Информатика | Компьютерлік желіні үйретудің теориялық негіздері

Компьютерлік желіні үйретудің теориялық негіздері

Компьютерлік желі түсінігі

Компьютерлік желі – бір бірімен мәлімет аламаса алатын кем дегенде екі компьютердің байланыс құралдары көмегімен қарым-қатынас жасауына арналған ақпарат өңдеудің тармақталған жүйесі. Басқаша айтқанда желі деп дербес компьютерлердің және де принтер, модем, факсимильдік аппарат тәрізді есептеу құрылғыларының бір-бірімен байланысқан жиынын айтады. Желілер әрбір қызметкерге басқалармен мәлімет алмасып құрылғыларды ортақ пайдалануға, қашықта орналасқан қуатты компьютерлердегі мәліметтер базасымен қатынас құруға және тұтынушылармен тұрақты байланыс жасауға мүмкіндік береді.
Телекоммуникация құралдарымен байланысқан компьютерлер жиынын компьютерлік желі деп атаймыз.
Компьютерлік желілер құрылымы бойынша жергілікті, аймақты және аумақты болып бөлінеді.
Компьютерлік желі дегеніміз – ресурстарды (дискі, файл, принтер, коммуникациялық құрылғылар) тиімді пайдалану мақсатында бір – бірімен байланыстырылған компьютерлер тізбегі.

Компьютерлік желі жұмыс істеу принципіне, аппараттық және программалық қамтамасыз етуіне байланысты жергілікті (ЖКЖ) және аумақты (АКЖ) компьютерлік желі болып бөлінеді.
1. Жергілікті желі.
Жергілікті желі шектеулі аймақтағы (бір бөлмеде, бір мекемеде, зауыт немесе бекетте т.с.с) компьютерлерді біріктіреді.
Жергілікті желі құрудағы себеп - өндірістік процестерді автоматтандыру, әр түрлі құжаттарды жедел өңдеу.
Егер жалпы желіге бір-бірінен айтарлықтай қашықтықтағы компьютерлер немесе жергілікті желілер біріктірсе, онда мұндай құрылымды таратылған немесе аймақтық желі деп атайды. Қазіргі кезде ірі компьютерлік желілер саны жүздеген мыңдармен есептеледі.
Бір немесе бірнеше желілерді бір – бірімен өзара байланыстыру желіаралық байланыс немесе ауқымды желі деп аталады. Ауқымды желі қала, аймақ, ел, бүкіл Жер шарын қамтуы мүмкін.
2. ЖКЖ – нің физикалық негізі
Жергілікті желінің физикалық негізі
Компьютерді жергілікті желіге қосу үшін қажет: желі адаптері (желі картасы), ол кейде кеңейтілген еркін слотқа қойылады немесе аналық тақшамен (материнская плата) бірге болады және арнайы кабелді желіге қосатын орын (разъем) болуы шарт
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 жеткізудіжүзеге асырады. Бұл топологияның артықшылығы – кез келген бір жұмыс станциясының 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 тоқтатылады. Бұл топологияның кемшілігі – кез келген бір жұмыс станциясының істен шығуы жалпы байланысты бұзады.
ЖКЖ - де ақпаратты тасымалдау үшін төмендегідей физикалық орта қолданылады, ыңғайлы болу үшін байланыс түрлерінің салыстырмалы түрде көрсетілген сипаттамасына көңіл бөлейік
Интернет сөзі әдетте, желінің физикалық деңгейін білдіреді, яғни бұл сөзбен компьютерлерден, кабельдерден және де мәліметтерді тасымалдайтын басқа құрылғылардан тұратын аппараттық жабдықтамалар жиынын атайды.
3. Желілік программалық қамсыздандыру.
Желідегі компьютерлер жұмысын программа басқарады, ондағы барлық компьютерлердің бір – біріне жіберетін және қабылдайтын ақпараттарды араласпай, тиянақты жеткізілу үшін, олар бір тіл мен – ортақ ереже мен байланыс жасау қажет. Осындай ортақ ереже желілік хаттама деп аталады. Windows 2000 Professional операциялық жүйесі тұтынушыға әр түрлі қызмет көрсететін бір пайдаланушыға арналған жұмыс станцияларын серверлермен байланыстыруға есептелген.
Желімен жұмыс жасағанда компьютер екі рол атқаруы мүмкін:
Егер компьютер ақпарат алу үшін және сервиспен басқа желідегі компьютермен байланысса, онда бұндай компьютер жұмыс станциясы деп аталады.
