أشر إلى الغرض الرئيسي من شبكة الكمبيوتر. مكونات البرامج والأجهزة لشبكات الكمبيوتر مكونات البرامج والأجهزة لشبكات الكمبيوتر

جنبا إلى جنب مع عملية مستقلةيمكن تحقيق زيادة كبيرة في كفاءة استخدام أجهزة الكمبيوتر من خلال دمجها في شبكات الكمبيوتر.

تشير شبكة الكمبيوتر بالمعنى الواسع للكلمة إلى أي مجموعة من أجهزة الكمبيوتر المتصلة ببعضها البعض عن طريق قنوات الاتصال لنقل البيانات.

هناك عدد من الأسباب الوجيهة لتوصيل أجهزة الكمبيوتر ببعضها البعض في الشبكة. أولاً، تسمح مشاركة الموارد لأجهزة كمبيوتر متعددة أو أجهزة أخرى بمشاركة الوصول إلى قرص واحد (خادم الملفات)، ومحرك الأقراص المضغوطة، ومحرك الأشرطة، والطابعات، وأجهزة الراسمة، والماسحات الضوئية وغيرها من المعدات، مما يقلل من تكلفة كل مستخدم على حدة.

ثانيا، علاوة على ذلك مشاركةالأجهزة الطرفية باهظة الثمن، فمن الممكن استخدام إصدارات الشبكة من التطبيق بالمثل برمجة. ثالثا، توفر شبكات الكمبيوتر أشكالا جديدة من التفاعل بين المستخدمين في فريق واحد، على سبيل المثال، عند العمل في مشروع مشترك.

رابعاً، أصبح من الممكن استخدام وسائل اتصال مشتركة بين أنظمة التطبيقات المختلفة (خدمات الاتصالات، نقل البيانات والفيديو، الكلام، إلخ). من الأهمية بمكان تنظيم معالجة البيانات الموزعة. في حالة التخزين المركزي للمعلومات، يتم تبسيط عمليات ضمان سلامتها، وكذلك النسخ الاحتياطي، بشكل كبير.

2. المكونات البرمجية والأجهزة الأساسية للشبكة

شبكة الكمبيوترعبارة عن مجموعة معقدة من مكونات البرامج والأجهزة المترابطة والمنسقة.

تفترض دراسة الشبكة ككل معرفة مبادئ تشغيل عناصرها الفردية:

أجهزة الكمبيوتر؛

معدات الاتصالات؛

أنظمة التشغيل؛

تطبيقات الشبكة.

يمكن وصف مجمع أجهزة وبرامج الشبكة بالكامل بنموذج متعدد الطبقات. في قلب أي شبكة توجد طبقة أجهزة من منصات الكمبيوتر القياسية، أي. نظام المستخدم النهائي للشبكة، والذي يمكن أن يكون جهاز كمبيوتر أو جهازًا طرفيًا (أي جهاز إدخال/إخراج أو جهاز عرض معلومات). تسمى أجهزة الكمبيوتر الموجودة على عقد الشبكة أحيانًا بالأجهزة المضيفة أو ببساطة المضيفين.

حاليًا، يتم استخدام أجهزة الكمبيوتر من مختلف الفئات على نطاق واسع وبنجاح في الشبكات - بدءًا من أجهزة الكمبيوتر الشخصية وحتى أجهزة الكمبيوتر المركزية وأجهزة الكمبيوتر العملاقة. يجب أن تتوافق مجموعة أجهزة الكمبيوتر الموجودة على الشبكة مع مجموعة متنوعة من المهام التي تحلها الشبكة.

الطبقة الثانية هي معدات الاتصالات. على الرغم من أن أجهزة الكمبيوتر تلعب دورًا أساسيًا في معالجة البيانات في الشبكات، إلا أن أجهزة الاتصالات بدأت مؤخرًا تلعب دورًا لا يقل أهمية.

لقد تحولت أنظمة الكابلات، وأجهزة إعادة الإرسال، والجسور، والمحولات، وأجهزة التوجيه، والمحاور المعيارية من كونها مكونات شبكة إضافية إلى مكونات أساسية، إلى جانب أجهزة الكمبيوتر وبرامج النظام، من حيث تأثيرها على أداء الشبكة وتكلفتها. اليوم، قد يكون جهاز الاتصالات عبارة عن معالج متعدد متخصص ومعقد يجب تهيئته وتحسينه وإدارته.

الطبقة الثالثة التي تشكل منصة برامج الشبكة هي أنظمة التشغيل (OS). تعتمد كفاءة الشبكة بأكملها على مفاهيم إدارة الموارد المحلية والموزعة التي تشكل أساس نظام تشغيل الشبكة.

عند تصميم شبكة، من المهم مراعاة مدى سهولة تفاعل نظام تشغيل معين مع أنظمة التشغيل الأخرى على الشبكة، ومدى أمانه للبيانات، ومدى قدرته على زيادة عدد المستخدمين، وما إذا كان بإمكانه ذلك يمكن نقلها إلى نوع مختلف من الكمبيوتر، والعديد من الاعتبارات الأخرى.

الطبقة العليا من أدوات الشبكات متنوعة تطبيقات الشبكة، مثل قواعد بيانات الشبكة، وأنظمة البريد، وأدوات أرشفة البيانات، وأنظمة أتمتة العمل الجماعي، وما إلى ذلك.

