Kompiuterinių tinklų įranga
Plečiant vietinius tinklus, nepakanka sujungti naujus kompiuterius ir nutiesti papildomus kabelius. Bet kokia tinklų topologija ar architektūra turi savo apribojimus. Tačiau yra įrenginiai, padedantys išplėsti tinklą. Tie komponentai gali:1. segmentuoti vietinius tinklus taip, kad kiekvienas segmentas tampa savarankišku vietiniu tinklu; 2. sujungti du vietinius tinklus į vieną; 3. prijungti tinklą prie kitų tinklų ir kompiuterinių terpių, jungdami jas į didelę įvairialytę sistemą.
Pagrindiniai tinklų plėtimo komponentai yra: kartotuvai, komutatoriai, tiltai, maršrutizatoriai, tiltai-maršrutizatoriai, šliuzai.
Kartotuvai (Hubs)
Turint du kompiuterius, jiems sujungti pakanka laidų. Tačiau kai atstumas tarp kompiuterių yra didesnis, kabeliu sklindantis signalas iškreipiamas, nes mažėja jo amplitudė, signalas slopsta. Jei kabelis pakankamai ilgas, slopinimas signalą iškreipia neatpažįstamai. Kad to neįvyktų, jungiant į tinklą daugiau kompiuterių, signalui stiprinti statomi kartotuvai. Kartotuvai arba šakotuvai (hubs, repeaters) sustiprina ir persiunčia signalus, gaunamus iš vieno darbinio kompiuterio, visiems prie jo prijungtiems kompiuteriams, kitaip tariant “kartoja” duomenų srautą gana dideliais atstumais. Maksimalus atstumas tarp kompiuterių tinkle su vienu kartotuvu siekia iki 200 m. Kartotuvo naudojimas, išplečiant tinklo segmentą, fiziškai jo nepadalina į du vietinius tinklus ir nesukuria tinklų komplekso. Visi kompiuteriai, sujungti prie vieno kartotuvo arba sujungtų kartotuvų grupės, yra vienas segmentas. Jie dalinasi kartotuvo duomenų perdavimo galia. Prijungus daugiau naudotojų prie segmento, jie konkuruos dėl ribotos perdavimo galios, skirtos tam segmentui. Kartotuvai kartais vadinami šakotuvais, nes yra tinklo šerdyje – į jį sueina visi kabeliai. Kartotuvai gali būti tiek dešimtainiai (10 MB/s), tiek šimtainiai (100 Mb/s).
Kartotuvas veikia fiziniame OSI modelio sluoksnyje. Visi kompiuteriai, dirbantys segmente turi veikti pagal vieną protokolą. Kartotuvas neperduos paketų iš “šinos” topologijos kompiuterių segmento, “žvaigždės” topologijos segmentui. Tačiau kartotuvai gali perduoti paketus iš vienos rūšies fizinės aplinkos į kitą. Jei kartotuvas turi atitinkamas jungtis, jis priims paketą, ateinantį plonu koaksialiniu kabeliu, ir perduos jį kompiuteriui, pajungtam per stiklo pluošto kabelį.
Kartotuvai perduoda iš vieno terminalo į kitą kiekvieną duomenų bitą, net jei tuos duomenis sudaro iškreipti paketai arba paketai, skirti ne tam kompiuteriui. Todėl vieno kompiuterio problemos gali įtakoti kitus kompiuterius. Kartotuvai neatlieka filtravimo funkcijų, kurių dėka galėtų sumažėti netinkamų paketų perdavimas. Kartotuvas perduoda ir paketus, kurie be perstojo cirkuliuoja tinklu, taip pat ir paketus, siunčiamus į kompiuterį, kuris neatsiliepia. Tai sumažina tinklo efektyvumą. Taip pat kartotuvai perduoda ir srautą transliacinių paketų paketų, išnešiodamas po visą tinklą, ir smarkiai mažindamas tinklo našumą.
Koncentratoriai, naudojami Ethernet tinkluose kartais vadinami daugiajungčiais kartotuvais, kadangi patys savaime sugeba sustiprinti signalą. Kai kurie koncentratoriai turi tarpinio duomenų saugojimo (store and forward) paslaugą. Jos esmė ta, kad koncentratoriuje yra laikino paketų saugojimo buferiai, kurie vėliau perduodami per atitinkamas jungtis.
