Телекомунікації та комп'ютерні мережі. Конспект лекцій

з дисципліни «Комп'ютерні мережі та телекомунікації»

ВСТУП 65

2 КАБЕЛІ ТА ІНТЕРФЕЙСИ... 10

3 ОБМІН ДАНИХ У МЕРЕЖІ. 15

6 СЛУЖБИ МЕРЕЖІ ІНТЕРНЕТ.. 40

8 ЗАСОБИ ПРОГЛЯДУ WEB.. 54

ВСТУП.. 6

1 МЕРЕЖЕВІ КОНЦЕПЦІЇ І ТЕРМІНИ... 7

1.1 Основні поняття. 7

1.2 Класифікація мереж за масштабом. 7

1.3 Класифікація мереж з сервера. 7

1.3.1 Однорангові мережі. 7

1.3.2 Мережі із виділеним сервером. 8

1.4 Вибір мережі. 9

2 КАБЕЛІ ТА ІНТЕРФЕЙСИ... 10

2.1 Типи кабелів. 10

2.1.1 Кабель типу "вита пара" - twisted pair 10

2.1.2 Коаксіальний кабель. 11

2.1.3 Оптоволоконний кабель. 12

2.2 Бездротові технології. 12

2.2.1 Радіозв'язок. 13

2.2.2 Зв'язок у мікрохвильовому діапазоні. 13

2.2.3 Інфрачервоний зв'язок. 13

2.3 Параметри кабелів. 13

3 ОБМІН ДАНИХ У МЕРЕЖІ. 15

3.1 Загальні поняття. Протокол. Стек протоколів. 15

3.2 Модель ISO/OSI 16

3.3 Функції рівнів моделі ISO/OSI 18

3.4 Протоколи взаємодії додатків та протоколи транспортної підсистеми. 21

3.5 Функціональна відповідність видів комунікаційного обладнання рівням моделі OSI 22

3.6 Специфікація IEEE 802. 24

3.7 За стеком протоколів. 25

4 МЕРЕЖЕВЕ ОБЛАДНАННЯ ТА ТОПОЛОГІЇ.. 27

4.1 Мережеві компоненти. 27

4.1.1 Мережеві картки. 27

4.1.2 Повторювачі та підсилювачі. 28

4.1.3 Концентратори. 29

4.1.4 Мости. 29

4.1.5 Маршрутизатор. 30

4.1.6 Шлюзи. 30

4.2 Типи мережевої топології. 31

4.2.1 Шина. 31

4.2.2 Кільце. 32

4.2.3 Зірка. 32

4.2.5 Змішані топології. 33

5 ГЛОБАЛЬНА МЕРЕЖА ІНТЕРНЕТ.. 36

5.1 Теоретичні основи Інтернету. 36

5.2 Робота з Інтернет-службами. 37

6 СЛУЖБИ МЕРЕЖІ ІНТЕРНЕТ.. 40

6.1 Термінальний режим. 40

6.2 Електронна пошта (E-Mail) 40

6.4 Служба телеконференцій (Usenet) 41

6.5 Служба World Wide Web (WWW) 43

6.6 Служба доменів (DNS) 45

6.7 Служба передачі файлів (FTP) 48

6.8 Служба Internet Relay Chat 49

6.9 ICQ.. 49

7 ПІДКЛЮЧЕННЯ ДО МЕРЕЖІ ІНТЕРНЕТ.. 51

7.1 Основні поняття. 51

7.2 Встановлення модему. 52

7.3 Підключення до комп'ютера Інтернет-провайдера. 53

8 ЗАСОБИ ПРОГЛЯДУ WEB.. 54

8.1 Поняття броузерів та його функції. 54

8.2 Робота з Internet Explorer 54

8.2.1 Відкриття та перегляд Web-сторінок. 56

8.2.3 Прийоми керування броузером. 57

8.2.4 Робота з кількома вікнами. 58

8.2.5 Налаштування властивостей броузера. 58

8.3 Пошук інформації у World Wide Web. 60

8.4 Отримання файлів з Інтернету. 62

9 РОБОТА З ЕЛЕКТРОННИМИ ПОВІДОМЛЕННЯМИ.. 64

9.1 Надсилання та отримання повідомлень. 64

9.2 Робота з Outlook Express. 65

9.2.1 Створення облікового запису. 65

9.2.2 Створення електронної пошти. 66

9.2.3 Підготовка відповіді повідомлення. 66

9.2.4 Читання повідомлень телеконференцій. 67

9.3 Робота з адресною книгою. 67

ВСТУП

Матеріал, що розглядається в даному конспекті лекцій, - не про конкретну операційну систему і навіть не про конкретний тип операційних систем. У ньому операційні системи (ОС) розглядаються із найзагальніших позицій, а описувані фундаментальні концепції та принципи побудови справедливі для більшості ОС.

1 МЕРЕЖЕВІ КОНЦЕПЦІЇ ТА ТЕРМІНИ

1.1 Основні поняття

Мережа – це з'єднання між двома та більше комп'ютерами, що дозволяє їм розділяти ресурси.

1.2 Класифікація мереж за масштабом

Локальна мережа(Local Area Network) являє собою набір підключених до мережі комп'ютерів, розташованих у межах невеликого фізичного регіону, наприклад, однієї будівлі.

Це набір комп'ютерів та інших підключених пристроїв, що вкладаються в зону дії однієї фізичної мережі. Локальні мережі є базовими блоками для побудови об'єднаних і глобальних мереж.

Глобальні мережі(Wide Area Network) можуть з'єднувати мережі в усьому світі; для міжмережевих з'єднань зазвичай використовуються сторонні засоби комунікацій.

З'єднання у глобальних мережах можуть бути дуже дорогими, оскільки вартість зв'язку зростає зі зростанням ширини смуги пропускання. Таким чином, лише невелика кількість з'єднань у глобальних мережах підтримують ту ж смугу пропускання, що й звичайні локальні мережі.

Регіональні мережі(Metropolitan Area Network) використовують технології глобальних мереж для об'єднання локальних мереж у конкретному географічному регіоні, наприклад місті.

1.3 Класифікація мереж з сервера

1.3.1 Однорангові мережі

Комп'ютери в одноранговых мережах можуть як у ролі клієнтів, і у ролі серверів. Оскільки всі комп'ютери у цьому типі мереж рівноправні, то однорангові мережі немає централізованого управління поділом ресурсів. Будь-який комп'ютер у цій мережі може розділяти свої ресурси з будь-яким комп'ютером з цієї мережі. Одноранговині взаємини також означають, що жоден комп'ютер не має ні найвищого пріоритету на доступ, ні підвищеної відповідальності за надання ресурсів у спільне використання.

Переваги однорангових мереж:

– вони легкі у встановленні та налаштуванні;

- Окремі машини не залежать від виділеного сервера;

- Користувачі в змозі контролювати власні ресурси;

– недорогий тип мереж у придбанні та експлуатації;

– не потрібно жодного додаткового обладнання чи програмного забезпечення, крім операційної системи;

– немає потреби наймати адміністратора мережі;

– добре підходить з кількістю користувачів, що не перевищують 10.

Недоліки однорангових мереж:

- Застосування мережної безпеки одночасно тільки до одного ресурсу;

- Користувачі повинні пам'ятати стільки паролів, скільки є розділених ресурсів;

– необхідно виконувати резервне копіювання окремо на кожному комп'ютері, щоб захистити всі спільні дані;

- При отриманні доступу до ресурсу, на комп'ютері, на якому цей ресурс розташований, відчувається падіння продуктивності;

- не існує централізованої організаційної схеми для пошуку та управління доступом до даних.

1.3.2 Мережі із виділеним сервером

Компанія Microsoft віддає перевагу терміну Server-based. Сервер є машиною (комп'ютером), основним завданням якого є реакція на клієнтські запити. Сервери рідко керуються кимось безпосередньо – лише щоб встановити, настроїти чи обслуговувати.

Переваги мереж із виділеним сервером:

– вони забезпечують централізоване управління обліковими записами користувачів, безпекою та доступом, що спрощує мережеве адміністрування;

- Більш потужне обладнання означає і більш ефективний доступ до ресурсів мережі;

– користувачам для входу до мережі потрібно пам'ятати лише один пароль, що дозволяє їм отримувати доступ до всіх ресурсів, які мають право;

– такі мережі краще масштабуються (зростають) із зростанням кількості клієнтів.

Недоліки мереж із виділеним сервером:

– несправність сервера може зробити мережу непрацездатною, у разі – втрата мережевих ресурсів;

– такі мережі потребують кваліфікованого персоналу для супроводу складного спеціалізованого програмного забезпечення;

– вартість мережі збільшується завдяки потребі у спеціалізованому обладнанні та програмному забезпеченні.

1.4 Вибір мережі

Вибір мережі залежить від низки обставин:

– кількість комп'ютерів у мережі (до 10 – однорангові мережі);

- Фінансові причини;

- Наявність централізованого управління, безпека;

– доступ до спеціалізованих серверів;

- Доступ до глобальної мережі.