من المهم فهم نطاق الإمكانيات التي توفرها التطبيقات مناطق مختلفةالتطبيقات ومدى توافقها مع تطبيقات الشبكة وأنظمة التشغيل الأخرى.

الغرض و وصف موجز لالمكونات الرئيسية لشبكات الحاسوب.

شبكة الكمبيوترتسمى مجموعة من أجهزة الكمبيوتر المترابطة والموزعة على منطقة معينة.

شبكة الكمبيوتر- مجمع حاسوبي يشتمل على نظام موزع جغرافيًا من أجهزة الكمبيوتر ومحطاتها الطرفية مدمجة في نظام واحد.

وفقًا لدرجة التوزيع الجغرافي، يتم تقسيم شبكات الكمبيوتر إلى محلية، ومدينة، وشركات، وعالمية، وما إلى ذلك.

تتكون شبكة الكمبيوتر من ثلاثة مكونات:

شبكات نقل البيانات، بما في ذلك قنوات نقل البيانات ومرافق التحويل؛

أجهزة كمبيوتر متصلة بشبكة بيانات؛

برامج الشبكة.

شبكة الكمبيوتر- هذا مجمع معقد مكونات البرامج والأجهزة المترابطة:

أجهزة الكمبيوتر(أجهزة الكمبيوتر المضيفة، أجهزة كمبيوتر الشبكةومحطات العمل والخوادم) الموجودة في عقد الشبكة؛

نظام تشغيل الشبكة والبرامج التطبيقيةإدارة أجهزة الكمبيوتر.

معدات الاتصالات- المعدات وقنوات نقل البيانات مع الأجهزة الطرفية المصاحبة لها؛ بطاقات الواجهة والأجهزة (بطاقات الشبكة وأجهزة المودم)؛ أجهزة التوجيه وأجهزة التبديل.

مكونات البرامج والأجهزة لشبكة الكمبيوتر

شبكة الكمبيوتر- نظام موزع مكانيًا لمكونات البرامج والأجهزة المتصلة بواسطة خطوط اتصال الكمبيوتر.

من بين الأجهزةيمكن تمييز أجهزة الكمبيوتر ومعدات الاتصالات. تتكون مكونات البرامج من أنظمة التشغيل وتطبيقات الشبكة.

حاليا، أجهزة الكمبيوتر من مختلف الأنواع والفئات مع خصائص مختلفة. هذا هو أساس أي شبكة كمبيوتر. تحدد أجهزة الكمبيوتر وخصائصها قدرات شبكة الكمبيوتر. ولكن في الآونة الأخيرة، بدأت معدات الاتصالات (أنظمة الكابلات، وأجهزة إعادة الإرسال، والجسور، وأجهزة التوجيه، وما إلى ذلك) تلعب دورًا لا يقل أهمية. يمكن تسمية بعض هذه الأجهزة، نظرًا لتعقيدها وتكلفتها وخصائصها الأخرى، بأجهزة الكمبيوتر التي تحل مهام محددة للغاية لضمان تشغيل الشبكات.

ل عمل فعاليتم استخدام الشبكات شبكة خاصة نظام التشغيل(نظام تشغيل الشبكة)، والتي، على عكس أنظمة التشغيل الشخصية، مصممة لحل مهام إدارة العمل الخاصة شبكة من أجهزة الكمبيوتر. يتم تثبيت أنظمة تشغيل الشبكة على أجهزة كمبيوتر مخصصة لذلك.

تطبيقات الشبكة- يتم تطبيق هذه أنظمة البرمجيات، والتي تعمل على توسيع قدرات أنظمة تشغيل الشبكة. من بينها يمكننا تسليط الضوء بريديونوأنظمة العمل الجماعي وقواعد بيانات الشبكة وما إلى ذلك.

مع تطور أنظمة تشغيل الشبكة، تصبح بعض وظائف تطبيقات الشبكة وظائف نظام تشغيل عادية.

يمكن تقسيم جميع الأجهزة المتصلة بالشبكة إلى ثلاث مجموعات وظيفية:

1) محطات العمل؛

2) خوادم الشبكة؛

3) عقد الاتصالات.

1) محطة العملمحطة العمل هي جهاز كمبيوتر شخصي متصل بالشبكة حيث يقوم مستخدم الشبكة بأداء عمله. كل محطة العمليعالج ملفاته المحلية ويستخدم نظام التشغيل الخاص به. ولكن في الوقت نفسه، تتوفر موارد الشبكة للمستخدم.

هناك ثلاثة أنواع من محطات العمل:

محطة العمل مع قرص محلي,

محطة عمل بدون أقراص,

محطة العمل عن بعد.

في محطة العمل التي تحتوي على قرص (ثابت أو مرن)، يقوم نظام التشغيل بالتمهيد من ذلك القرص المحلي. بالنسبة للمحطة التي لا تحتوي على أقراص، يتم تحميل نظام التشغيل من قرص خادم الملفات. يتم توفير هذه الإمكانية بواسطة شريحة خاصة مثبتة على محول الشبكة الخاص بالمحطة التي لا تحتوي على أقراص.

محطة العمل البعيدة هي محطة تتصل بشبكة محلية عبر قنوات الاتصالات (على سبيل المثال، باستخدام شبكة الهاتف).

2) خادم الشبكة، خادم الشبكة هو جهاز كمبيوتر متصل بشبكة ويقدم خدمات معينة لمستخدمي الشبكة، مثل تخزين البيانات العامة، ومهام الطباعة، ومعالجة طلب إلى نظام إدارة قواعد البيانات (DBMS)، ومعالجة المهام عن بعد، وما إلى ذلك.