Komutatoriai (Switches)
Komutatoriai yra panašūs į kartotuvus. Komutatoriai taip pat statomi tinklo šerdyje ir jungia tarpusavyje tinklus, tačiau skirtingai nei kartotuvai, kurie persiunčia tinklo duomenis visiems prie jo prijungtiemsmazgams, komutatoriai “peržiūri” kiekvieną atėjusį paketą ir persiunčia jį tik konkrečiam adresatui pagal informaciją, esančią kiekvieno paketo antraštėje. Kad išskirti konkretų perdavimą nuo kitų, komutatorius sukuria laikiną ryšį tarp šaltinio ir tikslo, ir jį nutraukia, kai perdavimas baigiasi. Dėl to komutatoriai mažiau apkrauna tinklus ir duomenų perdavimas vyksta greičiau.
Tiltai (Bridges)
Tiltai – tai įrenginys, susiejantis tinklo segmentus. Komutatoriai iš esmės yra sudėtiniai tiltai viename įrenginyje. Tiltas, kaip ir kartotuvas atlieka signalo sustiprinimo funkciją, bet tuo pačiu sugeba pasirinktinai filtruoti paketus pagal adresus. Tiltai padeda išplėsti tinklą, maksimaliai padidinant kompiuterių skaičių tinkle.Skirtingai nei kartotuvas, tiltas padeda išskaidyti tinklą į keletą segmentų, taip izoliuodamas srauto dalį. Pavyzdžiui, jei kokio nors skyriaus kompiuterių siunčiamas srautas „užtvindo“ tinklą, sumažindamas bendrą našumą, tai tilto dėka galima atskirti tuos kompiuterius į atskirą segmentą ir izoliuoti pastarąjį nuo bendro tinklo. Tiltai veikia OSI modelio duomenų perdavimo linijos sluoksnyje. Jie gali sujungti skirtingų rūšių tinklus, pavyzdžiui, Ethernet ir Token Ring. Tiltai sujungia ir skirtingas fizines aplinkas, pavyzdžiui, suktos poros ir koaksialinį kabelį.
Tiltai yra „intelektualus“ įrenginys, nes nagrinėja, kur reikia siųsti duomenis. Kai duomenys perduodami per tiltą, kompiuterių adresai išsaugomi tiltų operatyvinėje atmintyje. Tiltas naudoja tuos duomenis maršrutizavimo lentelės kūrimui. Priimdamas paketą, tiltas ieško siuntėjo adreso maršrutizavimo lentelėje. Jei adreso nėra, jis įrašomas. Po to tiltas tikrina paskirties adresus su maršrutizavimo lentelės duomenų baze.
Paketai ateinantys į tilto įėjimą, praleidžiami į išėjimą tik tuo atveju, jei jie adresuojami kompiuteriui, esančiam kitoje tilto pusėje. T.y., jei adresatas yra viename segmente su šaltiniu, paketas atmetamas. Tokia filtracija sumažina tinklo srautą ir izoliuoja tinklo segmentus.
Jeigu adresatas ir šaltinis yra skirtinguose segmentuose, tiltas perduoda paketą adresatui per atitinkamą jungtį. Jeigu gavėjo adreso nėra, tiltas perduoda paketą per visas savo jungtis, išskyrus tą, per kurį paketas buvo priimtas.Kitaip tariant, jei tiltas žino mazgo-gavėjo adresą, jis perduoda paketą jam, jei jo nežino – tiltas perduoda paketą į visus segmentus. Tiltai negali vienu metu palaikyti kelių maršrutų.Dideliame tinkle vieno tilto nepakanka. Jungiant keletą mažų tinklų į vieną didelį, reikia panaudoti keletą tiltų.
Tiltai – efektyvus įrenginys tinklo segmentacijai ir plėtimui, todėl jie dažnai naudojami dideliuose tinkluose. Dviejų kabelinių segmentų sujungimui reikia tik vieno tilto. Tačiau ir du vietinius tinklus, išdėstytus dideliu atstumu vienas nuo kito, galima sujungti į vieną tinklą. Tam naudojami du tiltai, jungiami per sinchroninius modemus prie skirtinės telefono linijos.
Tiltas gali dirbti kaip autonominis įrenginys (išorinis tiltas), taip pat ir serveryje (vidinis tiltas).
