Kompiuterių tinklas

Kompiuterių tinklas – tarpusavyje sujungtų savarankiškų kompiuterių aibė. Kompiuteriai tarpusavyje sujungti, jei jie gali keistis informacija. Sujungimo būdas (laidas, infraraudonieji spinduliai, mikrobangos) nėra svarbu. Nepriklausomi kompiuterių tinklai, kai visi kompiuteriai yra lygiaverčiai, nė vienas sistemos kompiuteris negali priverstinai valdyti kito.

 Klasifikavimas 
Pagal naudojimo paskirtį kompiuterių tinklas gali būti:

 Uždarasis (private network), aptarnaujantis konkrečios organizacijos informacinius mainus.
 Viešasis (public network), už nustatytą mokestį teikiantis savo abonentams įvairias informacinių komunikacijų paslaugas, tarp jų ir telefoninį, kompiuterinį bei videoryšį.
 Tarptautinis (international network), palaikantis vartotojų tarpkontinentinius ryšius povandeniniais kabeliais ir palydovinio ryšio sistemomis.

Pagal architektūrinį išsidėstymą kompiuterių tinklas gali būti:

 Žvaigždinis (star network), kai prie vieno centrinio kompiuterio atskiromis linijomis jungiami pavieniai terminalai, įvairūs išoriniai įrenginiai (spausdintuvai, braižytuvai) arba kiti kompiuteriai.
 Magistralinis (bus network), kai visi tinklo kompiuteriai ir išoriniai įrenginiai jungiami prie vienos ryšio magistralės.
 Žiedinis (ring network). Tai magistralinis tinklas su uždara ryšio magistrale.

 Pagal dydį (aprėptį) 
Pagal dydį (aprėptį) tinklai skirstomi į PAN, LAN, MAN ir WAN.

 PAN 
Asmeninis tinklas (PAN – ) – kompiuterių tinklas, naudojamas bendrauti tarp kompiuterių ir skirtingų informacinių technologinių įrenginių, esančių šalia vieno asmens. Kai kurie PAN naudojamų įrenginių pavyzdžiai: asmeniniai kompiuteriai, spausdintuvai, fakso aparatai, telefonai, delniniai kompiuteriai, skaitytuvai ir kompiuterinių žaidimų konsolės. PAN gali apimti laidinius ir belaidžius įrenginius. PAN išsidėstymo sritis siekia 10 metrų. Laidinis PAN paprastai sukuriamas naudojant USB ir FireWire jungtis, o Bluetooth ir infraraudonųjų spindulių ryšiu paprastai sudaromas belaidis PAN.

 LAN 
Vietinis tinklas (LAN – ) – uždaras tinklas, aptarnaujantis mažoje teritorijoje esančius vienos organizacijos vartotojus, sujungtus telefoninio, kabelinio arba optinio ryšio kanalais (didžiausias atstumas tarp vartotojų – kelios dešimtys kilometrų). Jame paprastai naudojama speciali ryšio įranga, o ne modemai ar kitos ryšio priemonės. Toks tinklas gali būti sujungtas su kitais vietiniais tinklais bendros paskirties arba jam skirtomis ryšio linijomis;

 MAN 
Municipalinis tinklas (MAN – ) – tinklas įvairiomis ryšio linijomis jungiantis kompiuterių vartotojus didelėje teritorijoje (rajone, mieste).

 WAN 
Globalusis tinklas (WAN - ) – ryšio kanalais sujungtų mažesnių tinklų visuma.

 Žvaigždinis tinklas 
Tai viena labiausiai paplitusių kompiuterio tinklo konfigūracijų. Visi įrenginiai, jungiami prie centrinio kompiuterio, yra vadinami mazgais (nodes). Toks tinklas naudojamas, kai dideliam vartotojų skaičiui reikia dalytis dideliais skaičiavimo pajėgumais. Žvaigždinio tinklo kompiuteris valdo duomenų srautus tarp atskirų tinklo mazgų.

Kai dauguma tinklo mazgų yra terminalai, centrinis greitaeigis didysis kompiuteris (mainframe) vadinamas valdančiuoju kompiuteriu (host computer). Kai tinklo mazgai yra asmeniniai kompiuteriai, centrinis kompiuteris paprastai esti mikrokompiuteris, turintis didelės talpos diskus, kurie naudojami mazgų informacijai saugoti. Tokio tipo centrinį kompiuterį galima vadinti bylų baze (file server).

Esminis tokio tinklo privalumas yra tas, kad keli mazgai vienu metu gali naudotis centriniu kompiuteriu. Tačiau jeigu jo darbas dėl kurių nors priežasčių sutrinka, tai sutrinka ir viso tinklo darbas, nes tinklo mazgai tiesiogiai tarpusavyje sujungti.

