to neietekmē ārējs elektromagnētiskais starojums.

Uz vīto pēri un koaksiālo kabeli attiecas:

1)      slāpējumi;

2)      traucējumi:

a)      ārējs elektromagnētiskais starojums;

b)      ekrāns;

3)      atstarošanās.

Ikdienā biežāk tiek izmantoti vītais pāris un koaksiālais kabelis, jo, lai gan optiskais kabelis ir kavlitatīvāks, tas ir pat gandrīz desmit reižu dārgāks un tam ir vajadzīgi speciāli datu pārveidotāji, kas elektroniskos signālus pārvērš gaismas signālos, gaismas – elektroniskos.

Datoru tīkla piemērs

Kā piemērs tiek aplūkots un aprakstīts reāli eksistējošs lokālais datoru tīkls, kurš atrodas Tukuma rajona Valsts Zemes dienesta ēkā.

Tīkla struktūra:

 

Šāda tīkla struktūra atrodas tikai ēkas 2.stāvā, bet no tā tīkls turpinās pa ēkas trešo un ceturto stāvu un pat uz ēku ielas pretējā pusē.

Tīklā ir pārsvarā izmantots vītā pāra kabelis, koaksiālais kabelis ir izmantots tikai starp vienu datoru un koncentratoru un tīkla pārvilkšanai uz pretējo ielas ēku.

Tīklā izmantoti koncentratori [Hub] tīkla paplašināšanai, kā arī nepārtrauktās barošanas bloki [UPS].

Līdz šim tīklas nav savienots ar globālo datoru tīklu, bet lai to veiktu, nepieciešams modēms (iekšējs vai ārējs), kabelis modēma pievienošanai datoram, modēma programmatūra, kā arī pieslēgums kādai Interneta pakalpojumu firmai, t.i.pieslēgums, un kāda Interneta pārlūkprogramma. Modēms pārveido datora sūtītos datus no binārā koda uz analogo signālu, un otrādi.

Tīkla datori izmanto vienu printeri, kas ir pievienots serverim. Izprintēt informāciju var no jebkuras darba stacijas.

Tīkla operētājsistēmas ir Novell 4.10(vienā serverī) un Novell 4.11(otrā serverī). Tīklu pārvalda tīkla administrators, kura uzdevumi ir saistīti ar tīkla dažādu funkciju veikšanu, piem. datu kopēšana uz strīmeriem, tā tiek ātrāk atklāti datu bojājumi, tiesību uz failiem un failu katalogiem piešķiršana, izdzēsto failu atjaunošana, datu sapludināšana datu bāzēs, tīkla plānošana,, aparatūras kontrolēšana un apkalpošana, presonāla apmācīšana, programmu instalēšana, datu ievade.

Katram datoram ir pieslēgts nepārtrauktās barošanas bloks, kā arī no tīklā 5 esošiem koncentratoriem trīs ir nodrošināti ar enerģijas padevi no UPS.

Tīkla topoloģija ir maģistrāle, t.i. viena kopīga datu pārraides vide, pie kuras tiek pieslēgti visi abonenti. Šajā gadījumā koncentratoriem ir pieslēgtas darba stacijas, bet koncentratorus savieno viena informācijas maģistrāle. Tā kā koncentratoram ir pieslēgti datori, tad no šāda skatu punkta tas ir zvaigznes slēgums. Tādēļ vispārīga tīkla topoloģija ir hibrīds variants – maģistrāle – zvaigzne.

Maģistrāle.

Priekšrocības:

ü  tiek izmantots vismazāk materiāla savienošanai;

ü  vide ir vismodernākā – visi abonenti ir vienlīdzīgi.

Trūkumi:

Ø  diezgan grūti atrast bojājumus;

Ø  visi datori elektriski savā starpā saistīti;

Ø  valda brīvā konkurence (ja kāds dators aizņem datu pārraides vidi, citi raidīt nedrīkst, - informācija nonāk pie visiem datoriem).

Zvaigznes slēgums.

Aplūkotajā lokālā datoru tīkla piemērā visi datori ir savienoti ar kādu centru. Atkarībā no šī centra slēgums var būt aktīvs, ja tas ir dators, vai pasīvs, ja centrs nerealizē, nedod raidīšanas atļaujas. Parasti koncentrators veido pasīvo slēgumu, bet, ja tas pastiprina signālu, tad tas ir aktīvs.

