Роздрукувати сторінку
Главная \ Методичні вказівки \ Методичні вказівки \ 1015 Робочий зошит з основ інформатики та комп’ютерних технологій, Тема 9 Введення в комп’ютерні мережі, НУДПСУ, КФЕК НУДПСУ

Робочий зошит з основ інформатики та комп’ютерних технологій, Тема 9 Введення в комп’ютерні мережі, НУДПСУ, КФЕК НУДПСУ

« Назад

Тема 9. Введення в комп’ютерні мережі

9.1. Еволюція комп’ютерної технології

Концепція обчислювальних мереж є логічним результатом еволюції комп’ютерної технології. Перші комп’ютери 50-х років — великі, громіздкі і дорогі — призначалися для дуже невеликої кількості обраних користувачів. Такі комп’ютери не призначалися для інтерактивної роботи користувача, а використовувалися в режимі пакетної обробки.

Що ж таке пакетна обробка?

Системи пакетної обробки, як правило, будувалися на базі мейнфрейма — потужного і надійного комп’ютера універсального призначення. Користувачі готували перфокарти, які містили в собі дані і команди програм, а потім передавали їх в обчислювальний центр. Оператори вводили ці карти в комп’ютер, а роздруковані результати користувач міг отримати тільки наступного дня. Пакетна обробка давала можливість ефективно використовувати обчислювальну потужність комп’ютера, але користувачеві це було досить незручно, тому що він не міг сам особисто керувати процесом обробки своїх даних.

Таку можливість надає тільки інтерактивний режим роботи на ЕОМ (тобто режим діалогу).

У 60-ті роки почали розвиватися інтерактивні багатотермінальні системи розподілу часу. У таких системах комп’ютер надавався у розпорядження одночасно декільком користувачам. Кожний користувач за допомогою окремого терміналу мав можливість вести діалог з комп’ютером. Термінали вийшли за межі обчислювального центру, і хоча обчислювальна потужність залишалася повністю централізованою, деякі функції — такі як введення та виведення даних — стали розподіленими. Такі багатотермінальні централізовані системи зовні були дуже схожі з локальними обчислювальними мережами. Справді, у користувача створювалася повна ілюзія одноособового володіння комп’ютером, але все ж таки зберігався централізований характер обробки даних.

Але поява багатотермінальних систем не вирішувала питання об’єднання комп’ютерів, які знаходилися на великій відстані. А така потреба ставала все більш актуальною. Почалося  все з вирішення більш простої задачі — доступу до комп’ютера з терміналів, віддалених від нього на багато сотень, а то і тисяч кілометрів. Термінали з’єднувалися з комп’ютерами через телефонні мережі зв’язку за допомогою модемів. Потім з’явилися системи, в яких поряд з віддаленими з’єднаннями типу “термінал-комп’ютер” були реалізовані і віддалені зв’язки типу “комп’ютер-комп’ютер”. Комп’ютери отримали можливість обмінюватися даними в автоматичному режимі, що, власне, і є базовим механізмом будь-якої обчислювальної мережі. Таким чином, хронологічно першими з’явились глобальні обчислювальні мережі.

На початку 70-х років з’явились великі інтегральні схеми. Їх порівняно невелика вартість і високі функціональні можливості привели до створення міні-комп’ютерів, які стали реальними конкурентами мейн-фреймів. Міні-комп’ютери виконували задачі керування технологічним обладнанням, складами та інші задачі на рівні підрозділів підприємства. Таким чином, виникла концепція розподілу комп’ютерних ресурсів по всьому підприємству. Але всі комп’ютери однієї організації, як і раніше, продовжували працювати автономно.

Йшов час, потреби користувачів обчислювальної техніки зростали, їм стало недостатньо власних комп’ютерів, вони вже хотіли отримати можливість обміну даними з іншими розташованими поблизу комп’ютерами. У відповідь на цю потребу підприємства і організації почали об’єднувати свої міні-комп’ютери разом і розробляти програмне забезпечення, необхідне для їх взаємодії. У результаті з’явилися перші локальні обчислювальні мережі (ЛОМ).

У середині 80-х років з’явилися стандартні технології об’єднання ком­п’ютерів у мережу — Ethernet, Arcnet, Token Ring. Потужним поштовхом для їх розвитку стали персональні комп’ютери. Швидкість передачі даних по мережі становила до 10 МБіт/с. Розробники глобальних мереж мали змогу тільки мріяти про такі швидкості — їм доводилося користуватися тими каналами зв’язку, які були в наявності, а саме телефонними каналами зв’язку, які погано пристосовані для високошвидкісної передачі даних. Швидкість у 1200 біт/с була для них хорошим показником.

Сьогодні обчислювальні мережі продовжують розвиватися. Розрив між глобальними і локальними мережами постійно скорочується в основному за рахунок появи високошвидкісних територіальних каналів зв’язку, які не поступаються якістю кабельним системам локальних мереж. У глобальних мережах з’являються служби доступу до ресурсів, такі ж зручні і прозорі, як і служби локальних мереж. Подібні приклади у великій кількості демонструє найпопулярніша глобальна мережа — Internet.