2 КАБЕЛІ ТА ІНТЕРФЕЙСИ

На нижньому рівні мережевих комунікацій знаходиться носій, яким передаються дані. Щодо передачі даних термін media (носій, середовище передачі даних) може включати як кабельні, так і бездротові технології.

2.1 Типи кабелів

Існує кілька різних видів кабелів, що використовуються у сучасних мережах. Різні мережі можуть потребувати різних типів кабелів.

2.1.1 Кабель типу "вита пара" - twisted pair

Є мережевим носієм, що використовується в багатьох мережевих топологіях, включаючи Ethernet, ARCNet, IBM Token Ring.

Віта пара буває двох видів.

1. Неекранована кручена пара.

Є п'ять категорій неекранованої кручений пари. Вони нумеруються за порядком зростання якості від CAT1 до CAT5. Кабелі вищої категорії зазвичай містять більше пар провідників і ці провідники мають більше витків на одиницю довжини.

CAT1 – телефонний кабель, що не підтримує цифрової передачі даних.

CAT2 – це рідко використовується старий тип неекранованої кручений пари. Він підтримує швидкість передачі до 4 Мбіт/с.

CAT3 – мінімальний рівень неекранованої кручений пари, необхідний сьогоднішніх цифрових мереж, має пропускну здатність 10 Мбіт/с.

CAT4 – проміжна специфікація кабелю, що підтримує швидкість передачі до 16 Мбіт/с.

CAT5 – найбільш ефективний тип неекранованої кручений пари, що підтримує швидкість передачі даних до 100 Мбіт/с.

Кабелі неекранованої кручений пари з'єднують мережну карту кожного комп'ютера з мережевою панеллю або мережевим концентратором за допомогою з'єднувача RJ-45 для кожної точки з'єднання.

Прикладом такої конфігурації є стандарт на мережу Ethernet 10Base-T, який характеризується неекранованою кабелем кручена пара (від CAT3 до CAT5) і використанням з'єднувача RJ-45.

Недоліки:

– чутливість до перешкод із боку зовнішніх електромагнітних джерел;

- Взаємне накладення сигналу між суміжними проводами;

– неекранована кручена пара вразлива для перехоплення сигналу;

– велике згасання сигналу на шляху (обмеження до 100 м).

2. Екранована кручена пара.

Має таку конструкцію, як і попередня, підпорядковується тому ж 100-метровому обмеженню. Зазвичай містить у середині чотири або більше пари скручених мідних ізольованих проводів, а також електрично заземлену плетену мідну сітку або алюмінієву фольгу, створюючи екран зовнішнього електромагнітного впливу.

Недоліки:

- Кабель менш гнучкий;

- Вимагає електричного заземлення.

2.1.2 Коаксіальний кабель

Цей тип кабелю складається з центрального мідного провідника, більш товстого, ніж дроти в кабелі типу кручена пара. Центральний провідник покритий шаром пінистого пластикового ізолюючого матеріалу, що у свою чергу оточений другим провідником, зазвичай плетеною мідною сіткою або алюмінієвою фольгою. Зовнішній провідник не використовується передачі даних, а виступає як заземлення.

Коаксіальний кабель може передавати дані зі швидкістю до 10 Мбіт/с на максимальну відстань від 185 м до 500 м.

Двома основними типами коаксіального кабелю, що використовується в локальних мережах, є «Товстий Ethernet» (Thicknet) та «Тонкий Ethernet» (Thinnet).

Також відомий як кабель RG-58, що є найбільш використовуваним. Він найбільш гнучкий з усіх типів коаксіальних кабелів, має товщину приблизно 6 мм. Він може використовуватися для з'єднання кожного комп'ютера з іншими комп'ютерами в локальній мережі за допомогою T-конектора, British Naval Connector (BNC)-конектора та 50-Омних заглушок (terminator термінаторів). Використовується переважно для мереж типу 10Base-2 Ethernet.

Ця конфігурація підтримує передачу даних зі швидкістю до 10 Мбіт/с на максимальну відстань до 185 м між повторювачами.

Є товстішим і дорожчим коаксіальним кабелем. За конструкцією він схожий з попереднім, але менш гнучким. Використовується як основа мереж 10Base-5 Ethernet. Цей кабель має маркування RG-8 або RG-11, приблизно 12 мм у діаметрі. Він використовується у вигляді лінійної шини. Для підключення до кожної мережної плати використовується спеціальний зовнішній трансівер AUI (Attachment unit interface) та «вампір» (відгалуження), що пронизує оболонку кабелю для отримання доступу до дроту.

Має товстий центральний провідник, який забезпечує надійну передачу даних на відстань до 500 м-коду на сегмент кабелю. Часто використовується створення сполучних магістралей. Швидкість передачі до 10 Мбіт/с.

2.1.3 Оптоволоконний кабель

Забезпечують чудову швидкість передачі на великі відстані. Вони не сприйнятливі до електромагнітного шуму та підслуховування.

Він складається з центрального скляного або пластикового провідника, оточеного іншим шаром скляного або пластикового покриття, та зовнішньої захисної оболонки. Дані передаються кабелю за допомогою лазерного або світлодіодного передавача, який посилає односпрямовані світлові імпульси через центральне скляне волокно. Скляне покриття допомагає підтримувати фокусування світла у внутрішньому провіднику. На іншому кінці провідника сигнал приймається фотодіодним приймачем, що перетворює світлові сигнали електричний сигнал.

Швидкість передачі для оптоволоконного кабелю досягає від 100 Мбіт/с до 2Гбіт/с. Дані можуть бути надійно передані на відстань до 2 км. без повторювача.

Світлові імпульси рухаються тільки в одному напрямку, тому необхідно мати два провідники: вхідний та вихідний кабелі.

Цей кабель складений в установці, є найдорожчим типом кабелю.

2.2 Бездротові технології

Методи бездротової передачі є зручнішою формою. Бездротові технології розрізняються за типами сигналів, частотою, відстанню передачі.

Трьома головними типами бездротової передачі є: радіозв'язок, зв'язок у мікрохвильовому діапазоні, інфрачервоний зв'язок.

2.2.1 Радіозв'язок

Технології радіозв'язку пересилають дані на радіочастотах і мало обмежень на дальність. Використовується для з'єднання локальних мереж великих географічних відстанях.

Недоліки:

– радіопередача має високу вартість,

– підлягає державному регулюванню,

- Вкрай чутлива до електронного або атмосферного впливу,

– схильна до перехоплення, тому вимагає шифрування.

2.2.2 Зв'язок у мікрохвильовому діапазоні

Підтримує передачу даних у мікрохвильовому діапазоні, використовує високі частоти та застосовується як на коротких відстанях, так і у глобальній комунікації.

Обмеження: передавач та приймач мають бути в зоні прямої видимості один одного.

Широко використовується в глобальній передачі інформації за допомогою супутників та наземних супутникових антен.

2.2.3 Інфрачервоний зв'язок

Функціонує на високих частотах, що наближаються до видимого світла. Можуть бути використані для встановлення двосторонньої або широкомовної передачі на близькі відстані. Зазвичай використовують світлодіоди передачі інфрачервоних хвиль приймачеві.

Ці хвилі можуть бути фізично заблоковані та відчувають інтерференцію з яскравим світлом, тому передача обмежена малими відстанями.

2.3 Параметри кабелів

При плануванні мережі або розширенні існуючої мережі необхідно чітко розглянути кілька питань, що стосуються кабелів: вартість, відстань, швидкість передачі даних, легкість установки, кількість вузлів, що підтримуються.

Порівняння типів кабелів швидкості передачі даних, вартості кабелів, складності установки, максимальної відстані передачі даних представлено в таблиці 2.1.

Кількість вузлів на сегмент та вузлів у мережі при побудові мереж з різним використанням кабелів представлено у таблиці 2.2.

Таблиця 2.1 - Порівняльна характеристика кабелів

Таблиця 2.2 – Кількість вузлів залежно від типу мережі

3 ОБМІН ДАНИХ У МЕРЕЖІ

3.1 Загальні поняття. Протокол. Стек протоколів.

Головна мета, яка переслідується при з'єднанні комп'ютерів до мережі – це можливість використання ресурсів кожного комп'ютера всіма користувачами мережі. Для того, щоб реалізувати цю можливість, комп'ютери, приєднані до мережі, повинні мати необхідні засоби взаємодії з іншими комп'ютерами мережі.

Завдання поділу мережевих ресурсів включає рішення безлічі проблем - вибір способу адресації комп'ютерів і узгодження електричних сигналів при встановлення електричного зв'язку, забезпечення надійної передачі даних і обробка повідомлень про помилки, формування відправлених і інтерпретація отриманих повідомлень, а також багато інших не менш важливих завдань.

p align="justify"> Звичайним підходом при вирішенні складної проблеми є її розбиття на кілька приватних проблем - підзавдань. Для вирішення кожного підзавдання призначається певний модуль. При цьому чітко визначаються функції кожного модуля та правила їхньої взаємодії.