بناءً على الوظائف التي تؤديها، يمكن تمييز مجموعات الخوادم التالية.

خادم الملفات، خادم الملفات - جهاز كمبيوتر يقوم بتخزين بيانات مستخدمي الشبكة ويوفر وصول المستخدم إلى هذه البيانات. عادةً ما يتمتع هذا الكمبيوتر بسعة كبيرة مساحة القرص. يسمح خادم الملفات للمستخدمين بالوصول إلى البيانات المشتركة في وقت واحد.

يقوم خادم الملفات بالوظائف التالية:

مخزن البيانات؛

أرشفة البيانات؛

نقل البيانات.

خادم قاعدة البيانات - جهاز كمبيوتر يقوم بوظائف تخزين ومعالجة وإدارة ملفات قاعدة البيانات (DB).

يقوم خادم قاعدة البيانات بالوظائف التالية:

تخزين قواعد البيانات، والحفاظ على سلامتها واكتمالها وأهميتها؛

تلقي ومعالجة الطلبات إلى قواعد البيانات، وكذلك إرسال نتائج المعالجة إلى محطة العمل؛

تنسيق تغييرات البيانات التي يجريها مستخدمون مختلفون؛

دعم قواعد البيانات الموزعة، والتفاعل مع خوادم قواعد البيانات الأخرى الموجودة في موقع آخر.

خادم التطبيقات، خادم التطبيقات - جهاز كمبيوتر يستخدم لتشغيل تطبيقات المستخدم.

خادم الاتصالات، خادم الاتصالات - جهاز أو كمبيوتر يوفر لمستخدمي الشبكة المحلية إمكانية الوصول الشفاف إلى بياناتهم المنافذ التسلسليةالإدخال/الإخراج.

باستخدام خادم الاتصالات، يمكنك إنشاء مودم مشترك عن طريق توصيله بأحد منافذ الخادم. يمكن للمستخدم، بعد الاتصال بخادم الاتصال، العمل مع هذا المودم بنفس الطريقة كما لو كان المودم متصلاً مباشرة بمحطة العمل.

خادم الوصول هو جهاز كمبيوتر مخصص يسمح بمعالجة المهام عن بعد. يتم تنفيذ البرامج التي يتم بدء تشغيلها من محطة عمل بعيدة على هذا الخادم.

يتم تلقي الأوامر التي يدخلها المستخدم من لوحة المفاتيح من محطة العمل البعيدة، ويتم إرجاع نتائج المهمة.

خادم الفاكس، خادم الفاكس - جهاز أو كمبيوتر يرسل ويستقبل رسائل الفاكس إلى مستخدمي الشبكة المحلية.

الخادم نسخة احتياطيةالبيانات، خادم النسخ الاحتياطي - جهاز أو كمبيوتر يحل مشكلة إنشاء وتخزين واستعادة نسخ من البيانات الموجودة على خوادم الملفات ومحطات العمل. يمكن استخدام أحد خوادم ملفات الشبكة كخادم.

وتجدر الإشارة إلى أن جميع أنواع الخوادم المذكورة يمكن أن تعمل على جهاز كمبيوتر واحد مخصص لهذه الأغراض.

3) تشمل عقد الاتصال الخاصة بالشبكة الأجهزة التالية:

الراسبين.

مفاتيح (الجسور)؛

أجهزة التوجيه؛

يتم تحديد طول الشبكة والمسافة بين المحطات بشكل أساسي من خلال الخصائص الفيزيائية لوسط الإرسال (الكبل المحوري، والزوج الملتوي، وما إلى ذلك). عند نقل البيانات في أي بيئة، يحدث توهين الإشارة، مما يؤدي إلى قيود المسافة. للتغلب على هذا القيد وتوسيع الشبكة، يتم تثبيت أجهزة خاصة - أجهزة إعادة الإرسال والجسور والمفاتيح. عادةً ما يُطلق على جزء الشبكة الذي لا يتضمن جهاز التوسيع اسم مقطع الشبكة.

مكررمكرر - جهاز يعمل على تضخيم أو إعادة توليد الإشارة التي يتلقاها. يقوم المكرر، بعد أن يتلقى حزمة من مقطع واحد، بإرسالها إلى جميع الأجزاء الأخرى. في هذه الحالة، لا يقوم المكرر بفصل الأجزاء المرتبطة به. في أي وقت، في جميع المقاطع المتصلة بواسطة المكرر، يتم دعم تبادل البيانات فقط بين محطتين.

يُحوّل، التبديل، الجسر، الجسر هو جهاز يسمح لك، مثل المكرر، بدمج عدة قطاعات. على عكس المكرر، يقوم الجسر بفصل الأجزاء المتصلة به، أي أنه يدعم في الوقت نفسه العديد من عمليات تبادل البيانات لكل زوج من المحطات من قطاعات مختلفة.

جهاز التوجيه- جهاز يربط شبكات واحدة أو أنواع مختلفةباستخدام بروتوكول واحد لتبادل البيانات. يقوم جهاز التوجيه بتحليل عنوان الوجهة وتوجيه البيانات على طول المسار الأمثل.

بوابةهو جهاز يسمح لك بتنظيم تبادل البيانات بين كائنات الشبكة المختلفة باستخدام بروتوكولات مختلفة لتبادل البيانات.