Iš kelių pavienių žvaigždinių tinklų sudarius vieną kelių lygių sistemą, gaunamas vadinamasis hierarchinis tinklas (hierarchical network). Tokie tinklo aukštesniojo lygio mazgai yra žemesniojo lygio kompiuteriai.

 Magistralinis tinklas 
Dauguma vietinių tinklų yra magistraliniai arba žiediniai. Visi magistralinio tinklo kompiuteriai sujungiami viena magistrale – susuktų laidų pora, koaksialiniu arba optiniu kabeliu. Magistralėje vienu metu gali būti tik vieno kompiuterio siunčiama informacija. Galimi du kompiuterio prijungimo prie magistralės būdai: centralizuotas ir laisvas.

Pirmuoju būdu, kuris yra tipiškas vietiniams tinklams, vienas tinklo kompiuteris išskiriamas kaip vedantysis (boss computer), kuris pagal nustatytą algoritmą sprendžia ir duoda nurodymus, kada ir kas gali jungtis prie magistralės.
Antrojo, dar vadinamo „tuščio lango“ jungimo būdo (CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access with Colosion Detection) esmė yra tokia:
 Kiekvienas kompiuteris per magistralę gali „girdėti“ visus kitus tinklo kompiuterius.
 Jeigu magistralėje yra „tuščias langas“, t. y., niekas nesiunčia informacijos, galima pradėti siųsti savąją. Jeigu magistralė užimta, reikia laukti, kol „tuščias langas“ atsiras.
 Vienu metu „tuščią langą“ gali užfiksuoti keli kompiuteriai, todėl tuo pačiu metu magistralėje gali atsirasti duomenys, keliaujantys iš kelių šaltinių.
 Informacija siunčiama porcijomis, po kiekvienos jų „išklausant“ magistralę: jeigu joje yra tik siunčiama informacija, galima siųsti sekančią porciją, jeigu magistralėje informacijos yra daugiau, negu buvo išsiųsta, vadinasi, tuo pačiu metu dirbo ne vienas siuntėjas, ir anksčiau siųstą porciją reikės pakartoti aptikus kitą „tuščią langą“.

Vienas iš plačiau naudojamų magistralinių tinklų yra Ethernet. Tai JAV kompanijų Dec, Intel ir Xerox idėjų, pasiūlytų dar 1974 m., realizacija, kuriai labai artimas ISO DIS 8802.3 standartas, nustatantis mechanines ir elektrines fizinio informacijos perdavimo charakteristikas. Kad įvairių gamintojų sukurti įrenginiai galėtų dirbti drauge Ethernet tinkle, jiems nustatyti gana griežti reikalavimai ir apribojimai:
 Perdavimo greitis – 10 Mbps
 Kompiuteriai nuo magistralės gali būti ne toliau, kaip už 50 metrų.
 Magistralė gali būti sudaryta iš atskirų segmentų, kurių kiekvieno ilgis neviršija 2500 metrų.
 Tarp bet kurių tinklo kompiuterių gali būti ne daugiau 5 magistralės segmentų.
 Viename tinkle gali būti iki 1024 kompiuterių.
 Tinkle galima naudoti vieną iki 1000 metrų ilgio ryšio liniją su signalų stiprintuvais abiejuose galuose, jeigu bendras šios linijos ir prijungtos magistralės ilgis neviršija 2500 metrų.

 Žiedinis tinklas 
Tokio tinklo magistralėje kiekvienas kompiuteris yra įjungtas taip, kad galėtų ne tik siųsti ir priimti jam skirtą informaciją, bet ir retransliuoti toliau tą jos dalį, kuri adresuota ne jam. Tam, kad, sugedus kuriam nors kompiuteriui, žiedinis ryšys nenutrūktų, retransliavimo stiprintuvai paprastai atskiriami nuo paties kompiuterio. Paprasčiausiu atveju žiediniame tinkle būtų galima dirbti „tuščio lango“ būdu. Tačiau tik tol, kol kuris nors siuntėjas apsirikęs nurodys tinkle nesančio gavėjo adresą. Tuomet informacija keliaus ratu – kiekvienas kompiuteris ją vis perdavinės sekančiam. Šis atvejis rodo, kad tokiame tinkle reikalingas tam tikras centralizuotas valdymas – kažkas turi sekti ir pašalinti „niekieno“ informaciją ir pranešti apie tai siuntėjui.

Praktikoje naudojami keli žiedinio tinklo variantai. Populiariausieji jų – tai Kembridžo žiedas (Cambridge ring) ir žymėtasis žiedas (Token ring).

