Комп ютернi мережi класифiкацiя протоколи послуги локальнi та глобальнi мережi
Реферат з iнформатики
Комп’ютернi мережi: класифiкацiя, протоколи, послуги, локальнi та глобальнi мережi
Загальне поняття про комп
’ютернi мережi
Пiдручним засобом для обробки iнформацiї став комп’ютер.
з iншими користувачами, як спiльно використовувати дорогi ресурси (диски, принтери, сканери, модеми) декiльком користувачам. Рiшенням цих проблем є об’єднання комп’ютерiв у єдину комунiкацiйну систему – комп’ютерну мережу.
Комп’ютерна мережа – це система розподiленої обробки iнформацiї мiж комп’ютерами за допомогою засобiв зв’язку.
Комп’ютерна мережа являє собою сукупнiсть територiально рознесених комп’ютерiв, здатних обмiнюватися мiж собою повiдомленнями через середовище передачi даних.
Передача iнформацiї мiж комп’ютерами вiдбувається за допомогою електричних сигналiв, якi бувають цифровими та аналоговими. У комп’ютерi використовуються цифровi сигнали у двiйковому виглядi, а пiд час передачi iнформацiї по мережi – аналоговi (хвильовi). Частота аналогового сигналу – це кiлькiсть виникнень хвилi у задану одиницю часу. Аналоговi сигнали також використовуються модеми, якi двiйковий ноль перетворюють у сигнал низької частоти, а одиницю – високої частоти.
Комп’ютери пiдключаються до мережi через вузли комутацiї. Вузли комутацiї з’єднуються мiж собою канали зв’язку. Вузли комутацiї разом з каналами зв’язку утворюють середовище передачi даних. Комп’ютери, пiдключенi до мережi, у лiтературi називають вузлами, абонентськими пунктами чи робочими станцiями. Комп’ютери, що виконують функцiї керування мережею чи надають якi-небудь мережевi послуги, називаються серверами. Комп’ютери, що користуються послугами серверiв, називаються клiєнтами.
Кожен комп’ютер, пiдключений до мережi, має iм’я (адресу). Комп’ютернi мережi можуть обмiнюватися мiж собою iнформацiєю у виглядi повiдомлень. Природа цих повiдомлень може бути рiзна (лист, програма, книга i т. д.). У загальному випадку повiдомлення по шляху до абонента-одержувача проходить декiлька вузлiв комутацiї. Кожний з них, аналiзуючи адресу одержувача в повiдомленнi i володiючи iнформацiєю про конфiгурацiєю мережi, вибирає канал зв’язку для наступного пересилання повiдомлення. Таким чином, повiдомлення “подорожує” по мережi, поки не досягає абонента-одержувача.
Для пiдключення до мережi комп’ютери повиннi мати:
· апаратнi засоби, що з’єднують комп’ютери iз середовищем передачi даних;
· мережеве програмне забезпечення, за допомогою якого здiснюється доступ до послуг мережi.
У свiтi iснують тисячi рiзноманiтних комп’ютерних мереж. Найбiльш iстотними ознаками, що визначають тип мережi, є ступiнь територiального розсередження, топологiя i застосованi методи комутацiї.
По ступеню розсередження комп’ютернi мережi подiляються на локальнi, регiональнi i глобальнi.
Топологiя мережi – це її геометрична форма або фiзичне розташування комп’ютерiв по вiдношенню один до одного. Існують такi типи топологiй: зiрка, кiльце, шина, дерево, комбiнована.
Мережа у виглядi зiрки мiстить центральний вузол комутацiї, до якого посилаються всi повiдомлення з вузлiв.
Мережа у виглядi кiльця має замкнений канал передачi даних в одному напрямку. У кiльцевiй топологiї вузли, з’єднуючись послiдовно один з одним, утворюють кiльце. Данi по мережi передаються вiд вузла до вузла. Передача iнформацiї з кiльця здiйснюється тiльки в одному напрямку, наприклад, по годиннiй стрiлцi. Така мережа проста в керуваннi, однак її надiйнiсть цiлком визначається надiйнiстю центрального вузла.