المكونات المادية الرئيسية للشبكة هي كما يلي:

1. أنظمة المشتركين:أجهزة الكمبيوتر (محطات العمل أو العملاء والخوادم)؛ الطابعات؛ الماسحات الضوئية، الخ.

2. أجهزة الشبكة:محولات الشبكة؛ المركزات (المحاور) ؛ الجسور. أجهزة التوجيه، الخ.

3. قنوات الاتصال:الكابلات؛ موصلات؛ أجهزة لنقل واستقبال البيانات في التقنيات اللاسلكية.

المكونات البرمجية الرئيسية للشبكة هي ما يلي:

1. أنظمة تشغيل الشبكات، حيث أشهرها: MS Windows؛ لانتاستيك. نتوير؛ يونكس؛ لينكس، الخ.

2. برامج الشبكة (خدمات الشبكة): عميل الشبكة؛ بطاقة الشبكة المحلية؛ بروتوكول؛ خدمة الوصول عن بعد.

الشبكة المحلية (محلية شبكة الكمبيوتر) عبارة عن مجموعة من أجهزة الكمبيوتر وقنوات الاتصال ومحولات الشبكة التي تعمل بنظام تشغيل الشبكة وبرامج الشبكة.

في الشبكة المحلية، يُطلق على كل جهاز كمبيوتر اسم محطة العمل، باستثناء جهاز كمبيوتر واحد أو أكثر تم تصميمه للعمل كخوادم. تحتوي كل محطة عمل وخادم على بطاقات شبكة (محولات) متصلة ببعضها البعض من خلال القنوات المادية. بالإضافة إلى نظام التشغيل المحلي، تقوم كل محطة عمل بتشغيل برنامج شبكة يسمح للمحطة بالاتصال بخادم الملفات.

أجهزة الكمبيوتر المضمنة في الشبكة المحلية للعميل – بنية الخادم، وتنقسم إلى نوعين: محطات العمل، أو العملاء، المخصصة للمستخدمين، والخوادم، والتي عادة لا يمكن الوصول إليها المستخدمين العاديينوهي مصممة لإدارة موارد الشبكة.

محطات العمل

محطة العمل هي نظام مشترك متخصص في حل المشكلات بعض المهامواستخدام موارد الشبكة. يتضمن برنامج شبكة محطة العمل الخدمات التالية:

عميل للشبكات.

خدمة الوصول إلى الملفات والطابعات؛

بروتوكولات الشبكة ل من هذا النوعالشبكات؛

بطاقة الشبكة;

وحدة تحكم الوصول عن بعد.

محطة العمل تختلف عن محطة العمل العادية كمبيوتر شخصيعلى النحو التالي:

التوفر بطاقة الشبكة (محول الشبكة) وقناة الاتصال؛

تظهر رسائل إضافية على الشاشة أثناء تحميل نظام التشغيل، لإعلامك بأنه يتم تحميل نظام تشغيل الشبكة؛

قبل البدء، يجب عليك تزويد برنامج الشبكة الخاص بك باسم مستخدم وكلمة مرور. وهذا ما يسمى إجراء تسجيل الدخول إلى الشبكة؛

بعد الاتصال بالشبكة المحلية، تظهر محركات أقراص الشبكة الإضافية؛

يصبح من الممكن استخدامها معدات الشبكةوالتي قد تكون بعيدة عن مكان العمل.

محولات الشبكة

لتوصيل جهاز كمبيوتر بشبكة، تحتاج إلى جهاز واجهة يسمى محول الشبكة، أو الواجهة، أو الوحدة النمطية، أو البطاقة. تناسبها في الفتحة اللوحة الأم. يتم تثبيت بطاقات محول الشبكة على كل محطة عمل وعلى خادم الملفات. ترسل محطة العمل طلبًا عبر محول الشبكة إلى خادم الملفات وتتلقى استجابة من خلال محول الشبكة عندما يكون خادم الملفات جاهزًا.

تستطيع محولات الشبكة، جنبًا إلى جنب مع برامج الشبكة، التعرف على الأخطاء التي قد تحدث بسبب التداخل الكهربائي أو الاصطدامات أو ضعف أداء الأجهزة ومعالجتها.

أنواع مختلفةتختلف محولات الشبكة ليس فقط في طرق الوصول إلى قناة الاتصال والبروتوكولات، ولكن أيضًا المعلمات التالية:

سرعة انتقال؛

حجم المخزن المؤقت للحزمة؛

نوع الاطارات

أداء الحافلة

متوافق مع المعالجات الدقيقة المختلفة.

استخدام الوصول المباشر للذاكرة (DMA)؛

معالجة منافذ الإدخال/الإخراج وطلبات المقاطعة؛

تصميم الموصل.

تعريف شبكة الحاسوب

المحاضرة 7. شبكات الحاسوب المحلية والعالمية.

شبكة الحوسبة (الكمبيوتر).- نظام معقد من مكونات البرامج والأجهزة المترابطة مع بعضها البعض. الوظائف الرئيسية بجميع أنواعها شبكات الحاسبيتلخص في ما يلي:

1) ضمان مشاركة موارد الأجهزة والبرامج الخاصة بالشبكة؛

2) توفير مشاركةإلى موارد البيانات.

تتضمن مكونات أجهزة الشبكة ما يلي:

أجهزة الكمبيوتر (محطات العمل والخوادم)؛

معدات الاتصالات (أنظمة الكابلات، والمحاور، وأجهزة إعادة الإرسال، وأجهزة التوجيه، والجسور، وما إلى ذلك).

