Cho biết mục đích chính của mạng máy tính. Các thành phần phần mềm và phần cứng của mạng máy tính Các thành phần phần mềm và phần cứng cơ bản của mạng

Ngay cả khi xem xét khá hời hợt về mạng, có thể thấy rõ rằng mạng máy tính là một tập hợp phức tạp gồm các thành phần phần cứng và phần mềm được kết nối và phối hợp với nhau. Việc nghiên cứu toàn bộ mạng đòi hỏi phải có kiến thức về nguyên lý hoạt động của các phần tử riêng lẻ của nó:

máy tính;

thiết bị thông tin liên lạc;

các hệ điều hành;

các ứng dụng mạng.

Toàn bộ tổ hợp phần cứng và phần mềm mạng có thể được mô tả bằng mô hình nhiều lớp. Trung tâm của bất kỳ mạng nào là lớp phần cứng của các nền tảng máy tính được tiêu chuẩn hóa. Hiện nay, máy tính thuộc nhiều loại khác nhau được sử dụng rộng rãi và thành công trong mạng - từ máy tính cá nhân đến máy tính lớn và siêu máy tính. Tập hợp các máy tính trên mạng phải tương ứng với nhiều nhiệm vụ được mạng giải quyết.

Lớp thứ hai là thiết bị liên lạc. Mặc dù máy tính là trung tâm xử lý dữ liệu trong mạng nhưng các thiết bị truyền thông gần đây đã bắt đầu đóng một vai trò quan trọng không kém. Hệ thống cáp, bộ lặp, cầu nối, bộ chuyển mạch, bộ định tuyến và trung tâm mô-đun đã từ chỗ là các thành phần mạng phụ trợ trở thành các thành phần thiết yếu, cùng với máy tính và phần mềm hệ thống, cả về tác động của chúng đến hiệu suất và chi phí mạng. Ngày nay, thiết bị liên lạc có thể là một bộ xử lý phức tạp, chuyên dụng, phải được cấu hình, tối ưu hóa và quản lý. Học cách hoạt động của thiết bị liên lạc đòi hỏi phải làm quen với một số lượng lớn các giao thức được sử dụng trong cả mạng cục bộ và mạng diện rộng.

Lớp thứ ba hình thành nên nền tảng phần mềm mạng là hệ điều hành (OS). Hiệu quả của toàn bộ mạng phụ thuộc vào khái niệm quản lý tài nguyên cục bộ và phân tán nào tạo thành nền tảng của hệ điều hành mạng. Khi thiết kế mạng, điều quan trọng là phải xem xét mức độ dễ dàng mà một hệ điều hành nhất định có thể tương tác với các hệ điều hành khác trên mạng, mức độ an toàn và bảo mật đối với dữ liệu, mức độ mà nó có thể tăng số lượng người dùng, liệu nó có thể được chuyển sang một loại máy tính khác và nhiều vấn đề khác cần cân nhắc.

Lớp trên cùng của các công cụ mạng là các ứng dụng mạng khác nhau, chẳng hạn như cơ sở dữ liệu mạng, hệ thống thư, công cụ lưu trữ dữ liệu, hệ thống tự động cộng tác, v.v. Điều rất quan trọng là phải hiểu phạm vi khả năng được cung cấp bởi các ứng dụng cho các lĩnh vực ứng dụng khác nhau, cũng như để biết mức độ tương thích của chúng với các ứng dụng mạng và hệ điều hành khác.

Trường hợp tương tác đơn giản nhất giữa hai máy tính

Trong trường hợp đơn giản nhất, sự tương tác của máy tính có thể được thực hiện bằng cách sử dụng cùng một phương tiện được sử dụng để tương tác máy tính với các thiết bị ngoại vi, chẳng hạn như thông qua giao diện nối tiếp RS-232C. Ngược lại với sự tương tác của máy tính với thiết bị ngoại vi, khi một chương trình thường chỉ hoạt động ở một bên - phía máy tính - trong trường hợp này có sự tương tác giữa hai chương trình chạy trên mỗi máy tính.

Một chương trình chạy trên một máy tính không thể truy cập trực tiếp vào tài nguyên của máy tính khác - đĩa, tệp, máy in của nó. Cô ấy chỉ có thể “hỏi” chương trình đang chạy trên máy tính chứa những tài nguyên này. Những “yêu cầu” này được thể hiện dưới dạng tin nhắnđược truyền qua các kênh liên lạc giữa các máy tính. Tin nhắn không chỉ có thể chứa các lệnh để thực hiện một số hành động nhất định mà còn chứa dữ liệu thông tin thực tế (ví dụ: nội dung của một tệp).

Hãy xem xét trường hợp người dùng làm việc với trình soạn thảo văn bản trên máy tính cá nhân A cần đọc một phần tệp nằm trên đĩa của máy tính cá nhân B (Hình 4). Giả sử rằng chúng tôi đã kết nối các máy tính này thông qua cáp giao tiếp thông qua các cổng COM, như đã biết, cổng này triển khai giao diện RS-232C (kết nối như vậy thường được gọi là modem null). Để chắc chắn, hãy để máy tính chạy MS-DOS, mặc dù điều này không có tầm quan trọng cơ bản trong trường hợp này.

Cơm. 4. Tương tác giữa hai máy tính

Trình điều khiển cổng COM cùng với bộ điều khiển cổng COM hoạt động gần giống như trong trường hợp tương tác giữa bộ điều khiển và máy tính được mô tả ở trên. Tuy nhiên, trong trường hợp này, vai trò của thiết bị điều khiển PU được thực hiện bởi bộ điều khiển và trình điều khiển cổng COM của máy tính khác. Họ cùng nhau đảm bảo việc truyền một byte thông tin qua cáp giữa các máy tính. (Trong các mạng cục bộ “thực”, các chức năng truyền dữ liệu tương tự đến đường truyền thông được thực hiện bởi bộ điều hợp mạng và trình điều khiển của chúng.)

Trình điều khiển của máy tính B thăm dò định kỳ dấu hiệu hoàn thành việc tiếp nhận, do bộ điều khiển đặt khi dữ liệu được truyền chính xác và khi nó xuất hiện, sẽ đọc byte nhận được từ bộ đệm của bộ điều khiển vào RAM, từ đó cung cấp nó cho các chương trình trên máy tính B. Trong một số trường hợp, trình điều khiển được gọi không đồng bộ do bị gián đoạn từ bộ điều khiển.

Do đó, các chương trình của máy tính A và B có phương tiện để truyền một byte thông tin. Nhưng nhiệm vụ được xem xét trong ví dụ của chúng tôi phức tạp hơn nhiều, vì cần phải chuyển không phải một byte mà là một phần nhất định của một tệp nhất định. Tất cả các vấn đề bổ sung liên quan đến vấn đề này phải được giải quyết bằng các chương trình cấp cao hơn trình điều khiển cổng COM. Để rõ ràng, chúng tôi sẽ gọi các chương trình như vậy của máy tính A và B là ứng dụng A và ứng dụng B tương ứng. Vì vậy, ứng dụng A phải tạo thông báo yêu cầu cho ứng dụng B. Yêu cầu phải chỉ định tên tệp, loại hoạt động (trong trường hợp này là đọc), độ lệch và kích thước của vùng tệp chứa dữ liệu được yêu cầu.

Để truyền thông báo này đến máy tính B, ứng dụng A liên hệ với trình điều khiển cổng COM, cho nó biết địa chỉ trong RAM, nơi trình điều khiển tìm thấy thông báo và sau đó truyền từng byte đến ứng dụng B. Ứng dụng B, sau khi nhận được yêu cầu, sẽ thực thi nó , nghĩa là đọc vùng cần thiết của tệp từ đĩa bằng các công cụ hệ điều hành cục bộ đến vùng đệm của RAM, sau đó, sử dụng trình điều khiển cổng COM, truyền dữ liệu đã đọc qua kênh liên lạc đến máy tính A, nơi nó đạt tới ứng dụng A.

Các chức năng được mô tả của ứng dụng A có thể được thực hiện bởi chính chương trình soạn thảo văn bản, nhưng sẽ không hợp lý lắm khi đưa các chức năng này vào mọi ứng dụng - trình soạn thảo văn bản, trình soạn thảo đồ họa, hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu và các ứng dụng khác cần quyền truy cập vào tệp. Sẽ có lợi hơn nhiều nếu tạo một mô-đun phần mềm đặc biệt sẽ thực hiện chức năng tạo thông báo yêu cầu và nhận kết quả cho tất cả các ứng dụng máy tính. Như đã đề cập trước đó, mô-đun dịch vụ như vậy được gọi là máy khách. Về phía máy tính B, một mô-đun khác phải hoạt động - một máy chủ, liên tục chờ đợi yêu cầu truy cập từ xa vào các tệp nằm trên đĩa của máy tính này. Máy chủ, sau khi nhận được yêu cầu từ mạng, sẽ truy cập tệp cục bộ và thực hiện các hành động được chỉ định với nó, có thể với sự tham gia của hệ điều hành cục bộ.