Kembridžo žiedo esmė yra ta, kad tinkle keliauja tik vienas fiksuoto dydžio informacijos minipaketas, atliekantis voko vaidmenį. Kiekvienas žiedo kompiuteris, gavęs tokį voką, patikrina nurodytą gavėjo adresą. Jeigu informacija adresuota jam, ji perskaitoma. Jeigu tas kompiuteris turi siunčiamos informacijos, ji „įdedama“ į voką ir „užrašomas“ naujas gavėjo adresas, jeigu ne – žiedo kaimynui perduodamas tuščias vokas. Visais atvejais informaciją galima persiųsti tik turint tuščią voką. Voko judėjimą kontroliuoja specialus kompiuteris, vadinamas monitoriumi, kuris ir pašalina „niekieno“ laiškus, informuodamas apie tai siuntėjus.

Žymėtasis žiedas sukurtas apie 1986 metais IBM kompanijoje ir skirtas asmeniniams kompiuteriams. Tokiame žiede keliauja ne vokas, o žymė – leidimas perduoti informaciją. Tik gavus šią žymę, informacija gali būti siunčiama gavėjui. Aišku, kad siunčiant „nesiklausoma“ magistralės, nes žiede yra tik viena žymė, o tai reiškia, kad tuo pačiu metu informaciją gali siųsti tik vienas tinklo abonentas. Perdavus visus duomenis, žymė siunčiama žiedo kaimynui. Panašiai kaip Kembridžo žiede, vienas kompiuteris čia seka žymės judėjimą bei naikina nesančių adresatų informaciją.

Kadangi žiediniuose tinkluose vienas kompiuteris turi atlikti centralizuoto valdymo funkcijas, tinklų darbo patikimumą lemia monitorių darbas.

 Globalinis tinklas 
Šį tinklą sudaro mažesnių (vietinių) tinklų visuma. Vietiniai tinklai (toliau jie vadinami globaliojo tinklo sistemomis) tarpusavyje gali skirtis technine bei programine įranga. Todėl labai svarbu užtikrinti vienodą informacijos supratimą visose tinklo sistemose.

Du nutolę vartotojai gali bendrauti dviem būdais: persiųsti informaciją tiesiogiai sujungtomis fizinio ryšio grandinėmis arba perduodami ją atskiromis porcijomis per tarpines tinklo sistemas. Pagal tai globalieji tinklai skirstomi į komutuojamųjų grandinių tinklus (Circuit Switched Networks) ir komutuojamųjų paketų tinklus (Packet Switched Networks).

Ryšio seansas komutuojamųjų grandinių tinkle yra tapatus telefoniniam dviejų abonentų pokalbiui. Linijos naudojimo intensyvumas ir ja perduodamos informacijos turinys priklauso tik nuo dialogo dalyvių. Aišku, kad abiejų galų siuntimo ir priėmimo įranga turi būti suderinta, o abonentai turi abiem suprantamą kalbą. Didžiausias tokio tinklo privalumas yra duomenų perdavimo operatyvumas, nes nėra informacijos keitimų. Trūkumai yra šie: gali bendrauti tik identiškų tinklo sistemų abonentai, ryšio linija gali būti neefektyviai naudojama.

Ryšį komutuojamųjų paketų tinklu galima palyginti su abipusiu telegramų siuntinėjimu. Perduodant duomenis turi būti žinomas gavėjo adresas. Skirtingos tinklo sistemos gali naudoti skirtingas adresavimo formas ir duomenų vaizdavimo pavidalus. Tačiau kiekvienoje sistemoje tai turi būti suderinta, pakeičiant gaunamą informaciją į sistemoje priimtą išraišką. Šias funkcijas atlieka tarp skirtingų sistemų esančios sąsajos (gateway). Visa perduodama informacija yra skaidoma į atskirus blokus, vadinamus paketais. Kiekviename jų yra gavėjo adresas ir duomenys. Visuose tinklo mazguose tikrinami paketų adresai, pagal kuriuos nustatoma, kuris paketas į kurį mazgą turi būti perduotas. Tokiu būdu paketai gali keliauti per sistemas tol, kol pasieks adresatą. Pagrindinis komutuojamųjų paketų tinklo privalumas yra tas, kad jame gali bendrauti visiškai skirtingų tinklo sistemų abonentai. Be to, tinklo įranga užtikrina efektyvų ryšio kanalo naudojimą, nes jis užimamas tik tuomet, kai perduodami duomenys. Natūralu, kad informacija tokiame tinkle bus perduodama lėčiau negu komutuojamųjų grandinių tinkle, nes, persiunčiant per skirtingas tinklo sistemas, ją reikia transformuoti.