محطات العمل- هذه هي أجهزة كمبيوتر المستخدم المتصلة بالشبكة. بناءً على وجود القرص المحلي، يتم التمييز بين نوعين من محطات العمل:

1) محطة عمل مزودة بقرص محلي - يقوم نظام التشغيل بالتمهيد من هذا القرص،

2) محطة عمل بدون أقراص - يتم تحميل نظام التشغيل من قرص خادم الشبكة، ويتم تخزين برنامج التمهيد في شريحة محول الشبكة.

هناك ثلاث طرق رئيسية للاتصال بالشبكة:

اتصال مباشر به نظام الكابلالشبكات عبر بطاقة محول الشبكة (هذه هي الطريقة الأكثر موثوقية والأسرع، ولكنها تستخدم فقط للشبكات المركزة في منطقة صغيرة)،

ربط المحطة عبر خط مخصص (غير محول)،

توصيل المحطة عبر خط الطلب الهاتفي (الهاتف مثلاً).

خادم الشبكة – شبكة الكمبيوتر لتوفير خدمات معينةمستخدمي الشبكة. بناءً على الوظائف التي تؤديها، غالبًا ما يتم تمييز مجموعات الخوادم التالية:

خادم الملفات– جهاز كمبيوتر به مساحة كبيرة على القرص يستخدم لتخزين البيانات وأرشفتها وتنسيق تغييرات البيانات التي يجريها مستخدمون مختلفون ونقل البيانات.

خادم قاعدة البيانات– كمبيوتر شبكي يؤدي وظائف تخزين ومعالجة وإدارة ملفات قاعدة البيانات مع تنسيق مشاركتها وتقييد وصول المستخدم.

خادم النسخ الاحتياطي للبيانات– جهاز لإنشاء وتخزين واستعادة نسخ من البيانات الموجودة على أجهزة الكمبيوتر المتصلة بالشبكة.

خادم التطبيقات – كمبيوتر قوي، حيث يتم إعدامهم برامج التطبيقاتالمستخدمين وفقا لطلباتهم.

العناصر الرئيسية معدات الاتصالات يخدم:

1) الراسبين(المقسمات، HUB)، لتضخيم أو تجديد الإشارة المستلمة عليها ونقلها إلى مدخلات قطاعات الشبكة الأخرى. من خلال توصيل قطاعات شبكة مختلفة بالعديد من أجهزة الكمبيوتر، تقوم أجهزة إعادة الإرسال بتوصيل محطتي عمل فقط في نفس الوقت؛

2) يُحوّل(swich) - جهاز للجمع بين قطاعات الشبكة، ولكنه قادر، على عكس المكرر، على دعم تبادل البيانات المتزامن بين عدة أزواج من محطات العمل من قطاعات مختلفة؛

3) جهاز التوجيه(جهاز التوجيه) – جهاز يربط شبكات من نفس النوع أو من أنواع مختلفة باستخدام نفس بروتوكول تبادل البيانات. من خلال تحليل عناوين المرسلين والمستلمين، ترسل أجهزة التوجيه البيانات على طول المسار المختار على النحو الأمثل؛

4) بوابة(البوابة) – جهاز لتنظيم تبادل البيانات بين الشبكات ذات بروتوكولات تبادل البيانات المختلفة.

ل مكونات البرمجيات يشمل:

- أنظمة تشغيل الشبكات، مصممة للتحكم في تشغيل شبكة من أجهزة الكمبيوتر،

- تطبيقات الشبكة– حزم البرامج التي تعمل على توسيع قدرات أنظمة تشغيل الشبكات (برامج البريد الإلكتروني، أنظمة العمل الجماعي، وغيرها).

يمكن الجمع بين المكونات التي تمت مناقشتها أعلاه في شبكة طرق مختلفةوالوسائل. بناءً على تكوين مكوناتها وطرق اتصالها ونطاق استخدامها وخصائصها الأخرى، يمكن تقسيم الشبكات إلى فئات بطريقة تجعل انتماء الشبكة الموصوفة إلى فئة معينة يمكن أن يميز بشكل كامل الخصائص ومعلمات الجودة من الشبكة.

ومع ذلك، فإن هذا النوع من تصنيف الشبكات تعسفي إلى حد ما. الأكثر انتشارًا اليوم هو تقسيم شبكات الكمبيوتر بناءً على الموقع الإقليمي. وبناء على هذه الخاصية تنقسم الشبكات إلى ثلاث فئات رئيسية: ·

LAN - شبكات المنطقة المحلية؛ ·
MAN - شبكات المناطق الحضرية. ·
WAN - الشبكات العالمية (شبكات المنطقة الواسعة)؛