Maršrutizatoriai (Routers)
Aplinkoje, jungiančioje keletą tinklo segmentų su skirtingais protokolais ir architektūromis, tiltai ne visada užtikrina greitą ryšį su visais segmentais. Tokiam sudėtinga tinklui reikalingas maršrutizatorius (router), t.y. įrenginys, kuris ne tik žino kiekvieno segmento adresą, bet ir nustato patogiausią maršrutą duomenų perdavimui.
Maršrutizatoriai veikia OSI modelio tinklo sluoksnio lygmenyje. Tai reiškia, kad jie gali peradresuoti ir maršrutizuoti paketus per keletą tinklų, veikiančių pagal skirtingus duomenų perdavimo linijos sluoksnio protokolus, pavyzdžiui, Ethernet ir Token Ring (tačiau vienodus tinklo sluoksnio protokolus, pavyzdžiui, IP). Maršrutizatoriai nuskaito pakete tinklo adreso informaciją bei papildomus duomenis ir siunčia gavėjo tinklui. Jeigu gavėjas yra tolimame tinkle, maršrutizatorius persiunčia paketus kitam maršrutizatoriui. Dideliuose tinkluose, pavyzdžiui, Internete, paketai prieš patekdami į mazgą-gavėją pereina daugelį maršrutizatorių. Tokiu būdų maršrutizatoriai segmentuoja didelius tinklus į mažus.
Pagal tinklo kelio žemėlapį, vadinamą “maršrutizavimo lentele”, maršrutizatoriai užtikrina, kad paketai keliautų efektyviausiais keliais link paskirties vietų. Maršrutizavimo lentelėje rankiniu būdu arba automatiškai įrašomi tinklų adresai ir kita informacija. Gautus paketus prieš siųsdamas maršrutizatorius lygina su turima informacija. Maršrutizatoriai gali atlikti tiltų funkcijas, t.y. filtruoti ir izoliuoti srautą bei sujungti tinklo segmentus. Tačiau maršrutizatoriai priima daugiau informacijos, negu tiltai, ir naudoja ją paketų siuntimo optimizavimui. Maršrutizatoriai gali keistis duomenimis apie maršrutų būklę, ryšių su kitais tinklais galimybes, galimus kelius tarp maršrutizatorių, duomenų perdavimo tais maršrutais vertę ir, remdamiesi šia informacija, apeiti lėtus arba sutrikusius ryšio kanalus.
Kadangi maršrutizatoriai gali perduoti duomenis keliais kanalais, tai net sugedus kuriam nors maršrutizatoriui, siunčiantysis maršrutizatorius gali nustatyti alternatyvų maršrutą siųsti duomenis.Sudėtinguose tinkluose maršrutizatoriai yra būtini, nes geriau negu tiltai valdo srautą ir nepraleidžia transliacinių pranešimų.
Maršrutizatorių ir tiltų maršrutizavimo lentelės skiriasi. Tiltų maršrutizavimo lentelėse įrašomi tik mazgų adresai, o maršrutizatoriaus maršrutizavimo lentelėje įrašomi tinklų numeriai. Gavėjo mazgo adreso maršrutizatoriai netikrina. Jiems svarbus tik tinklo adresas. Praleisdamas tik adresinius tinklo paketus, maršrutizatorius nepraleidžia į tinklą netinkamų paketų. Tokiu būdu, netinkamų duomenų ir transliatorinių paketų filtracijos dėka, maršrutizatoriai sumažina tinklo apkrovą.
Tiltai praleidžia transliatorinius paketus į visus mazgus. Mažuose tinkluose tai nėra svarbu, tačiau dideliuose generuojamas gana didelis transliatorinių pranešimų srautas labai sumažina tinklo našumą. Maršrutizatoriai nustato ir tai, ką reikia perduoti, ir tai kur reikia perduoti. Maršrutizatorius pažįsta ne tik adresą, kaip tiltas, bet ir protokolo tipą. Be to maršrutizatorius gali nustatyti kitų maršrutizatorių adresus ir nuspręsti, kokius paketus kokiems maršrutizatoriams peradresuoti.
Tiltas atpažįsta tik vieną kelią. Maršrutizatorius iš kelių galimų kelių nustato esamu momentu geriausią.