Змінюються також і локальні мережі. Завдяки сучасному комунікаційному обладнанню з’явилась можливість створення великих корпоративних мереж, які нараховують тисячі комп’ютерів і мають складну структуру. Відродилась зацікавленість великими комп’ютерами, які почали повертатися в корпоративні обчислювальні системи, але повноправні потужні мережеві вузли.

Виникла ще одна важлива тенденція, яка стосується як глобальних, так і локальних мереж. У мережах почалась обробка голосу, відеозображення, малюнків. Складність передачі такої інформації по мережі пов’язана з її чутливістю до затримок передачі, а затримки призводять до перекручування інформації. Сьогодні такі проблеми вирішуються різними способами, у тому числі і за допомогою спеціальної технології АТМ.

Завдання

Впишіть пропущені слова та словосполучення

1. Мейнфрейм — це ... .

2. Інтерактивний режим роботи на ЕОМ надає можливість ... .

3. Хронологічно першими з’явилися ... комп’ютерні мережі.

4. Перші локальні обчислювальні мережі були побудовані на базі ... комп’ютерів.

5. У середині 80-х років з’явилася ... —Ethernet.

9.2. Особливості локальних, глобальних, міських та корпоративних мереж

До локальних мереж (Local Area Networks – LAN) належать мережі комп’ютерів, які розташовані на невеликій території (у радіусі не більше 1—2 км). Локальна мережа являє собою комунікаційну систему, що належить одній організації. Завдяки невеликим відстаням у локальних мережах є можливість використання відносно дорогих, але високоякісних ліній зв’язку, які дозволяють досягати високих швидкостей обміну даними (100 Мбіт/с).

Глобальні мережі (Wide Area Networks – WAN) об’єднують територіально рознесені комп’ютери, які можуть знаходитися в різних містах і навіть країнах. У зв’язку з тим, що проведення високоякісних ліній зв’язку на великі відстані коштує дуже дорого, в глобальних мережах часто використовуються вже існуючі і первинно призначені зовсім для інших цілей лінії зв’язку. Наприклад, значна кількість глобальних мереж будуються на основі телефонних каналів загального призначення.

Міські мережі (Metropolitan Area Networks – MAN) є менш розповсюдженим типом мереж. Вони з’явились зовсім недавно і призначені для обслуговування території великого міста — мегаполіса. Ці мережі займають проміжне положення між локальними і глобальними мережами, використовують цифрові магістральні лінії зв’язку зі швидкостями від 45 МБіт/с і призначені для зв’язку локальних мереж у межах міста, а також об’єднання локальних мереж з глобальними.

Корпоративні мережі — це мережі  в масштабі одного підприємства. Вони об’єднують велику кількість комп’ютерів на всіх територіях окремого підприємства. Вони можуть покривати місто, регіон і навіть континент. Число користувачів і комп’ютерів може вимірюватися тисячами, а відстані між  мережами окремих територій можуть бути такими, що необхідним буде використання глобальних зв’язків. Тобто для корпоративної мережі характерними є:

- масштабність — тисячі комп’ютерів, сотні серверів, великі обсяги даних, що зберігаються і передаються по лініях зв’язку;

- висока ступінь гетерогенності — різні типи комп’ютерів, комуніка­ційного обладнання, операційних систем;

- застосування глобальних зв’язків — філіали об’єднуються за допомогою телекомунікаційних засобів, у тому числі телефонних каналів, радіоканалів, супутникового зв’язку.

9.3. Вимоги до сучасних комп’ютерних мереж

Головною вимогою є виконання мережею її основної функціїзабезпечення користувачів потенційною можливостю доступу до розподілених ресурсів усіх комп’ютерів, об’єднаних у мережу.

Всі інші вимоги:

продуктивність;

надійність;

сумісність;

розширюваність і масштабованість — пов’язані з якістю виконання цієї головної задачі.

Існує декілька характеристик продуктивності мережі:

— час реакції;

— пропускна спроможність;

— затримка передачі даних.

Час реакції визначається як інтервал часу між виникненням запиту користувача до будь-якої мережевої служби і отриманням відповіді на цей запит.

Пропускна спроможність відображає обсяг даних, який передається мережею за одиницю часу. Вимірюється або в бітах за секунду, або в пакетах за секунду.

Затримка передачі визначається як затримка між моментом надходження пакета даних на вхід якого-небудь мережевого пристрою і моментом появи його на виході цього пристрою.

Мережу можна вважати надійною, якщо вона може бути використаною протягом досить тривалого періоду часу. Крім того, вона має забезпечити збереження даних і захист їх від перекручувань, а також бути спроможною захистити дані від несанкціонованого доступу.