الشبكة المحلية (LAN) هي نظام الاتصالات، الدعم داخل مبنى أو منطقة محدودة أخرى واحدة أو أكثر من قنوات نقل المعلومات الرقمية عالية السرعة المتوفرة للأجهزة المتصلة للاستخدام الحصري على المدى القصير. قد تختلف المناطق التي يغطيها الدواء بشكل كبير.
ويمكن أن لا يزيد طول خطوط الاتصال لبعض الشبكات عن 1000 متر، في حين أن الشبكات الأخرى قادرة على خدمة مدينة بأكملها. يمكن أن تكون المناطق المخدومة مصانع وسفن وطائرات بالإضافة إلى مؤسسات وجامعات وكليات. كقاعدة عامة، تُستخدم الكابلات المحورية كوسيلة نقل، على الرغم من تزايد انتشار شبكات الألياف الضوئية والزوجية الملتوية، كما تطورت التكنولوجيا اللاسلكية مؤخرًا بسرعة. الشبكات المحلية، والتي تستخدم واحدًا من ثلاثة أنواع من الإشعاع: إشارات الراديو ذات النطاق العريض، وإشعاع الميكروويف منخفض الطاقة (إشعاع الميكروويف)، والأشعة تحت الحمراء.
مسافات قصيرةبين عقد الشبكة، فإن وسيلة النقل المستخدمة وما يرتبط بها من احتمالية منخفضة لحدوث أخطاء في البيانات المرسلة تجعل من الممكن صيانتها سرعات عاليةالتبادل - من 1 ميجابت/ثانية إلى 100 ميجابت/ثانية (توجد حاليًا تصميمات صناعية لشبكات محلية بسرعات تبلغ حوالي 1 جيجابت/ثانية).

تغطي شبكات المدن، كقاعدة عامة، مجموعة من المباني ويتم تنفيذها على الألياف الضوئية أو كابلات النطاق العريض. وفقا لخصائصها، فهي وسيطة بين الشبكات المحلية والعالمية. في الآونة الأخيرة، فيما يتعلق بمد كابلات الألياف الضوئية عالية السرعة والموثوقة في المناطق الحضرية وبين المدن، ظهرت مشاريع جديدة واعدة بروتوكولات الشبكة، على سبيل المثال، ATM (وضع النقل غير المتزامن)، والذي يمكن استخدامه في المستقبل محليًا وفي الشبكات العالمية.

الشبكات العالمية، على عكس المحلية، كقاعدة عامة، تغطي مناطق أكبر بكثير وحتى معظم مناطق العالم (مثال على ذلك الإنترنت). حاليًا، تُستخدم القنوات السلكية التناظرية أو الرقمية كوسيلة إرسال في الشبكات العالمية أيضًا القنوات الفضائيةالاتصالات (عادة للاتصال بين القارات). القيود المفروضة على سرعة الإرسال (ما يصل إلى 28.8 كيلوبت في الثانية على القنوات التناظرية وما يصل إلى 64 كيلوبت في الثانية على أقسام المستخدم) القنوات الرقمية) والموثوقية المنخفضة نسبيًا للقنوات التناظرية، التي تتطلب استخدام أدوات اكتشاف الأخطاء وتصحيحها في المستويات الأدنى من البروتوكولات، تقلل بشكل كبير من سرعة تبادل البيانات في الشبكات العالمية مقارنة بالشبكات المحلية.
هناك ميزات تصنيف أخرى لشبكات الكمبيوتر. على سبيل المثال:

وبحسب نطاق عملها يمكن تقسيم الشبكات إلى شبكات مصرفية، وشبكات المؤسسات العلمية، وشبكات الجامعات؛

بناءً على شكل التشغيل، يمكن التمييز بين الشبكات التجارية والشبكات المجانية وشبكات الشركات والعامة؛

بناءً على طبيعة الوظائف المنفذة، تنقسم الشبكات إلى وظائف حسابية، مصممة لحل مشكلات التحكم بناءً على المعالجة الحسابية للمعلومات الأولية؛ إعلامية تهدف إلى الحصول على بيانات مرجعية بناء على طلب المستخدمين؛ مختلطة، حيث يتم تنفيذ وظائف الحوسبة والمعلومات؛

حسب طريقة التحكم تنقسم شبكات الحاسوب إلى شبكات ذات تحكم لامركزي ومركزي ومختلط. في الحالة الأولى، يتضمن كل كمبيوتر مدرج في الشبكة مجموعة كاملة برمجةلتنسيق عمليات الشبكة الجارية. تعتبر الشبكات من هذا النوع معقدة ومكلفة للغاية، حيث يتم تطوير أنظمة تشغيل أجهزة الكمبيوتر الفردية مع التركيز على الوصول الجماعي إلى مجال الذاكرة المشتركة للشبكة. في الشبكات المختلطة، تحت السيطرة المركزية، يتم حل المهام التي لها الأولوية القصوى، كقاعدة عامة، مرتبطة بمعالجة كميات كبيرة من المعلومات؛

وفقًا لتوافق البرامج، يمكن أن تكون الشبكات متجانسة أو متجانسة (تتكون من أجهزة كمبيوتر متوافقة مع البرامج) وغير متجانسة أو غير متجانسة (إذا كانت أجهزة الكمبيوتر المضمنة في الشبكة غير متوافقة مع البرامج).

حتى نتيجة الفحص السطحي إلى حد ما للشبكات، يصبح من الواضح أن شبكة الكمبيوتر عبارة عن مجموعة معقدة من مكونات البرامج والأجهزة المترابطة والمنسقة. تفترض دراسة الشبكة ككل معرفة مبادئ تشغيل عناصرها الفردية:

أجهزة الكمبيوتر؛

معدات الاتصالات؛

أنظمة التشغيل؛

تطبيقات الشبكة.

يمكن وصف مجمع أجهزة وبرامج الشبكة بالكامل بنموذج متعدد الطبقات. في قلب أي شبكة توجد طبقة أجهزة من منصات الكمبيوتر القياسية. حاليًا، يتم استخدام أجهزة الكمبيوتر من مختلف الفئات على نطاق واسع وبنجاح في الشبكات - بدءًا من أجهزة الكمبيوتر الشخصية وحتى أجهزة الكمبيوتر المركزية وأجهزة الكمبيوتر العملاقة. يجب أن تتوافق مجموعة أجهزة الكمبيوتر الموجودة على الشبكة مع مجموعة متنوعة من المهام التي تحلها الشبكة.