Приватним випадком декомпозиції завдання є багаторівневе уявлення, у якому все безліч модулів, вирішальних подзадачи, розбивається на ієрархічно впорядковані групи – рівні. Для кожного рівня визначається набір функцій-запитів, з якими до модулів даного рівня можуть звертатися модулі вище рівня для вирішення своїх завдань.

Такий набір функцій, що виконуються даним рівнем для вище лежачого рівня, а також формати повідомлень, якими обмінюються два сусідні рівні під час своєї взаємодії, називається інтерфейсом.

Правила взаємодії двох машин можуть бути описані у вигляді набору процедур для кожного рівня. Такі формалізовані правила, що визначають послідовність і формат повідомлень, якими обмінюються мережеві компоненти, що лежать одному рівні, але у різних вузлах, називаються протоколами.

Узгоджений набір протоколів різних рівнів, достатній для організації міжмережевої взаємодії, називається стеком протоколів.

При організації взаємодії можуть бути використані два основні типи протоколів. У протоколи із встановленням з'єднання(connection-oriented network service, CONS) перед обміном даними відправник і одержувач повинні спочатку встановити логічне з'єднання, тобто домовитися про параметри процедури обміну, які діятимуть лише рамках даного з'єднання. Після завершення діалогу вони мають розірвати це з'єднання. Коли нове з'єднання встановлюється, переговорна процедура виконується заново.

Друга група протоколів - протоколи без попереднього встановлення з'єднання(connectionless network service, CLNS). Такі протоколи називаються також дейтаграмними протоколами. Відправник просто надсилає повідомлення, коли воно готове.

3.2 Модель ISO/OSI

З того, що протокол є угодою, прийнятою двома взаємодіючими об'єктами, в даному випадку двома працюючими в мережі комп'ютерами, зовсім не випливає, що він обов'язково є стандартом. Але на практиці при реалізації мереж прагнуть використати стандартні протоколи. Це можуть бути фірмові, національні чи міжнародні стандарти.

Міжнародна Організація зі Стандартів (International Standards Organization, ISO) розробила модель, яка чітко визначає різні рівні взаємодії систем, дає їм стандартні імена та вказує, яку роботу має виконувати кожен рівень. Ця модель називається моделлю взаємодії відкритих систем (Open System Interconnection, OSI) або ISO/OSI.

У моделі OSI взаємодія поділяється на сім рівнів чи верств (рис.1). Кожен рівень має справу з одним певним аспектом взаємодії. Таким чином, проблема взаємодії декомпозована на 7 приватних проблем, кожна з яких може бути вирішена незалежно від інших. Кожен рівень підтримує інтерфейси з вищими та нижчими рівнями.

Модель OSI описує лише системні засоби взаємодії, не торкаючись додатків кінцевих користувачів. Програми реалізують власні протоколи взаємодії, звертаючись до системним засобам. Слід мати на увазі, що додаток може взяти на себе функції деяких верхніх рівнів моделі OSI, в такому випадку, при необхідності міжмережевого обміну він звертається безпосередньо до системних засобів, що виконують функції нижніх рівнів моделі OSI, що залишилися.

Додаток кінцевого користувача може використовувати системні засоби взаємодії не тільки для організації діалогу з іншим додатком, що виконується на іншій машині, але й для отримання послуг того чи іншого мережевого сервісу.

Отже, нехай додаток звертається із запитом до прикладного рівня, наприклад файлового сервісу. На підставі цього запиту програмне забезпечення прикладного рівня формує повідомлення стандартного формату, в яке поміщає службову інформацію (заголовок) і, можливо, дані, що передаються. Потім це повідомлення надсилається представницькому рівню.

Представницький рівень додає до повідомлення свій заголовок і передає результат вниз сеансовому рівню, який у свою чергу додає заголовок і т.д.

Нарешті, повідомлення досягає найнижчого, фізичного рівня, який справді передає його лініями зв'язку.

Коли повідомлення по мережі надходить на іншу машину, воно послідовно переміщається вгору з рівня до рівня. Кожен рівень аналізує, обробляє та видаляє заголовок свого рівня, виконує відповідні даному рівню функції та передає повідомлення вищому рівню.

Крім терміну "повідомлення" (message) існують інші назви, використовувані мережевими фахівцями для позначення одиниці обміну даними. У стандартах ISO для протоколів будь-якого рівня використовується термін "протокольний блок даних" - Protocol Data Unit (PDU). Крім цього часто використовуються назви кадр (frame), пакет (packet), дейтаграма (datagram).

3.3 Функції рівнів моделі ISO/OSI

фізичний рівень.Цей рівень має справу з передачею бітів фізичними каналами, такими, як коаксіальний кабель, кручена пара або оптоволоконний кабель. До цього рівня відносяться характеристики фізичних середовищ передачі даних, такі як смуга пропускання, схибленість, хвилевий опір та інші. На цьому рівні визначаються характеристики електричних сигналів, такі як вимоги до фронтів імпульсів, рівням напруги або струму переданого сигналу, тип кодування, швидкість передачі сигналів. Крім цього, тут стандартизуються типи роз'ємів та призначення кожного контакту.

Функції фізичного рівня реалізуються у всіх пристроях, підключених до мережі. З боку комп'ютера функції фізичного рівня виконуються мережним адаптером чи послідовним портом.

Канальний рівень.Однією із завдань канального рівня є перевірка доступності середовища передачі. Іншим завданням канального рівня є реалізація механізмів виявлення та корекції помилок. І тому на канальному рівні біти групуються набори, звані кадрами (frames). Канальний рівень забезпечує коректність передачі кожного кадру, поміщаючи спеціальну послідовність біт на початок і кінець кожного кадру, щоб відзначити його, а також обчислює контрольну суму, підсумовуючи усі байти кадру певним способом і додаючи контрольну суму до кадру. Коли кадр приходить, одержувач знову обчислює контрольну суму отриманих даних і порівнює результат із контрольною сумою з кадру. Якщо вони збігаються, кадр вважається правильним та приймається. Якщо контрольні суми не збігаються, то фіксується помилка.

У протоколах канального рівня, що використовуються в локальних мережах, закладено певну структуру зв'язків між комп'ютерами та способи їх адресації. Хоча канальний рівень і забезпечує доставку кадру між будь-якими двома вузлами локальної мережі, він це робить тільки в мережі з певною топологією зв'язків, саме тією топологією, для якої він був розроблений. До таких типових топологій, що підтримуються протоколами канального рівня локальних мереж, відносяться загальна шина, кільце та зірка. Прикладами протоколів канального рівня є Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

Мережевий рівень.Цей рівень служить утворення єдиної транспортної системи, що об'єднує кілька мереж із різними принципами передачі між кінцевими вузлами.

Повідомлення мережного рівня прийнято називати пакетами (packets). При організації доставки пакетів мережному рівні використовується поняття " номер мережі " . У цьому випадку адреса одержувача складається з номера мережі та номера комп'ютера в мережі.

Для того, щоб передати повідомлення від відправника, що знаходиться в одній мережі, одержувачу, що знаходиться в іншій мережі, потрібно здійснити кілька транзитних передач (hops) між мережами, щоразу вибираючи відповідний маршрут. Таким чином, маршрут є послідовністю маршрутизаторів, через які проходить пакет.

Проблема вибору найкращого шляху називається маршрутизацією та її рішення є головним завданням мережного рівня. Ця проблема ускладнюється тим, що найкоротший шлях не завжди найкращий. Часто критерієм при виборі маршруту є час передачі даних з цього маршруту, воно залежить від пропускної спроможності каналів зв'язку та інтенсивності трафіку, яка може змінюватися з часом.

На мережному рівні визначається два види протоколів. Перший вид відноситься до визначення правил передачі пакетів з даними кінцевих вузлів від вузла до маршрутизатора та між маршрутизаторами. Саме ці протоколи зазвичай мають на увазі, коли говорять про протоколи мережного рівня. До мережного рівня відносять і інший вид протоколів, які називаються протоколами обміну маршрутною інформацією. За допомогою цих протоколів маршрутизатори збирають інформацію про топологію міжмережевих з'єднань. Протоколи мережного рівня реалізуються програмними модулями операційної системи, а також програмними та апаратними засобами маршрутизаторів.

Прикладами протоколів мережного рівня є протокол міжмережевого взаємодії IP стека TCP/IP і протокол міжмережевого обміну пакетами IPX стека Novell.

Транспортний рівень.На шляху від відправника до одержувача пакети можуть бути спотворені чи загублені. Хоча деякі програми мають власні засоби обробки помилок, існують і такі, які вважають за краще відразу мати справу з надійним з'єднанням. Робота транспортного рівня полягає в тому, щоб забезпечити додаткам або верхнім рівням стека - прикладному та сеансовому - передачу даних з тим ступенем надійності, який їм потрібний. Модель OSI визначає п'ять класів сервісу, що надаються транспортним рівнем.