Сумісність означає, що мережа здатна включати в себе різноманітне програмне і апаратне забезпечення, тобто що в ній можуть співіснувати різні операційні системи і працювати апаратні засоби і додатки від різних виробників.

Розширюваність і масштабованість означає можливість додавання окремих елементів мережі (користувачів, комп’ютерів, додатків), а також нарощування кількості вузлів і відстанню зв’язків. Ці дії не повинні знижувати продуктивність мережі.

Завдання. Об’єднати за допомогою різнокольорових стрілок кожне поняття з визначенням, яке йому відповідає.

  

9.4. Основні програмні та апаратні компоненти мережі

комп’ютерна мережа — це складний комплекс взаЄмопов’Язаних І узгоджено функцІонуюЧих програмних І апаратних компонентІв:

— Комп’ютерІв;

— КомунІкацІйного обладнаннЯ;

— ОперацІйних систем;

— Мережевих додаткІв.

Сьогодні в мережах використовують комп’ютери різних класів — від персональних комп’ютерів до мейнфреймів і супер-ЕОМ. Набір комп’ютерів у мережі має відповідати тим задачам, які розв’язує дана мережа.

Комунікаційне обладнання відіграє в роботі мережі не менш важливу роль, ніж комп’ютери. Це:

- кабельні системи;

- репітери;

- мости;

- комутатори;

- маршрутизотори;

- модульні концентратори.

Мережеві операційні системи (ОС) керують всіма ресурсами мережі.

Домережевих додатків відносять мережеві бази даних, поштові системи, засоби архівування (архівації) даних, системи автоматизації колективної роботи та ін.

9.5. Лінії зв’язку

Будь-яка комп’ютерна мережа повинна забезпечити надійну і швидку передачу дискретних даних по лініях зв’язку.

Лінія зв’язку  в загальному випадку складається з:

— фізичного середовища, по якому передаються електричні інформаційні сигнали;

— апаратури для передачі даних (АПД);

— проміжної апаратури.

Фізичне середовище передачі даних може являти собою кабель, а також земну атмосферу або космічний простір, через які розповсюджуються електромагнітні хвилі. Залежно від середовища передачі даних лінії зв’язку поділяються на такі:

— повітряні;

— кабельні;

— радіоканали наземного та супутникового зв’язку.

Повітряні лінії зв’язку — це неізольовані кабелі, що прокладені між стовпами і висять в повітрі. Традиційно по таких проводах передаються телефонні або телеграфні сигнали, але за відсутності інших можливостей ці лінії використовуються також і для передачі комп’ютерних даних. В наш час провідні (повітряні) лінії зв’язку швидко витісняються кабельними.

Кабельні лінії зв’язку комп’ютерних мереж створюються на основі трьох видів кабелю:

— кабелі на основі кручених пар мідних проводів;

— коаксіальні кабелі з мідною жилою;

— оптоволоконні кабелі.

Кручена пара проводів має назву витої пари. Вита пара існує в двох варіантах: екранованому, коли пара мідних проводів обгортається в ізоляційний екран, і неекранованому, коли ізоляційна обгортка відсутня. Скручування проводів знижує вплив зовнішніх перешкод на корисні сигнали, що передаються по кабелю.

Коаксіальний кабель складається з внутрішньої мідної жили і обплетення, що відокремлюється від жили шаром ізоляції.

Оптоволоконний кабель складається з тонких волокон (5—60 мікрон), по яких передаються світлові сигнали. Це найбільш якісний тип кабелю — він забезпечує передачу даних з високою швидкістю (до 10 ГБіт/с
і вище), до того ж краще за всі типи середовища забезпечує захист даних від зовнішніх перешкод.

Радіоканали наземного і супутникового зв’язку створюються за допомогою передавача і приймача радіохвиль. Існує велика кількість різних типів радіоканалів, які відрізняються частотним діапазоном і дальністю. Супутникові канали і радіозв’язок використовується  найчастіше в тих випадках, коли кабельний зв’язок використати не можна, наприклад, коли канал проходить через малонаселену місцевість, або для зв’язку з мобільним користувачем.

До апаратури передачі даних належать, наприклад, модеми.

Модем — це пристрій, який виконує модуляцію і демодуляцію дискретних сигналів. При модуляції дискретна інформація являє собою синусоїдальний сигнал заданої частоти. Демодуляція — процес зворотного перетворення.

9.6. Загальні принципи побудови комп’ютерної мережі

Комп’ютери, що об’єднані в мережу, часто називають робочими стан­ціями, або вузлами мережі. При об’єднанні комп’ютерів в мережу перш за все необхідно визначити спосіб організації фізичних зв’язків, тобто топологію.

Під топологією комп’ютерноЇ мережІ розумІють конфІгурацІю графа, верхІвкам Якого вІдповІдають комп’ютери мережІ (ІнодІ Інше обладнаннЯ — концентратори), а ребрам — фІзиЧнІ зв’Язки мІж ними.

Повнозв’язкова топологія відповідає мережі, в якій кожний комп’ютер пов’язаний зі всіма іншими. Цей варіант є громіздким і неефективним, використовується рідко.