Phần mềm máy khách và máy chủ thực hiện các chức năng hệ thống để phục vụ các yêu cầu từ các ứng dụng trên máy tính A để truy cập từ xa vào các tệp trên máy tính B. Để các ứng dụng trên máy tính B có thể sử dụng các tệp trên máy tính A, sơ đồ được mô tả phải được bổ sung một cách đối xứng với một máy khách cho máy tính B và một máy chủ cho máy tính A.

Sơ đồ tương tác của máy khách và máy chủ với các ứng dụng và hệ điều hành được hiển thị trong Hình 2. 5. Mặc dù thực tế là chúng ta đã xem xét một sơ đồ giao tiếp phần cứng rất đơn giản cho máy tính, chức năng của các chương trình cung cấp quyền truy cập vào các tệp từ xa rất giống với chức năng của các mô-đun của hệ điều hành mạng hoạt động trên mạng có kết nối phần cứng phức tạp hơn của máy tính.

Cơm. 5. Tương tác các thành phần phần mềm khi kết nối 2 máy tính

Một tính năng rất tiện lợi và hữu ích của chương trình máy khách là khả năng phân biệt yêu cầu tới tệp từ xa với yêu cầu đến tệp cục bộ. Nếu chương trình máy khách có thể thực hiện việc này thì các ứng dụng không cần phải quan tâm đến việc chúng đang làm việc với tệp nào (cục bộ hay từ xa), chương trình máy khách sẽ tự nhận ra và chuyển hướng yêu cầu đến một máy từ xa. Do đó, tên thường được sử dụng cho phần máy khách của hệ điều hành mạng - chuyển hướng. Đôi khi các chức năng nhận dạng được tách thành một mô-đun phần mềm riêng biệt; trong trường hợp này, không phải toàn bộ phần máy khách được gọi là bộ chuyển hướng mà chỉ mô-đun này.

Mục đích và mô tả ngắn gọn các thành phần chính của mạng máy tính.

Mạng máy tínhđược gọi là một tập hợp các máy tính được kết nối và phân tán trên một lãnh thổ nhất định.

mạng máy tính– một tổ hợp điện toán bao gồm một hệ thống máy tính được phân bổ theo địa lý và các thiết bị đầu cuối của chúng được kết hợp thành một hệ thống duy nhất.

Theo mức độ phân bố địa lý, mạng máy tính được chia thành địa phương, thành phố, công ty, toàn cầu, v.v.

Mạng máy tính bao gồm ba thành phần:

Mạng truyền dữ liệu, bao gồm các kênh truyền dữ liệu và thiết bị chuyển mạch;

Máy tính được kết nối bằng mạng dữ liệu;

Phần mềm mạng.

mạng máy tính- đây là một khu phức hợp các thành phần phần mềm và phần cứng được kết nối với nhau:

máy tính(máy tính chủ, máy tính mạng, máy trạm, máy chủ) đặt trong các nút mạng;

hệ điều hành mạng và phần mềm ứng dụng, quản lý máy tính;

thiết bị thông tin liên lạc- kênh truyền dữ liệu và thiết bị có thiết bị ngoại vi đi kèm; card giao diện và thiết bị (card mạng, modem); bộ định tuyến và thiết bị chuyển mạch.

Các thành phần phần mềm và phần cứng của mạng máy tính

Mạng máy tính- một hệ thống phân tán không gian gồm các thành phần phần mềm và phần cứng được kết nối bằng đường truyền thông máy tính.

Trong số phần cứng Máy tính và thiết bị truyền thông có thể được phân biệt. Các thành phần phần mềm bao gồm hệ điều hành và các ứng dụng mạng.

Hiện nay, các máy tính thuộc nhiều loại và loại có đặc điểm khác nhau được sử dụng trên mạng. Đây là nền tảng của bất kỳ mạng máy tính nào. Máy tính và đặc điểm của chúng quyết định khả năng của mạng máy tính. Nhưng gần đây, thiết bị liên lạc (hệ thống cáp, bộ lặp, cầu nối, bộ định tuyến, v.v.) đã bắt đầu đóng vai trò quan trọng không kém. Một số thiết bị này, do độ phức tạp, giá thành và các đặc điểm khác của chúng, có thể được gọi là máy tính giải quyết các nhiệm vụ rất cụ thể để đảm bảo khả năng hoạt động của mạng.

Để mạng hoạt động hiệu quả, chúng tôi sử dụng hệ điều hành mạng đặc biệt (network OS), không giống như hệ điều hành cá nhân, được thiết kế để giải quyết các vấn đề đặc biệt trong việc quản lý hoạt động của mạng máy tính. Hệ điều hành mạng được cài đặt trên các máy tính chuyên dụng đặc biệt.

Ứng dụng mạng- Đây là các hệ thống phần mềm ứng dụng mở rộng khả năng của hệ điều hành mạng. Trong số đó có các chương trình email, hệ thống làm việc nhóm, cơ sở dữ liệu mạng, v.v.

Khi hệ điều hành mạng phát triển, một số chức năng ứng dụng mạng trở thành chức năng thông thường của hệ điều hành.

Tất cả các thiết bị được kết nối với mạng có thể được chia thành ba nhóm chức năng:

1) máy trạm;

2) máy chủ mạng;

3) các nút truyền thông.

1) Máy trạm Máy trạm là một máy tính cá nhân được kết nối với mạng mà trên đó người dùng mạng thực hiện công việc của mình. Mỗi máy trạm xử lý các tệp cục bộ của riêng mình và sử dụng hệ điều hành riêng. Nhưng đồng thời, tài nguyên mạng có sẵn cho người dùng.

Có ba loại máy trạm:

Máy trạm với đĩa cục bộ,

Máy trạm không đĩa,

Máy trạm từ xa.

Trên máy trạm có đĩa (cứng hoặc mềm), hệ điều hành khởi động từ đĩa cục bộ đó. Đối với trạm không đĩa, hệ điều hành được tải từ đĩa máy chủ tập tin. Khả năng này được cung cấp bởi một con chip đặc biệt được cài đặt trên bộ điều hợp mạng của trạm không đĩa.

Máy trạm từ xa là trạm kết nối với mạng cục bộ thông qua các kênh viễn thông (ví dụ: sử dụng mạng điện thoại).

2) Máy chủ mạng, máy chủ mạng là một máy tính được kết nối với mạng và cung cấp một số dịch vụ nhất định cho người dùng mạng, chẳng hạn như lưu trữ dữ liệu công cộng, lệnh in, xử lý yêu cầu tới DBMS, xử lý công việc từ xa, v.v.

Dựa trên các chức năng chúng thực hiện, có thể phân biệt các nhóm máy chủ sau.

Máy chủ tệp, máy chủ tệp - máy tính lưu trữ dữ liệu của người dùng mạng và cung cấp cho người dùng quyền truy cập vào dữ liệu này. Thông thường, máy tính này có dung lượng ổ đĩa lớn. Máy chủ tập tin cho phép người dùng truy cập dữ liệu được chia sẻ đồng thời.

Máy chủ tập tin thực hiện các chức năng sau:

Lưu trữ dữ liệu;

Truyền dữ liệu.

Máy chủ cơ sở dữ liệu - máy tính thực hiện các chức năng lưu trữ, xử lý và quản lý các tệp cơ sở dữ liệu (DB).

Máy chủ cơ sở dữ liệu thực hiện các chức năng sau:

Lưu trữ cơ sở dữ liệu, duy trì tính toàn vẹn, đầy đủ và phù hợp của chúng;

Tiếp nhận và xử lý các yêu cầu tới cơ sở dữ liệu cũng như gửi kết quả xử lý đến máy trạm;

Phối hợp các thay đổi dữ liệu được thực hiện bởi những người dùng khác nhau;

Hỗ trợ cơ sở dữ liệu phân tán, tương tác với các máy chủ cơ sở dữ liệu khác nằm ở vị trí khác.

Máy chủ ứng dụng, máy chủ ứng dụng - một máy tính được sử dụng để chạy các ứng dụng của người dùng.

Máy chủ truyền thông là một thiết bị hoặc máy tính cung cấp cho người dùng mạng LAN quyền truy cập minh bạch vào các cổng I/O nối tiếp của nó.

Khi sử dụng máy chủ truyền thông, bạn có thể tạo modem dùng chung bằng cách kết nối nó với một trong các cổng của máy chủ. Người dùng, sau khi kết nối với máy chủ liên lạc, có thể làm việc với modem đó giống như khi modem được kết nối trực tiếp với máy trạm.