У мережi з деревоподiбною чи iєрархiчною топологiєю кожен вузол зв’язаний з одним вищестоячим керуючим вузлом i одним чи декiлькома нижчестоячими керованими вузлами. Назва топологiї зв’язана з тим, що вона нагадує дерево, гiлки якого ростуть з кореня вниз до самого нижнього рiвня. Топологiя деревоподiбної мережi найчастiше вiдображає iєрархiчну органiзацiйну структуру установи, у рамках якої вона створена. Така мережа приваблива з погляду простоти керування, розширюваностi.
Інформацiя передається послiдовно мiж адаптерами робочих станцiй доти, доки не буде прийнята отримувачем.
Топологiя “Шина” використовує як канал для передечi даних, коаксiальний кабель. Усi комп’ютери пiдєднуються безпосередньо до шини.
У мережi з топологiєю “Шина” данi передаються в обох напрямках одночасно.
У локальних мережах iнформацiя передається на невелику вiдстань. Локальнi мережi поєднують комп'ютери, що розташованi недалеко один вiд одного. Для передачi iнформацiї використо-вуються високошвидкiсний канал передачi даних, швидкiсть у якому приблизно така сама, як швидкiсть внутрiшньої шини комп'ютера. Найбiльш вiдомими типами локальних мереж є Ethernet iTokenRing.
Регiональнi обчислювальнi мережi розташовуються в межах визначеного територiального регiону (групи пiдприємств, мiста, областi i т. д.). Регiональнi обчислювальнi мережi мають багато спiльного з ЛОМ, але вони по багатьох параметрах бiльш складнi i комплекснi. Пiдтримуючи великi вiдстанi, вони можуть викорис-товуватися для об’єднання декiлькох ЛОМ в iнтегрованому мережеву систему.
Глобальнi обчислювальнi системи охоплюють територiю держави чи декiлькох держав i видовжуються на сотнi i тисячi кiлометрiв. Глобальнi обчислювальнi мережi часто з’єднують багато локальних i регiональних мереж. У порiвняннi з локальними бiльшiсть глобальних мереж вiдрiзняє повiльна швидкiсть передачi i бiльш низька надiйнiсть. Найбiльш вiдомою глобальною мережею є мережа Internet.
Мережевi протоколи.
З появою мереж була усвiдомлена необхiднiсть створення правил i процедур, що визначають принципи взаємодiї користувачiв у мережi. Такi правила називаються прото-колами. Для мереж розроблена семирiвнева iєрархiчна структура протоколiв. Вiдповiдно до цiєї структури протоколiв потiк iнфо-рмацiї в мережах має дискретну структуру, логiчною одиницею якої є пакет (кадр). Вся iнформацiї мiж вузлами мережi передається у виглядi пакетiв, що мають iнформацiйнi i керуючi поля: порядковий номер, адреса одержувача, контрольна сума i т. д.
Верхнiй (сьомий) рiвень протоколiв є основним, заради якого iснують всi iншi рiвнi. Вiн називається прикладним, оскiльки з ним взаємодiють прикладнi програми кiнцевого користувача. Прикла-дний рiвень визначає семантику, тобто змiст iнформацiї, якою обмi-нюються користувачi.
П’ятий рiвень (сеансовий) керує взаємодiєю користувачiв у ходi сеансу зв’язку мiж ними.
Четвертий рiвень (транспортний) забезпечує пересилання повiдомлень (виконує подiл повiдомлень на пакети на передавальному вузлi i збiрку повiдомлень з пакетiв на прийомному).
Третiй рiвень (мережевий) виконує маршрутизацiю пакетiв даних у мережi.
Другий рiвень (канальний) здiйснює вiдповiдне оформлення пакетiв даних для передачi по каналу зв’язку (такi пакети називають кадрами),контроль помилок i вiдновлення iнформацiї пiсля помилок.