Топологія “загальна шина” була до недавнього часу  дуже поширеною топологією для локальних мереж. Основні переваги цієї схеми — це дешевизна і простота. А недоліками є низька надійність та невисока продуктивність, тому що при такому підключенні в кожний момент часу тільки один комп’ютер може передавати дані в мережу.

Топологія “зірка” передбачає підключення кожного комп’ютера окремим кабелем до загального пристрою, який називається концентратором і знаходиться в центрі мережі. До функцій концентратора належать направлення інформації, що передається комп’ютером, одному або всім іншим комп’ютерам мережі. Основна перевага цієї топології — більш висока надійність, тому що будь-які неприємності щодо відносно кабелю стосуються лише того комп’ютера, до якого цей кабель приєднаний, і тільки  несправність концентратора може вивести з ладу всю мережу. Недоліками є більш висока вартість, а також те, що можливості щодо нарощування кількості вузлів у мережі обмежуються кількістю портів концентратора.

У комп’ютерних мережах використовуються як індивідуальні лінії зв’язку, так і розподілені, коли одна лінія зв’язку використовується по черзі де­кількома комп’ютерами.

Завдання. Заповніть таблицю

топологія

переваги

недоліки

Повнозв’язкова

 

 

„загальна шина”

 

 

„зірка”

 

 

„кільце”

 

 

9.7. Стандарти створення комп’ютерних мереж

Сучасні комп’ютерні мережі будуються згідно з двома важливими  стандартами:

— стандартом Моделі відкритої системи зв’язку (OSI);

— стандартом мережевої технології.

9.7.1. Модель OSI

Міжнародна організація по стандартизації заснувала Модель відкритої системи зв’язку (OSI), що є основою при проектуванні мережі.  Більшість мереж проектується відповідно до цієї моделі.

Фізичний рівень забезпечує фізичний зв’язок між комп’ютером і мережевим середовищем передачі даних.

Канальний рівень забезпечує надійність та достовірність передачі даних, а також контроль і корекцію помилок.

Мережевий рівень використовує послуги зв’язку нижчого рівня (канального) для організації передачі даних у мережі.

Транспортний рівень визначає мережеву адресацію (фізичне розміщення пристроїв у мережі) і способи з’єднання та від’єднання різних частин мережі.

Сеансовий рівень забезпечує взаємодію прикладних програм у мережі.

Рівень подання визначає формат даних при обміні між робочими станціями. Програмне забезпечення комп’ютера-відправника конвертує дані з формату рівня додатків у проміжний формат. А на комп’ютері-одержувачі відбувається зворотне перетворення даних.

Рівень додатків визначає мережеві прикладні програми, які обслуговують файли.

Однією з умов надійної роботи ієрархічної архітектури є узгодженість форматів передачі даних між рівнями. Рівень може нічого не знати про зміст повідомлення, але він повинен знати, що робити далі з цим повідомленням. Наприклад, якщо ви хочете відправити електронну пошту, ви пишете повідомлення і відправляєте його з прикладної програми (тобто з рівня додатків). Рівень додатків передає повідомлення на наступний рівень і так далі через всі рівні, поки фізичний рівень не передасть його в кабель. Кожний рівень по-своєму обробляє повідомлення електронної пошти, але не знає про фактичний його зміст. Для розв’язання цієї задачі кожний рівень просто додає до блока даних, отриманого від попереднього рівня, свою службову інформацію у вигляді додаткових блоків у початок і кінець повідомлення, щоб відповідний рівень міг правильно обробити повідомлення при прийомі. Під час цього процесу зміст повідомлення не аналізується. Вся ця процедура називається інкапсуляцією, тому що кожний рівень додає свою порцію інформації навколо початкового пакета даних.

9.7.2. Мережеві технології

При об’єднанні комп’ютерів у мережу виникає багато проблем, які ви­рішуються на рівні мережевої технології. У загальному випадку мережева технологія — це узгоджений набір стандартних протоколів і програмно-апаратних засобів (адаптерів, драйверів, кабелів і т.д.), які їх реалізують.

Найбільш поширеними мережевими технологіями є Ethernet, Token Ring, FDDI.

Стандарт Ethernet був прийнятий у 1980 році. Основний принцип, який покладений в основу Ethernet, — це випадковий метод доступу до розподіленого середовища передачі даних. Як таке середовище може використовуватися   товстий або  тонкий коаксіальний кабель,         вита пара,

оптоволоконні кабелі або радіохвилі. В стандарті Ethernet комп’ютери підключаються відповідно до топології “загальна шина”. Управління доступом до лінії зв’язку здійснюється мережевими адаптерами Ethernet. Передача даних відбувається зі швидкістю 10 МБіт/с.

