Datortīkls

Vikipēdijas raksts
Pārlēkt uz: navigācija, meklēt
Split-arrows.svg
Ir ierosinājums sadalīt šo rakstu atsevišķos rakstos

Datortīkls jeb tīkls ir datu pārraides sistēma, kas savieno dažādās vietās esošus datorus. Tīklu veido aparatūra un programmatūra, kas nodrošina tīkla aparatūras funkcionēšanu.

Darbs datortīklā lietotājiem sniedz dažādas priekšrocības:

- iespēju savstarpēji apmainīties ar informāciju, piemēram, nosūtīt dokumentu citam cilvēkam, kas atrodas tajā pašā ēkā vai pat citā valstī;

- izmantot kopīgas datu bāzes, kurās var būt apkopota jebkura veida informācija;

- izmantot koplietošanas diskus, kuros glabājas dati, pie kuriem var piekļūt, piemēram, visi vienas skolas skolēni;

- iespēju lietot kopīgas perifērijas ierīces, piemēram, printeri;

- paaugstināt darba efektivitāti, izmantojot jaunās informācijas tehnoloģijas, piemēram, rīkot videokonferences.

Kā galveno trūkumu darbam datortīklā var minēt drošības samazināšanos. It sevišķi tas raksturīgs darbam datortīklā Internet, kurā lietotāja informāciju apdraud datorvīrusi,

zagšanas mēģinājumi u. tml.

Datortīklos parasti tiek izmantota klientservera arhitektūra, kas paredz datu apstrādes procesu sadalīt starp klientu un serveri.

Serveris ir dators, kas nodrošina citiem tīkla datoriem koplietošanas pakalpojumus, piemēram, informācijas glabāšanu, printera lietošanu.

Klients ir dators, kas pieprasa serverim kādu pakalpojumu, piemēram, nosūta dokumentu izdrukāšanai vai nolasa informāciju no servera diska.

Serveris vienlaikus var apkalpot vairākus klientus.

Vēsture[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Pirms parādījās pirmie datortīkli, kuri balstīti uz dažādu veidu telekomunikāciju sistēmām, sakarus starp aprēķinu mašīnām un agrīnajiem datoriem nodrošināja cilvēki - dodot tiem norādījumus. Vairumu no tīklos izmantotās sociālās uzvedības, kura novērojama mūsdienu internetā, jau aizmantota 19. gadsimtā vai iespējams pat vēl agrāk, lietojot vizuālos signālus.

Īsa vēsture

Šodien, datortīkli ir pamats visām mūsdienu komunikācijām. Visi mūsdienās izmantotie tehnoloģiju līdzekļi publisko komutējamo telefonu tīklā public switched telephone network(PSTN) ir datoru kontrolēti, un telefonija arvien vairāk darbojas izmantojot tieši interneta protokolu, un neobligāti publisko internetu. Sakaru darbības joma ir ievērojami augusi tieši pēdējās desmitgades laikā, un šis sakaru uzplaukums nebūtu bijis iespējams bez datortīklu izmantošanas. Datortīklus, kā arī tehnoloģijas, kuras nepieciešamas, lai izveidotu savienojumu un sazinātos caur un starp tiem, turpina vadīt datoru aparatūras, programmatūras un perifērijas ierīču nozares.

Datortīklu nepieciešamība[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Datortīklus ir ērti izmantot, ja nepieciešams darba izstrādē, vienlaicīga vairāku cilvēku iejaukšanās, piemēram, izstrādājot, datu bāzi, tabulas utt.. Organizācijas datņu apmaiņa var notikt ar diskešu, optisko disku un zibatmiņu veidā, taču tas ir neērti un laikietilpīgs process. Taču ja datori savstarpēji saslēgti tīklā, lietotāji var strādāt vienlaicīgi un tūlītējas pārmaiņas, ir arī datu bāzē redzamas pārējiem tīkla lietotājiem.

Datortīklus parasti veido arī ekonomisko apsvērumu dēļ, lai katram datoram nebūtu jāpievieno savs printeris, kopētājs. Tīkls ļauj koplietot dažādas perifērijas ierīces.

