Жергілікті есептеу желілері: топологиялар мен стандарттар

1. Жергілікті есептеу желісі мен серверлік жабдықты монтаждау және қызмет көрсету

ЖЕРГІЛІКТІ ЕСЕПТЕУ
ЖЕЛІСІ МЕН СЕРВЕРЛІК
ЖАБДЫҚТЫ МОНТАЖДАУ
ЖӘНЕ ҚЫЗМЕТ КӨРСЕТУ
Берлібек Р.Н

2.

1 LAN негіздері: топологиялар мен стандарттар
1.1. Жергілікті желі туралы түсінік
1.2 Желі классификациясы: LAN , MAN , WAN
Шина топологиясы: жұмыс істеу принциптері, артықшылықтары және кемшіліктері
Сақина топологиясы: жұмыс істеу принциптері, артықшылықтары мен кемшіліктері
Жұлдызша топологиясы: жұмыс істеу принциптері, артықшылықтары мен кемшіліктері
Топологиялардың салыстырмалы талдауы. Аралас топологиялар
1.3. IEEE 802.3 ( Ethernet ) стандарттары . Негізгі мүмкіндіктер
IEEE 802.11 ( Wi - Fi ) стандарттары . Негізгі мүмкіндіктер
Нақты желі топологияларын талдау
Стандарттарды практикалық жағдайларда қолдануды талқылау

3.

Жергілікті желі туралы түсінік
Жергілікті желі (LAN - Local Area Network) — бұл бір-біріне жақын орналасқан бірнеше
компьютерді, принтерді және басқа да құрылғыларды өзара байланыстыратын шағын жүйе
Негізгі сипаттамалары
Шектеулі аймақ: Бір бөлме, кеңсе, мектеп немесе бір ғимарат ауқымын қамтиды.
Жылдамдық: Мәліметтерді өте жоғары жылдамдықпен алмасады.
Ортақ ресурстар: Файлдарды, интернетті және принтер сияқты құрылғыларды
бірлесіп пайдалануға мүмкіндік береді.
Құрылымы мен элементтері
Компьютерлер мен құрылғылар: Желіге қосылатын негізгі жұмыс станциялары.
Кабельдер немесе Wi-Fi: Құрылғыларды өзара байланыстыратын сымды немесе сымсыз
жолдар.
Желілік адаптер: Компьютердің желіге қосылуын қамтамасыз ететін құрылғы.
Сервер: Желіні басқаратын қуатты компьютер (міндетті емес, бірақ үлкен желілерде
қолданылады)

4.

Желі классификациясы: LAN , MAN , WAN
LAN (Local Area
Network —
Жергілікті желі)
Аумағы: Шағын аймақ (бір
бөлме, офис, үй немесе
ғимарат)
Сипаттамасы: Құрылғыларды
(компьютерлер, принтерлер)
өзара байланыстырады.
Жылдамдығы: Өте жоғары.
MAN (Metropolitan
Area Network —
Қалалық немесе
аймақтық желі)
Аумағы: Бір қала немесе
үлкен елді мекен көлемі.
Сипаттамасы: Бірнеше LAN
желілерін өзара біріктіріп,
қалаішілік байланыс
орнатады.
Жылдамдығы: Орташа
немесе жоғары
WAN (Wide Area
Network —
Ауқымды немесе
жаһандық желі)
Аумағы: Жүздеген және
мыңдаған километр (елдер,
континенттер немесе бүкіл
әлем).
Сипаттамасы: Әртүрлі елдегі
локалды және қалалық
желілерді байланыстырады
(мысалы, Интернет).
Жылдамдығы: Арақашықтыққа
байланысты әдетте LAN-ға
қарағанда баяуырақ болады

5.

