Vietiniai kompiuterių tinklai

(Local Area Networks, LAN). Vietinis kompiuterių tinklas (VKT) – tai uždaras tinklas viename pastate ar keliuose pastatuose iki kelių kilometrų dydžio. Jie plačiai naudojami sujungti kompiuterius įmonėse, organizacijose ar firmose. Tai leidžia bendrai naudoti įrenginius (pvz., spausdintuvus) ir informaciją. VKT skiriasi nuo kitų tinklų trimis parametrais: dydžiu, duomenų perdavimo technologija ir topologija. 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.

VKT yra riboto dydžio, o tai reiškia, kad yra iš anksto žinoma perdavimo laiko maksimali reikšme. Šios laiko ribos žinojimas leidžia naudoti tam tikrus tinklų projektavimo metodus, kurie kitu atveju yra negalimi. Be to, tai supaprastina tinklų valdymą. VKT dažniausiai naudoja vieno kabelio informacijos perdavimo technika. Prie jo yra prijungiami visi tinklo kompiuteriai. Paprastai VKT dirba nuo 10 iki 100 Mbps greičiu, turi mažą vėlinimą (dešimtys mikrosekundžių) ir daro mažai klaidų. Naujesni VKT gali dirbti ir didesniu, nei 100 Mbps greičiu. Pagal tradiciją duomenų perdavimo greitis linijoje matuojamas megabitais per sekundę (Mbps). Megabitas yra 1 000 000 bitų, o ne 1 048 576 (220) bitų.

VKT naudojamos įvairios kompiuterių sujungimo schemos – topologijos. Dauguma vietinių tinklų yra magistraliniai arba žiediniai. Pastaruoju metu plačiai naudojama ir žvaigždės topologija. Visi magistralinio (bus) tinklo kompiuteriai sujungiami viena magistrale – susuktų laidų pora, koaksialiniu arba optiniu kabeliu. Tai pasyvinė topologija – joje nenaudojami jokie signalą stiprinantys ir jo formą atstatantys įrenginiai. Todėl šis tinklas nebrangus, jį gan paprasta įrengti. Tinka namams arba mažiems ofisams. Tokiame tinkle duotu laiko momentu vienas kompiuteris yra vadovaujantis ir jis gali siųsti duomenis. Visi kiti kompiuteriai tuo metu turi susilaikyti nuo siuntimo. Reikalingas tam tikras arbitražinis mechanizmas, kad būtų galima išspręsti problemą, kai dar vienas ar keli kompiuteriai nori siųsti kartu. Šis mechanizmas gali būti centralizuotas arba paskirstytas.
Kita transliavimo sistema yra žiedinis tinklas (ring). Žiedo topologija išsivystė iš paprasčiausio vieno lygio (peer-to-peer) tinklo. Tokiame tinkle kompiuteriai sujungti su dviem artimiausiais kaimynais ir perdavinėja signalą viena kryptimi, jį sustiprindami ir atstatydami formą. Todėl ši topologija yra aktyvinė. Čia kompiuteris, norintis siųsti duomenis, pirmiausiai lakia, kol žiedas bus laisvas, o po to pasiunčia paketą sekančiam kompiuteriui, pastarasis sekančiam ir taip ratu, kol informacija grįžta siuntėjui. Gavėjas pasilieka duomenų kopiją, kai tuo tarpu kiti kompiuteriai tik persiunčia informacija. 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. Kad sugedus kuriam nors kompiuteriui, žiedinis ryšys nenutrūktų, retransliavimo stiprintuvai paprastai atskiriami nuo paties kompiuterio. Jei kuris nors siuntėjas apsirikęs nurodys tinkle nesančio gavėjo adresą, tai 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, 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 atpažinimo ženklas (token) – leidimas perduoti informaciją. Tik gavus šią žymę, informacija gali būti siunčiama gavėjui. 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.

Žvaigždės topologijos tinkle visi kompiuteriai prijungiami atskiromis linijomis prie centrinio įrenginio – koncentratoriaus (hub), ir gali nepriklausomai vienas nuo kito naudotis perdavimo terpe. Šiuo atveju dalinamasi tik centrinio įrenginio greitaveikos resursais. Šiuo metu tai dominuojanti tinklo topologija. Ji lengvai paverčiama į loginį žiedą ar loginę magistralę. Paskutiniu metu iš bazinės žvaigždės topologijos išsivystė didesnę greitaveiką bei saugumo lygį užtikrinanti komutuojamos žvaigždės topologija (switched topology). Joje vietoj paprasto koncentratoriaus naudojamas intelektualus komutatorius, kuris atpažįsta įrenginių loginius adresus ir dviem bendraujantiems sudaro uždarą fizinį kanalą, tuo išlaisvindamas visą likusį tinklą kitiems kompiuteriams. Tai keletą kartų padidina tinklo greitaveiką.

Atskirus tinklo segmentus galima vėl sujungti, panaudojant vieną iš anksčiau paminėtų topologijų. Taip gaunami kompleksiniai junginiai: hierarchiniai žiedai, hierarchinės žvaigždės, žvaigždės-magistralės ar medžio topologijos.
Transliacijos tinklai toliau gali būti skirstomi į statinius ir dinaminius, priklausomai nuo to, kaip kanalas yra paskirstomas. Statinis paskirstymas paskirsto kanalą vienodais laiko tarpais kiekvienam kompiuteriui, kuris gali siųsti informaciją tik tada, kuomet ateina jo laikas. Toks paskirstymas mažina kanalo pralaidumą, jei kompiuteris neturi ką siųsti, kai ateina jo laikas, dėl to dauguma sistemų stengiasi paskirstyti kanalą dinamiškai.

Dinaminis paskirstymo metodas įprastiniam kanalui yra arba centralizuotas, arba decentralizuotas. Centralizuotame kanalo paskirstymo metode yra vienas vadovaujantis įrenginys, kuris nustato, kas siųs sekantis. Jis gali daryti tai pagal pateiktus pageidavimus ir pagal specialius algoritmus. Decentralizuotame kanalo paskirstymo metode nėra arbitro, kiekvienas kompiuteris pats nusprendžia, kada siųsti informacija ir kada ne. Specialus algoritmai neleidžia susidaryti chaosui tokiu atveju.