Máy chủ truy cập là một máy tính chuyên dụng cho phép xử lý các tác vụ từ xa. Các chương trình được khởi tạo từ một máy trạm từ xa sẽ được thực thi trên máy chủ này.

Các lệnh do người dùng nhập từ bàn phím sẽ được nhận từ máy trạm từ xa và kết quả của tác vụ sẽ được trả về.

Máy chủ fax, máy chủ fax - một thiết bị hoặc máy tính gửi và nhận tin nhắn fax tới người dùng mạng cục bộ.

Máy chủ sao lưu dữ liệu, máy chủ dự phòng - thiết bị hoặc máy tính giải quyết vấn đề tạo, lưu trữ và khôi phục bản sao dữ liệu nằm trên máy chủ tập tin và máy trạm. Một trong các máy chủ tệp mạng có thể được sử dụng làm máy chủ như vậy.

Cần lưu ý rằng tất cả các loại máy chủ được liệt kê có thể hoạt động trên một máy tính dành riêng cho các mục đích này.

3) Các nút giao tiếp của mạng bao gồm các thiết bị sau:

Bộ lặp;

Công tắc (cầu);

Bộ định tuyến;

Chiều dài của mạng và khoảng cách giữa các trạm chủ yếu được xác định bởi các đặc tính vật lý của môi trường truyền dẫn (cáp đồng trục, đôi xoắn, v.v.). Khi truyền dữ liệu trong bất kỳ môi trường nào, tín hiệu sẽ bị suy giảm, dẫn đến hạn chế về khoảng cách. Để khắc phục hạn chế này và mở rộng mạng, các thiết bị đặc biệt được lắp đặt - bộ lặp, cầu nối và bộ chuyển mạch. Phần mạng không bao gồm thiết bị mở rộng thường được gọi là phân đoạn mạng.

Bộ lặp, bộ lặp - một thiết bị khuếch đại hoặc tái tạo tín hiệu mà nó nhận được. Bộ lặp sau khi nhận được gói từ một phân đoạn sẽ truyền nó đến tất cả các phân đoạn khác. Trong trường hợp này, bộ lặp không tách rời các phân đoạn gắn liền với nó. Tại bất kỳ thời điểm nào, trong tất cả các phân đoạn được kết nối bởi bộ lặp, việc trao đổi dữ liệu chỉ được hỗ trợ giữa hai trạm.

Công tắc, switch, bridge, bridge là một thiết bị giống như một bộ lặp, cho phép bạn kết hợp nhiều phân đoạn. Không giống như bộ lặp, cầu nối tách rời các phân đoạn được kết nối với nó, nghĩa là nó hỗ trợ đồng thời một số quy trình trao đổi dữ liệu cho từng cặp trạm trên các phân đoạn khác nhau.

Bộ định tuyến- một thiết bị kết nối các mạng cùng loại hoặc khác nhau bằng cùng một giao thức trao đổi dữ liệu. Bộ định tuyến phân tích địa chỉ đích và định tuyến dữ liệu theo tuyến đường tối ưu.

Cổng vào là một thiết bị cho phép bạn tổ chức trao đổi dữ liệu giữa các đối tượng mạng khác nhau bằng các giao thức trao đổi dữ liệu khác nhau.

Các thành phần phần cứng chính của mạng như sau:

1. Hệ thống thuê bao: máy tính (máy trạm hoặc máy khách và máy chủ); máy in; máy quét, v.v.

2. Phần cứng mạng: bộ điều hợp mạng; bộ tập trung (trung tâm); cầu; bộ định tuyến, v.v.

3. Kênh thông tin liên lạc: cáp; đầu nối; thiết bị truyền và nhận dữ liệu trong công nghệ không dây.

Các thành phần phần mềm chính của mạng như sau:

1. Hệ điều hành mạng, trong đó nổi tiếng nhất là: MS Windows; LANtastic; NetWare; Unix; Linux, v.v.

2. Phần mềm mạng(Dịch vụ mạng): máy khách mạng; Thẻ lan; giao thức; dịch vụ truy cập từ xa.

LAN (Mạng cục bộ) là tập hợp các máy tính, kênh liên lạc, bộ điều hợp mạng chạy hệ điều hành mạng và phần mềm mạng.

Trong mạng LAN, mỗi PC được gọi là máy trạm, ngoại trừ một hoặc nhiều máy tính được thiết kế để hoạt động như máy chủ. Mỗi máy trạm và máy chủ đều có các card mạng (adapter) được kết nối với nhau thông qua các kênh vật lý. Ngoài hệ điều hành cục bộ, mỗi máy trạm còn chạy phần mềm mạng cho phép trạm giao tiếp với máy chủ tệp.

Các máy tính trong kiến trúc máy chủ-máy khách LAN được chia thành hai loại: máy trạm hoặc máy khách dành cho người dùng và máy chủ, theo quy định, người dùng thông thường không thể truy cập được và được thiết kế để quản lý tài nguyên mạng.

Máy trạm

Máy trạm là một hệ thống thuê bao chuyên dùng để giải quyết một số nhiệm vụ nhất định và sử dụng tài nguyên mạng. Phần mềm mạng máy trạm bao gồm các dịch vụ sau:

Máy khách cho mạng;

Dịch vụ truy cập tệp và máy in;

Giao thức mạng cho loại mạng này;

Thẻ kết nối;

Bộ điều khiển truy cập từ xa.

Máy trạm khác với máy tính cá nhân độc lập thông thường ở những điểm sau:

Có sẵn card mạng (bộ điều hợp mạng) và kênh liên lạc;

Các thông báo bổ sung xuất hiện trên màn hình trong khi hệ điều hành đang tải, thông báo cho bạn rằng hệ điều hành mạng đang tải;

Trước khi bắt đầu, bạn phải cung cấp cho phần mềm mạng của mình tên người dùng và mật khẩu. Đây được gọi là thủ tục đăng nhập mạng;

Sau khi kết nối với mạng LAN, các ổ đĩa mạng bổ sung sẽ xuất hiện;

có thể sử dụng thiết bị mạng có thể ở xa nơi làm việc.

Bộ điều hợp mạng

Để kết nối PC với mạng, bạn cần một thiết bị giao diện được gọi là bộ điều hợp mạng, giao diện, mô-đun hoặc thẻ. Nó được cắm vào ổ cắm bo mạch chủ. Card bộ điều hợp mạng được cài đặt trên mỗi máy trạm và trên máy chủ tệp. Máy trạm gửi yêu cầu thông qua bộ điều hợp mạng đến máy chủ tệp và nhận được phản hồi thông qua bộ điều hợp mạng khi máy chủ tệp sẵn sàng.

Bộ điều hợp mạng cùng với phần mềm mạng có khả năng nhận biết và xử lý các lỗi có thể xảy ra do nhiễu điện, va chạm hoặc hiệu suất phần cứng kém.

Các loại bộ điều hợp mạng khác nhau không chỉ khác nhau ở phương pháp truy cập kênh và giao thức liên lạc mà còn ở các tham số sau:

Tốc độ truyền tải;

Kích thước bộ đệm gói;

Loại lốp;

Hiệu suất xe buýt;

Tương thích với nhiều bộ vi xử lý khác nhau;

Sử dụng truy cập bộ nhớ trực tiếp (DMA);

Giải quyết các cổng I/O và các yêu cầu ngắt;

thiết kế đầu nối.

Máy tính;

Thiết bị thông tin liên lạc;

Các hệ điều hành;

Ứng dụng mạng.

đại diện cho một bộ đa xử lý chuyên dụng phức tạp cần được kiểm soát, tối ưu hóa và quản lý. Học cách hoạt động của thiết bị liên lạc đòi hỏi phải làm quen với một số lượng lớn các giao thức được sử dụng trong cả mạng cục bộ và mạng diện rộng.

Lớp thứ ba hình thành nên nền tảng phần mềm mạng là hệ điều hành (OS). Hiệu quả của toàn bộ mạng phụ thuộc vào khái niệm quản lý tài nguyên cục bộ và phân tán nào tạo thành nền tảng của hệ điều hành mạng. Khi thiết kế mạng, điều quan trọng là phải xem xét mức độ dễ dàng mà một hệ điều hành nhất định có thể tương tác với các hệ điều hành khác trên mạng, mức độ bảo mật và bảo vệ dữ liệu của nó, nó cho phép bạn tăng số lượng người dùng ở mức độ nào, liệu nó có có thể được chuyển sang một loại máy tính khác và nhiều vấn đề cần cân nhắc khác.