Як правило, всі протоколи, починаючи з транспортного рівня та вище, реалізуються програмними засобами кінцевих вузлів мережі – компонентами їх мережевих операційних систем. Як приклад транспортних протоколів можна навести протоколи TCP та UDP стека TCP/IP та протокол SPX стека Novell.

Сеансовий рівень.Сеансовий рівень забезпечує керування діалогом для того, щоб фіксувати, яка зі сторін є активною зараз, а також надає засоби синхронізації. Останні дозволяють вставляти контрольні точки в довгі передачі, щоб у разі відмови можна було повернутися назад до останньої контрольної точки замість того, щоб починати все з початку. Насправді деякі програми використовують сеансовий рівень, і він рідко реалізується.

Рівень уявлення.Цей рівень забезпечує гарантію того, що інформація, що передається прикладним рівнем, буде зрозуміла прикладному рівню в іншій системі. При необхідності рівень подання виконує перетворення форматів даних на деякий загальний формат подання, а на прийомі відповідно виконує зворотне перетворення. Таким чином, прикладні рівні можуть подолати, наприклад, синтаксичні відмінності у поданні даних. На цьому рівні може виконуватися шифрування та дешифрування даних, завдяки якому секретність обміну даними забезпечується одночасно для всіх прикладних сервісів. Прикладом протоколу, що працює на рівні подання, є протокол SSL (Secure Socket Layer), який забезпечує секретний обмін повідомленнями для протоколів прикладного рівня стека TCP/IP.

Прикладний рівень.Прикладний рівень - це насправді просто набір різноманітних протоколів, за допомогою яких користувачі мережі отримують доступ до ресурсів, таких як файли, принтери або гіпертекстові Web-сторінки, а також організують свою спільну роботу, наприклад, за допомогою протоколу електронної пошти. Одиниця даних, якою оперує прикладний рівень, зазвичай називається повідомленням (message).

Існує дуже велика різноманітність протоколів прикладного рівня. Наведемо як приклади хоча б кілька найпоширеніших реалізацій файлових сервісів: NCP в операційній системі Novell NetWare, SMB Microsoft Windows NT, NFS, FTP і TFTP, що входять у стек TCP/IP.

3.4 Протоколи взаємодії додатків та протоколи транспортної підсистеми

Функції всіх рівнів моделі OSI можуть бути віднесені до однієї з двох груп: або до функцій, що залежать від конкретної технічної реалізації мережі, або до функцій, орієнтованих на роботу з програмами.

Три нижніх рівня - фізичний, канальний та мережевий - є сетезалежними, тобто протоколи цих рівнів тісно пов'язані з технічною реалізацією мережі, з комунікаційним обладнанням, що використовується.

Три верхніх рівня - сеансовий, рівень подання та прикладної - орієнтовані на додатки та мало залежать від технічних особливостей побудови мережі. На протоколи цих рівнів не впливають жодних змін у топології мережі, заміна обладнання або перехід на іншу мережну технологію.

Транспортний рівень проміжний, він приховує всі деталі функціонування нижніх рівнів від верхніх рівнів. Це дозволяє розробляти програми, які від технічних засобів, безпосередньо займаються транспортуванням повідомлень.

Малюнок 2 показує рівні моделі OSI, у яких працюють різні елементи мережі.

Комп'ютер, із встановленою у ньому мережевий ОС, взаємодіє з іншим комп'ютером з допомогою протоколів всіх семи рівнів. Цю взаємодію комп'ютери здійснюють через різні комунікаційні пристрої: концентратори, модеми, мости, комутатори, маршрутизатори, мультиплексори. Залежно від типу, комунікаційний пристрій може працювати або тільки на фізичному рівні (повторювач), або на фізичному та канальному (міст і комутатор), або на фізичному, канальному та мережному, іноді захоплюючи і транспортний рівень (маршрутизатор).

3.5 Функціональна відповідність видів комунікаційного обладнання рівням моделі OSI

Найкращим способом розуміння відмінностей між мережевими адаптерами, повторювачами, мостами/коммутаторами і маршрутизаторами є розгляд їх у термінах моделі OSI. Співвідношення між функціями цих пристроїв і рівнями OSI показано на малюнку 3.

Повторювач, який регенерує сигнали, за рахунок чого дозволяє збільшувати довжину мережі, працює фізично.

Мережевий адаптер працює на фізичному та канальному рівнях. До фізичного рівня відноситься та частина функцій мережного адаптера, яка пов'язана з прийомом і передачею сигналів по лінії зв'язку, а отримання доступу до середовища передачі, розпізнавання МАС-адреси комп'ютера - це вже функція канального рівня.

Мости виконують більшу частину своєї роботи на канальному рівні. Для них мережа є набором МАС-адрес пристроїв. Вони витягують ці адреси із заголовків, доданих до пакетів на канальному рівні, і використовують їх під час обробки пакетів для ухвалення рішення про те, на який порт відправити той чи інший пакет. Мости не мають доступу до інформації про адреси мереж, що належать до вищого рівня. Тому вони обмежені у прийнятті рішень про можливі шляхи або маршрути переміщення пакетів через мережу.

Маршрутизатори працюють на мережевому рівні OSI. Для маршрутизаторів мережа - це набір мережевих адрес пристроїв та безліч мережевих шляхів. Маршрутизатори аналізують всі можливі шляхи між будь-якими двома вузлами мережі та вибирають найкоротший з них. При виборі можуть братися до уваги інші фактори, наприклад, стан проміжних вузлів і ліній зв'язку, пропускна здатність ліній або вартість передачі даних.

Для того, щоб маршрутизатор міг виконувати покладені на нього функції, йому повинна бути доступна більш розгорнута інформація про мережу, ніж та, яка доступна мосту. У заголовку пакета мережного рівня крім мережевої адреси є дані, наприклад, про критерій, який повинен бути використаний при виборі маршруту, про час життя пакета в мережі, про те, якому протоколу верхнього рівня належить пакет.

Завдяки використанню додаткової інформації маршрутизатор може здійснювати більше операцій з пакетами, ніж міст/комутатор. Тому програмне забезпечення, необхідне роботи маршрутизатора, є складнішим.

На малюнку 3 показаний ще один тип комунікаційних пристроїв – шлюз, який може працювати на будь-якому рівні моделі OSI. Шлюз (gateway) – це пристрій, що виконує трансляцію протоколів. Шлюз розміщується між взаємодіючими мережами і служить посередником, що переводить повідомлення, що надходять з однієї мережі, формат іншої мережі. Шлюз може бути реалізований як суто програмними засобами, встановленими на звичайному комп'ютері, і з урахуванням спеціалізованого комп'ютера. Трансляція одного стека протоколів в інший являє собою складне інтелектуальне завдання, що вимагає максимально повної інформації про мережу, тому шлюз використовує заголовки всіх протоколів, що транслюються.

3.6 Специфікація IEEE 802

Приблизно в той же час, коли з'явилася модель OSI, було опубліковано специфікацію IEEE 802, яка фактично розширює мережеву модель OSI. Це розширення відбувається на канальному та фізичному рівнях, які визначають як більш ніж один комп'ютер може отримати доступ до мережі, уникнувши конфліктів з іншими комп'ютерами мережі.

Цей стандарт деталізує ці рівні за допомогою розбиття канального рівня на 2 підрівні:

– Logical Link Control (LLC) – рівень управління логічним зв'язком. Керує зв'язками між каналами даних та визначає використання точок логічного інтерфейсу, званих Services Access Point (Точки доступу до служб), які іншими комп'ютерами можуть використовуватись для передачі інформації на верхні рівні моделі OSI;

– Media Access Control (MAC) – рівень управління доступом до пристроїв. Надає паралельний доступ для декількох мережевих адаптерів на фізичному рівні, має пряму взаємодію з мережевою картою комп'ютера та відповідає за безпомилкову передачу даних між комп'ютерами в мережі.

3.7 За стеком протоколів

Набір протоколів (або стек протоколів) є поєднанням протоколів, які спільно працюють для забезпечення мережевої взаємодії. Ці набори протоколів зазвичай розбивають на три групи, що відповідають мережевій моделі OSI:

– мережеві;

- Транспортні;

- Прикладні.

Мережеві протоколи надають такі послуги:

– адресацію та маршрутизацію інформації;

- Перевірку на наявність помилок;

- Запит повторної передачі;

- Встановлення правил взаємодії в конкретному мережному середовищі.

Популярні мережеві протоколи:

– DDP (Delivery Datagram Protocol – Протокол доставки дейтаграм). Протокол передачі даних Apple, що використовується AppleTalk.

– IP (Internet Protocol – Протокол Інтернет). Частина набору протоколів TCP/IP, що забезпечує адресну інформацію та інформацію про маршрутизацію.

– IPX (Internetwork Packet eXchange – Міжмережевий обмін пакетами) та NWLink. Протокол мереж Novell NetWare (і реалізація цього протоколу фірмою Microsoft), що використовується для маршрутизації та спрямування пакетів.