Кожний з протоколiв взаємодiє тiльки iз сусiднiми по iєрархiї протоколами. Так, наприклад, прикладнi програми, взаємодiючи з протоколами шостого i сьомого рiвнiв, не залежать вiд особливостей реалiзацiї конкретної мережi, обумовленої протоколами нижчих рiвнiв.
Зєднання мереж.
Ранiше згадувалося, що мережа, особливо глобальна, може включати декiлька пiдмереж. Природно, що в кожнiй з пiдмереж можуть бути реалiзованi свої мережевi протоколи, у загальному випадку несумiснi з протоколами iнших пiдмереж. При передачi пакетiв з однiєї пiдмережi в iншу необхiдно здiйснювати перетворення несумiсних протоколiв.
Повторювачi регенерують пакети даних при передачi, не змiнюючи їхню структуру. Повторювачi застосовують для з’єднання мереж з рiзним середовищем передачi даних чи для збiльшення довжини мережi. Мости використовуються для об’єднання мереж, що розрiзняються форматом кадру. Маршрутизатори використовую-ться для обєднання мереж, що розрiзняються способами адресацiї абонентiв. У такому випадку маршрутизатор транслює адреси однiєї мережi в адреси iншої. Маршрутизатор може також використо-вуватися для комутацiї пакетiв, що надiйшли, у залежностi вiд адреси одержувача в ту чи iншi мережу. Шлюзи використовуються для сполучення рiзнорiдних мереж, що розрiзняються протоколами вищих рiвнiв. Так, наприклад, у свiтi iснує кiлька систем електронної пошти, що функцiонують у рiзних мережах. Кожна має свiй, не сумiсний з iншими, протокол електронної пошти. Протокол електронної пошти являє собою реалiзацiю вищих рiвнiв протоколiв для конкретного виду послуг – пересилання листiв. Очевидно, що для пересилання листiв з однiєї системи в iншу необхiдно здiйснювати перетворення формату листа, використовуваного алфавiту i т. д. Таке перетворення повинен виконувати шлюз.
Послуги комп
’ютерних мереж.
Комп’ютернi мережi в залежностi вiд призначення можуть надавати користувачам рiзнi послуги. Найбiльш розповсюдженими видами послуг є:
· електронна пошта;
· телеконференцiї;
· вiддалене керування комп’ютером.
Кожен вид послуг регламентується протоколами. Цi прото-коли реалiзують вiдповiднi служби.
Електронна пошта. на зазначену адресу i мiститься у файл, поштову скриньку. Поштова скринька може знаходитися на будь-якому компютерi мережi, до якого є доступ вiд компютера-адресата. Для обслуговування електронної пошти на комп’ютерi встановлюються спецiальнi програми, що утворюють поштову службу.
· iдентифiкатор повiдомлення, унiкальний для кожного листа. Його можна використовувати для посилань на лист як на вихiдний номер;
· вiдмiтки про походження листа через промiжнi комп’ютери;
· тема листа. Поштова служба може вiдсортувати листи по темах;
· власне текст листа.
Не всi поля обов’язково повиннi бути присутнi. Деякi поля поштова служба додає автоматично, iншi задає автор листа. Сучаснi поштовi служби дозволяють також виконувати операцiї формату-вання для тексту листа. Деякi поштовi служби допускають можли-вiсть наявностi в листi вкладення у виглядi файлу. Файл може знаходитися всерединi листа чи лист може мiстити тiльки посилання на файл у виглядi пiктограми. В остатньому випадку файл iз листом не передається. Посилатися можна як на файл, що знаходиться на комп’ютерi вiдправника, так iна будь-якому iншому доступному комп’ютерi мережi. Для одержання файла досить клацнути мишею на пiктограмi файла. Поштова служба самостiйно виконає всi опе-рацiї по пересиланню файла.