Lớp trên cùng của các công cụ mạng là các ứng dụng mạng khác nhau như cơ sở dữ liệu mạng, hệ thống thư, công cụ lưu trữ dữ liệu, hệ thống tự động cộng tác, v.v. Điều rất quan trọng là phải hiểu phạm vi khả năng được cung cấp bởi các ứng dụng cho các lĩnh vực ứng dụng khác nhau, cũng như để biết mức độ tương thích của chúng với mạng khác các ứng dụng và hệ điều hành.

1.1.4. Việc sử dụng mạng mang lại lợi ích gì cho doanh nghiệp?

Câu hỏi này có thể được làm rõ như sau: trong trường hợp nào việc triển khai về chủ đề mạng máy tính thích hợp hơn việc sử dụng máy tính độc lập hoặc hệ thống nhiều máy? Những cơ hội mới nào xuất hiện trong doanh nghiệp với sự ra đời của mạng máy tính? Và cuối cùng, mạng có phải luôn cần thiết trong doanh nghiệp?

Không đi sâu vào chi tiết, mục tiêu cuối cùng của việc sử dụng mạng máy tính trong doanh nghiệp là tăng hiệu quả hoạt động của doanh nghiệp, chẳng hạn như có thể thể hiện là tăng lợi nhuận của doanh nghiệp. Thật vậy, nếu nhờ tin học hóa, chi phí sản xuất của một sản phẩm hiện có giảm xuống, thời gian phát triển mẫu mới giảm xuống hoặc việc phục vụ các đơn đặt hàng của người tiêu dùng được đẩy nhanh, thì điều này có nghĩa là doanh nghiệp này thực sự cần một mạng lưới.

Để trả lời chi tiết câu hỏi tại sao doanh nghiệp cần mạng, hãy bắt đầu bằng cách xem xét những lợi thế cơ bản của mạng phát sinh từ việc chúng thuộc về hệ thống phân tán.

Lợi thế về mặt khái niệm của hệ thống phân tán (và do đó là mạng) so với hệ thống tập trung là khả năng thực hiện song song tính toán . Kết quả là, về nguyên tắc, một hệ thống có nhiều nút xử lý có thể đạt được hiệu suất vượt quá hiệu suất tối đa hiện có của bất kỳ bộ xử lý đơn lẻ nào. Các hệ thống phân tán có khả năng có tỷ lệ hiệu suất-chi phí tốt nhất, hơn các hệ thống tập trung.

Một ưu điểm rõ ràng và quan trọng khác của hệ thống phân tán là chúng khả năng chịu lỗi cao hơn. Khả năng chịu lỗi đề cập đến khả năng hệ thống thực hiện các chức năng của nó (có thể không ở mức tối đa) trong trường hợp có lỗi của các thành phần phần cứng riêng lẻ và tính khả dụng không đầy đủ

dữ liệu. Cơ sở để tăng khả năng chịu lỗi của hệ thống phân tán là tính dự phòng. Sự dư thừa của các nút xử lý (bộ xử lý trong hệ thống đa bộ xử lý hoặc máy tính trong mạng) cho phép, nếu một nút bị lỗi, có thể phân công lại các nhiệm vụ được giao cho nút đó cho các nút khác. Với mục đích này, các thủ tục cấu hình lại động hoặc tĩnh có thể được cung cấp trong hệ thống phân tán. Trong mạng máy tính, một số bộ dữ liệu có thể được sao chép trên thiết bị lưu trữ bên ngoài của một số máy tính trên mạng, do đó nếu một trong số chúng bị lỗi thì dữ liệu vẫn có sẵn.

Việc sử dụng các hệ thống máy tính phân tán theo địa lý sẽ nhất quán hơn tính chất phân tán của các nhiệm vụ được áp dụng trong một số lĩnh vực chủ đề, chẳng hạn như tự động hóa quy trình công nghệ, ngân hàng, v.v. Trong tất cả các trường hợp này, có những người tiêu dùng thông tin cá nhân phân tán trên một lãnh thổ nhất định - nhân viên, tổ chức hoặc cơ sở lắp đặt công nghệ. Những người tiêu dùng này giải quyết vấn đề của họ khá tự chủ, do đó, sẽ hợp lý hơn nếu cung cấp cho họ các công cụ máy tính của riêng họ, nhưng đồng thời, vì các nhiệm vụ họ giải quyết có liên quan chặt chẽ với nhau nên các công cụ máy tính của họ phải được kết hợp thành một hệ thống duy nhất. Một giải pháp thích hợp trong tình huống như vậy là sử dụng mạng máy tính.

Đối với người dùng, ngoài những lợi ích nêu trên, hệ thống phân tán còn mang lại những lợi ích như khả năng chia sẻ dữ liệu và thiết bị, cũng như khả năng phân công công việc linh hoạt trên toàn hệ thống. Sự tách biệt giữa các thiết bị ngoại vi đắt tiền - chẳng hạn như mảng đĩa dung lượng cao, máy in màu, máy vẽ, modem, đĩa quang - trong nhiều trường hợp là lý do chính để triển khai mạng trong doanh nghiệp. Một người sử dụng mạng máy tính hiện đại làm việc trên máy tính của mình mà thường không nhận ra rằng mình đang sử dụng dữ liệu của một máy tính mạnh khác cách đó hàng trăm km. Anh ta gửi e-mail qua một modem kết nối với máy chủ liên lạc được chia sẻ bởi một số phòng ban trong doanh nghiệp của anh ta. Người dùng có ảo tưởng rằng các tài nguyên này được kết nối trực tiếp với máy tính của anh ta hoặc “gần như” được kết nối vì việc sử dụng chúng yêu cầu các bước bổ sung nhỏ so với việc sử dụng các tài nguyên thực sự có nguồn gốc. Thuộc tính này được gọi là minh bạch mạng.

Gần đây, một khuyến khích khác cho việc triển khai mạng đã trở nên chiếm ưu thế, một khuyến khích khác trong điều kiện hiện đại quan trọng hơn nhiều so với việc tiết kiệm tiền bằng cách chia sẻ thiết bị hoặc chương trình đắt tiền giữa các nhân viên công ty. Động cơ này là mong muốn cung cấp cho nhân viên truy cập nhanh chóng vào thông tin rộng lớn của công ty.|3 Trong điều kiện cạnh tranh khốc liệt ở bất kỳ khu vực thị trường nào, công ty giành chiến thắng cuối cùng là công ty có nhân viên có thể trả lời nhanh chóng và chính xác bất kỳ câu hỏi nào của khách hàng - về khả năng của sản phẩm, về điều kiện sử dụng, về việc giải quyết mọi vấn đề có thể xảy ra. vấn đề, v.v. Trong một tập đoàn lớn, ngay cả một người quản lý giỏi cũng khó có thể biết hết sự phức tạp của từng sản phẩm do công ty sản xuất, đặc biệt vì phạm vi sản phẩm của chúng hiện được cập nhật hàng quý, nếu không muốn nói là hàng tháng. Do đó, điều rất quan trọng là người quản lý có cơ hội từ máy tính của mình được kết nối với mạng công ty, chẳng hạn như ở Magadan, để chuyển câu hỏi của khách hàng đến máy chủ đặt tại văn phòng trung tâm của doanh nghiệp ở Novosibirsk và nhanh chóng nhận được phản hồi cao. câu trả lời chất lượng làm hài lòng khách hàng. Trong trường hợp này, khách hàng sẽ không chuyển sang công ty khác mà sẽ tiếp tục sử dụng dịch vụ của người quản lý này trong tương lai.

Để thực hiện được công việc như vậy, không chỉ cần có kết nối nhanh và đáng tin cậy trong mạng công ty mà còn phải có thông tin có cấu trúc trên máy chủ doanh nghiệp, cũng như khả năng tìm kiếm dữ liệu cần thiết một cách hiệu quả. Khía cạnh này của công việc mạng luôn là điểm nghẽn trong việc tổ chức cung cấp thông tin cho nhân viên - ngay cả khi có các DBMS mạnh mẽ, thông tin họ nhận được không phải là “mới” nhất và không đủ số lượng cần thiết. Gần đây, đã có một số tiến bộ trong lĩnh vực này liên quan đến việc sử dụng dịch vụ thông tin siêu văn bản WWW - cái gọi là công nghệ mạng nội bộ. Công nghệ này hỗ trợ một cách khá đơn giản để trình bày thông tin văn bản và đồ họa dưới dạng trang siêu văn bản, cho phép bạn nhanh chóng đặt thông tin mới nhất trên máy chủ WWW của công ty. Ngoài ra, nó thống nhất việc xem thông tin bằng các chương trình tiêu chuẩn - Trình duyệt web, dễ dàng làm việc ngay cả đối với người không chuyên. Ngày nay, nhiều tập đoàn lớn đã chuyển hàng đống tài liệu khổng lồ của họ sang các trang của máy chủ WWW và nhân viên của các công ty này, sống rải rác trên khắp thế giới, sử dụng thông tin từ các máy chủ này thông qua Internet hoặc mạng nội bộ. Với việc truy cập thông tin dễ dàng và đầy đủ hơn, nhân viên đưa ra quyết định nhanh hơn và chất lượng của những quyết định đó có xu hướng cao hơn.