Сутність випадкового методу доступу: 

Комп’ютер в мережі Ethernet може передавати дані тільки якщо мережа вільна, тобто якщо жодний інший комп’ютер в даний момент часу не займається обміном інформації. Після того як комп’ютер “впевнився”, що мережа вільна, він “захоплює” середовище, починаючи передачу.

Одиниця даних, якими обмінюються комп’ютери в мережі Ethernet, називається кадром.

Мережа Ethernet побудована таким чином, що коли кадр потрапляє в розподілене середовище передачі даних, всі мережеві адаптери одночасно починають приймати цей кадр. Всі вони аналізують адресу призначення і якщо ця адреса співпадає з їх власною адресою, кадр розміщується у внут­рішньому буфері мережевого адаптера. Таким чином, комп’ютер-адресат отримує призначені для нього дані. Іноді може виникати ситуація, коли одночасно два або більше комп’ютерів вирішують, що мережа вільна, і починають передавати інформацію. Така ситуація називається колізією і заважає правильній передачі даних. Після виявлення колізії мережеві адаптери, які намагалися передавати свої кадри, припиняють передачу і після паузи випадкової тривалості намагаються знову отримати доступ до середовища і передати той кадр, що викликав колізію.

У мережах з досить великою кількістю комп’ютерів виникають обмеження на довжину зв’язку між вузлами, а також обмеження на кількість вузлів у мережі. Наприклад, технологія Ethernet на тонкому коаксіальному кабелі дозволяє використовувати кабель довжиною не більше 185 метрів, до якого можна підключити не більше ніж 30 комп’ютерів. Крім того, якщо
комп’ютери обмінюються між собою інформацією з досить високою інтенсивністю, доводиться знижувати кількість комп’ютерів до 20—10, щоб кожному комп’ютеру діставалася допустима частка пропускної спроможності  мережі. Для зняття цих обмежень використовується спеціальне обладнання, яке називають комунікаційним.

Завдання. Дайте відповіді на запитання:

1. Що таке мережева технологія?

2. Який головний принцип покладений в основу Ethernet?

3. Коли комп’ютер в мережі Ethernet має змогу передавати інформацію?

4. Що таке кадр?

5. Яка ситуація заважає правильній передачі даних?

9.7.3. Більш детально про комунікаційне обладнання Ethernet

До такого обладнання належать репітери, концентратори, комутатори, маршрутизатори.

Репітер використовується для фізичного з’єднання окремих сегментів кабелю локальної мережі з метою збільшення загальної довжини мережі. Він передає сигнали, які приходять з одного сегмента мережі в інші її сегменти.

Репітер, який має декілька портів і з’єднує декілька фізичних сегментів, часто називають концентратором або хабом.

Концентратор Ethernet повторює вхідні сигнали на всіх своїх портах, крім того, з якого ці сигнали надходять. Концентратор завжди змінює конфігурацію зв’язків, що утворюються окремими частинами кабелю (тобто фізичну конфігурацію мережі), але залишає без зміни конфігурацію інформаційних потоків (тобто логічну конфігурацію) між комп’ютерами мережі. Таким чином, концентратори виконують фізичну структуризацію мережі.

Фізична структуризація дуже корисна в багатьох аспектах, але найважливішою проблемою, яку фізична структуризація не вирішує, є проблема перерозподілу трафіка між різними фізичними сегментами мережі.

Це пов’язано з тим, що у великій мережі виникає неоднорідність інформа­ційних потоків. До складу мережі можуть входити декілька підмереж робочих груп, відділів, філіалів підприємства та інших адміністративних утворювань. Донедавна найбільш інтенсивний обмін інформацією відбувався між комп’ютерами однієї підмережі і тільки невелика частина звернень припадала на ресурси, що знаходилися поза локальними робочими групами. (Навіть був сформульований емпіричний закон “80/20”, відповідно до якого в кожній підмережі 80 % трафіку є внутрішнім і тільки 20 % — зовнішнім.) Але сьогодні, завдяки створенню на багатьох підприємствах корпоративних сховищ даних, які активно використовуються всіма співробітниками підприємства, характер навантаження мереж змінюється. І нині все частішими стають ситуації, коли інтенсивність зовнішніх звернень вища за інтенсивність обміну між “сусід­німи” машинами. Отже, для підвищення ефективності роботи мережі необ­хідно враховувати неоднорідність інформаційних потоків.

Наприклад, на підприємстві декілька відділів. Комп’ютери одного відділу спілкуються між собою, а також з комп’ютерами інших відділів. Потреба у зв’язку між комп’ютерами двох різних відділів виникає набагато рідше, ніж між комп’ютерами одного відділу. Але в мережі з загальною шиною комп’ютери одного відділу вимушені чекати, поки закінчиться зв’язок між парою комп’ютерів іншого відділу.

Вирішення проблеми полягає в тому, щоб відмовитися від ідеї однорідного розподіленого середовища. Для логічної структуризації мережі використовується таке комуніка­ційне обладнання, як мости, комутатори, маршрутизатори і шлюзи.