Ідея телеконференцiї полягає в тому, що будь-який користувач, що бажає щось висловити, посилає в мережу повiдомлення. Це повiдомлення стає доступним для всiх коритсувачiв мережi i кожен його може прочитати. Щоб читачу користувачу було легше було орiєнтуватися в потоцi повiдомлень, усi повiдомлення розбиваються на групи по темах. Такi групи називаються групами новин. На кожнiм повiдомленнi, що посилаються на телеконференцiю, автор вказує, до якої групи новин воно вiдноситься. Імена груп новин складаються з декiлькох слiв, роздiлених крапками. Перше слово позначає широку область, до якої вiдноситься група, а кожне наступне уточнює тему. Для того, щоб одержувати повiдомлення тiєї чи iншої групи, читач повинен на неї пiдписатися. Пiдписка полягає в посилцi на сервер груп новин спецiального повiдомлення, у якому вказуються групи новин, на якi пiдписується користувач. Пiсля пiдписки користувач може читати всi повiдомлення групи. Вiн може також посилати повiдомленя в гупу новин. При необхiдностi можна вiдмовитися вiд пiдписки на будь-яку групу. Для пiдтримки телеконференцiї викоритовуються спецiальнi програми, що реалiзують протоколи обмiну новинами. У деяких мережах для обмiну повiдомленнями груп використовуються поштова служба.
Передача файлiв.
Однiяє iз важливих послуг, наданих комп’ютерною мережею, є можливiсть доступу до файлiв i каталогiв користувачiв, розмiщених на iнших, вiддалених комп’ютерах мережi. Доступ до таких каталогiв i файлiв можливий тiльки з дозволу користувача, на комп’ютерi якрго розмiщенi зазначенi файли. У дозволi вказується iмена користувачiв, яким дозволений доступ, паролi, по яких здiйснюється доступ, а також вид доступу. До деяких каталогiв i файлiв може бути дозволений вiльний доступ по читанню без вказiвки пароля. Користувач, що одержав доступ, може переглядати каталоги i файли, копiювати їх на свiй комп’ютер чи виконувати iншi дiї в рамках наданих йому прав. Служби передачi файлiв реалiзують також послучи пошуку файлiв по iменах чи iндексах слiв для файлiв.
Вiддалене керування.
При вiддаленому керуваннi iншим комп’ютером мережi користувач зi свго комп’ютера може керувати роботою вiддаленого комп’ютера. При цьому створюється iлюзiя, що клавiатура, миша, дисплей користувача безпосередньо пiдключенi до вiддаленого комп’ютера. Всi введенi користувачем команди передаються на вiддалений комп’ютер i виконуються на ньому. Воно дозволено тiльки з дозволу користувача, також необ-хiдно вказати iм’я комп’ютера i пароль. Таке керування дозволяє використовувати ресурси вiддаленого комп’ютера.
Локальнi обчислюванi мережi
Досвiд експлуатацiї обчислювальних мереж показує, що левова частка генерованої у таких мережах iнформацiї використо-вуються тiєю ж установою, пiдприємством, що її породила, тобта значна частина мережевої iнформацiї призначена для мiсцевих користувачiв. Крiт того, багато користувачiв мережi зацiкавленi у вiльному доступу та ефективнiй спiльнiй експлуатацiї дорогого комп’ютерного устаткування. Цi задачi вирiшують ЛОМ. Вiдмi-нними ознаками ЛОМ можна вважати охоплення невеликої територiї, висока надiйнiсть передачi даних.
Середовище передачi ЛОМ.
Середовище передачi даних у ЛОМ може бути провiдним i безпровiдним. У провiдному середовищi iнформацiя передається по кабелю, у безпровiдному – за допомогою електромагнiтних хвиль рiзної природи: iнфрачервоних, радiохвиль i т. д. У ЛОМ використовуються три типи кабелю: кручена пара, коаксiальний i оптоволокольнний.
Методи доступу до середовища передачi даних у ЛОМ.
Так як середовище передачi є загальним ресурсом для усiх вузлiв мережi, необхiдно встановити правила, по яких вузли будуть мати доступ до цього загальгого ресурсу. Так сукупнiсть правил називається методом доступу. У ЛВС переважно використовуються два методи доступу: винадковi i детермiнованi.