Việc sử dụng mạng dẫn đến cải thiện truyền thông, nghĩa là cải thiện quá trình trao đổi thông tin và tương tác giữa các nhân viên của doanh nghiệp, cũng như khách hàng và nhà cung cấp của doanh nghiệp. Mạng làm giảm nhu cầu doanh nghiệp sử dụng các hình thức truyền tải thông tin khác, chẳng hạn như điện thoại hoặc thư thông thường. Thông thường, khả năng tổ chức e-mail là lý do chính và biện minh kinh tế cho việc triển khai mạng máy tính trong doanh nghiệp. Những cái mới đang trở nên phổ biến hơn;

công nghệ cho phép truyền tải không chỉ dữ liệu máy tính mà còn cả thông tin thoại và video qua các kênh truyền thông mạng. Mạng công ty tích hợp dữ liệu và thông tin đa phương tiện có thể được sử dụng để tổ chức các hội nghị âm thanh và video, ngoài ra, nó có thể được sử dụng để tạo mạng điện thoại nội bộ của riêng bạn.

Tất nhiên, mạng máy tính cũng có vấn đề của nó. Những vấn đề này chủ yếu liên quan đến việc tổ chức tương tác hiệu quả giữa các bộ phận riêng lẻ của hệ thống phân tán.

Thứ nhất là những khó khăn liên quan đến phần mềm - hệ điều hành và ứng dụng. Lập trình cho hệ thống phân tán về cơ bản khác với lập trình cho hệ thống tập trung. Do đó, một hệ điều hành mạng, nói chung thực hiện tất cả các chức năng quản lý tài nguyên máy tính cục bộ, ngoài ra còn giải quyết được nhiều nhiệm vụ cung cấp dịch vụ mạng. Việc phát triển các ứng dụng mạng rất phức tạp do cần phải tổ chức hoạt động chung của các bộ phận chạy trên các máy khác nhau. Đảm bảo tính tương thích của phần mềm là một mối quan tâm lớn.

Thứ hai, có nhiều vấn đề liên quan đến việc truyền tải thông điệp qua các kênh liên lạc giữa các máy tính. Nhiệm vụ chính ở đây là đảm bảo độ tin cậy (để dữ liệu được truyền không bị mất hoặc bị biến dạng) và hiệu suất (để việc trao đổi dữ liệu diễn ra với độ trễ chấp nhận được). Trong cơ cấu tổng chi phí của mạng máy tính, chi phí giải quyết “các vấn đề vận chuyển” chiếm một phần đáng kể, trong khi ở các hệ thống tập trung những vấn đề này hoàn toàn không có.

Thứ ba, có những vấn đề bảo mật khó giải quyết hơn trong mạng máy tính so với trong hệ thống tập trung. Trong một số trường hợp, khi vấn đề bảo mật đặc biệt quan trọng, tốt hơn hết bạn nên tránh sử dụng mạng hoàn toàn.

Có nhiều ưu và nhược điểm hơn khi sử dụng mạng, nhưng bằng chứng chính về tính hiệu quả của chúng là thực tế không thể chối cãi về tính phổ biến của chúng. Thật khó để tìm thấy bất kỳ doanh nghiệp lớn nào không có ít nhất một mạng máy tính cá nhân; Ngày càng có nhiều mạng lớn với hàng trăm máy trạm và hàng chục máy chủ xuất hiện; một số tổ chức, doanh nghiệp lớn đang mua lại các mạng riêng toàn cầu để hợp nhất các chi nhánh của họ cách xa hàng nghìn km. Trong mỗi trường hợp cụ thể, đều có lý do để tạo ra một mạng lưới, nhưng câu nói chung cũng đúng: vẫn có thứ gì đó trong các mạng này.

Mạng máy tính là kết quả của sự phát triển của công nghệ máy tính.

* Mạng máy tính là tập hợp các máy tính được kết nối với nhau bằng đường truyền thông. Đường dây liên lạc được hình thành bởi dây cáp, bộ điều hợp mạng và các thiết bị liên lạc khác. Tất cả các thiết bị mạng đều hoạt động dưới sự điều khiển của hệ thống và phần mềm ứng dụng.

* Mục đích chính của mạng là cung cấp cho người dùng mạng khả năng chia sẻ tài nguyên của tất cả các máy tính.

* Mạng máy tính là một trong những loại hệ thống phân tán, ưu điểm của nó là khả năng tính toán song song, nhờ đó có thể đạt được hiệu suất cao hơn và khả năng chịu lỗi của hệ thống.

Giai đoạn quan trọng nhất trong quá trình phát triển mạng là sự xuất hiện của các công nghệ mạng tiêu chuẩn như Ethernet, giúp kết nối các loại máy tính khác nhau một cách nhanh chóng và hiệu quả.

* Việc sử dụng mạng máy tính mang lại cho doanh nghiệp những cơ hội sau:

Chia sẻ tài nguyên đắt tiền;

Cải thiện thông tin liên lạc;

Cải thiện khả năng tiếp cận thông tin;

Ra quyết định nhanh chóng và chất lượng cao;

Tự do trong việc bố trí lãnh thổ của máy tính.

Khi tạo mạng máy tính, các nhà phát triển của họ đã phải giải quyết nhiều vấn đề. Trong phần này, chúng tôi sẽ chỉ xem xét những điều quan trọng nhất trong số chúng và theo trình tự chúng phát sinh một cách tự nhiên trong quá trình phát triển và cải tiến công nghệ mạng.

Các cơ chế tương tác của máy tính trên mạng vay mượn rất nhiều từ sơ đồ tương tác giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi, vì vậy hãy bắt đầu xem xét các nguyên tắc hoạt động của mạng từ trường hợp “tiền mạng” này.

1.2.1. Giao tiếp giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi

Để trao đổi dữ liệu giữa máy tính và thiết bị ngoại vi (PU), máy tính có một cổng bên ngoài giao diện(Hình 1.6), tức là một bộ dây kết nối máy tính và thiết bị ngoại vi, cũng như một bộ quy tắc trao đổi thông tin dọc theo các dây này (đôi khi thay vì thuật ngữ giao diện thuật ngữ này được sử dụng giao thức - Chúng ta sẽ nói nhiều hơn về những điều khoản quan trọng này sau). Ví dụ về các giao diện được sử dụng trong máy tính là song song:

giao diện Centronics, thường dùng để kết nối máy in và giao diện nối tiếp RS-232C, qua đó chuột, modem và nhiều thiết bị khác được kết nối. Giao diện được thực hiện từ phía máy tính, bằng sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm: bộ điều khiển PU và một chương trình đặc biệt điều khiển bộ điều khiển này, thường được gọi là tài xế thiết bị ngoại vi tương ứng.

Về phía CP, giao diện thường được thực hiện bởi một thiết bị điều khiển phần cứng, mặc dù cũng có các thiết bị ngoại vi được điều khiển bằng phần mềm.

Chương trình được bộ xử lý thực thi có thể trao đổi dữ liệu bằng các lệnh đầu vào/đầu ra với bất kỳ mô-đun nào được kết nối với bus máy tính bên trong, bao gồm cả bộ điều khiển PU.

Các thiết bị ngoại vi có thể nhận từ máy tính cả dữ liệu, chẳng hạn như byte thông tin cần in trên giấy và các lệnh điều khiển, để phản hồi lại bộ điều khiển có thể thực hiện các hành động đặc biệt, chẳng hạn như di chuyển đầu đĩa đến vị trí mong muốn. theo dõi hoặc đẩy một tờ giấy ra khỏi máy in. Một thiết bị ngoại vi sử dụng giao diện bên ngoài của máy tính không chỉ để nhận thông tin mà còn để truyền thông tin đến máy tính, nghĩa là trao đổi dữ liệu qua giao diện bên ngoài thường là hai chiều. Ví dụ, ngay cả một máy in, về bản chất là một thiết bị xuất thông tin, sẽ trả về dữ liệu về trạng thái của nó cho máy tính.