Міст ділить розподілене середовище передачі на частини (які часто називаються логічними сегментами) і передає інформацію з одного сегмента в інший тільки в тому випадку, якщо така передача справді необхідна, тобто якщо адреса комп’ютера призначення належить іншій підмережі.

Комутатор за принципом обробки кадрів нічим не відрізняється від моста, а відмінність полягає в тому, що він є своєрідним комунікаційним мультипроцесором, оскільки кожний його порт обладнаний спеціалізованим процесором, який обробляє кадри за алгоритмом моста незалежно від процесорів інших портів. Можна сказати, що комутатори — це мости нового покоління, які обробляють кадри в паралельному режимі.

Маршрутизатори надійніше і ефективніше, ніж мости ізолюють трафік окремих частин мережі один від одного. Маршрутизатори можуть також виконати вибір найбільш раціонального маршруту з декількох можливих. Ще однією дуже важливою функцією маршрутизаторів є їх здатність зв’язувати в єдину мережу підмережі, побудовані із застосуванням різних мережевих технологій, наприклад Ethernet і X.25.

Крім перелічених пристроїв, окремі частини мережі може з’єднувати шлюз. Основною причиною, за якою у мережі використовують шлюз, є потреба у об’єднні мережі з різними типами системного і прикладного програмного забезпечення.

Завдання. Дайте відповіді на запитання.

1. Які пристрої належать до комунікаційного обладнання?

2. Яку роль у мережі виконує репітер?

3. Чим відрізняється концентратор від репітера?

4. Яку іншу назву має концентратор?

5. Відповідно до якого типу топології змінює конфігурацію зв’язків концентратор Ethernet?

6. Поясніть на прикладі протиріччя, яке виникає між фізичною і логічною структуризацією мережі?

7. Яке комунікаційне обладнання вирішує проблему логічної структуризації мережі?

8. Яку функцію в мережі виконує міст?

9. Чим відрізняється комутатор Ethernet від моста?

10. Який пристрій виконує вибір найбільш раціонального маршруту з декількох можливих?

 

9.7.4. Подальший розвиток технології Ethernet

Сьогодні найпоширенішою мережевою технологією є технологія Ethernet. У 1997 році більше ніж 80 % всіх мереж було побудовано на базі Ethernet. Усі популярні операційні системи і стеки протоколів підтримують Ethernet. Класичний 10-мегабітний Ethernet влаштовував більшість користувачів протягом 15 років.

Але потреба у високошвидкісній і в той же час недорогій технології для підключення до мережі потужних робочих станцій призвели на початку 90-х років до появи нової технології — Fast Ethernet. Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні. У цій технології використовуються нові варіанти кабельних систем із застосуванням крученої  пари і оптоволокна. Технологія Fast Ethernet дозволяє підвищити продуктивність мережі до 100 МБіт/с. Але реальна пропускна спроможність лінії Fast Ethernet виявляється меншою за розрахункову.

У 1999 році був прийнятий новий стандарт мережевої технології — Gigabit Ethernet. Основна ідея цього стандарту перебуває в максимальному збереженні ідей класичної технології Ethernet при швидкості до 1000 МБіт/с. Цей ступінь розвитку мережевої технології дозволяє ефективно будувати великі локальні мережі, в яких потужні сервери і магістралі нижніх рівнів мережі працюють на швидкості 100 МБіт/с, а магістраль Gigabit Ethernet об’єднує їх, забезпечуючи досить великий запас пропускної спроможності.

Останнім часом широко застосовується також технологія АТМ, яка дозволяє об’єднувати цифровий і аналоговий потоки інформації, тобто ви­рішує проблему передачі голосової і відеоінформації. Основним недоліком такої технології є складність, а як наслідок — дороге обладнання і додаткове навчання персоналу.

9.8. Загальні відомості про глобальну комп’ютерну мережу Internet

Internet — це глобальна комп’ютерна мережа, яка охоплює всю земну кулю і пов’язує між собою урядові, військові, освітянські і комерційні структури, а також окремих громадян. Вона надає широкий вибір комп’ютерних послуг, ресурсів та інформації. Комплекс мережевих угод і загальнодоступних інструментів розроблений з метою створення однієї великої мережі, в якій комп’ютери взаємодіють на різних програмних та апаратних платформах. Internet розпочиналась як мережа під назвою ARPANET за часів холодної війни (1969 рік) і розроблялася військовими структурами як мережа, яка була б здатною пережити ядерну атаку. А сьогодні Internet — одна з найпопулярніших технологій, яка проникає майже у всі сфери людської діяльності. Кількість користувачів Internet з кожним роком зростає і, згідно з дослідженнями компанії Computer Industry Almanac, у 2000 році вже 374 млн осіб.

Отже, основним “продуктом”, який можна знайти в Internet, є інформація. Ця інформація зберігається на так званих хост-комп’ютерах у вигляді файлів. Ключем для отримання інформації в Internet є адреси ресурсів. До них належать  поштові адреси (mail addresses), що використовуються для пересилання повідомлень по електронній пошті, а також адреси хост-ком­п’ютерів для з’єднання з ними і отримання файлів.