Шина топологиясы
Шина топологиясы (Bus topology) — барлық компьютерлер мен құрылғылардың бір ортақ
кабельге (магистральға) тізбектеліп қосылатын қарапайым желілік құрылымы
Жұмыс істеу принципі
Ортақ кабель: Барлық түйіндер бір
ғана физикалық линияға (шинаға)
қосылады.
Деректерді тарату: Бір құрылғы
хабарлама жібергенде, ол сигнал
барлық бағытқа бірдей таралады.
Адресация: Желідегі барлық
құрылғылар бұл сигналды
қабылдайды, бірақ тек адресі
сәйкес келген құрылғы ғана
ақпаратты өңдеп алады.
Терминаторлар: Сигнал кабельдің
соңына жетіп, кері шағылыспауы
үшін магистральдың екі шетіне
арнайы кедергілер –
терминаторлар қойылады
Артықшылықтары
Экономикалық тиімділік: Басқа
топологиялармен салыстырғанда кабель саны
аз жұмсалады, бұл шығынды азайтады.
Қарапайымдылық: Желіні орнату, құрастыру
және түсіну өте оңай.
Қосудың оңайлығы: Жаңа құрылғыларды желіге
қосымша қиындықсыз жалғауға болады.
Тәуелсіздік: Желідегі кез келген бір құрылғы
істен шықса немесе өшіп қалса, жалпы
желінің жұмысы бұзылмайды (кабельдің өзі
үзілмесе)
Кемшіліктері
Компьютер 1 ─── Компьютер 2 ───
Компьютер 3 ─── Компьютер 4 1.1 сурет
Бірлік істен шығу нүктесі: Ортақ кабель
(магистраль) кез келген жерден үзілсе
немесе зақымданса, бүкіл желі жұмысын
тоқтатады.
Өнімділіктің төмендеуі: Желіге қосылған
құрылғылардың саны артқан сайын ақпарат
алмасу жылдамдығы баяулайды және
сигналдардың соқтығысуы (коллизия)
жиілейді.
Қиын диагностика: Кабельдің қай жерде
ақауы бар екенін немесе қай құрылғыдан
қате кеткенін анықтау қиын.
Қауіпсіздік деңгейінің төмендігі: Деректер
барлық түйіндер арқылы өтетіндіктен,
ақпаратты тыңдауға немесе ұстап алуға
мүмкіндік жоғары

6.

Сақина топологиясы
Сақина топологиясы — бұл әрбір компьютер немесе жұмыс бекеті тек басқа екі құрылғымен
ғана тізбектеліп, тұйықталған шеңбер (сақина) құрайтын есептеу желісінің құрылымы.
Жұмыс істеу принципі 1 Бір бағытты ағын: Деректер бір компьютерден
екіншісіне тізбекпен тек бір бағытта қозғалады. 2 Қайталауыш (Репитер)
қызметі: Әрбір түйін келген хабарды қабылдап қана қоймай, оны келесі
компьютерге қайта жібереді. 3 Маркерлік қатынас (Token passing): Көп
жағдайда арнайы бос маркер немесе эстафета қолданылады. Мәлімет
жіберу үшін құрылғы сол маркерді ұстап алып, деректерді тіркеп жолға
шығарады.
Артықшылықтары
Қосымша жабдық қажет емес: Мәліметтерді барлық
түйін кезекпен қабылдап, тарататындықтан, орталық
басқарушы құрылғы (коммутатор немесе хаб) міндетті
емес.
Кабельді үнемдеу: Жұлдыз тәрізді топологиямен
салыстырғанда кабель шығыны аз.
Қақтығыстың болмауы: Деректер бір бағытта ретпен
қозғалғандықтан, ақпарат алмасу кезінде коллизиялар
(қақтығыстар) туындамайды.
Тұрақты жылдамдық: Әрбір құрылғының желіге қол
жеткізу мүмкіндігі теңдей қарастырылады.
Кемшіліктері
Жүйенің осалдығы: Егер сақинадағы бір кабель
үзілсе немесе бір компьютер істен шықса, тұтас
желі жұмысы тоқтап қалуы мүмкін
Қосу мен өзгертудің қиындығы: Желіге жаңа
компьютер қосу немесе ескісін алу үшін жұмыс
істеп тұрған сақинаны уақытша үзу қажет.
Жылдамдықтың баяулауы: Түйін саны көбейген
сайын ақпараттың барлық шеңберді айналып өту
уақыты артады.
1.2 сурет
1.3 сурет

7.