Bộ điều khiển PU nhận lệnh và dữ liệu từ bộ xử lý vào bộ đệm bên trong, thường được gọi là thanh ghi hoặc cổng, sau đó thực hiện các chuyển đổi cần thiết của dữ liệu và lệnh này theo các định dạng PU dễ hiểu và hiển thị chúng trên giao diện bên ngoài. Sự phân bổ trách nhiệm giữa bộ điều khiển và trình điều khiển bộ điều khiển có thể khác nhau, nhưng thông thường bộ điều khiển thực hiện một tập hợp các lệnh đơn giản để điều khiển bộ điều khiển và trình điều khiển sử dụng các lệnh này để khiến thiết bị thực hiện các hành động.

1.2. Các vấn đề chính của việc xây dựng mạng

hành động phức tạp hơn theo một số thuật toán. Ví dụ: bộ điều khiển máy in có thể hỗ trợ các lệnh cơ bản như “In ký tự”, “Nạp dòng”, “Trả về dòng”, v.v. Trình điều khiển máy in, sử dụng các lệnh này, tổ chức in các dòng ký tự, chia tài liệu thành các trang và các lệnh khác. hoạt động cấp cao hơn. Đối với cùng một bộ điều khiển, tôi phải phát triển các trình điều khiển khác nhau để điều khiển bộ điều khiển này một cách khác nhau - một số tốt hơn, một số khác tệ hơn - tùy thuộc vào kinh nghiệm và khả năng của những người lập trình đã phát triển chúng.

Các lệnh điều khiển:

“Đặt đầu tờ”, “Di chuyển đầu từ”, “Báo cáo trạng thái thiết bị”, v.v.

Cơm. 1.6. Giao tiếp giữa máy tính và thiết bị ngoại vi

Hãy xem xét sơ đồ truyền một byte thông tin từ một chương trình ứng dụng sang thiết bị ngoại vi. Chương trình cần trao đổi dữ liệu với bộ điều khiển sẽ liên hệ với trình điều khiển của thiết bị này, thông báo cho nó dưới dạng tham số địa chỉ của byte bộ nhớ cần được truyền. Trình điều khiển tải giá trị của byte này vào bộ đệm của bộ điều khiển PU, bộ đệm này bắt đầu truyền tuần tự các bit vào đường truyền, biểu thị mỗi bit bằng tín hiệu điện tương ứng. Để cho thiết bị điều khiển PU biết rõ rằng việc truyền byte đang bắt đầu, trước khi truyền bit thông tin đầu tiên, bộ điều khiển PU tạo ra tín hiệu bắt đầu có hình dạng cụ thể và sau khi truyền bit thông tin cuối cùng, tín hiệu dừng. Những tín hiệu này làm cho đồng bộ chuyển byte.

Ngoài các bit thông tin, bộ điều khiển có thể truyền một bit chẵn lẻ để tăng độ tin cậy của việc trao đổi. Thiết bị điều khiển, sau khi phát hiện bit bắt đầu trên dòng tương ứng, thực hiện các hành động chuẩn bị và bắt đầu nhận các bit thông tin, tạo thành một byte từ chúng trong bộ đệm nhận của nó. Nếu quá trình truyền đi kèm với một bit chẵn lẻ thì tính chính xác của quá trình truyền sẽ được kiểm tra: nếu quá trình truyền được hoàn thành chính xác, dấu hiệu hoàn thành việc nhận thông tin sẽ được đặt trong thanh ghi tương ứng của thiết bị điều khiển.

Thông thường, trình điều khiển chịu trách nhiệm về các chức năng giao thức phức tạp nhất (ví dụ: tính toán tổng kiểm tra chuỗi byte được truyền, phân tích trạng thái của thiết bị ngoại vi, kiểm tra việc thực thi đúng lệnh). Nhưng ngay cả trình điều khiển bộ điều khiển nguyên thủy nhất cũng phải hỗ trợ ít nhất hai thao tác: “Lấy dữ liệu từ bộ điều khiển vào RAM” và “Chuyển dữ liệu từ RAM sang bộ điều khiển”.

Có cả giao diện rất chuyên dụng, phù hợp để kết nối một loại thiết bị hẹp (ví dụ: màn hình đồ họa độ phân giải cao từ Vista) và giao diện đa năng, là tiêu chuẩn và cho phép bạn kết nối nhiều thiết bị ngoại vi khác nhau. Một ví dụ về giao diện như vậy là giao diện RS-232C, được hỗ trợ bởi nhiều thiết bị đầu cuối, máy in, máy vẽ, chuột và nhiều thiết bị khác.

1.2.2. Trường hợp tương tác đơn giản nhất giữa hai máy tính

Trong trường hợp đơn giản nhất, sự tương tác của máy tính có thể được thực hiện bằng cách sử dụng cùng một phương tiện được sử dụng để tương tác máy tính với các thiết bị ngoại vi, chẳng hạn như thông qua giao diện nối tiếp RS-232C! Ngược lại với sự tương tác của máy tính với thiết bị ngoại vi, khi một chương trình thường chỉ hoạt động ở một bên - về phía máy tính, trong trường hợp này có sự tương tác giữa hai chương trình chạy trên mỗi máy tính.

Một chương trình chạy trên một máy tính không thể truy cập trực tiếp vào tài nguyên của máy tính khác - đĩa, tệp, máy in của nó. Cô ấy chỉ có thể “hỏi” chương trình đang chạy trên máy tính chứa những tài nguyên này. Những “yêu cầu” này được thể hiện dưới dạng truyền thông,được truyền qua các kênh liên lạc giữa các máy tính. Tin nhắn không chỉ có thể chứa các lệnh để thực hiện một số hành động nhất định mà còn chứa dữ liệu thông tin thực tế (ví dụ: nội dung của một tệp).

Hãy xem xét trường hợp người dùng làm việc với trình soạn thảo văn bản trên máy tính cá nhân A cần đọc một phần tệp nằm trên đĩa của máy tính cá nhân B (Hình 1.7). Giả sử rằng chúng tôi đã kết nối các máy tính này thông qua cáp giao tiếp thông qua các cổng COM, như đã biết, cổng này triển khai giao diện RS-232C (kết nối như vậy thường được gọi là modem null). Để chắc chắn, hãy để máy tính chạy MS-DOS, mặc dù điều này không có tầm quan trọng cơ bản trong trường hợp này.

1.2. Các vấn đề chính của việc xây dựng mạng

Cơm. 1.7. Tương tác giữa hai máy tính

Để truyền thông báo này đến máy tính B, ứng dụng A liên hệ với trình điều khiển cổng COM, cho nó biết địa chỉ trong RAM, nơi trình điều khiển tìm thấy thông báo và sau đó truyền từng byte đến ứng dụng B. Ứng dụng B, sau khi nhận được yêu cầu, sẽ thực thi nó , nghĩa là đọc vùng cần thiết của tệp đĩa bằng các công cụ hệ điều hành cục bộ vào vùng đệm của RAM, sau đó, sử dụng trình điều khiển cổng COM, truyền dữ liệu đã đọc qua kênh liên lạc đến máy tính A, nơi nó đến ứng dụng A.

Các chức năng được mô tả của ứng dụng A có thể được thực hiện bởi chính chương trình soạn thảo văn bản, nhưng sẽ không hợp lý lắm khi đưa các chức năng này vào mọi ứng dụng - trình soạn thảo văn bản, trình soạn thảo đồ họa, hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu và các ứng dụng khác cần truy cập vào tệp (mặc dù có là một số lượng lớn các chương trình thực sự giải quyết độc lập mọi vấn đề trao đổi dữ liệu giữa các máy, ví dụ Kermit - một chương trình trao đổi tệp qua cổng COM, được triển khai cho nhiều hệ điều hành khác nhau , Norton Commander 3.0 với tính năng Link của nó. Sẽ có lợi hơn nhiều nếu tạo một mô-đun phần mềm đặc biệt sẽ thực hiện chức năng tạo thông báo yêu cầu và nhận kết quả cho tất cả các ứng dụng máy tính. Như đã đề cập trước đó, mô-đun dịch vụ như vậy được gọi là máy khách. Về phía máy tính B, một mô-đun khác phải hoạt động - một máy chủ, liên tục chờ đợi yêu cầu truy cập từ xa vào các tệp nằm trên đĩa mềm của máy tính này. Máy chủ, sau khi nhận được yêu cầu từ mạng, sẽ truy cập tệp cục bộ và thực hiện các hành động được chỉ định với nó, có thể với sự tham gia của hệ điều hành cục bộ.

Và sơ đồ được mô tả cần được bổ sung đối xứng với ứng dụng khách cho máy tính V

máy chủ cho máy tính A.

Sơ đồ tương tác của máy khách và máy chủ với các ứng dụng và hệ điều hành được hiển thị trong Hình 2. 1.8. Mặc dù thực tế là chúng ta đã xem xét một sơ đồ giao tiếp phần cứng rất đơn giản cho máy tính, nhưng chức năng của các chương trình cung cấp quyền truy cập vào các tệp từ xa rất giống với chức năng của các mô-đun của hệ điều hành mạng hoạt động trên mạng có kết nối phần cứng phức tạp hơn của máy tính. .