الطبقة الثانية هي معدات الاتصالات. على الرغم من أن أجهزة الكمبيوتر تلعب دورًا أساسيًا في معالجة البيانات في الشبكات، إلا أن أجهزة الاتصالات بدأت مؤخرًا تلعب دورًا لا يقل أهمية. لقد تحولت أنظمة الكابلات، وأجهزة إعادة الإرسال، والجسور، والمحولات، وأجهزة التوجيه، والمحاور المعيارية من كونها مكونات شبكة إضافية إلى مكونات أساسية، إلى جانب أجهزة الكمبيوتر وبرامج النظام، من حيث تأثيرها على أداء الشبكة وتكلفتها. اليوم، قد يكون جهاز الاتصالات عبارة عن معالج متعدد متخصص ومعقد يجب تهيئته وتحسينه وإدارته. يتطلب تعلم كيفية عمل معدات الاتصالات الإلمام بعدد كبير من البروتوكولات المستخدمة في كل من الشبكات المحلية والواسعة النطاق.

الطبقة الثالثة التي تشكل منصة برامج الشبكة هي أنظمة التشغيل (OS). تعتمد كفاءة الشبكة بأكملها على مفاهيم إدارة الموارد المحلية والموزعة التي تشكل أساس نظام تشغيل الشبكة. عند تصميم شبكة، من المهم مراعاة مدى سهولة تفاعل نظام تشغيل معين مع أنظمة التشغيل الأخرى على الشبكة، ومدى أمانه للبيانات، ومدى قدرته على زيادة عدد المستخدمين، وما إذا كان بإمكانه ذلك يمكن نقلها إلى نوع مختلف من الكمبيوتر، والعديد من الاعتبارات الأخرى.

الطبقة العليا من أدوات الشبكات هي تطبيقات الشبكة المختلفة، مثل قواعد بيانات الشبكة، وأنظمة البريد، وأدوات أرشفة البيانات، وأنظمة أتمتة التعاون، وما إلى ذلك. ومن المهم جدًا فهم نطاق الإمكانيات التي توفرها التطبيقات لمجالات التطبيقات المختلفة، بالإضافة إلى لمعرفة مدى توافقها مع تطبيقات الشبكة وأنظمة التشغيل الأخرى.

أبسط حالة للتفاعل بين جهازي كمبيوتر

في أبسط الحالات، يمكن تحقيق تفاعل أجهزة الكمبيوتر باستخدام نفس الوسائل المستخدمة لتفاعل الكمبيوتر مع الأجهزة الطرفية، على سبيل المثال، من خلال الواجهة التسلسلية RS-232C. على عكس تفاعل الكمبيوتر مع الجهاز الطرفي، عندما يعمل البرنامج، كقاعدة عامة، على جانب واحد فقط - على جانب الكمبيوتر، في هذه الحالة هناك تفاعل بين برنامجين يعملان على كل كمبيوتر.

لا يمكن لبرنامج يعمل على جهاز كمبيوتر واحد الوصول مباشرة إلى موارد جهاز كمبيوتر آخر - الأقراص والملفات والطابعة. يمكنها فقط "طلب" البرنامج الذي يعمل على الكمبيوتر الذي تنتمي إليه هذه الموارد. يتم التعبير عن هذه "الطلبات" على أنها رسائلتنتقل عبر قنوات الاتصال بين أجهزة الكمبيوتر. يمكن أن تحتوي الرسائل ليس فقط على أوامر لتنفيذ إجراءات معينة، ولكن أيضًا بيانات معلومات فعلية (على سبيل المثال، محتويات الملف).

ضع في اعتبارك الحالة التي يعمل فيها المستخدم محرر النصعلى الكمبيوتر الشخصي A، تحتاج إلى قراءة جزء من الملف الموجود على قرص الكمبيوتر الشخصي B (الشكل 4). لنفترض أننا قمنا بتوصيل أجهزة الكمبيوتر هذه عبر كابل اتصال من خلال منافذ COM، والتي، كما هو معروف، تنفذ واجهة RS-232C (غالبًا ما يسمى هذا الاتصال بالمودم الفارغ). ومن المؤكد أن السماح لأجهزة الكمبيوتر بتشغيل MS-DOS، على الرغم من أن هذا ليس ذا أهمية أساسية في هذه الحالة.

أرز. 4.التفاعل بين جهازي كمبيوتر

يعمل برنامج تشغيل منفذ COM مع وحدة تحكم منفذ COM بنفس الطريقة تقريبًا كما في حالة التفاعل بين وحدة التحكم والكمبيوتر الموضح أعلاه. ومع ذلك، في هذه الحالة، يتم تنفيذ دور جهاز التحكم PU بواسطة وحدة التحكم وبرنامج تشغيل منفذ COM لجهاز كمبيوتر آخر. ويضمنون معًا نقل بايت واحد من المعلومات عبر كابل بين أجهزة الكمبيوتر. (في الشبكات المحلية "الحقيقية"، يتم تنفيذ وظائف مماثلة لنقل البيانات إلى خط الاتصال بواسطة محولات الشبكة وبرامج التشغيل الخاصة بها.)