Iedalījums[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Pēc lieluma[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Pēc relatīvā attāluma starp tīkla mezgliem (nodes) datortīklus iedala:

Pēc tīkla topoloģijas[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

  • Point to point tīkls - Point to point topoloģija ir visvienkāršākā topoloģija, kurā piedalās tikai divas darbstacijas un tās ir saslēgtas tīklā
  • Maģistrāles tīkls - šo lietoja koaksiālā kabeļa ethernet, mūsdienās šo plaši nelieto
  • zvaigznes tipa tīkls - visplašāk lietotā datortīklu topoloģija
  • gredzentīkls - šo lieto, tur, kur nepieciešama īpaši laba noturība pret bojājumiem
  • Koka topoloģijas tīkls - Koka topoloģijā ir viena saknes ierīce, kura ir savienota ar vienu no zemāka līmeņa tīklā saslēgtiem datoriem ar point-to-point topoloģiju. Katrs no tiem atkal ir savienots ar citu zemāka līmeņa saknes ierīci. Šo tīkla topoloģiju lieto lielos tīklos.

Pēc darbības veida[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Tīklu veidojošie fiziskie elementi[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Datoru tīklā var izdalīt aktīvos un pasīvos elementus.

Aktīvie elementi saņem un noraida datu paketes, kā arī aktīvi piedalās datu apmaiņas procesā. Aktīvās iekārtas ir:

  • tīkla adapteri, kas atrodas datorā un ir informācijas raidītāji un tās saņēmēji;
  • centrmezgli(hub), komutatori(switch), tilti(bridge) un maršrutētāji(router), kas kalpo tam, lai no raidītāja informāciju nosūtītu adresātam.

Pasīvie komponenti ir kabeļi un to savienojumi, kas nodrošina, ka signāls no vienas aktīvās iekārtas nonāk citā. Bezvadu tīkliem kabeļi nav nepieciešami.

Datņu serveris[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Pamatraksts: Datņu serveris

Failu serverim lokālajā tīklā parasti ir galvenā loma. Jo serverim ir pieslēgts vairāk darba staciju, jo tā jaudai vajadzētu būt lielākai. Galvenais servera uzdevums ir visu pieņemto pieprasījumu izsekošana, piekļūšanas vadība resursiem, maksimāli ātra šo resursu piedāvāšana klientiem.

Darba stacija[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Atsevišķu darba staciju aprīkojums ir atkarīgs no servera iespējām un jaudas. Ja serverim ir piešķirta centrālā loma, darba stacijas var būt mazāk jaudīgas.

Tīkla karte[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Datoru tīklam pieslēdz, izmantojot tīkla karti (adapteri). Izņēmums ir pseidotīkls. Tīkla karte var būt arī integrēta pamatplatē.

Parasti tīkla karte atbalsta vienu no lokālo tīklu arhitektūrām, piemēram, Ethernet, LocalTalk, Token Ring vai Arcnet. Pašlaik populārākā tīkla arhitektūra ir Ethernet.

Ethernet tīkla adapteri atbilst vienai vai vairākām Ethernet specifikācijām:

  • 10Base-2 (10 Mb/s tievais koaksiālais kabelis) (novecojusi tehnoloģija);
  • 10Base-5 (10 Mb/s resnais koaksiālais kabelis) (aizvēsturiska tehnoloģija);
  • 10Base-T (10 Mb/s vītais pāris) (dažreiz lieto, jo centrmezgli ir lēti);
  • 100Base-TX (100 Mb/s vītais pāris, 2 pāri) (izplatītākā tehnoloģija);
  • 100Base-T4 (100 Mb/s vītais pāris, 4 pāri) (nekad nav bijis populārs);
  • 100Base-FX (100 Mb/s optiskais kabelis) (lietots tikai lieliem attālumiem);
  • 1000Base-T (1 Gb/s vītais pāris);
  • 1000Base-SX (1 Gb/s optiskais kabelis).

Tīkla kartes izvēle ir atkarīga no izvēlētās tīkla topoloģijas un aparatūras. Tīkla datoriem parasti izmanto 10 vai 100 Mb/s tīkla kartes. Lai tīkls strādātu efektīvāk, serverim izvēlas jaudīgāku tīkla karti.

Kartes ārpusē atrodas kabeļu pieslēgvietas. Lai karti varētu izmantot dažāda tipa kabeļu tīkliem, vienai kartei var būt vairākas pieslēgvietas. Lai izmantotu atšķirīgu tipu kabeļus, nav nepieciešams veikt kādas programmu vai aparatūras uzstādījumu izmaiņas. Šādas tīkla kartes mūsdienās gan vairs nav izplatītas, tāpēc, ka tās nenodrošina 100MBit Ethernet.