Cơm. 1.8. Tương tác các thành phần phần mềm khi kết nối 2 máy tính

1.2. Các vấn đề xây dựng chính mạng lưới

Một tính năng rất tiện lợi và hữu ích của chương trình máy khách là khả năng phân biệt yêu cầu tới tệp từ xa với yêu cầu đến tệp cục bộ. Nếu chương trình máy khách có thể thực hiện việc này thì các ứng dụng không cần phải quan tâm đến việc chúng đang làm việc với tệp nào (cục bộ hay từ xa), chương trình máy khách sẽ tự nhận ra và chuyển hướng yêu cầu đến một máy từ xa. Do đó tên thường được sử dụng cho phần máy khách của hệ điều hành mạng, -chuyển hướng.Đôi khi các chức năng nhận dạng được tách thành một mô-đun phần mềm riêng biệt; trong trường hợp này, không phải toàn bộ phần máy khách được gọi là bộ chuyển hướng mà chỉ mô-đun này.

1.2.3. Các vấn đề về truyền dữ liệu vật lý qua đường truyền thông

Ngay cả khi xem xét mạng đơn giản nhất, chỉ bao gồm hai máy, người ta có thể thấy nhiều vấn đề cố hữu trong bất kỳ mạng máy tính nào, bao gồm các vấn đề liên quan đến việc truyền tín hiệu vật lý qua đường truyền thông mà không có loại truyền thông nào là không thể.

Trong điện toán, mã nhị phân được sử dụng để biểu diễn dữ liệu. Bên trong máy tính, dữ liệu số 1 và số 0 tương ứng với các tín hiệu điện rời rạc. Việc biểu diễn dữ liệu dưới dạng tín hiệu điện hoặc quang được gọi là mã hóa. Có nhiều cách khác nhau để mã hóa các chữ số nhị phân 1 và 0, ví dụ: phương pháp thế năng, trong đó số 1 tương ứng với một mức điện áp và số 0 tương ứng với một mức điện áp khác hoặc phương pháp xung, trong đó các xung có cực tính khác nhau hoặc cùng cực được sử dụng để biểu diễn các chữ số.

Các phương pháp tương tự có thể được sử dụng để mã hóa dữ liệu và truyền dữ liệu giữa hai máy tính qua đường truyền thông. Tuy nhiên, các đường truyền thông này khác với đặc tính điện của chúng so với các đường dây tồn tại bên trong máy tính. Sự khác biệt chính giữa đường dây liên lạc bên ngoài và đường dây bên trong là chúng dài hơn nhiều và chúng đi ra ngoài vỏ bọc được che chắn qua những không gian thường xuyên bị nhiễu điện từ mạnh. Tất cả điều này dẫn đến sự biến dạng lớn hơn đáng kể của các xung hình chữ nhật (ví dụ: "cuộn" các mặt trước) so với bên trong máy tính. Do đó, để nhận dạng các xung ở đầu nhận của đường truyền một cách đáng tin cậy khi truyền dữ liệu trong và ngoài máy tính, không phải lúc nào cũng có thể sử dụng cùng tốc độ và phương pháp mã hóa. Ví dụ, cạnh xung tăng chậm do tải điện dung của đường dây cao đòi hỏi phải truyền xung ở tốc độ thấp hơn (để cạnh trước và sau của các xung liền kề không chồng lên nhau và xung có thời gian tăng lên mức yêu cầu).

Trong mạng máy tính, cả mã hóa xung và điện thế của dữ liệu rời rạc đều được sử dụng, cũng như một phương pháp trình bày dữ liệu cụ thể-YVD, phương pháp này không bao giờ được sử dụng bên trong máy tính - điều chế(Hình 1.9). Trong quá trình điều chế, thông tin rời rạc được thể hiện bằng tín hiệu hình sin có tần số được truyền tốt bởi đường truyền thông hiện có.

Mã hóa tiềm năng hoặc xung được sử dụng trên các kênh chất lượng cao và điều chế dựa trên sóng hình sin được ưu tiên hơn khi kênh gây ra biến dạng nghiêm trọng cho tín hiệu truyền đi. Thường xuyên

Điều chế được sử dụng trong các mạng diện rộng để truyền dữ liệu qua đường dây điện thoại analog, được thiết kế để truyền giọng nói ở dạng analog và do đó không phù hợp cho việc truyền xung trực tiếp.

Cơm. 1.9. Ví dụ về biểu diễn thông tin rời rạc

Phương thức truyền tín hiệu cũng bị ảnh hưởng bởi số lượng dây trong đường truyền giữa các máy tính. Để giảm chi phí của đường truyền thông trong mạng, họ thường cố gắng giảm số lượng dây và do đó họ không sử dụng truyền song song tất cả các bit của một byte hoặc thậm chí vài byte, như được thực hiện bên trong máy tính, mà truyền tuần tự. , truyền từng bit, chỉ cần một cặp dây.

Một vấn đề khác cần giải quyết khi truyền tín hiệu là vấn đề tương tác lẫn nhau. đồng bộ hóa máy phát của một máy tính từ máy thu của máy tính khác. Khi tổ chức tương tác giữa các mô-đun bên trong máy tính, vấn đề này được giải quyết rất đơn giản, vì trong trường hợp này tất cả các mô-đun đều được đồng bộ hóa;

từ một bộ tạo xung nhịp thông thường. Vấn đề đồng bộ hóa khi giao tiếp giữa các máy tính có thể được giải quyết theo nhiều cách khác nhau, bằng cách trao đổi các xung đồng hồ đặc biệt trên một đường riêng biệt và bằng cách đồng bộ hóa định kỳ với các mã hoặc xung được xác định trước có hình dạng đặc trưng khác với hình dạng của xung dữ liệu.

Bất chấp các biện pháp được thực hiện - lựa chọn tốc độ trao đổi dữ liệu phù hợp, đường truyền thông với các đặc điểm nhất định, phương pháp đồng bộ hóa máy thu và máy phát - vẫn có khả năng làm biến dạng một số bit của dữ liệu được truyền. Để tăng độ tin cậy của việc truyền dữ liệu giữa các máy tính, một kỹ thuật tiêu chuẩn thường được sử dụng - đếm tổng kiểm tra và truyền nó dọc theo các đường truyền thông sau mỗi byte hoặc sau một khối byte nhất định. Thường được đưa vào giao thức trao đổi dữ liệu như một thành phần bắt buộc! tín hiệu nhận xác nhận tính chính xác của việc nhận dữ liệu và được gửi từ người nhận đến người gửi.

Nhiệm vụ trao đổi đáng tin cậy các tín hiệu nhị phân được biểu thị bằng tín hiệu điện từ tương ứng trong mạng máy tính được giải quyết bằng một loại thiết bị nhất định. Trên mạng cục bộ, đây là bộ điều hợp mạng, a trong các mạng toàn cầu - thiết bị truyền dữ liệu, ví dụ, bao gồm các thiết bị thực hiện điều chế và giải điều chế các tín hiệu rời rạc - modem. Thiết bị này mã hóa và giải mã từng bit thông tin, đồng bộ hóa việc truyền tín hiệu điện từ qua đường truyền thông, xác minh tính chính xác của việc truyền bằng cách sử dụng tổng kiểm tra và có thể thực hiện một số thao tác khác. Bộ điều hợp mạng thường được thiết kế để hoạt động với một số phương tiện truyền dẫn - cáp đồng trục, cặp xoắn, cáp quang, v.v. Mỗi loại phương tiện truyền dẫn có những đặc tính điện nhất định ảnh hưởng đến cách sử dụng phương tiện và xác định tốc độ truyền tín hiệu, phương pháp mã hóa chúng và một số thông số khác.

1.2.4. Vấn đề kết hợp nhiều máy tính

Cho đến nay chúng ta đã xem xét một mạng suy biến chỉ bao gồm hai máy. Khi có nhiều máy tính được kết nối vào mạng, một loạt vấn đề mới sẽ phát sinh.

Cấu trúc liên kết của các kết nối vật lý

Trước hết, bạn cần chọn cách tổ chức các kết nối vật lý, đó là cấu trúc liên kết. Cấu trúc liên kết của mạng máy tính được hiểu là cấu hình của biểu đồ, các đỉnh tương ứng với các máy tính mạng (đôi khi là các thiết bị khác, chẳng hạn như hub) và các cạnh tương ứng với các kết nối vật lý giữa chúng. Các máy tính nối mạng thường được gọi là trạm hoặc các nút mạng.