При випадкових методах доступу усi вузли мережi конкурують мiж собою за середовище передачi. Можлива одночасна спроба передачi декiлькома вузлами, у результатi чого вiдбувається перекручування (зiткнення) iнформацiйних пакетiв. Найбiльш розповсюдженим випадковим методом доступу є множиний доступ з контролем несучої i виєвленням зiткнень, що найчастiше застосовується в ЛОМ iз шинною топологiєю. При використаннi цього методу вузол, що бажає передати iнформацiю, прослуховує середовище передачi – це i є контроль несучої. Дочекавшись звiльнення середовища передачi, вузол починає видавати в мережу iнформацiйний пакет, одночасно продовжуючи прослуховувати середовище передачi. Якщо в середовищi передачi немає пакетiв iнших вузлiв, то переданий пакет не спотворюється. Якщо ж у цей же самий час почали передачу й iншi вузли, то вiдбувається накладення пакетiв, i переданий пакет спотворюється. У цьому випадку вся передана вузлами мережi iнформацiя iгнорується. Вузли, що беруть участь у зiткненнi, вичiкують випадковий вiдрiзок часу, пiсля закiнчееня якого повторюють передачу.
права.
швидкiсть передачi даних цей спосiб пiдключення використовується тiльки в недорогих ЛОМ з малим числом вузлiв. Частiше для цих цiлей використовуються спецiальнi плати, шо вставляються в гнiзда розширення системного блоку комп’ютера – мережевi адаптери чи мережевi карти. Мережевi адаптери пiдтримують протоколи нижнього рiвня для ЛОМ. Мережевi адаптери можуть налагоджуватися на певний режим роботи програмно чи за допомогою перемикачiв.
Деякi мережi адаптери мають програми виклику операцiйної системи iз сервера ЛВС. Такi програми зберiгаються у мiкросхемах постiйної пам’ятi. Це дає можливiсть використовувати в ЛВС бездисковi комп’ютери.
ЛОМ типу
Ethernet
.
Мережi типуEthernet з’явилися на початку 70-х рокiв. Мережi цього класу як правило мають шинну топологiю. Середовище передачi даних у мережi Ethernet – кручена пара чи коаксiальний кабель з опором 50 Ом. Використовуєтьчя два види коаксiального кабелю: товстий дiаметром близько 1 см i тонкий дiаметром близько 0,5 см. Метод доступу до шини випадковий з контролем несучої i виявленням зiткнень. Для роботи комп’ютера в мережi неодхiдна мережева плата Ethernet. Пiдключення мережевої плати до шини для тонкого кабеля – 195 м, для товстого – 500 м. На кiнцях шини встановлюються термiнатори. Один i тiльки один з термiнаторiв повинний бути заземлений. До такої шини може бути пiдключено не бiльш 30 чи 100 станцiй.
що надходить, вiдновлюючи амплi-туду, фазу i форму сигналу. У мережi може бути тiльки до 4-х пов-торювачiв. Це дозволяє збiльшити максимальну довжину шини до 925 метрiв для тонкого i до 2500 метрiв для товстого кабелю.
Кручена пара використовується переважно в мережах Ethernet зiркоподiбної топологiї. Комп’ютери з’єднуються в мережу за допомогою концентраторiв. Кожен комп’ютер пiдключається до концентратора за допомогою вiдповiдного рознiму. Вiдстань комп’ютера вiд концентратора не повинна перевищувати 100 метрiв.
Мережi типу
Token
Ring
.
Мережi типу TokenRing з’явилися на початку 80-х рокiв. Мережi цього класу мають кiльцеву топо-логiю. Середовище передачi даних – кручена пара, коаксiальний кабель, оптоволоконний кабель. У кiльцi можуть бути використанi змiшанi типи кабелю. Метод доступу до середовища передачi детермiнований з пердачею права. Швидкiсть передачi даних у мережi TokenRing складає величину порядка 4-16 Мбит в секунду. Максимальна довжина мережi – близько 6 кiлометрiв. Максимальна кiлькiсть станцiй – 255.