Егер компьютер басқа желідегі компьютерге ақпарат және сервис берсе, онда ол сервер деп аталады.
Серверлер әр түрлі қызмет көрсетеді:
Файлды сақтау және беру ( файлды сервер);
Баспадан шығару (баспа сервері);
Факс мәліметтерін беру және алу (факс – сервер);
Электронды поштаны алу, сақтау және беру (пошта сервері);
Сайттарды орналастыру (web - сервер);
Серверлер көрсеткен жұмысты қызмет деп атайды. Бір серверде бірден бірнеше қызмет атқарылуы мүмкін.
Сервер белгілі бір қызмет атқару үшін ОЖ –гі сервер құрамындағы программаны қосу қажет.
Сервер қызметіне қатынау үшін жұмыс станциясынан клиент деп аталатын программаны қосу қажет.
Сервері бар, қызмет көрсететін, және клиент компьютерлері бар жергілікті желі «клиент – сервер» технологиясында құрылған желі деп аталады. Желідегі әрбір компьютермен осы функцияларды атқаруға болады, бұндай компьютерлер тең қызмет атқарады. Бұндай компьютерлерді бір ранголы деп атайды.
4. Windows XP ОЖ – ң желісі.
Компьютер желіге қосылғаннан кейін бірнеше рет іске қосылғанда операциялық жүйе DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) серверін іздейді. Мұндай типтегі серверлер компьютерлерге желіде бірін – бірі оңай табу үшін адрес меншіктейді. Егер желіде DHCP сервері болмаса, онда операциялық жүйе автоматты түрде қосылғаннан кейін басқа компьютерлерді анықтай алатын режимге ауысады.
Сервер – ортақ пайдалануға арналған барлық ресурстарды қамтитын компьютер. Ортақ ресурстарды пайдалану үшін сервер қосулы болуы қажет. Желідегі жұмыстың көп бөлігін сервер атқарады.
Стандартты ОЖ файлды қатынау және баспа қызметіне кіреді.
Файлды қызмет. Файлды қызметтің міндеті басқа ДК –ге файлды оқуға, өзгертуге немесе құруға мүмкіншілік жасау. Кейде көптеген компьютерлер бір файлмен жұмыс істегенде олар бір - біріне кедергі жасауы мүмкін, сондықтан оларға тек оқуға мүмкіншілік беру қажет. Ал ол үшін файлды қызмет қатынау құқығын шектеу механизмін қолданады. Windows XP – де клиент қатынау үшін шексіз каталогты (папканы) қолдануға болады. Әрбір каталогтың файлды қызметтің конфигурациясы анықтайтын аты болады және оны ресурс деп атайды.
Әр ресурс үшін қатынау режимі анықталуы мүмкін:
тек оқу – ақпаратты оқу, бірақ өзгертуге болмайды.
толық еркін қатынау – ақпаратты оқуға, өзгертуге болады.
пароль арқылы қатынау – белгілі ресурспен жұмыс істеу үшін пароль білу қажет.
Баспа қызметі. Кейде барлық компьютерге принтер қою мүмкін емес. Осы жағдайда бір компьютерге принтер қойылады да басқа компьютерлерге баспадан шығу үшін қызмет атқарады. Бұндай жағдайды біз әсіресе компьютер сыныптарында қолданып жүрміз.
5. Ауқымды компьютерлік желі.
Ауқымды желінің жергілікті желіден айырмашылығы жергілікті желімен қоса өте алыс (жер шарының кез келген нүктесінде) орналасқан компьютермен жұмыс істеуге болады.
Ауқымды компьютерлік желі логикалық үш компонеттен тұрады:
Қолданушылардың жұмыс орны (жәй компьютерлер);
Серверлер, әр түрлі қызмет атқаратын (күшті компьютерлер);
Мәліметтерді беру желілері.
Ауқымды компьютерлік желі әр түрлі хаттамалармен жұмыс істей алады. Кәзіргі уақытта ТСР/ІР хаттамасымен жұмыс істейтін, ауқымды желі – Интернет (Internet) баршаға белгілі.
Енді оның тарихына қысқаша тоқталайық.
DARPA атты американ мекемесі 1966 жылы телекоммуникациялық желілердің жобасын ұсынды. Онда компьютерлерді бір-бірімен өте үлкен қашықтықтар арқылы біріктіріп, орналастырылды. Жүздеген мамандардың жұмыстарының нәтижесінде 1969 жылы алғашқы аймақтық ARPANet компьютерлік желісі пайда болды. Ол әскери мақсатта пайдаланылды және онда қашықтықта орналасқан компьютерлерге түрлі программаларды жіберу, электрондық хабарламаларды жіберу және жүйеге ену құқықтарын қолданушы жүзеге асыра алады.