Lưu ý rằng cấu hình kết nối vật lýđược xác định bởi các kết nối điện giữa các máy tính và có thể khác với cấu hình kết nối logic giữa các nút mạng. Kết nối logic là các tuyến truyền dữ liệu giữa các nút mạng và được hình thành bằng cách cấu hình thiết bị truyền thông phù hợp.

Việc lựa chọn cấu trúc liên kết kết nối điện ảnh hưởng đáng kể đến nhiều đặc điểm của mạng. Ví dụ, sự hiện diện của các liên kết dự phòng làm tăng độ tin cậy của mạng và giúp cân bằng tải trên các liên kết riêng lẻ. Sự dễ dàng kết nối các nút mới, vốn có trong một số cấu trúc liên kết, giúp mạng có thể mở rộng dễ dàng. Những cân nhắc về mặt kinh tế thường dẫn đến việc lựa chọn các cấu trúc liên kết được đặc trưng bởi tổng chiều dài tối thiểu của các đường truyền thông.

Chúng ta hãy xem xét một số cấu trúc liên kết phổ biến nhất.

Đã kết nối đầy đủ Cấu trúc liên kết (Hình 1.10, a) tương ứng với một mạng trong đó mỗi máy tính trên mạng được kết nối với tất cả các máy tính khác. Mặc dù đơn giản về mặt logic, tùy chọn này tỏ ra cồng kềnh và không hiệu quả. Thật vậy, mỗi máy tính trên mạng phải có số lượng cổng giao tiếp lớn, đủ để giao tiếp với từng máy tính khác trên mạng. Một đường dây liên lạc điện riêng biệt phải được phân bổ cho mỗi cặp máy tính. Các cấu trúc liên kết được kết nối đầy đủ hiếm khi được sử dụng vì chúng không đáp ứng bất kỳ yêu cầu nào ở trên. Thông thường, loại cấu trúc liên kết này được sử dụng trong các hệ thống nhiều máy hoặc mạng toàn cầu với một số lượng nhỏ máy tính.

Tất cả các tùy chọn khác đều dựa trên cấu trúc liên kết được kết nối một phần, khi trao đổi dữ liệu giữa hai máy tính có thể yêu cầu truyền dữ liệu trung gian qua các nút mạng khác.

Di động cấu trúc liên kết (lưới thép)được lấy từ một kết nối đầy đủ bằng cách loại bỏ một số kết nối có thể có (Hình 1.10, b). Trong mạng có cấu trúc liên kết dạng lưới, chỉ những máy tính diễn ra trao đổi dữ liệu chuyên sâu mới được kết nối trực tiếp và để trao đổi dữ liệu giữa các máy tính không được kết nối trực tiếp, việc truyền tải qua các nút trung gian mới được sử dụng. Cấu trúc liên kết dạng lưới cho phép kết nối một số lượng lớn máy tính và đặc trưng của mạng toàn cầu.

Việc kết hợp các thành phần được thảo luận ở trên vào một mạng có thể được thực hiện theo nhiều cách và phương tiện khác nhau. Dựa trên thành phần của các thành phần, phương thức kết nối, phạm vi sử dụng và các đặc điểm khác, mạng có thể được chia thành các lớp theo cách mà việc thuộc về mạng được mô tả đối với một lớp cụ thể có thể mô tả đầy đủ các đặc tính và thông số chất lượng. của mạng.

Tuy nhiên, kiểu phân loại mạng này khá tùy tiện. Phổ biến nhất hiện nay là sự phân chia mạng máy tính dựa trên vị trí lãnh thổ. Dựa trên đặc điểm này, mạng được chia thành ba lớp chính: ·

LAN - mạng cục bộ; ·
MAN - Mạng khu vực đô thị. ·
WAN - mạng toàn cầu (Mạng diện rộng);

Mạng cục bộ (LAN) là hệ thống liên lạc hỗ trợ, trong một tòa nhà hoặc một số khu vực giới hạn khác, một hoặc nhiều kênh truyền thông tin kỹ thuật số tốc độ cao được cung cấp cho các thiết bị được kết nối để sử dụng riêng trong thời gian ngắn. Các khu vực được bao phủ bởi thuốc có thể thay đổi đáng kể.
Độ dài đường truyền của một số mạng có thể không quá 1000 m, trong khi các mạng khác có thể phục vụ toàn bộ thành phố. Các khu vực phục vụ có thể là nhà máy, tàu, máy bay, cũng như các tổ chức, trường đại học và cao đẳng. Theo quy định, cáp đồng trục được sử dụng làm phương tiện truyền dẫn, mặc dù mạng trên cáp xoắn đôi và cáp quang ngày càng trở nên phổ biến và gần đây công nghệ mạng cục bộ không dây cũng phát triển nhanh chóng, sử dụng một trong ba loại bức xạ: băng thông rộng tín hiệu vô tuyến, bức xạ năng lượng thấp tần số siêu cao (bức xạ vi sóng) và tia hồng ngoại.
Khoảng cách ngắn giữa các nút mạng, phương tiện truyền dẫn được sử dụng và xác suất xảy ra lỗi thấp trong dữ liệu được truyền dẫn giúp duy trì tỷ giá hối đoái cao - từ 1 Mbit/s đến 100 Mbit/s (hiện tại đã có kiểu dáng công nghiệp của mạng LAN có tốc độ khoảng 1 Gbit/Với).

Mạng thành phố thường bao phủ một nhóm tòa nhà và được triển khai trên cáp quang hoặc cáp băng thông rộng. Theo đặc điểm của chúng, chúng là trung gian giữa các mạng cục bộ và toàn cầu. Gần đây, liên quan đến việc lắp đặt cáp quang tốc độ cao và đáng tin cậy ở các khu vực đô thị và liên tỉnh cũng như các giao thức mạng mới đầy hứa hẹn, ví dụ như ATM (Chế độ truyền không đồng bộ), trong tương lai có thể được sử dụng cả ở địa phương và toàn cầu. mạng.

Theo quy luật, các mạng toàn cầu, không giống như các mạng cục bộ, bao phủ các lãnh thổ lớn hơn nhiều và thậm chí hầu hết các khu vực trên thế giới (một ví dụ là Internet). Hiện nay, các kênh dây analog hoặc kỹ thuật số cũng như các kênh liên lạc vệ tinh (thường là để liên lạc giữa các châu lục) được sử dụng làm phương tiện truyền dẫn trong mạng toàn cầu. Hạn chế về tốc độ truyền (lên tới 28,8 Kbit/s trên các kênh analog và lên tới 64 Kbit/s trên các phần người dùng của kênh kỹ thuật số) và độ tin cậy tương đối thấp của các kênh analog, yêu cầu sử dụng các công cụ phát hiện và sửa lỗi ở các mức thấp hơn của các giao thức, làm giảm đáng kể dữ liệu tỷ giá hối đoái trong mạng toàn cầu so với mạng địa phương.
Có những đặc điểm phân loại khác của mạng máy tính. Ví dụ:

Theo phạm vi hoạt động, mạng có thể chia thành mạng ngân hàng, mạng cơ quan khoa học, mạng trường đại học;

Dựa trên hình thức hoạt động, có thể phân biệt mạng thương mại và mạng miễn phí, mạng công ty và mạng công cộng;

Dựa trên bản chất của các chức năng được triển khai, mạng được chia thành các mạng tính toán, được thiết kế để giải quyết các vấn đề điều khiển dựa trên việc xử lý tính toán thông tin ban đầu; mang tính thông tin, nhằm thu thập dữ liệu tham khảo theo yêu cầu của người dùng; hỗn hợp, trong đó các chức năng tính toán và thông tin được thực hiện;

Theo phương pháp điều khiển, mạng máy tính được chia thành các mạng có điều khiển phi tập trung, tập trung và hỗn hợp. Trong trường hợp đầu tiên, mỗi máy tính là một phần của mạng bao gồm một bộ công cụ phần mềm đầy đủ để điều phối các hoạt động của mạng. Các mạng loại này rất phức tạp và khá đắt tiền vì hệ điều hành của các máy tính cá nhân được phát triển với trọng tâm là quyền truy cập chung vào trường bộ nhớ chung của mạng. Trong các mạng hỗn hợp, dưới sự kiểm soát tập trung, các nhiệm vụ có mức độ ưu tiên cao nhất và theo quy luật, liên quan đến việc xử lý khối lượng thông tin lớn sẽ được giải quyết;

Theo khả năng tương thích của phần mềm, các mạng có thể đồng nhất hoặc đồng nhất (bao gồm các máy tính tương thích với phần mềm) và không đồng nhất hoặc không đồng nhất (nếu các máy tính trong mạng không tương thích với phần mềm).

máy tính;

thiết bị thông tin liên lạc;

các hệ điều hành;

các ứng dụng mạng.