Жұлдызша топологиясы
Жұлдызша топологиясы (Star Topology) — бұл желідегі барлық компьютерлер мен құрылғылар орталық хаб немесе коммутаторға
(switch) жеке кабель арқылы тікелей қосылатын желілік архитектура. Бұл қазіргі заманғы жергілікті желілерде (LAN) ең көп
қолданылатын құрылым болып табылады.
Жұмыс істеу принципі
Артықшылықтар
Жоғары сенімділік: Бір компьютер
немесе кабель істен шықса, желінің
басқа бөліктері үзіліссіз жұмыс істей
береді.
Оңай кеңейтіледі: Жаңа құрылғыны
қосу үшін оны жай ғана орталық
коммутатордың бос портына қосу
жеткілікті.
Ақауларды табу оңай: Қай кабельде
немесе компьютерде мәселе бар
екенін анықтау өте тез әрі оңай жүзеге
асады.
Жоғары өнімділік: Пакеттер тек қажетті
мекенжайға жіберілетіндіктен, желіде
деректер
соқтығысы
(collision)
болмайды.
Кемшіліктері
Мәліметтерді жолдау: Бір компьютер
екіншісіне ақпарат жібергісі келсе, ол
сигналды
алдымен
орталық
коммутаторға (switch) жолдайды.
Бағыттау:
Коммутатор
келген
мәліметтер пакетін талдап, оны тек
қабылдаушы
компьютерге
ғана
бағыттайды.
Тәуелсіздік: Желідегі әрбір құрылғының
өз кабельдік арнасы болғандықтан,
олар бір-біріне кедергі жасамай,
ақпаратты дербес алмаса алады.
Орталыққа тәуелділік: Егер орталық
коммутатор
(switch/hub)
бұзылса,
бүкіл желі жұмысын тоқтатады.
Шығыны жоғары: Әр құрылғыға жеке
кабель
тартылатындықтан,
кабель
шығыны көп болады және орталық
құрылғыны сатып алуды талап етеді.
Порттар санымен шектелу: Желіге
қосылатын құрылғылар саны орталық
коммутатордағы порттардың санына
тікелей байланысты.
Компьютерлік (желілік) кмутатор
— Switch
Коммутатор (лат. commuto — өзгертемін,
ауыстырамын) — электр тізбектерін
немесе компьютерлік желідегі деректер
сигналын бір бағыттан екінші бағытқа
ауыстырып қосуға арналған құрылғы
1.4 сурет

8.

Топологиялардың салыстырмалы талдауы Аралас топологиялар
Топология түрі
Жұмыс істеу принципі
Артықшылықтары
Кемшіліктері
Шина (Bus)
Барлық құрылғылар бір ортақ
кабельге (магистральға)
тізбектеліп қосылады.
Орнату құны өте
төмен.Кабель аз
жұмсалады.Қарапайым
құрылым.
Ортақ кабель үзілсе, бүкіл
желі істен шығады.Ақауды
табу қиын.Жүктеме артса,
жылдамдық төмендейді.
Жұлдыз (Star)
Әр компьютер орталық
құрылғыға (хаб немесе
коммутатор/свитч) жеке
кабельмен қосылады.
Жоғары сенімділік (бір
компьютер бұзылса,
басқалары жұмыс істей
береді).Ақауды анықтау
оңай.Жаңа құрылғы қосу
жеңіл.
Орталық құрылғы (свитч)
бұзылса, бүкіл желі
тоқтайды.Кабель шығыны
көп.Құны қымбатырақ.
Сақина (Ring)
Мәліметтер бір компьютерден
екіншісіне тұйық шеңбер
бойымен бір бағытта
тасымалданады.
Маркерлік қолжетімділік
арқылы деректер
соқтығысуы (collision)
болмайды.Үлкен
жүктемеде тұрақты
жұмыс істейді.
Желідегі бір ғана компьютер
өшсе, бүкіл жүйе
байланыссыз қалады.
Read/write кабель үзілісіне
сезімтал.Конфигурацияны
өзгерту қиын.

9.