- NetBEUI. Розроблений спільно IBM і Microsoft цей протокол забезпечує транспортні послуги для NetBIOS.

Транспортні протоколи відповідають за надійне транспортування даних між комп'ютерами.

Популярні транспортні протоколи:

– ATP (AppleTalk Transaction Protocol – Транзакційний протокол AppleTalk) та NBP (Name Binding Protocol – Протокол зв'язування імен). Сеансовий та транспортний протоколи AppleTalk.

– NetBIOS/NetBEUI. Перший – встановлює з'єднання між комп'ютерами, а другий – надає послуги передачі для цього з'єднання.

– SPX (Sequenced Packet exchange – Послідовний обмін пакетами) та NWLink. Орієнтований на з'єднання протокол Novell, що використовується забезпечення доставки даних (і реалізація цього протоколу фірмою Microsoft).

– TCP (Transmission Control Protocol – Протокол управління передачею). Частина набору протоколів TCP/IP відповідає за надійну доставку даних.

Прикладні протоколи, відповідальні взаємодія додатків.

Популярні прикладні протоколи:

– AFP (AppleTalk File Protocol – Файловий протокол AppleTalk). Протокол віддаленого керування файлами Macintosh.

– FTP (File Transfer Protocol – Протокол передачі). Ще один член набору протоколів TCP/IP, який використовується для забезпечення послуг передачі файлів.

– NCP (NetWare Core Protocol – Базовий протокол NetWare). Оболонка та редиректори клієнта Novell.

– SMTP (Simple Mail Transport Protocol – Простий протокол передачі пошти). Член набору протоколів TCP/IP, який відповідає за надсилання електронної пошти.

– SNMP (Simple Network Management Protocol – Простий протокол керування мережею). Протокол TCP/IP, який використовується для керування та спостереження за мережевими пристроями.

4 МЕРЕЖЕВЕ ОБЛАДНАННЯ ТА ТОПОЛОГІЇ

4.1 Мережеві компоненти

Існує безліч мережевих пристроїв, які можна використовувати для створення, сегментування та вдосконалення мережі.

4.1.1 Мережеві карти

Мережевий адаптер(Network Interface Card, NIC) - це периферійний пристрій комп'ютера, що безпосередньо взаємодіє із середовищем передачі даних, яка прямо або через інше комунікаційне обладнання пов'язує його з іншими комп'ютерами. Цей пристрій вирішує завдання надійного обміну двійковими даними, представленими відповідними електромагнітними сигналами, зовнішніми лініями зв'язку. Як і будь-який контролер комп'ютера, мережний адаптер працює під керуванням драйвера операційної системи.

У більшості сучасних стандартів для локальних мереж передбачається, що між мережевими адаптерами комп'ютерів, що взаємодіють, встановлюється спеціальний комунікаційний пристрій (концентратор, міст, комутатор або маршрутизатор), який бере на себе деякі функції з управління потоком даних.

Мережевий адаптер зазвичай виконує такі функції:

– Оформлення переданої інформації як кадру певного формату.Кадр включає кілька службових полів, серед яких є адреса комп'ютера призначення та контрольна сума кадру.

– Отримання доступу до середовища передачі даних. У локальних мережах в основному застосовуються канали зв'язку, що розділяються між групою комп'ютерів (загальна шина, кільце), доступ до яких надається за спеціальним алгоритмом (найчастіше застосовуються метод випадкового доступу або метод з передачею маркера доступу по кільцю).

– Кодування послідовності біт кадру послідовністю електричних сигналів під час передачі даних і декодування за її прийомі.Кодування повинно забезпечити передачу вихідної інформації лініями зв'язку з певною смугою пропускання і певним рівнем перешкод таким чином, щоб сторона, що приймає, змогла розпізнати з високим ступенем ймовірності надіслану інформацію.

– Перетворення інформації з паралельної форми на послідовну і назад.Ця операція пов'язана з тим, що в обчислювальних мережах інформація передається в послідовній формі, біт за бітом, а не побайтно, як усередині комп'ютера.

– Синхронізація бітів, байтів та кадрів.Для стійкого прийому інформації, що передається, необхідна підтримка постійного синхронізму приймача і передавача інформації.

Мережеві адаптери розрізняються за типом і розрядністю внутрішньої шини даних, що використовується в комп'ютері - ISA, EISA, PCI, MCA.

Мережеві адаптери різняться також за типом прийнятої мережі мережевої технології - Ethernet, Token Ring, FDDI тощо. Як правило, конкретна модель мережного адаптера працює за певною мережевою технологією (наприклад, Ethernet).

У зв'язку з тим, що для кожної технології зараз є можливість використання різних середовищ передачі, мережевий адаптер може підтримувати як одну, так і кілька середовищ одночасно. У випадку, коли мережний адаптер підтримує лише одне середовище передачі даних, а необхідно використовувати інше, застосовуються трансівери та конвертори.

Трансівер(приймач, transmitter + receiver) - це частина мережевого адаптера, його кінцевий пристрій, що виходить на кабель. У варіантах Ethernet"а виявилося зручним випускати мережеві адаптери з портом AUI, до якого можна приєднати трансівер для необхідного середовища.

Замість підбору відповідного трансівера можна використовувати конвертор, який може узгодити вихід приймача, призначеного для одного середовища, з іншим середовищем передачі даних (наприклад, вихід на кручені пари перетворюється на вихід на коаксіальний кабель).

4.1.2 Повторювачі та підсилювачі

Як говорилося раніше, сигнал при переміщенні по мережі слабшає. Щоб запобігти цьому ослабленню, можна використовувати повторювачі та (або) підсилювачі, які підсилюють сигнал, що проходить через них.

Повторювачі (repeater) використовуються в мережах із цифровим сигналом для боротьби із загасанням (ослабленням) сигналу. Коли репітер отримує ослаблений сигнал, він очищає цей сигнал, посилює і надсилає наступному сегменту.

Підсилювачі (amplifier), хоч і мають схоже призначення, застосовуються збільшення дальності передачі у мережах, використовують аналоговий сигнал. Це називається широкосмугової передачі. Носій ділиться на кілька каналів, тому різні частоти можуть передаватися паралельно.

Зазвичай мережева архітектура визначає максимальну кількість повторювачів, які можуть бути встановлені окремою мережею. Причиною цього є феномен, відомий як затримка поширення. Період, потрібний кожному повторювачу для очищення та посилення сигналу, помножений на число повторювачів, може призводити до помітних затримок передачі даних через мережу.

4.1.3 Концентратори

Концентратор (HUB) являє собою мережевий пристрій, що діє фізично мережевої моделі OSI, що служить в якості центральної точки з'єднання і сполучної лінії мережної конфігурації «зірка».

Існує три основні типи концентраторів:

- пасивні (passive);

- Активні (active);

- Інтелектуальні (Intelligent).

Пасивні концентратори не вимагають електроенергії і діють як фізична точка з'єднання, нічого не додаючи до сигналу, що проходить).

Активні вимагають енергію, яку використовують для відновлення та посилення сигналу.

Інтелектуальні концентратори можуть надавати такі послуги, як перемикання пакетів (packet switching) і перенаправлення трафіку (traffic riuting).

4.1.4 Мости

Міст (bridge) є пристроєм, що використовується для з'єднання мережевих сегментів. Мости можна розглядати як удосконалення повторювачів, оскільки вони зменшують завантаження мережі: мости зчитують адресу мережевої карти (MAC address) комп'ютера-отримувача з кожного вхідного пакета даних і переглядають спеціальні таблиці, щоб визначити, що робити з пакетом.

Міст функціонує на канальному рівні мережевої моделі OSI.

Міст функціонує як повторювач, він отримує дані з будь-якого сегмента, але більш розбірливий, ніж повторювач. Якщо одержувач перебуває у тому фізичному сегменті, як і міст, то міст знає, що пакет більше не потрібний. Якщо одержувач перебуває у іншому сегменті, міст знає, що пакет треба переслати.

Ця обробка дозволяє зменшити завантаження мережі, оскільки сегмент не отримуватиме повідомлень, які до нього не належать.

Мости можуть з'єднувати сегменти, які використовують різні типи носіїв (10BaseT, 10Base2), а також із різними схемами доступу до носія (Ethernet, Token Ring).

4.1.5 Маршрутизатори

Маршрутизатор (router) являє собою мережевий комунікаційний пристрій, що працює на мережному рівні мережевої моделі, і може пов'язувати два та більше мережевих сегментів (або підмереж).

Він функціонує подібно до мосту, але для фільтрації трафіку він використовує не адресу мережевої карти комп'ютера, а інформацію про мережеву адресу, що передається в частині пакета, що відноситься до мережевого рівня.

Після отримання інформації маршрутизатор використовує таблицю маршрутизації, щоб визначити, куди направити пакет.

Існує два типи маршрутизуючих пристроїв: статичні та динамічні. Перші використовують статичну таблицю маршрутизації, яку має створювати та оновлювати мережевий адміністратор. Другі – створюють та оновлюють свої таблиці самі.