Ал, 70-жылдары ARPANet принципі басқа аймақтарда орналасқан компьютерлік желіліер енгізілді. Бұның жалғасы, яғни 80 – жылдары Интернеттің пайда болуына әкеліп соқты. Онда жұмыстың жалпы протоколдары қамтамасыз етілді.
Бүкіләлемдік желінің даму тарихын 4 кезеңге бөлеміз:
І кезең (1969-1983 жж.) Бұл кезеңде ARPAInternet желісі пайда болды. Ол әскери және ғылыми салаларға пайдаланылды. Бірақ оның деренктерді жіберу каналының дамуы өте әлсіз болды. Сондықтан жоғары бағалы компьютерлермен жұмыс жасау қиындық келтірді.
ІІ кезең (1983-1989 жж.) Мұнда ARPANet 185 компьютердің орталығына айналды. Ол орталықтар АҚШ-да, Англияда және Норвегияда орналасқан. Желілір бойынша деректерді жіберу телефондық каналдар немесе байланысты спутниктік каналдары арқылы жүзеге асты. Сонымен, бұл кезеңде жұмыс протоколдары жетілдірілді.
ІІІ кезең (1989-1994 жж.) Бұл кезең WWW қызметінің пайда болуымен байланысты. Деректерді жіберу мен қарым-қатынас басқа кезеңдермен салыстырғанда анағұрлым ықшамдала бастады. Ал 1986 жылы бүкіләлемдік компьютерлік желі Интернеттің пайда болуы деп жарияланды. Аталған жаңалыққа байланысты 1991 жылы ARPANet біртұтас желі ретінде қолданылмайтын болмайды. 90 жылдардың орта шенінде видеоконференция пайда болды. Ақпараттарды дыбыс арқылы жеткізуде оның мүмкіндігін пайдалануға болады. Бұл кезең WWW интерактивтік қызметі арқылы қарым-қатынастар тиімді болды және Интернетке қосылған қолданушылар саны тез өсті.
ІV кезең (1994-1996 жж) Бұл кезең қолданушылар арасындағы қарым-қатынас тәсілін арттырумен сипатталады. Мұнда көпөлшемді интерактивтік модель VRML пайда болды.
Үшінші және төртінші кезеңдер аралығында Ресейде Интернет желісі қолданыла бастады. Ресейде 1990 жылы «Совам Телепорт» компаниясы электрондық хабарларды жеткізу (off line) мүмкіндігімен шектелген бүкіләлемдік желіге ену кезең басталды. Ал 1994 жылы хабарларды өңдеу, жіберу және қабылдап алу процестерін қамтамасыз ететін on line режимі пайда болды.
Интернет желісін сипаттау үшін оны телефон жүйесімен салыстыру қалыптасқан. Жалғыз телефон компаниясы болмайтыны сияқты Интернет компаниясы да тек біреу емес. Дүниежүзілік немесе мемлекеттік телефон жүйесінің иесі кім? Ешкім де емес. Әрине, оның бөліктерін біреулер иеленеді, бірақ жүйеге толық ешкім ие емес, бұл жүйе өзара келісімарқылы ортақ пайдалануға арналаған. Дүниежүзіндегі ірі телефон компаниялары бірігіп, «телефон жүйесі» қалай пайдаланатыны жөнінде келісіп отырады, яғни әр елдің кодын, төлейтін ақшасын, мұхитаралық кабел құнын - кімдер, қалай бөлісіп көтеретінін және де әр елдің телефон жүйесінің қосылу техникалық мәселелерін бірігіп анықтап отырады. Интернет желісі де дәл осы телефон жүйесі тәрізді басқарылады.
Интернетті пайдаланудың нақты себептері өте көп. Мысалы: сіздің Бурабайға барып дем алғыңыз келіп отыр, сол жердегі аквалагпен жүзуге ыңғайлы орын туралы білгіңіз келеді дейік. Олай болса, «scuba» (акваланг) жаңалықтар тобын қарап шығу керек, мүмкін сонда демалған біреу мәлімет берген болар, әйтпесе сұрағыңызды сонда енгізіп күтіңіз. Біреу сізге жауап беріп қалар (үлкен ықтималдықпен жауап алатыныңызға сенгіміз келеді). Интернеттің бар мүмкіндігін, онда жиналған мәліметтерді де түгел айтып беру қиын. Оның үстіне күнбе-күн оған жаңа мәліметтер келіп түсіп жатады.