يقوم برنامج تشغيل الكمبيوتر B بشكل دوري باستقصاء علامة اكتمال الاستقبال، التي تحددها وحدة التحكم عند نقل البيانات بشكل صحيح، وعندما تظهر، يقرأ البايت المستلم من المخزن المؤقت لوحدة التحكم في ذاكرة الوصول العشوائي، وبالتالي يجعله متاحًا للبرامج الموجودة على الكمبيوتر B. في بعض الحالات، يتم استدعاء برنامج التشغيل بشكل غير متزامن، عن طريق المقاطعات من وحدة التحكم.

وبالتالي، فإن برامج الكمبيوتر A وB لديها القدرة على نقل بايت واحد من المعلومات. لكن المهمة المذكورة في مثالنا أكثر تعقيدا بكثير، لأنه من الضروري نقل ليس بايت واحد، ولكن جزء معين ملف معين. كل ما يتعلق بهذا مشاكل إضافيةيجب أن يتم حلها بواسطة برامج ذات مستوى أعلى من برامج تشغيل منفذ COM. من أجل التحديد، سوف نسمي برامج أجهزة الكمبيوتر هذه A وB التطبيق A والتطبيق B، على التوالي. لذلك، يجب على التطبيق "أ" إنشاء رسالة طلب للتطبيق "ب". ويجب أن يحدد الطلب اسم الملف، ونوع العملية (في هذه الحالة، القراءة)، والإزاحة وحجم مساحة الملف التي تحتوي على البيانات المطلوبة.

لنقل هذه الرسالة إلى الكمبيوتر B، يتصل التطبيق A ببرنامج تشغيل منفذ COM، ويخبره بالعنوان الموجود في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، حيث يعثر برنامج التشغيل على الرسالة ثم ينقلها بايت تلو الآخر إلى التطبيق B. ويقوم التطبيق B، بعد تلقي الطلب، بتنفيذه أي أنه يقرأ المساحة المطلوبة من الملف من القرص باستخدام أدوات نظام التشغيل المحلية إلى المنطقة العازلة الخاصة به ذاكرة الوصول العشوائي، وبعد ذلك، باستخدام برنامج تشغيل منفذ COM، ينقل بيانات القراءة عبر قناة اتصال إلى الكمبيوتر A، حيث تصل إلى التطبيق A.

يمكن تنفيذ الوظائف الموصوفة للتطبيق A بواسطة برنامج محرر النصوص نفسه، ولكن ليس من المنطقي جدًا تضمين هذه الوظائف في كل تطبيق - محررات النصوص ومحررات الرسوم وأنظمة إدارة قواعد البيانات والتطبيقات الأخرى التي تحتاج إلى الوصول إلى الملفات. إنه أكثر ربحية لإنشاء خاص وحدة البرمجياتوالذي سيقوم بوظائف إنشاء رسائل الطلب واستقبال النتائج لجميع التطبيقات الموجودة على الكمبيوتر. كما ذكرنا سابقًا، تسمى وحدة الخدمة هذه بالعميل. على جانب الكمبيوتر B، يجب أن تعمل وحدة أخرى - خادم، ينتظر باستمرار طلبات الوصول عن بعد إلى الملفات الموجودة على قرص هذا الكمبيوتر. يقوم الخادم، بعد تلقي طلب من الشبكة، بالوصول إلى الملف المحلي وتنفيذ الإجراءات المحددة معه، ربما بمشاركة نظام التشغيل المحلي.

يقوم عميل البرنامج والخادم بتنفيذ وظائف النظام لخدمة الطلبات الواردة من التطبيقات الموجودة على الكمبيوتر A للوصول عن بعد إلى الملفات الموجودة على الكمبيوتر B. لكي تتمكن التطبيقات الموجودة على الكمبيوتر B من استخدام الملفات الموجودة على الكمبيوتر A، يجب استكمال المخطط الموصوف بشكل متماثل مع عميل للكمبيوتر B وخادم للكمبيوتر A.

يظهر الرسم التخطيطي لتفاعل العميل والخادم مع التطبيقات ونظام التشغيل في الشكل. 5. على الرغم من أننا نظرنا في مخطط بسيط جدًا لاتصالات الأجهزة لأجهزة الكمبيوتر، فإن وظائف البرامج التي توفر الوصول إلى الملفات البعيدة تشبه إلى حد كبير وظائف الوحدات النمطية لنظام تشغيل الشبكة التي تعمل على شبكة بها اتصالات أجهزة أكثر تعقيدًا من أجهزة الكمبيوتر.

أرز. 5.تفاعل مكونات البرنامج عند توصيل جهازي كمبيوتر

مريحة للغاية و وظيفة مفيدةبرنامج العميل هو القدرة على التمييز بين طلب الملف البعيدمن طلب إلى ملف محلي. إذا كان برنامج العميل يستطيع القيام بذلك، فلن تحتاج التطبيقات إلى الاهتمام بالملف الذي تعمل معه (محلي أو بعيد)، برنامج العميليتعرف و يعيد التوجيهطلب إلى جهاز بعيد. ومن هنا الاسم المستخدم غالبًا للجزء العميل من نظام تشغيل الشبكة - معيد التوجيه. في بعض الأحيان يتم فصل وظائف التعرف إلى وحدة برمجية منفصلة؛ وفي هذه الحالة، لا يُطلق على جزء العميل بأكمله اسم معيد التوجيه، ولكن يُطلق على هذه الوحدة فقط.