Маршрутизатори можуть зменшити завантаження мережі, збільшити пропускну здатність та підвищити надійність доставки даних.

Маршрутизатор може бути як спеціальний електронний пристрій, так і спеціалізований комп'ютер, підключений до кількох мережевих сегментів за допомогою кількох мережних карт.

Він може зв'язувати кілька невеликих підмереж, які використовують різні протоколи, якщо протоколи, що використовуються, підтримують маршрутизацію. Маршрутизовані протоколи мають здатність перенаправляти пакети даних в інші мережеві сегменти (TCP/IP, IPX/SPX). Не маршрутизований протокол – NetBEUI. Він не може працювати за межами своєї підмережі.

4.1.6 Шлюзи

Шлюз (gateway) є методом здійснення зв'язку між двома і більше мережевими сегментами. Дозволяє взаємодіяти неподібним системам у мережі (Intel та Macintosh).

Іншою функцією шлюзів є перетворення протоколів. Шлюз може отримати протокол IPX/SPX, спрямований клієнту, який використовує протокол TCP/IP, на віддаленому сегменті. Шлюз перетворює вихідний протокол на потрібний протокол одержувача.

Шлюз працює на транспортному рівні мережевої моделі.

4.2 Типи мережевої топології

Під топологією мережі розуміється опис її фізичного розташування, тобто те, як комп'ютери з'єднані в мережі один з одним і за допомогою яких пристроїв входять до фізичної топології.

Існує чотири основні топології:

- Bus (шина);

- Ring (кільце);

- Star (зірка);

- Mesh (комірка).

Фізична топологія шина, що також називається лінійною шиною, складається з єдиного кабелю, до якого приєднані всі комп'ютери сегмента (рис. 4.1).

Повідомлення надсилаються по лінії всім підключеним станціям незалежно від того, хто є одержувачем. Кожен комп'ютер перевіряє кожен пакет у дроті, щоб визначити одержувача пакета. Якщо пакет призначений для іншої станції, комп'ютер відкидає його. Якщо пакет призначений даному комп'ютеру, він отримає і обробить його.

Малюнок 4.1 - Топологія "шина"

Головний кабель шини, відомий як магістраль, має на обох кінцях заглушки (термінатори) для запобігання відображенню сигналу. Зазвичай у мережах із шинною топологією використовується два типи носія: товстий та тонкий Ethernet.

Недоліки:

- Трудно ізолювати неполадки станції або іншого мережевого компонента;

- Несправності в магістральному кабелі можуть призвести до виходу з експлуатації всієї мережі.

4.2.2 Кільце

Топологія Ring (кільце) використовується в основному в мережах Token Ring та FDDI (волоконно-оптичних).

У фізичній топології "кільце" лінії передачі даних фактично утворюють логічне кільце, до якого підключені всі комп'ютери мережі (рис. 4.2).

Рисунок 4.2 – Топологія «кільце»

Доступ до носія в кільці здійснюється за допомогою маркерів (token), які пускаються по колу від станції до станції, даючи можливість переслати пакет, якщо це потрібно. Комп'ютер може надсилати дані лише тоді, коли володіє маркером.

Так як кожен комп'ютер при цій топології є частиною кільця, він має можливість пересилати будь-які отримані пакети даних, адресовані іншій станції.

Недоліки:

- Несправності на одній станції можуть призвести до відмови всієї мережі;

– при переконфігурації будь-якої частини мережі необхідно тимчасово відключати всю мережу.

4.2.3 Зірка

У топології Star (зірка) всі комп'ютери в мережі з'єднані один з одним за допомогою центрального концентратора (рис. 4.3).

Всі дані, які надсилає станція, направляються прямо на концентратор, який пересилає пакет у напрямку одержувача.

У цій топології лише один комп'ютер може надсилати дані в конкретний момент часу. При одночасної спробі двох і більше комп'ютерів переслати дані, всі вони отримають відмову і будуть змушені чекати на випадковий інтервал часу, щоб повторити спробу.

Ці мережі краще масштабуються, ніж інші мережі. Проблеми на одній станції не виводять з ладу всю мережу. Наявність центрального концентратора полегшує додавання нового комп'ютера.

Недоліки:

- Вимагає більше кабелю, ніж інші топології;

- Вихід з ладу концентратора виведе з ладу весь сегмент мережі.

Рисунок 4.3 – Топологія «зірка»

Топологія Mesh (комірка) з'єднує всі комп'ютери попарно (рис. 4.4).

Рисунок 4.4 – Топологія «комірка»

Мережі Mesh використовують значно більше кабелю, ніж інші топології. Ці мережі значно складніше встановлювати. Але ці мережі стійкі до збоїв (здатні працювати за наявності ушкоджень).

4.2.5 Змішані топології

Насправді існує безліч комбінацій головних мережевих топологій. Розглянемо основні їх.

Star Bus

Змішана топологія Star Bus (зірка на шині) поєднує топології Шина та Зірка (рис. 4.5).

Топологія Star Ring (зірка на кільці) відома також під назвою Star-wired Ring, оскільки сам концентратор виконаний як кільце.

Ця мережа ідентична топології «зірка», але насправді концентратор з'єднаний проводами як логічне кільце.

Так само як і у фізичному кільці, у цій мережі надсилаються маркери визначення порядку передачі даних комп'ютерами.

Рисунок 4.5 – Топологія «зірка на шині»

Hybrid Mesh

Оскільки реалізація справжньої топології Mesh у великих мережах може бути дорогою, мережа топології Hybrid Mesh може надати деякі істотні переваги цієї мережі Mesh.

В основному використовується для з'єднання серверів, що зберігають критично важливі дані (рис. 4.6).

Рисунок 4.6 – Топологія «гібридний осередок»

5 ГЛОБАЛЬНА МЕРЕЖА ІНТЕРНЕТ

5.1 Теоретичні основи Інтернету

Ранні експерименти з передачі та прийому інформації за допомогою комп'ютерів почалися ще у 50-х роках та мали лабораторний характер. Лише наприкінці 60-х років коштом Агентства Перспективних Розробок міністерства оборони США було створено мережа національного масштабу. Вона отримала назву ARPANET. Ця мережа пов'язувала кілька великих наукових, дослідних та освітніх центрів. Її основним завданням була координація груп колективів, які працюють над єдиними науково-технічними проектами, а основним призначенням став обмін електронною поштою файлами з науковою та проектно-конструкторською документацією.

Мережа ARPANET запрацювала у 1969 році. Нечисленні вузли, що входили до неї на той час, були пов'язані виділеними лініями. Прийом та передача інформації забезпечувалися програмами, що працюють на вузлових комп'ютерах. Мережа поступово розширювалася за рахунок підключення нових вузлів, а до початку 80-х років на базі найбільших вузлів було створено свої регіональні мережі, що відтворюють загальну архітектуру ARPANET на нижчому рівні (у регіональному чи локальному масштабі).

По справжньому народженням Інтернетуприйнято вважати 1983 рік. Цього року відбулися революційні зміни у програмному забезпеченні комп'ютерного зв'язку. Днем народження Інтернету в сучасному розумінні цього слова стала дата стандартизації протоколу зв'язку TCP/IP, що лежить в основі Всесвітньої мережі.

TCP/IP - це один мережевий протокол, а кілька протоколів, що лежать різних рівнях мережевий моделі OSI (це так званий стек протоколів). З них протокол TCP – протокол транспортного рівня. Він керує тим, як відбувається передача інформації. Протокол IP-адресний. Він належить мережному рівню та визначає, куди відбувається передача.

Тема 9. Телекомунікації

План лекції

1. Телекомунікації та комп'ютерні мережі

2. Характеристика локальних та глобальних мереж

3. Системне програмне забезпечення

4. Модель OSI та протоколи обміну інформацією

5. Середовища передачі, модеми

6. Можливості телеінформаційних систем

7. Можливості всесвітньої мережі Інтернет

8. Перспективи створення інформаційної магістралі

Телекомунікації та комп'ютерні мережі

Комунікація - передача інформації для людей, здійснювана з допомогою різних засобів (мова, символьні системи, системи зв'язку). Як розвиток комунікації виникла телекомунікація.

Телекомунікація – передача інформації на відстань за допомогою технічних засобів (телефону, телеграфу, радіо, телебачення тощо).

Телекомунікації є невід'ємною частиною виробничої та соціальної інфраструктури країни та призначені для задоволення потреб фізичних та юридичних осіб, органів державної влади у телекомунікаційних послугах. Завдяки виникненню та розвитку мереж передачі з'явився новий високоефективний спосіб взаємодії для людей - комп'ютерні мережі. Основне призначення комп'ютерних мереж – забезпечити розподілену обробку даних, підвищити надійність інформаційно-управлінських рішень.

Комп'ютерна мережа - це сукупність комп'ютерів та різних пристроїв, які забезпечують інформаційний обмін між комп'ютерами у мережі без використання будь-яких проміжних носіїв інформації.

