Тема 15. Мережні технології

5.1. Історія виникнення та техніко-економічні передумови появи комп'ютерних мереж

З глибокої давнини людство намагалося винайти засоби організації зв'язку на далеку відстань. До таких засобів можна віднести димовий телеграф, там-тами, сигнальні вогні та ін. Безпосереднім провісником сучасних комп'ютерних мереж (KM) були телеграфна та телефонна мережі XIX ст. Створення мереж передавання даних та розподіленого їх опрацювання було результатом науково-технічної революції та розвитку мікроелектроніки. Ще в 50-х роках XX ст., коли з'явилися досить потужні ЕОМ, виникла потреба сполучати їх з одним або багатьма терміналами для ефективнішого використання їхніх ресурсів. Було створено системи з розпо­ділом часу роботи центрального процесора, де кожному терміналу по черзі виділявся квант часу.

Канали зв'язку в такій системі були досить дорогими і використовувалися терміналами неефективно. Тому згодом учені розробили спеціальні пристрої (мультиплексори та концен­тратори), які збирали трафік (інформаційні потоки) з розташованих поблизу терміналів для спрямування його до центрального процесора (ЦП). Елементом такої системи також був фрон­тальний процесор, який виконував функції організації зв'язку.

Унаслідок еволюції мережа поступово набула свого сучасного вигляду (рис. 5.1). Тепер вона має не один, а багато центральних процесорів, терміналів та мережу зв'язку, яка складається з вузлів. Кожен вузол мережі - це спеціалізована на виконанні комунікаційних функцій ЕОМ (маршрутизатор). Для передавання даних між вузлами використовують призначені канали на­явної телефонної мережі. Замість терміналів щораз частіше використовують персональні ком­п'ютери.

Рис. 5.1. Структура сучасних глобальних мереж.

Поряд зі створенням глобальних мереж науковці намагалися організувати передавання даних у локальній зоні. Це зрозуміло, адже, за результатами аналізу, понад 80% інформаційних потоків концентрується в локальній зоні - у межах відділу, організації, підприємства (правило 80-20). У 80-х роках були спроби організувати зв'язок між машинами на рівні одного підпри­ємства з використанням місцевої АТС. Однак справжній розвиток локальних мереж розпочався завдяки появі дешевих мікропроцесорів та персональних ЕОМ. Масове використання мікро­процесорів у вузлах та пристроях (так званого розподіленого інтелекту), а також персональних ЕОМ спонукало організувати надійний зв'язок між ними для сумісного розв'язування задач та використання ресурсів. З появою персонального комп'ютера стало можливим наблизити місце опрацювання інформації до місця її виникнення і таким чином збільшити ефективність роботи інформаційної системи.

5.2. Різновиди комп'ютерних мереж

Найліпше проілюструвати місце та співвідношення різних видів KM серед систем теле-опрацювання даних можна за допомогою діаграми "швидкість - відстань передавання" (рис. 5.2). По осі ординат цієї діаграми відкладено швидкості передавання, а по осі абсцис - відстань, на яку воно виконується.

Рис. 5.2. Діаграма “швидкість — відстань передавання”

На діаграмі показано такі системи телеопрацювання даних: шина ЕОМ (забезпечує дуже високі швидкості передавання даних (> 100 Мбіт/с) на короткі відстані (1-10 м)), система передавання даних стандарту ІЕЕЕ-488 (гарантує швидкісне передавання даних для лабораторної апаратури (швидкість передавання до 10 Мбайт/с, дальність від 1 до 10 м)), рекомендації V.24 (визначають швидкісні характеристики інтерфейсу термінала з модемом), лінійні під­силювачі (дають змогу терміналам приєднатися до ЕОМ через скручену пару на відстані до декількох кілометрів, але з обмеженою швидкістю) Глобальні мережі загального користування охоплюють усю земну кулю, але мають малу швидкість передавання даних Наприклад, трива­лість передавання одного інформаційного пакета в глобальній мережі становить кілька секунд, а в локальній - кілька мілісекунд.