Priekšrocības:

ü  katrs abonents saistītsviens ar otru (tiešā piekļūšana);

ü  zvaigznes slēguma topoloģija ērta apkalpošanai (meklējot bojājumus);

ü  ja nestrādā kāds no datoriem, tad tomēr visi pārējie var strādāt (atšķirībā no apļveida topoloģijas);

ü  šajā slēgumā parasti izmanto vīto pāri, - datori elektriski ir neatkarīgi.

Trūkumi:

Ø  nepieciešams lielāks vadu daudzums;

Ø  ne vienmēr šis saslēguma veids piemērots jebkurai telpu konfigurācijai;

Ø  tīkla darbība atkarīga no centra, ja tas nestrādā, arī tīkls nedarbojas.

Piekļūšana datu pārraides videi atkarīga no izmantotās topoloģijas. Tas ir ļoti būtiski, cik ilgā laikā dators gūst pieeju pie datu pārraides vides.

Ir trīs dažādi datu pārraides vides piekļūšanas principi:

1)      centralizētā vadība (pieprasījums tiek sūtīts centram);

2)      sacensību princips (piem CSMA/CD Ethernet);

3)      pārraide izmantojot marķieri (piem. Token Ring).

Lai tīklā varētu notikt informācijas sūtīšana, vispirms ir kākonfigurē tīkla karte.

Darba aplūkotajā lokālajā datoru tīklā izmantots sacensību princips CSMA/CD. Sacensību princips nozīmē, ka nekad nevar būt garantēts datu pārraides laiks.

CSMA/CD ir maģistrāles tīkls, kurā vides pieejas vadības protokols paredz nesēja esamības konstatāciju. Īpašas situācijas, kas rudušās sadursmju rezultātā, tiek novērstas ar atkārtotu pārraidi. Dotajā laika vienībā var raidīt viens dators (Ethernet standarts 802.3).

CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection Network: 

                                  CS – nesējsignāla kontrole,

                                  MA – daudzi var piekļūt pārraides videi,

                                  CD – kolīziju konstatēšana.  

Pirmā funkcija, kas tiek veikta – pārbaudīts, vai  datu pārraides vide ir brīva. Saskriešanos var noteikt, ja tiek pārsniegts kāds vidējais pārraides līmenis. Ziņojumu saskriešanās momentā abi datori pārtrauc raidīt un gaida kādu momentu. Gaidīšanas laiks – gadījuma skaitlis (lai vēlreiz nesaskrietos).  Arī sūtāmās paketes garumi ir ierobežoti : min – 64 baiti, max – 1518. Paketes garums norāda, cik ilgi būs aizņemta pārraides vide. Pārraides laikam jābūt tik garam, lai signāls varētu aiziet līdz pašam pēdējam datoram tīklā un atnākt atpakaļ.

Nobeigums

Tā kā datortīklu ierīces, programmas un ar tiem saistītās organizācijas funkcijas ir daudz un dažādas, tad darbu varētu vēl turpināt. Bet galvenais uzdevums bija aprakstīt konkrētu datoru tīklu, ar tā ierīcēm, darbību ir aprakstīts. Dažādās tīkla pārvaldīšanas funkcijas un tīkla apkalpošanu veic tīkla administrators. Tas ir ļoti grūts un atbildīgs darbs, kurš ietver daudz dažādus darbiņus, bet tā jau ir cita tēma.

Īss tīkla raksturojums: uz servera bāzes veidots tīkls, topoloģija – maģistrāle – zvaigzne, darba stacijas savienotas ar vīto pāri, darba stacijās veiktās izmaiņas, datu bāzu papildināšanu utt. apkopo un apstrādā tīkla administrators, lokālais datoru tīkls ir Ethernet, datu pārraides vide – CSMA/CD (sacensību princips).

IZMANTOTĀ  LITERATŪRA

“Skaidrojošā vārdnīca” Datu pārraides un apstrādes sistēmas

Žurnāls “Datortehnika” 11/95

Lekciju konspekti mācību priekšmetā “Datoru tīkli” 1998/99.m.g.