Усі хост-комп’ютери Internet  ідентифікуються відповідно до унікального доменного імені (domain name), наприклад такого, як www.bigcorp.com.

Доменне ім’я складається з декількох частин, які визначають конкретний хост-комп’ютер, організацію, якій він належить, а також ієрархію доменів (тобто об’єднань комп’ютерів і мереж).

Наприклад

queen.ukma.kiev.ua

bigmashine.bigcorp.com

Розглянемо це ім’я справа наліво.

Комбінація літер com означає, що ця адреса зареєстрована в домені, який відведено для комерційних організацій різного профілю дії. Це — домен верхнього рівня. Взагалі, ім’я домену edu використовується для просвітянських організацій, com — для комерційних фірм, gov — для урядових закладів, mil — для організацій, які належать військовим відомствам. Існують також домени верхнього рівня, які об’єднують комп’ютери за геогра­фічним принципом. Наприклад, fr — для Франції, ru — для Росії, de — для Німеччини, ua —для України.

Комбінація літер bigcorp визначає організацію, в мережі якої знаходиться даний комп’ютер. Коли яка-небудь організація отримує доступ до Internet, вона реєструє свою назву у спеціальних реєстраційних службах Internet.

Комбінація літер bigmashine визначає ім’я конкретного комп’ютера в мережі даної організації.

Доменному імені хост-комп’ютера відповідає числова ІР-адреса, яка необхідна для того, щоб програмне забезпечення, що підтримує роботу мережі Internet, було здатним передати або прийняти інформацію з хоста. ІР-адреса є унікальним номером і являє собою набір з чотирьох чисел, кожне з яких лежить в діапазоні від 1 до 254 і які розділені між собою крапками. Наприклад, 192.58.107.230. Програмне забезпечення автоматично транслює доменні імена хост-комп’ютерів в ІР-адреси.

9.8.1. Основні послуги, які надає користувачам Internet

Основою мережі Internet є набір протоколів, який має назву TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol, протокол управління передачею/протокол мережі Internet). Він реалізує міжмережевий обмін. Протокол TCP/IP використовується для передачі даних як в глобальній мережі Internet, так і в локальних мережах. Як зазначалося, протокол TCP/IP — це не один протокол, а ціла група протоколів. Різні протоколи відповідають за свій тип виконуваних задач і забезпечують свій сервіс. Деякі з них безпосередньо використовуються в прикладних програмах. Так, протокол FTP (File Transfer Protocol) забезпечує такий сервіс, як передача файлів між комп’ютерами, а протокол Telnet забезпечує віддалений термінальний доступ до системи.

До основних послуг, які може надати користувачеві Internet, належать:

— передача інформації (FTP, Gopher);

— пошук інформації (WAIS,Archie, Veronica);

— комунікаційний сервіс (E-mail,Telnet, UseNet, IRC);

— Мультимедіа інформаційні системи (World Wide Web).

9.8.1.1. Передача файлів за протоколом FTP

Інформаційний сервіс, заснований на передачі файлів з використанням протоколу FTP, був одним із перших, розроблених в Internet. За його допомогою користувач може, використовуючи відповідну FTP-програму на своєму комп’ютері, підключитися до віддаленої машини (FTP-сервера), ознайомитися з переліком доступних файлів і скопіювати їх на свій комп’ютер. FTP дозволяє пересилати по мережі файли будь-якого типу — тексти, зображення, виконувані файли, файли з записом звукових фрагментів і т.д.

FTP є одним з прикладів систем з архітектурою клієнт-сервер. У системах такого типу користувач на своєму комп’ютері використовує спеціальну програму, яка називається клієнтом. За її допомогою він зв’язується з іншою програмою, яка працює на віддаленому комп’ютері і називається сервером.

9.8.1.2. Доступ до ресурсів хост-комп’ютерів за допомогою Telnet

Протокол Telnet забезпечує можливість входу у віддалену систему. Він дозволяє користувачеві одного комп’ютера зареєструватися на віддаленому комп’ютері, розташованому в іншій частині мережі. При цьому користувачеві здається, що він працює за терміналом віддаленого комп’ютера. Telnet може бути в нагоді, коли ви, працюючи на “повільному” комп’ютері, хочете скористатися обчислювальними ресурсами більш потужної машини, а також якщо на віддаленому комп’ютері є необхідне вам програмне забезпечення.

Головна відмінність протоколу Telnet від протоколу FTP полягає в тому, що при підключенні до віддаленого комп’ютера по FTP-протоколу відповідний FTP-сервер дозволяє виконувати тільки ті операції, які пов’язані з передачею файлів. А якщо з’єднання встановлено за допомогою Telnet-програми, то користувач може працювати з програмним забезпеченням віддаленого комп’ютера.