Komutuojamųjų paketų tinklai yra paplitę visame pasaulyje: JAV – tinklai Telenet, Tymnet; Europos Sąjungoje – tinklas Euronet; Skandinavijoje – tinklai Datapak, Telepak, Finnpak. Šioje srityje lietuviai neatsiliko – 1992 metais buvo pradėtas kurti akademinių organizacijų tinklas Litnet, metų pabaigoje jungęs tris vietinius tinklus – Mokslų Akademijos, Kauno technologijos universiteto ir Vilniaus universiteto. Dažniausiai tokie tinklai turi sąsajas su kitais globaliniais tinklais.

 Internetas 
Absoliučiai didžiausias pasaulyje kompiuterinis tinklas yra internetas, kurio abonentais yra per 100 milijonų abonentų visame pasaulyje. Internetui paprastai nepriskiriami komerciniai tinklai, t. y., ta dalis pasaulio kompiuterių tinklo, kurioje informacija ir kitos paslaugos perkamos ir parduodamos. Tai lyg ir biblioteka, kurioje skaitytojo mokestis priklauso nuo perskaitytų (arba parsineštų namo) knygų skaičiaus ir laiko, praleisto bibliotekoje. Tačiau komercinių tinklų vartotojai gali patekti į internetą ir tapti jo vartotojais. Ir priešingai, interneto vartotojas, sumokėjęs už komercinio tinklo paslaugas, gali iš interneto patekti į komercinį tinklą.

Į internetą įsijungęs kompiuterių tinklas arba tiesiog atskiro kompiuterio šeimininkas kuria savo bibliotekas ir kitas paslaugas, jas dalija savo ir apskritai viso interneto vartotojams. Savo ruožtu šio tinklo (ar pavienio kompiuterio) vartotojai nemokamai naudojasi kituose tinkluose sukaupta informacija. Tiesa, reikia mokėti už naudojimąsi telefono linijomis, taip pat – už kompiuterių tinklą aptarnaujančios organizacijos darbą. Tačiau pati informacija, kaip ir jos apdorojimo bei paieškos sistemos, yra nemokama.

Internetas – tai beveik visas pasaulio šalis apimantis reiškinys, turintis tik sąlyginį vadovavimą. Lietuvoje taip pat yra tarnybinės stotys – interneto paslaugų tiekėjai.

Internetas atsirado kaip vyriausybės remiamas projektas, skirtas operatyviam keitimuisi moksline informacija. Ši informacijos pasidalijimo dvasia yra vyraujanti tema internete, tačiau internetas dažnai naudojamas tiesiog savo informacijos paskleidimui, tikintis susilaukti dėmesio. Čia galima būtų paminėti pradedančiuosius rašytojus ir dar nesusilaukusius pripažinimo muzikinių kūrinių autorius bei atlikėjus.

Internetas, be abejo, atveria naujas galimybes verslui. Tūkstančiai organizacijų leidžia nemokamai naudoti jų informaciją, siekdamos populiarinti savo veiklą. Kasdien augančios interneto galimybės ir komercinės informacijos paslaugos daro labai didelį poveikį mūsų informacinės visuomenės formavimuisi.

Internetas yra pasaulinis kompiuterių tinklas, kuris jungia dešimtis tūkstančių lokalių kompiuterių tinklų, milijonus kompiuterių ir dar daugiau vartotojų kiekvienoje šalyje. Juo gali naudotis vartotojai, turintys personalinius kompiuterius ir ryšio su internetu priemones. Kai vartotojas prisijungia prie Interneto, jo kompiuteris tampa tinklo dalimi, ir tada galima betarpiškai pasinaudoti daugeliu pasaulinio kompiuterių tinklo paslaugų. Internetas šiuo metu yra labiausiai paplitusi greito susisiekimo su toliau esančiu asmeniu priemonė.

 VPN 

 Protokolas 
Plačiau skaitykite straipsniuose apie protokolus

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet protocol) – pagrindinis interneto protokolas (taisyklių visuma), apibrėžiantis adresavimą tinkle, informacijos perdavimo tinklais taisykles, paketų dydį ir kitą tarnybinę informaciją.

Kiekvienas kompiuteris ar įrenginys, dirbantis su TCP/IP protokolu, turi savo IP adresą. Kadangi TCP/IP protokolų šeimoje adresavimas vyksta IP protokole, kompiuterio adresas vadinamas IP adresu, nors vartojamas terminas ir TCP/IP adresas.

Remiantis paskirties vietos IP adresu atliekamas paketų maršrutizavimas. IP adresas yra 32 bitų arba 4 baitų ilgio. IP adresas turi bent dvi dalis: adreso dalis, skirta tinklų adresavimui, ir adreso dalis, skirta kompiuterių adresavimui. Adresai gali būti užrašomi dvejetainėje, dešimtainėje, šešioliktainėje ar dešimtainėje su tašku sistemose. IP adresas gali turėti dar vieną dalį – potinklio dalį.

 Šaltiniai