При цьому існує термін – вузол мережі. Під вузлом мережі розуміється пристрій, з'єднаний з іншими пристроями як частина комп'ютерної мережі. Вузлами можуть бути комп'ютери, спеціальні мережні пристрої, такі як маршрутизатор, комутатор або концентратор. А сегментом мережі є частина, обмежена її вузлами.

Комп'ютер у обчислювальній мережі має ще назву "робоча станція”. Комп'ютери в мережі поділяються на робочі станції та сервери. На робочих станціях користувачі вирішують прикладні завдання (працюють у базах даних, створюють документи, роблять розрахунки). Сервер обслуговує мережу та надає власні ресурси всім вузлам мережі у тому числі й робочим станціям.

Комп'ютерні мережі застосовуються у різних галузях, зачіпають майже всі сфери людської діяльності та є ефективним інструментом зв'язку між підприємствами, організаціями та споживачами.

Мережа забезпечує швидший доступ до різних джерел інформації. Використання мережі зменшує надмірність ресурсів. Зв'язавши кілька комп'ютерів між собою, можна отримати низку переваг:

· Розширити загальний обсяг доступної інформації;

· Спільно використовувати всіма комп'ютерами один ресурс (загальна база даних, мережевий принтер тощо);

· Спрощується процедура передачі даних з комп'ютера на комп'ютер.

Природно, що загальний обсяг інформації, накопичений на комп'ютерах, об'єднаних у мережу, порівняно з одним комп'ютером, не можна порівняти більше. В результаті мережа забезпечує новий рівень продуктивності праці співробітників та ефективний зв'язок компанії з виробниками та клієнтами.

Іншим призначенням комп'ютерної мережі є забезпечення ефективного надання різних комп'ютерних послуг користувачам мережі шляхом організації їхнього доступу до ресурсів, розподілених у цій мережі.

Крім цього, привабливою стороною мереж є наявність програм електронної пошти та планування робочого дня. Завдяки їм керівники великих підприємств можуть швидко і ефективно взаємодіяти з численним штатом своїх співробітників або бізнес-партнерів, а планування та коригування діяльності всієї компанії здійснюється з набагато меншими зусиллями, ніж без мереж.

Комп'ютерні мережі як засіб реалізації практичних потреб знаходять найнесподіваніші застосування, наприклад: продаж авіа та залізничних квитків; доступ до інформації довідкових систем, комп'ютерних баз та банків даних; замовлення та купівля товарів народного споживання; оплата комунальних витрат; обмін інформацією між робочим місцем викладача та робочими місцями учнів (дистанційне навчання) та багато іншого.

Завдяки поєднанню технологій баз даних та комп'ютерних телекомунікацій стало можливим використовувати так звані розподілені бази даних. Величезні масиви інформації, накопичені людством, розподілені по різних регіонах, країнах, містах, де зберігаються у бібліотеках, архівах, інформаційних центрах. Зазвичай усі великі бібліотеки, музеї, архіви та інші подібні організації мають свої комп'ютерні бази даних, у яких зосереджена інформація, що зберігається у цих установах.

Комп'ютерні мережі дозволяють здійснити доступ до будь-якої бази даних, підключеної до мережі. Це позбавляє користувачів мережі необхідності тримати в себе гігантську бібліотеку і дає можливість істотно підвищити ефективність роботи з пошуку необхідної інформації. Якщо людина є користувачем комп'ютерної мережі, то вона може зробити запит у відповідні бази даних, отримати електронну копію необхідної книги, статті, архівного матеріалу, побачити, які картини та інші експонати знаходяться в даному музеї і т.д.

Таким чином, створення єдиної телекомунікаційної мережі має стати основним напрямом нашої держави та керуватися такими принципами (принципи взяті із закону України ”Про комунікації” від 20.02.2009 р.):

1. доступ споживачів до загальнодоступних телекомунікаційних послуг, які
   необхідні їм для задоволення власних потреб, участі в політичній,
   економічного та суспільного життя;
2. взаємодія та взаємопов'язаність телекомунікаційних мереж для забезпечення
   можливості зв'язку між споживачами всіх мереж;
3. забезпечення стійкості телекомунікаційних мереж та управління цими мережами з
   врахуванням їх технологічних особливостей на підставі єдиних стандартів, норм та правил;
4. державна підтримка розвитку вітчизняного виробництва технічних
   засобів телекомунікацій;

5. заохочення конкуренції на користь споживачів телекомунікаційних послуг;

6. збільшення обсягів телекомунікаційних послуг, їх переліку та утворення нових робочих місць;

7. впровадження світових досягнень у сфері телекомунікацій, залучення, використання вітчизняних та іноземних матеріальних та фінансових ресурсів, новітніх технологій, управлінського досвіду;

8. сприяння розширенню міжнародного співробітництва у сфері телекомунікацій та розвитку глобальної телекомунікаційної мережі;

9. забезпечення доступу споживачів до інформації про порядок отримання та якість телекомунікаційних послуг;

10. ефективність, прозорість регулювання у сфері телекомунікацій;

11. створення сприятливих умов діяльності у сфері телекомунікацій з урахуванням особливостей технологій та ринку телекомунікацій.

Навчальні матеріали для студентів очної форми навчання

5. Зразок виконання індивідуального завдання (referat) - завантажити

7. Зразок створеного веб-сайту.

8. Зразок створеної веб-сторінки.

9. Додаток для підбору кольору - "Color" - Завантажити

11. Текст для самостійного створення веб-сторінки та сайту - Завантажити

12. Малюнки для самостійного створення веб-сторінки та сайту - Завантажити

13. Електронна книга: Технологія оформлення рефератів та контрольних робіт - Завантажити

Навчальні матеріали для студентів дистанційної та заочної форм навчання

4. Зразок контрольної роботи для студентів дистанційної та заочної форм навчання за курсом КСТ: Kontrol_rabota - Завантажити

Обчислювальні або комп'ютерні мережі

Основні поняття дисципліни "Комп'ютерні мережі та телекомунікації"

Мета навчання студентів основам комп'ютерних мереж та телекомунікацій – забезпечити знання теоретичних та практичних засад в організації та функціонуванні комп'ютерних мереж та телекомунікацій, уміння застосовувати у професійній діяльності розподілені дані, прикладні програми та ресурси мереж.

В даний час персональні комп'ютери в автономному режимі практично не використовуються, їх зазвичай об'єднують в обчислювальні або комп'ютерні мережі.

Комп'ютерна мережа- Це сукупність комп'ютерів та телекомунікаційного обладнання, що забезпечує інформаційний обмін комп'ютерів у мережі. Основне призначення комп'ютерних мереж – забезпечення доступу до розподілених ресурсів.

Телекомунікації(грецьк. tele - вдалину, далеко і лат. communicatio - спілкування) - це передача та прийом будь-якої інформації (звуку, зображення, даних, тексту) на відстань по різних електромагнітних системах (кабельним та оптоволоконним каналам, радіоканалам та іншим провідним і бездротовим каналам зв'язку).

Телекомунікаційна мережа- це система технічних засобів, з якої здійснюються телекомунікації.

До телекомунікаційних мереж належать:

1. Комп'ютерні мережі (для передачі).
2. Телефонні мережі (передача голосової інформації).
3. Радіомережі (передача голосової інформації – широкомовні послуги).
4. Телевізійні мережі (передача голосу та зображення - широкомовні послуги).

Предмет дисципліни - теоретичні та практичні засади в галузі комп'ютерних мереж та телекомунікацій.

Навчальна програма курсу обсягом 198 академічних годин розділена на два змістовні (навчальні) модулі обсягом 2,0 та 3,5 кредитів (обсяг кредиту ECTS становить 36 академічних годин) та складається з аудиторних занять та самостійної роботи студентів.

Завдання дисципліни Комп'ютерні мережі та телекомунікації:

• формування знання теоретичних та практичних засад у застосуванні комп'ютерних мереж;
• навчити підключати ПК до мереж та працювати в них;
• навчити використовувати апаратні, програмні та інформаційні ресурси мереж;
• навчити працювати з мережевими прикладними програмами.

В результаті вивчення дисципліни студенти мають:
ЗНАТИ:

• технології та принципи побудови комп'ютерних мереж;
• принципи функціонування та взаємодії апаратних та програмних засобів комп'ютерної техніки;
• способи настроювання ОС Microsoft Windows для роботи в мережах;
• мережеві прикладні програми;
• прикладні програми для створення Web-сайтів та Web-сторінок;
• Українські та міжнародні пошукові засоби в Internet;
• основні можливості бізнесу в Internet.

ВМІТИ:

• використовувати обчислювальні системи у професійній діяльності;
• підключати ПК до мереж та працювати в них;
• працювати з мережевими прикладними програмами;
• створювати та оформляти Web - сторінки та Web - сайти.

БУТИ ОЗНАКОМЛЕНИМИ:

• з основними тенденціями розвитку методів та технологій комп'ютерних мереж;
• з механізмами передачі даних каналами зв'язку;
• з можливими ресурсами ЛОМ;
• з сервісом мережі Internet.