Naudojami programiniai ir aparatiniai maršrutizatoriai. Programiniai maršrutizatoriai (“Microsoft Internet Connection Sharing”, “Microsoft Proxy”, “Wingate”) – tai programos , veikiančios viename iš vietiniame tinkle esančių kompiuterių, turinčių dvi ar daugiau tinklo plokščių arba ryšį su internetu. Aparatiniai maršrutizatoriai yra kompaktiški. Prie daugumos galima prijungti kelis kompiuterius be papildomos tinklo įrangos. Kai kurie maršrutizatoriai turi integruotą spausdinimo serverį, automatinio tinklo parametrų nustatymo kompiuteriuose galimybę (DHCP – Dynamic Host Configuration Protocol – serveris) bei gali veikti kaip ugniasienė.
Tiltai – Maršrutizatoriai (Brouter)
Tiltai – maršrutizatoriai, pasižymi ir tiltų, ir maršrutizatoriaus savybėmis. Su vienais protokolais jis dirba kaip maršrutizatorius, su kitais – kaip tiltas.Tiltai – maršrutizatoriai atlieka tokias funkcijas: 1. maršrutizuoja atskirus maršrutizuojamus protokolus; 2. funkcionuoja kaip tiltas nemaršrutizuojamiems protokolams; 3. suteikia ekonomiškesnę ir geriau valdomą tinklų sąveiką, lyginant vien su tiltų arba maršrutizatorių veikimą.
Šliuzai (Gateways)
Šliuzai jungia skirtingus tinklus, naudojančius skirtingus protokolus, duomenų struktūras ir formatus, kalbas, architektūras. Jie išpakuoja ir pertvarko duomenis, perduodamus iš vienos terpės į kitą, kadkiekviena aplinka galėtų suprasti kitos pranešimą. Šliuzas keičia duomenų formatą, nes kitaip gavėjo pusėje taikomoji programa negalės jų atpažinti. Pavyzdžiui, elektroninio pašto šliuzai (pvz. X.400) gauna pranešimus vienu formatu, transliuoja juos ir persiunčia formatu X.400, naudojamu gavėjo, ir atvirkščiai.
Šliuzai kuriami konkretaus tipo uždavinio atlikimui, t.y. konkrečiam duomenų vertimo tipui. Dažnai jie ir vadinami atitinkamai pagal savo specializaciją (pavyzdžiui, Windows NT Server To SNA Gateway). Šliuzai gauna paketus iš vienos aplinkos, panaikina seną protokolinį komplektą (stack) ir perpakuoja juos į sistemos gavėjos protokolinį komplektą.
Pertvarkydamas duomenis, šliuzas perskaito duomenis iš ateinančių paketų, praleisdamas juos iš apačios į viršų per pilną siunčiančio tinklo protokolų komplektą, o vėliau vėl supakuoja gautus duomenis, praleisdamas juos iš viršaus į apačią per tinklo gavėjo protokolų komplektą.
Kai kurie šliuzai naudoja visus septynis OSI modelio sluoksnius, tačiau dažniausiai šliuzai keičia protokolus taikomajame sluoksnyje. Tai priklauso nuo konkretaus šliuzo tipo. Pagrindinė šliuzų paskirtis – sukurti ryšį tarp kompiuterių vietinio tinklo ir universalaus komplekto (mainframe) arba minikompiuterių aplinkos, kurie negali tiesiogiai sąveikauti su personaliniais kompiuteriais.
Vietiniame tinkle šliuzo vaidmeniui atlikti skiriamas vienas kompiuteris. Specialiosios taikomosios programos kompiuteriuose per kompiuterį-šliuzą pasiekia universalų komplektą (mainframe). Tokiu būdu naudotojai gali dirbti su universalaus komplekto (mainframe) resursais taip, lyg tie resursai priklausytų jų pačių kompiuteriams.Paprastai šliuzų vaidmenį tinkle atlieka išskirti serveriai.
Literatūra:
1. Kompiuternie seti. Microsoft Corporation. Ruskoe izdanie. 19982. Kompiuternie ceti. Sertifikacija Network+. Moskva. 2002. 3. Naujoji komunikacija. 2002, Nr. 5 (105), pp. 14-21. 4. Zaker Kreig. Kompiuternie seti. Modernizacija. Poisk neispravnostei. Sankt-Peterburg. 2001.5. http://www.cisco.com/warp/public/779/smbiz/netguide/