IEEE 802.3 ( Ethernet ) стандарттары . Негізгі мүмкіндіктер
Негізгі мүмкіндіктері мен қағидаттары
CSMA/CD протоколы: Мәліметтерді таратпас
бұрын арнаның бос екенін тексереді және
қақтығыстарды (коллизияларды) анықтап,
шешеді.
Топологиялар: Бастапқыда «ортақ шина» және
«жұлдыз» топологияларын қолданды, қазіргі
уақытта коммутаторлар арқылы «жұлдыз» және
«кеңейтілген жұлдыз» кеңінен қолданылады.
Кадр форматы: Ақпаратты белгілі бір
құрылымдағы пакеттерге (кадрларға) бөліп
жібереді.
Масштабталуы: Жылдамдығы 10 Мбит/с-тан
(классикалық Ethernet) бастап 100 Гбит/с және
одан да жоғары жылдамдыққа дейін дамыды.
Физикалық ортаның әртүрлілігі: Коаксиалды
кабель, бұралған жұп (витая пара) және
талшықты-оптикалық кабель арқылы жұмыс істей
алады.
Негізгі эволюциялық модификациялары
10BASE-T: Бұралған жұп кабелі арқылы 10 Мбит/с жылдамдық.
IEEE 802.3u (Fast Ethernet): 100 Мбит/с жылдамдықты қамтамасыз етеді.
IEEE 802.3z (Gigabit Ethernet): 1 Гбит/с жылдамдыққа дейін ұлғайтылды.
Жоғары жылдамдықты стандарттар: 10G, 40G, 100G және одан жоғары
Ethernet түрлері үлкен дата-орталықтарда қолданылады

10.

IEEE 802.11 (Wi-Fi)
стандарттары — сымсыз жергілікті
желілерді (WLAN) құруға арналған
халықаралық техникалық нормалар
жиынтығы. Олар уақыт өте келе
жылдамдықты
арттыру,
жиілік
ауқымын кеңейту және байланыс
тұрақтылығын жақсарту бағытында
дамып келеді.

11.

Стандарт Маркетингтік
атауы
атауы
Шыққан
жылы
Жиілік
диапазоны
(Гц)
Макси
малды
жылда
мдығы
802.11b
Wi-Fi 1
1999
2.4 ГГц
11
Мбит/с
802.11a
Wi-Fi 2
1999
5 ГГц
54
Мбит/с
802.11g
Wi-Fi 3
2003
2.4 ГГц
54
Мбит/с
802.11n
Wi-Fi 4
2009
2.4 және 5 ГГц 600
Мбит/с
802.11ac
Wi-Fi 5
2014
5 ГГц
802.11ax
Wi-Fi 6 / 6E
2019/202 2.4, 5 және 6
1
ГГц
9.6
Гбит/с
802.11be
Wi-Fi 7
2024
2.4, 5 және 6
ГГц
46
Гбит/с
6.7
Гбит/с
Негізгі ерекшелігі /
Технологиясы

12.

Нақты желі топологияларын талдау
Желі топологиясы — бұл компьютерлердің, кабельдердің және басқа желілік құрылғылардың бірбірімен қалай байланысатынын көрсететін желінің физикалық немесе логикалық схемасы. Нақты
желілерде таза күйіндегі бір ғана топология сирек кездеседі; көбінесе олардың комбинациясы
қолданылады.
Физикалық топология
Құрылғылардың шын мәнінде қалай қосылғанын көрсетеді.
Яғни:
• қай компьютер қай кабельге қосылған;
• кабель қайда орналасқан;
• коммутатор қай жерде тұр.
Мысал:
5 компьютердің барлығы бір коммутаторға кабельмен қосылған → физикалық жағынан
жұлдызша
.
Логикалық топология
Ақпараттың желі ішінде қалай жүретінін көрсетеді.
Яғни:
• мәлімет қай құрылғыдан шығады;
• қай құрылғыға барады;
• желі арқылы қандай бағытпен өтеді.

13.

Бақылау сұрақтары
Тақырып: «Желі топологиясы»
Желі топологиясы дегеніміз не және ол қандай мақсатта қолданылады?
Физикалық және логикалық топологияның айырмашылығын түсіндіріңіз.
Шина топологиясының құрылымы қалай ұйымдастырылады?
Шина топологиясының негізгі артықшылықтары мен кемшіліктері қандай?
Жұлдызша топологиясы қалай ұйымдастырылады және оның басты ерекшелігі неде?
Жұлдызша топологиясында коммутатордың атқаратын қызметі қандай?
Сақина топологиясының құрылымы мен жұмыс істеу принципін түсіндіріңіз.
Сақина топологиясының қандай артықшылықтары мен кемшіліктері бар?
Шина, жұлдызша және сақина топологияларының негізгі айырмашылықтарын
салыстырыңыз.
• Желі топологиясын таңдауға қандай факторлар әсер етеді?