Pēc savienojuma ar datora pamatplati(mātesplate), tīklakartes(tīkla saskarnes plate) iedala:

  • ISA - sprauž ISA ligzdā. Mūsdienās vairs nav izplatītas, jo mūsdienu datoriem (2007. gada marts) vairs nav ISA ligzdu.
  • PCI - sprauž PCI ligzdā. Pagaidām izplatītākās atsevišķās tīklakartes. PCI maģistrāles caurlaidība ir mazāka kā 1000MBit tīkla caurlaidība, tas ierobežo šādu tīklakaršu iespējas.
    • PCI-express un PCI-X tīklakartes. Šīs maģistrāļu tehnoloģijas vēl nav plaši izplatītas (PCI-X gadījumā - nekad nav bijušas plaši izplatītas), toties maģistrāles caurlaidība ir lielāka, lielāka par 1000MBit tīkla caurlaidību.
  • PCMCIA - sprauž PCMCIA slotā. Lieto portatīvajiem datoriem ar PCMCIA ligzdu. PCMCIA maģistrāles caurlaidība ir salīdzināma ar ISA (vecajai versijai) vai PCI (jaunajai versijai (cardbus)) maģistrāļu caurlaidību.
    • Express card tīklakarte. Tīklakartes portatīvajiem datoriem. Maz izplatītas.
  • USB - ārēja ierīce, kuru sprauž USB(Universal Serial Bus) portā. Šīs tīklakartes ir dārgas, tām ir mazāka caurlaidība kā PCI tīklakartēm, taču tās der jebkuram datoram, kam ir USB porti, un lai ieliktu šādu tīklakarti nav nepieciešamības taisīt vaļā datoru.
  • Iebūvētās - tīklakarte, kas iebūvēta datora pamatplatē.

Kabeļi[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Kabeļus izmanto, lai savā starpā savienotu datorus un citas tīkla komponentes (centrmezglus, tīkla printerus u. c.). Kabeļa izvēli nosaka vairāki faktori: cena, tīklā savienojamo datoru attālums, savienojamo datoru skaits, datu pārraides ātrums u. c. Pārsvarā izmanto trīs tipu kabeļus:

  • koaksiālos (vēsturiska nozīme) - sastāv no centrālā vara vada un ārējā ekrāna, starp kuriem atrodas izolējošs materiāls;
  • vītā pāra (izplatītākā tehnoloģija) - sastāv no diviem savstarpēji savītiem izolētiem vara vadiem;
  • optiskos (lieto galvenokārt lieliem attālumiem) - sastāv no diviem vadiem, no kuriem katrs var pārraidīt datus tikai vienā virzienā. Gaismas stars optiskajā šķiedrā tiek raidīts ar lāzera vai gaismas diodes palīdzību.

Tīklu saslēguma veidi[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Tīkla izveidošanu aparatūras līmenī noslēdz, savienojot visas tīkla komponentes ar kabeļiem atbilstoši izvēlētajai topoloģijai.

Tīkla kabeļu un savienojumu kontrolei uzstādīšanas laikā vai arī tad, ja radušās kādas problēmas, izmanto speciālas pārbaudīšanas ierīces — testerus.

Tehnoloģija apraksta tīkla elektriskos raksturlielumus, signālu veidus, savienotāju veidus, saskarnes darbību un visu pārējo, kas ir nepieciešams, lai notiktu datu pārraide. Vislielāko popularitāti ir guvušas četru veidu tehnoloģijas, kas atšķiras pēc piekļuves veida datu kanāliem:

No šiem tīklu veidiem visizplatītākais ir Ethernet. Pirmo reizi Ethernet tīklu izveidoja firma Xerox 20. gadsimta 70. gados.

Tievā kabeļa Ethernet tīkls

Pēc vadu izvilkšanas to galos pievieno BNC savienotājus (connector). Ar to palīdzību kabeļus pievieno pie T tipa konektora, kura trešo kontaktu pievieno tīkla datora tīklakartei(tīkla saskarnes karte). Pēc visu savienojumu veikšanas izveidojas vienots kabeļu segments. Tā galos, atkarībā no kabeļa modeļa, jāpievieno terminatori ar 50 W vai 95 W pretestību. Viens no segmenta terminatoriem ir jāiezemē. Ja iezemēti tiks abi gali, kabeļu segments pārvērtīsies antenā un tīkls nedarbosies. Visplašāk lietotie šāda veida tīkli bija 10 MBit ethernet, 100 un 1000MBit tīkliem koaksiālos kabeļus nelieto.

Vītā pāra Ethernet

Vītā pāra Ethernet tīklā centrālā ierīce ir centrmezgls (hub). Katrs dators ar centrmezglu tiek savienots ar kabeļu segmentu. Katra segmenta garums nedrīkst pārsniegt 100 m. Kabeļa segmenta galos jāatrodas RJ-45 savienotājiem. Vienu kabeļa galu pievieno centrmezglam, bet otru — tīkla kartei. RJ-45 kontakti ir ļoti kompakti, tiem ir plastmasas korpuss ar 8 maziem kontaktlaukumiem.