9.8.1.3. Електронна пошта

Однією з основних і найпопулярніших послуг Internet є електронна пошта (е-mail). Електронні повідомлення легко посилати і читати, на них легко відповідати, ними легко керувати. У електронної пошти є багато переваг порівняно з такими способами передачі інформації, як традиційна пошта або факсимільний зв’язок. Дослідження довели, що при проведенні опитувань респонденти охочіше відповідали на питання, які надійшли по електронній пошті, ніж на традиційні листи. Електронний лист може бути прочитаним або написаним у будь-який час, тому люди можуть використати будь-який вільний час для роботи із своєю кореспонденцією. Електронна пошта досить економічна. Відіслати E-mail коштує значно дешевше, ніж відправити звичайний лист або скористатися послугами міжміського або міжнародного телефонного зв’язку.

9.8.1.4. Телеконференції UseNet

Для багатьох користувачів поняття Internet тісно пов’язане з терміном UseNet. Це одна з найбільш популярних послуг Internet, до якої кожний день звертаються мільйони користувачів. Терміном UseNet називається система, яка дозволяє всім користувачам UseNet брати участь у групових дискусіях, так званих телеконференціях, на яких обговорюються різні питання. Первинно ця система була призначена для обміну технічною інформацією, але дуже швидко перетворилася на систему з набагато більш широкою сферою застосування. На сьогодні UseNet підтримує більш ніж 8 000 телеконференцій різноманітної тематики. Як зрозуміти, що таке UseNet? Уявіть собі електронну пошту, яка відрізняється від описаної вище тим, що повідомлення відсилаються не окремим користувачам, а спеціальним чином організовані дискусійні групи — телеконференції. Відправлені в телеконференції повідомлення стають доступними для будь-кого, хто до них звертається. У UseNet застосовується частина термінології електронної пошти. Матеріал, який пишуть для того, щоб з ним могли ознайомитися інші, називають повідомленням, або статтею. Повідомлення посилають у телеконференції і називають це публікацією в телеконференції. Для роботи з ними використовують програми читання телеконференцій, які дозволяють вибрати телеконференцію і продивитися її зміст. Для зручного пошуку телеконференціям надаються імена. Система імен будується за ієрархічним принципом. Ім’я телеконференції складається з декількох частин різних рівнів, кожна з яких несе певну інформацію про тематику конференції.

Наприклад:

тлеконференція ukr.comp.software організована для проведення бесід на теми, пов’язані з технікою програмування. Тут недоречна реклама програмної продукції.

Телеконференція rec.autos.driving організована любителями старовинних автомобілів. Для того, щоб уявити собі, як ведеться дискусія в телеконференції, можна провести аналогію з будівлею, в якій є багато кімнат, а кожна кімната — це телеконференція. Кожна кімната має табличку з назвою телеконференції і коротким описом предмета обговорення. У деяких кімнатах можна знайти невеликі групи людей, які обговорюють певні проблеми, певні теми. Можна зайти, задати питання і приєднатися до дискусії. В інших кімнатах можна знайти гомінливий натовп, який обговорює “гарячі” новини. Кожний в цій групі висловлює свою думку, не звертаючи уваги на інших. Можна спробувати теж приєднатися до дискусії, але може вийти так, що ніхто не зверне на вас уваги. Ці два типи дискусій зустрічаються в UseNet.

9.8.1.5. Конференції Internet Relay Chat

Internet Relay Chat (IRC) як мережевий сервіс у складі Internet був розроблений у кінці 80-х років. IRC дозволяє багатьом людям безперервно “розмовляти” один з одним шляхом введення слів через клавіатуру. IRC побудований згідно з архітектурою клієнт-сервер. Користувачі, які бажають поспілкуватися, мають запустити на своїх машинах клієнтську частину програмного забезпечення IRC і приєднатися до IRC-сервера. На сервері користувач вибирає канал, по якому має вестися “розмова”. Коли користувач працює у вибраному каналі IRC, він може друкувати на клавіатурі повідомлення для інших учасників дискусії і одночасно спостерігати, що вони відповідають. Це досить цікавий спосіб спілкування в режимі реального часу, але його темп не дуже високий, тому що слово друкується набагато довше, ніж вимовляється. Але кожний учасник бере участь у дискусії на рівних правах.

9.8.1.6. World Wide Web (WWW)

World Wide Web (у перекладі – всесвітня павутина) дозволяє працювати з документами, в яких об’єднані текст, графічні ілюстрації, звукові фрагменти і навіть анімація, що робить їх надзвичайно виразними і полегшує сприйняття інформації. Документи системи WWW містять посилання на інші, пов’язані за змістом, документи, до того ж останні можуть міститися на віддалених комп’ютерах. Система WWW не тільки надає зручний графічний інтерфейс для доступу до гіпермедіа-документів, але й дозволяє використовувати той же інтерфейс для роботи з іншими сервісами Internet, такими як FTP, Gopher, телеконференції UseNet.

З повагою ІЦ “KURSOVIKS”!