Ноу Інти, лекція, основи організації мережі
Анотація: Містить загальні відомості про роботу з комп'ютерними мережами. Наводиться пояснення деяких мережевих термінів і концепцій, про які піде мова в курсі.
Перед тим як зануритися в докладне вивчення Windows XP Professional. давайте познайомимося з загальними концепціями побудови мереж і відповідною термінологією. Знання цих базових положень знадобиться нам при розгляді більш складних питань. У лекції наведено огляд концепцій мережевої роботи, включаючи загальні поняття про те, як комп'ютер обробляє дані і як це використовується при організації мережевої взаємодії. Додатково розповідається про семиуровневой моделі взаємодії відкритих систем (Open Systems Interconnect, OSI), про мережевих протоколах, з якими ви зустрінетеся при роботі з Windows XP Professional. про мережах Ethernet і гігабітний Ethernet і бездротовому устаткуванні. Завершить лекцію огляд технологій глобальних мереж (Wide Area Network. WAN).
Якщо ви добре розбираєтеся в організації мереж, то можете пропустити цю лекцію.
Біти і байти
Перед тим як приступити до вивчення мереж і їх організації, давайте розберемося в технології роботи комп'ютера. Це важливо, оскільки способи обробки інформації всередині машини дійсні і для мережевих технологій. У цьому розділі ми розглянемо, як комп'ютери обмінюються даними.
Представлення даних в комп'ютері
Для більшості користувачів є загадкою, що ж відбувається в "тому кутку", де знаходиться сервер і концентратор. Деякі настільки заплуталися в роботі свого комп'ютера, що їм немає ніякого діла до сервера і до того, що "ці комп'ютерники" з ним роблять. Насправді ж сервери, як і інше мережеве обладнання, - це просто комп'ютери. Основна відмінність між робочою станцією, сервером і маршрутизатором полягає в їх конфігурації.
У мережевих пристроїв, на відміну від звичайних комп'ютерів, немає моніторів і дисководів. Так відбувається тому, що вони виконують одну-єдину функцію - передають трафік. Їм не потрібно зберігати інформацію або виводити її на дисплей. Мережеві пристрої, як і персональні комп'ютери, мають центральний процесор, пам'ять і операційну систему.
Двійкові повідомлення складаються з бітів
Для обміну даними комп'ютери, що утворюють мережу, повинні передавати один одному електричні сигнали за допомогою різних апаратних засобів (про які ми поговоримо пізніше). Ці сигнали проходять по лабіринту транзисторів і мікросхем всередині комп'ютера, а потім відправляються по сполучних кабелів до інших мережевих пристроїв.
Під час передачі від одного пристрою до іншого сигнал спочатку потрапляє на мережеву інтерфейсну плату (Network Interface Card. NIC), або мережевий адаптер. Мережевий адаптер перетворює електричні хвильові імпульси в дані, зрозумілі комп'ютеру. Він інтерпретує кожен хвильової імпульс як один зі станів: включено (on) або вимкнено (off). Цей процес називається перетворенням в двійкову форму. Стан on означає двійковечисло 1, а стан off - 0. Дані, що надійшли в комп'ютер, перетворюються в біти. Файл, що складається з бітів, називається двійковим файлом.
Примітка. В оптоволоконних мережах в двійкову форму переводяться світлові імпульси, також представляють собою сигнали on і off.
Коливання напруги електричних імпульсів (свого роду азбука Морзе) перетворюються в двійкову форму. Природно, ці коливання відбуваються за дуже короткі проміжки часу. Період часу між двома коливаннями називається циклом, зворотна величина до періоду називається частотою, частота вимірюється в герцах (Гц). Так, процесор в мережевій платі, працює зі швидкістю 100 Мб / с, генерує сто мільйонів імпульсів в секунду.
Що таке байти
Ми вже сказали, що біти є основними блоками при обробці даних. Це дійсно так, але комп'ютера незручно обробляти інформацію по одному біту в кожен момент часу. Це виглядає так, як якщо б ви, вирішивши побудувати у дворі піч для барбекю, йшли в магазин, приносили одну цеглину, укладали його і йшли за наступним. Ясно, що ви відразу купите стільки цегли, скільки вам потрібно, а потім приступите до будівництва.
Приблизно так і комп'ютер обробляє біти - він збирає їх в групи по 8 бітів в кожній, які називаються байтами. Байт вважається одиницею інформації. Один символ, введений з клавіатури, представляється одним байтом. Буква "до" в слові "клавіатура" - це 1 байт або 8 бітів. Всі слово "клавіатура" складається з 10 байтів або 80 бітів.
Об'єднання бітів в байти - це логічний спосіб підвищення ефективності роботи комп'ютера. В результаті система функціонує швидше, її легше програмувати і налагоджувати. Визначення місця розташування окремого біта є завданням комп'ютера.
Комп'ютерні слова
Хоча додатки (а отже, їх користувачі і розробники) маніпулюють байтами, комп'ютери все-таки повинні обробляти кожен окремий біт. Операція перекладу бітів в байти в центральному процесорі може зайняти занадто багато часу. Для прискорення цього процесу використовуються слова. Слова складаються з байтів так само, як байти складаються з бітів. Слово включає в себе ту кількість байтів, яке процесор здатний обробити за один цикл.
Наприклад, процесор типу Intel Pentium III є 32-бітовим. Це означає, що він обробляє 32 біта (або 4 байти) за один повний цикл. З розвитком технологій швидкість обробки даних процесором зростає. В результаті на місце 32-бітного процесора приходить 64-бітний, такий як Itanium. маніпулює восьмібайтовимі словами.
архітектура комп'ютера
Архітектура комп'ютера - це склад всіх його компонентів. У надрукованому вигляді така докладна схема займе кілька сотень сторінок. І все ж деякі компоненти залишаються абстрактними. Точна реалізація цих специфічних ділянок архітектури є завданням розробників.
Відділення архітектури від специфікації продуктів реалізується за допомогою рівнів абстракції. Рівень абстракції - це фіксований інтерфейс між двома компонентами системи. Цей рівень відстежує відносини між функціями і їх реалізацією c обох сторін.
Рівні абстракції стають у пригоді тоді, коли в одному компоненті системи відбуваються зміни. В цьому випадку не потрібно модифікація іншого компонента, оскільки рівні абстракції гарантують сумісність:
- між різними компонентами всередині системи;
- між різними продуктами, що реалізують архітектуру.
Абстракція - це завжди "головний біль", але вона вирішує безліч проблем. Наприклад, дозволяє різним командам розробників працювати над проектами, що дають однаковий результат. Прикладом служать DVD-дисководи, які створюються різними виробниками, але при цьому відповідають DVD-специфікаціям.
Існує кілька типів архітектур комп'ютера різного ступеня відкритості. Найбільш добре вивченою вважається архітектура Microsoft / Intel 80x86. Інші архітектури включають в себе Java, дискові масиви RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) та інше. Найважливішою архітектурою є еталонна модель OSI, завдяки якій можливе існування інтернету і зв'язок між різними комп'ютерними платформами.
Примітка. Про моделі OSI ми будемо розповідати пізніше в розділі "Модель взаємодії відкритих систем".