Centrmezgls (hub)[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Centrmezgls ir vītā pāra tīkla galvenā komponente, jo no tā ir atkarīgas tīkla darba spējas. Centrmezgli tiek ražoti dažādiem tīkla ātrumiem (10 Mb/s, 100 Mb/s vai 10/100 Mb/s) un ar dažādu portu (pieslēgvietu) skaitu. To daudzums nosaka centrmezglam pieslēdzamo datoru skaitu.

Centrmezglu novieto uz galda, piestiprina pie sienas vai ievieto speciālā statīvā.Centrmezglus var savā starpā apvienot, pieslēdzot vienu pie otra, iegūstot kaskādes struktūru. Šādus centrmezglus sauc par kaskadējamiem (stack-able). Veidojot ar tiem tīklu, jāuzmanās, lai neveidotos gredzena struktūra un ceļā no viena datora līdz otram neatrastos vairāk par četriem centrmezgliem. Daudziem centrmezgliem ir arī vietas koaksiālo kabeļu pievienošanai. Šādi kļūst iespējams apvienot vītā pāra segmentus ar koaksiālajiem segmentiem. Vienam centrmezglam var pieslēgt tikai viena veida koaksiālo kabeli. Mūsdienās centrmezglus lieto tikai specifiskām vajadzībām, jo tie nodrošina tikai 10MBit, visu datplūsmu, kas tiem iet cauri, var noklausīties, jebkurš lietotājs un neeksistē 1000MBit centrmezgli. Izšķir triju veidu: 1)pasīvie – darbojas kā fizisks savienojuma punkts, tam nav vajadzīga strāva; 2)aktīvie – reģenerē signālu, vajadzīga strāva; 3)inteliģentie – aktīvie centrlmezgli ar papildu diagnostikas iespējām.

Slēdzis(switch)[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Slēdzis(komutators) ir ierīce, kas spēj analizēt tīkla pakešu saturu un nosūtīt paketi tieši adresātam, nevis visām tīklā saslēgtajām stacijām, kā to dara koncentrators. Izmantojot slēdzi, ievērojami palielinās tīkla ražība. Vienkāršākos slēdžus mūsdienās lieto koncentratoru (hub) vietā. Komutatori saņem paketes no datoriem tīklā. Komutators apstrādā „kanāla slānī”. Kad komutators saņem signālus caur vienu no tā portiem, tas pārraida signālus kā datu paketi un lasa adresāta atrašanas adresi no „kanāla slāņa” protokola galvenes. Pēc tam komutators pārraida paketi ārā caur vienu no pieslēgvietām, kura ir savienota ar datoru, izmantojot to adresāta atrašanas vietu. Tādā veidā samazina trafiku un sadursmju daudzumu tīklā.

Tilts (bridge)[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Tilts sadala vienoto datu pārraides vidi daļās (loģiskajos segmentos) un pārsūta informāciju no viena segmenta uz citu tikai tad, ja tas ir nepieciešams. Tādējādi tilts izolē viena segmenta datu pārraides plūsmu no cita segmenta datu pārraides plūsmas. Tādējādi paaugstinot kopējo tīkla efektivitāti. Tilti nav izmantojami lielos tīklos.

Maršrutētājs (router)[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Bieži vien lokālo tīklu nākas pieslēgt globālajiem tīkliem (piemēram, internetam) vai arī apvienot vairākus attālinātus lokālos tīklus, izmantojot globālos tīklus. Šim nolūkam izmanto maršrutētājus. Maršrutētājam parasti ir viena vai vairākas pieslēgvietas(port), kas paredzēti gan lokālo, gan globālo tīklu pieslēgšanai. Maršrutētājs nodrošina pakešu komutāciju un filtrāciju, kā arī datu kodēšanu un dekodēšanu.Maršrutētājs būtībā ir specializēts dators ar diviem vai vairāk tīkla interfeisiem (tīkla kartēm). Bieži vien par maršrutētāju lieto parastu datoru ar attiecīgu programmatūru. TCP/IP maršrutēšanas programmatūra (vismaz vienkāršākajos variantos) ir iekļauta izplatītākajās operētājsistēmās.

Ļoti būtiska maršrutētāja sastāvdaļa ir tā konfigurēšanas programmatūra. Ar tās palīdzību maršrutētāju konfigurē darbam, noteic tā stāvokli, noslodzi utt.