1990 жылдан бері интернет өз көлемін жыл сайын екі есе арттырып отыр. Қазіргі кезде желлер коммерциялық негізде жұмыс істейді, бірақ оны халықаралық ISOC (Internet Society) қоғамдық ұйымы бақылайды. Интернет құрамына кіретін әр түрлі компьютерлердің бір – бірімен үйлесімді түрде байланысып, өзара мәлімет алмасуы ТСР/ІР хаттамалары көмегімен жүргізіледі. (Интернеттің шығу тарихын айту қажет)
Интернет жүйесі аппараттық және бағдарламалық жабдықтамалардың көмегімен электрондық пошта жұмысын ұйымдастырып, электрондық хабарландырулар, жарнамалар беру, телеконференциялар өткізу тәрізді әр түрлі ақпараттық қызмет түрлерін көрсетеді.
Интернеттен басқада ауқымды желілер бар:
Fidonet - эксперименталь желі, қолданушы – энтузиасттар құрған;
Үлкен компаниялардың корпаративті желісі, мысалға SCN (Siemens Corporate Network)
6. Интернетпен байланыста физикалық принципі.
Тікелей ауқымды желімен байланыс өте қымбат, сондықтан компьютерлер Интернетпен интернет – провайдер арқылы байланысады.
Интернет – провайдер – бұл компьютерлік торап (узел), клиент компьютерлерді әр түрлі байланыс тізбегін қолданып Интерентпен қосуға мүмкіншілік жасайды.
Сондықтан клиент компьютерде Интернетпен жұмыс істеу үшін байланыс тізбегімен қосатын жабдық болса болғаны.
Кез келген компьютерді Интернетке қосып, электронды поштаның, бүкіләлемдік өрмектордың немесе басқа да желі қызмет түрлерінің тұтынушысы болып тіркеуді желі
қызметін ұйымдастырушылар – провайдерлер орындайды. Олар ірі қалаларда, жердің жасанды серігі көмегімен байланыс және желілі байланыс тораптарында орналасқан. Қазір Қазақстанда 20 – дан астам операторлар интернет провайдер қызметін орындауда. Олардың ірілеріне «Нұрсат», «Қазақтелеком», «Алтел» және «СА телеком» жатады.
Провайдермен қосу үшін төмендегідей байланыс түрлері болады:
Модем арқылы байланыс.
Модемдер жай телефон арналары арқылы Интернетке қосылып, онымен мәлімет алмасу мүмкіндігін береді. «Модем» деген сөз осы құрылғының қызметіне байланысты шыққан, ол «модулятор/демодулятор» сөздерінің қысқаша түрі. Модем дербес компьютерден шыққан цифрлық сигналдарды жалпы телефон арналары арқылы тасымалданатын аналогтық сигналдарға түрлендіреді. Ал екінші модем қабылданған сигналдарды қайтадан цифрлық формаға ауыстырады.
Модеммен жабдықталған кез келген компьютер иесі телефон арқылы провайдермен байланысып, интернет жүйесі қызметін пайдалана алады.
Қарапайым модемге қарағанда ADSL модемі сигнал құрмайды, бірден телефон тізбегі арқылы сан түрінде береді. Бұл модемнің тағы бір өзгешілігі Интернетпен байланыста телефон бос болады. ADSL - байланыстың теориялық жылдамдығы(провайдерден қолданушыға дейін) 7 Мбайт/с (ал шын мәнінде 1 Мбайт/с).
Аумақтық (кампусты) жергілікті желі – Global Ethernet. Аумақтық (кампусты) жергілікті желі Интернетті шлюз арқылы байланысады.Әр түрлі желілерді түйістіруді шлюз деп атайды. Шлюздер бір желіден қабылданған деректер форматын басқа желідегі деректер форматына түрлендіреді.
Корпаративті желі иелері, Интернетке байланыстың кең мүмкіндігін қолдану мақсатында қосылады. Бұл жағдайда корпаративті желіге рұқсат етілмеген сырттан қосылудан қорғау мәселесі туындайды. Осындайда шлюздік компьютер желі әкімдігі рұқсат берген ақпаратты ғана өткізуді қамтамасыз ететін бранмауэр рөлін атқарады. ....