Свiтова глобальна комп’ютерна мережа
з комп’ютерами рiзних типiв: вiд персональних до суперкомпютерiв. Нiяка органiзацiя i нiхто особисто не адмiнiстує мережу, вона iснує i розвивається завдяки загальним зусиллям сотен тисяч добровiльних активiстiв i багатьох органiзацiй у рiзних куточках свiту. Кожен користувач мережi Internet має унiкальне iм’я (адресу).
Internet.
Адреса користувача в мережi Internet пердставлена 4-байтним числом, байти роздiленi крапкою. Оскiльки граничне значення числа в кожнiм байтi 255, то дiапазон користувачiв вiд 0. 0. 0. 0 до 255. 255. 255. 255. Адреса в цифровiй формi незручна i важка для запам’ятовування, тому була створена доменна система iмен. Ця система прив’язує до цифрової адреси легку для запам’ятовування комбiнацiю скорочених слiв. Простiр доменних iмен має iєрархiчну структуру, схожу на структуру iмен каталогiв файлової системи. Це означає, що на кожнiм рiвнi такої iєрархiї можуть вказуватися iмена пiддоменiв i конкретних комп’ютерiв. Першим праворуч указується скорочена назва країни, наступним – iмя пiддомена i так далi до iменi комп’ютера.
У загальному випадку iснує кiлька шляхiв, по яких можна доставити повiдомлення зазначеному адресату, i вiдправник незнає, по якому маршрути пересилається повiдомлення в конкретному випадку.
Для комп’ютерiв СЩА повне доменне iм’я може не включати код країни. Це повязано з тим, що мережа Internet “виросла” з нацiональної мережi Arpanet, що охоплює тiльки територiю США. У цiй мережi iм’я домена найвищого рiвня визначало тип органiзацiї. Таку ж систему доменних iмен iнодi використовують i поза територiєю США.
При передачi повiдомлення по мережi в ньому повинна бути IP-адреса. Для перекладу iменi з цифрової форми в доменну i назад використовуються так званi DNS-сервери.
Сервiси i протоколи мережi
Internet
.
У мережi Internet використовується передача з комутацiєю пакетiв по протоколу TCP/IP. Цей протокол складається з транспортного протоколу TCP i мережевого протоколу IP. Сервiси мережi реалiзуються протоколами бiльш високих рiвнiв.
Мережа Internet надає такi види сервiсу:
2. Мережевi новини
3. Передача файлiв
5. Вiддалене керування комп’ютером
Пiдключеня користувачiв до мережi
.
Послуги по пiдключенню до мережi Internet i використання сервiсiв Internet надають спецiальнi органiзацiї – провайдери. Можна видiлити 4 способи приєднання користувачiв до мережi Internet. Цi способи визначають доступнi сервiси Internet, швидкiсть обмiну iнформацiєю, а також вартiсть пiдключення i користування.
Користувач до мережi Internet може пiдключатися такими способами:
вiддаленого термiнала.
2. SLIP/PPP з’єднання.
3. З’єднання через ЛОМ. У цьому випадку комп’ютер користувача до ЛОМ, сервер якої має вихiд в Internet. Користувачу доступнi всi послуги, якими коритсується сервер.
4. З’єднання через видiлену лiнiю. Комп’ютер користувача з’єднаний видiленою високошвидкiсною лiнiєю з мережею i може користуватися всiма сервiсами Internet. Для пiдкючення до такої лiнiї звичайно використовуються спецiальнi плати.
1. О. Ф Клименко та iншi “Інформатика та комп’ютерна технiка”. Навчальний посiбник – К: КНЕУ. 2002
2. В. Д. Руденко, О. М. Макарчук, та iншi “Курс iнформатики” Київ 2001
3. І. Т. Зарецька та iншi “Інформатика” Київ 2002
4. С. Симонович, Г. Евсеев, А. Алексеев “Специальная информатика” Москва 2002
5. Д. О. Рзаєв та iншi. “ Інформатика та комп’ютерна технiка ”Навчально – методичний посiбник для самостiйного вивчення дисциплiни – К: КНЕУ, 2003.
| 