Отже, з усіх засобів телеопрацювання сьогодні можна виділити два типи мереж, що суттєво відрізняються за технологічними вирішеннями локальні інформаційні мережі (ЛМ) та глобальні інформаційні мережі (ГМ) В англомовній літературі для них використовують відповідно терміни Local Area Network (LAN) та Wide Area Network (WAN)

• Локальні інформаційні мережі. За допомогою ЛМ інформацію передають на неве­лику відстань Однією з визначальних ознак ЛМ є наявність високошвидкісного каналу пере­давання даних, швидкість у ньому на порядок вища, ніж швидкість периферійних пристроїв комп'ютерів, та наближається до швидкості внутрішньої шини комп'ютера Тому в деяких популярних виданнях ЛМ трактують як комп'ютер з комп'ютерів Наявність швидкісного каналу дала змогу створити на базі ЛМ єдину цілісну інформаційну систему, в якій витрати часу на зв'язок суттєво не впливають на час виконання функцій Таку систему телеопрацювання даних називають розподіленою Оскільки головним завданням такої системи є опрацювання інформації, її ще називають розподіленою інформаційною системою (РІС) У РІС реалізо­вано новий (не фон-Нейманівський), паралельний порядок опрацювання інформації, що створює нові можливості для підвищення потужності та ефективності інформаційних систем А це ставить перед ученими та інженерами нові теоретичні та практичні проблеми Науковці виділяють три ступені використання РІС

1 Розподіл ресурсів Задачі сумісно використовують ресурси системи (пам'ять, дискові накопичувачі, принтери) Таке використання РІС сьогодні найпоширеніше

2 Розподіл навантаження Задачі, які надходять у систему, передаються на вільні ЕОМ

3 Розподілене опрацювання даних Сукупність елементів опрацювання, пов'язаних логічно та фізично децентралізованим керуванням ресурсами з метою сумісного вико­нання прикладних програм Елементи розподілу навантаження та розподіленого опра­цювання даних реалізовані в нових версіях операційних систем Netware, Unix, Windows NT

У локальних мережах найдорожчими є пристрої опрацювання інформації, а не комуні­кації Ефективність системи ЛМ можна підвищити, якщо головну увагу приділити ефективному використанню прикладної частини (апаратура+програми+персонал)

• Глобальні інформаційні мережі. ГМ територіально не обмежені Для передавання даних у ГМ найчастіше використовують наявні телефонні канали з малою швидкістю переда­вання (=1-3 Кбіт/с) та великим впливом завад Тому вислідна швидкість передавання в ГМ, як уже зазначалося, невелика Це унеможливлює використання ГМ у реальному масштабі часу Тому й не дивно, що найчастіше ГМ сьогодні застосовують для вирішення завдань, які не погребують оперативності (електронна пошта, електронні довідники тощо)

З економічного погляду найдорожчий компонент ГМ - обладнання зв'язку Для ефек­тивнішого використання системи зв'язку в ГМ застосовують спеціальні процесори зв'язку Розбіжність між локальними та глобальними мережами в майбутньому можна буде ліквідувати за допомогою ATM технології передавання даних (див розділ 29)

• Крім локальних та глобальних, виділяють регіональні мережі (Metropolitain Area Networks (MAN)) - мережі масштабу міста, району, області Залежно від конкретної реалізації ці мережі можуть базуватися на технології локальних (FDDІ) або глобальних мереж

• Останнім часом, у результаті розвитку мережевих технологій та об'єднання окремих локальних мереж великих фірм у єдине ціле, виникло поняття корпоративних (територіаль­них) мереж Корпоративна мережа - це об'єднання деякої кількості ЛМ за допомогою теле­фонних, супутникових, Т1 або інших каналів ГМ у єдину мережу фірми