Ethernet tīkla darbības principi[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Šajos tīklos lietotāja dators var piekļūt tīklam jebkurā laikā. Informācija tiek sūtīta mainīga garuma pakešu veidā. Pirms datu paketes nosūtīšanas lietotāja dators “klausās”, vai tīkls ir aizņemts. Ja tas ir aizņemts, dators gaida, ja brīvs — nosūta datus. Sadursmes tīklā rodas, kad divas ierīces konstatē, ka tīkls nav aizņemts, un vienlaikus sāk pārraidīt datus. Šādā gadījumā abas pārraides tiek bojātas un datori cenšas datus pārraidīt vēlāk. Datori var konstatēt datu sadursmi, tāpēc “zina”, pēc cik ilga laika drīkstēs atkārtot datu pārraidi. Ar šādas tehnoloģijas palīdzību (CSMA/CDS) tiek regulēta datu kustība Ethernet tīklā, novēršot haosu, kad visi cenšas pārraidīt, bet neviens neklausās.

Palielinoties datu plūsmas apjomam, datu sastrēgumi (kolīzijas) tīklā pieaug. Katram tīkla lietotājam jāgaida, kamēr atbrīvosies tīkls un viņš varēs nosūtīt savus datus, tāpēc samazinās datu plūsmas ātrums tīklā. Ethernet lokālie tīkli ir apraides tīkli, tas ir, visiem lietotājiem pienāk visas datu paketes, neskatoties, kāds ir to galamērķis, bet lietotājs paņem tikai sev adresēto. Ja tīkls ir saslēgts ar komutatoru (nevis centrmezglu), tad lietotājam pienāk tikai lietotājam adresētās paketes un paketes, kurām komutators nespēj atrast adresātu (visādi broadcast).

Bezvadu lokālie tīkli (WLAN)[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Bezvadu tīklus izmanto gadījumos, kad kabeļu tīkla izveides vai pārkārtošanas izmaksas ir ļoti augstas, piemēram, arhitektūras pieminekļos. Otrs bezvadu tīklu attīstības virzītājspēks ir mobilo datoru lietotāji, kas izmanto portatīvos datorus un plaukstdatorus.

WLAN tīkls – sava veida lokālais tīkls (LAN), kurš komunikācijai un datu pārraidei starp mezgliem izmanto augstfrekvences radioviļņus, nevis vadus. Tas ir elastīgs datu komunikācijai, ko izmanto kā paplašinājumu vai alternatīvu – kabeļu lokālajam tīklam, iekš vienas ēkas vai ierobežtā teritorijā. WLAN priekšrocības ir ražīguma palielimāšana. WLAN tīkls dod iespēju, pārvietojoties tīkla darbības zonā ar ierīci, kas pieslēgta tīklam, nezaudēt sakaru ar to.

Datortīklu aizsardzības pasākumi pret vīrusiem[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Izstrādājot tīkla aizsardzības sistēmu, ir nepieciešams ņemt vērā arī vīrusus. Diemžēl neviena antivīrusu programma nespēj pilnīgi novērst to iekļūšanas draudus; pamatā šīs programmas cīnās ar vīrusu “uzbrukuma” sekām:

  • novērš vīrusu aktivāciju;
  • likvidē vīrusus;
  • daļēji likvidē bojājumus;
  • aiztur vīrusus pēc to aktivācijas.

Labākā metode cīņā ar vīrusiem ir izslēgt nesankcionētas pieejas iespēju. Administratoram ir jāsper visi piesardzības soļi, kas būtu:

  • ieviest paroles (lai samazinātu nesankcionētas pieejas iespējas);
  • noteikt atbilstošas tiesības un privilēģijas (visiem lietotājiem bez izņēmuma);
  • izveidot profilus lietotāju darba vides uzstādīšanai (ieskaitot tīkla pieslēgumus un programmas elementus, kas parādās, lietotājam ieiejot tīklā);
  • noteikt, kāda programmatūra var tikt izpildīta;
  • uzstādīt tīklā antivīrusu programmatūru.

Skatīt arī[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Atsauces[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

  1. Chris Sutton. Internet Began 35 Years Ago at UCLA with First Message Ever Sent Between Two Computers. UCLA. Arhivēts no oriģināla, laiks: March 8, 2008.
  2. Ethernet: Distributed Packet Switching for Local Computer Networks, Robert M. Metcalfe and David R. Boggs, Communications of the ACM (pp 395–404, Vol. 19, No. 5), July 1976.
  3. 3,0 3,1 Spurgeon, Charles E. (2000). Ethernet The Definitive Guide. O'Reilly & Associates. ISBN 1-56592-660-9.

Ārējās saites[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]