Використовувана література:

1. Комп'ютерні мережі та телекомунікації: навч. посібник / В. О. Ткаченко, О. В. Касілов, В. А. Рябик. – Харків: НТУ "ХПІ", 2011. – 224 с.
2. Бройдо В.Л. Обчислювальні системи, мережі та телекомунікації: Підручник для вузів. 2-ге вид. – СПб.: Пітер, 2006 – 703 с.
3. Комп'ютерні мережі. Принципи, технології, протоколи: Підручник для вишів. 4-те вид. / В.Г. Оліфер, Н.А. Оліфер-СПб. Пітер, 2010. - 944 с.
4. Мур М. та ін. Телекомунікації. Посібник для початківців. / Автори: Мур М., Прітськ Т., Ріггс К., Сауфвік П. - СПб.: БХВ - Петербург, 2005. - 624 с.
5. Денисова А., Віхарєв І., Бєлов А., Наумов Г. Інтернет. Самовчитель. 2-ге вид. - СПб. Пітер. 2004. – 368 с.
6. Хестер Н. Frontpage 2002 для Windows: Пров. З англ. - М.: ДМК Прес, 2002. - 448с.

Комп'ютерні мережі та телекомунікації

Система доменних імен DNS

Відповідність між доменними іменами та IP-адресами може встановлюватись як засобами локального хоста, так і засобами централізованої служби. На ранньому етапі розвитку Internet кожному хості вручну створювався текстовий файл з відомим ім'ям hosts. Цей файл складався з деякої кількості рядків, кожен з яких містив одну пару "IP-адреса - доменне ім'я", наприклад 102.54.94.97 - rhino.acme.com.

У міру зростання Internet файли hosts також зростали, і створення масштабованого рішення для дозволу імен стало необхідністю.

Таким рішенням стала спеціальна служба – система доменних імен (Domain Name System, DNS). DNS - це централізована служба, що базується на розподіленій базі відображень "доменне ім'я - IP-адреса". Служба DNS використовує у своїй роботі протокол типу клієнт-сервер. У ньому визначено DNS-сервери та DNS-клієнти. DNS-сервери підтримують розподілену базу відображень, а DNS-клієнти звертаються до серверів із запитами про дозвіл доменного імені в IP-адресу.

Служба DNS використовує текстові файли майже такого формату, як файл hosts, і ці файли адміністратор також готує вручну. Однак служба DNS спирається на ієрархію доменів, і кожен сервер DNS зберігає лише частину імен мережі, а не всі імена, як це відбувається при використанні файлів hosts. При збільшенні кількості вузлів у мережі проблема масштабування вирішується створенням нових доменів та піддоменів імен та додаванням до служби DNS нових серверів.

Для кожного домену імен створюється DNS-сервер. Цей сервер може зберігати відображення "доменне ім'я - IP-адреса" для всього домену, включаючи всі його піддомени. Однак при цьому рішення виявляється погано масштабується, так як при додаванні нових піддоменів навантаження на цей сервер може перевищити його можливості. Найчастіше сервер домену зберігає лише імена, які закінчуються на наступному рівні ієрархії в порівнянні з ім'ям домену. (Аналогічно каталогу файлової системи, який містить записи про файли і підкаталоги, що безпосередньо в нього "входять".) Саме за такої організації служби DNS навантаження за роздільною здатністю імен розподіляється більш-менш рівномірно між усіма DNS-серверами мережі. Наприклад, у першому випадку DNS-сервер домену mmt.ru зберігатиме відображення для всіх імен, що закінчуються на mmt.ru: wwwl.zil.mmt.ru, ftp.zil.mmt.ru, mail.mmt.ru і т.д. У другому випадку цей сервер зберігає відображення тільки імен типу mail.mmt.ru, www.mmt.ru, а всі інші відображення повинні зберігатися на DNS-сервері піддомену zil.

Кожен DNS-сервер, крім таблиці відображень імен, містить посилання на DNS-сервери своїх піддоменів. Ці посилання пов'язують окремі сервери DNS в єдину службу DNS. Посилання є IP-адреси відповідних серверів. Для обслуговування кореневого домену виділено кілька дублюючих один одного DNS-серверів, IP-адреси яких широко відомі (їх можна дізнатися, наприклад, в InterNIC).

Процедура дозволу DNS-ім'я багато в чому аналогічна процедурі пошуку файловою системою адреси файлу за його символьним ім'ям. Дійсно, в обох випадках складене ім'я відображає ієрархічну структуру організації відповідних довідників – каталогів файлів чи таблиць DNS. Тут домен та доменний DNS-сервер є аналогом каталогу файлової системи. Для доменних імен, як і для символьних імен файлів, характерна незалежність іменування від фізичного местоположения.

Процедура пошуку адреси файлу за символьним ім'ям полягає в послідовному перегляді каталогів, починаючи з кореневого. При цьому попередньо перевіряється кеш та поточний каталог. Для визначення IP-адреси по домену ім'я також необхідно переглянути всі DNS-сервери, що обслуговують ланцюжок піддоменів, що входять в ім'я хоста, починаючи з кореневого домену. Істотною ж відмінністю є те, що файлова система розташована на одному комп'ютері, а служба DNS за своєю природою є розподіленою.

Існують дві основні схеми роздільної здатності DNS-імен. У першому варіанті роботу з пошуку IP-адреси координує DNS-клієнт:

DNS-клієнт звертається до кореневого DNS-сервера із зазначенням повного доменного імені;

DNS-сервер відповідає, вказуючи адресу наступного DNS-сервера, який обслуговує домен верхнього рівня, заданий у старшій частині запитаного імені;

DNS-клієнт робить запит наступного DNS-сервера, який відсилає його до DNS-сервера потрібного піддомену, і т. д., доки не буде знайдено DNS-сервер, в якому зберігається відповідність запитаного імені IP-адреси. Цей сервер дає остаточну відповідь клієнту. Така схема взаємодії називається нерекурсивною чи ітеративною, коли клієнт сам ітеративно виконує послідовність запитів до різних серверів імен. Так як ця схема завантажує клієнта досить складною роботою, вона застосовується рідко. У другому варіанті реалізується рекурсивна процедура:

DNS-клієнт вимагає локальний DNS-сервер, тобто той сервер, який обслуговує піддомен, до якого належить ім'я клієнта;

Якщо локальний DNS-сервер знає відповідь, він відразу ж повертає його клієнту; це може відповідати випадку, коли запитане ім'я входить у той самий піддомен, що і ім'я клієнта, а також може відповідати випадку, коли сервер вже дізнавався дану відповідність для іншого клієнта і зберіг його в своєму кеші;

Якщо ж локальний сервер не знає відповіді, він виконує ітеративні запити до кореневому серверу тощо. буд. точно як і, як це робив клієнт першому варіанті; отримавши відповідь, він передає його клієнту, який весь цей час просто чекав на нього від свого локального DNS-сервера.

У цій схемі клієнт доручає роботу своєму серверу, тому схема називається непрямою або рекурсивною. Майже всі DNS-клієнти використовують рекурсивну процедуру.

Стек протоколів TCP/IP.

Стек TCP/IP, званий також стеком DoD і стеком Internet, одна із найпопулярніших і перспективних стеків комунікаційних протоколів. Якщо в даний час він поширений в основному в мережах з ОС UNIX, то реалізація його в останніх версіях мережевих операційних систем для персональних комп'ютерів (Windows NT, NetWare) є хорошою передумовою для швидкого збільшення кількості стеків установок TCP/IP.

Стек був розроблений з ініціативи Міністерства оборони США (Department of Defence, DoD) понад 20 років тому для зв'язку експериментальної мережі ARPAnet з іншими сателітними мережами як набір загальних протоколів для різнорідного обчислювального середовища. Мережа ARPA підтримувала розробників та дослідників у військових галузях. У мережі ARPA зв'язок між двома комп'ютерами здійснювався з використанням протоколу Internet Protocol (IP), який і до сьогодні є одним з основних у стеку TCP/IP і фігурує у назві стека.

Великий внесок у розвиток стека TCP/IP зробив університет Берклі, реалізувавши протоколи стека у своїй версії ОС UNIX. Широке поширення ОС UNIX призвело і до поширення протоколу IP та інших протоколів стека. На цьому ж стеку працює всесвітня інформаційна мережа Internet, чий підрозділ Internet Engineering Task Force (IETF) робить основний внесок у вдосконалення стандартів стека, що публікуються у формі специфікацій RFC.

Оскільки стек TCP/IP розробили до появи моделі взаємодії відкритих систем ISO/OSI, хоча він також має багаторівневу структуру, відповідність рівнів стека TCP/IP рівням моделі OSI досить умовно.

Найнижчий (рівень IV) – рівень міжмережевих інтерфейсів – відповідає фізичному та канальному рівням моделі OSI. Цей рівень у протоколах TCP/IP не регламентується, але підтримує всі популярні стандарти фізичного та канального рівня: для локальних каналів це Ethernet, Token Ring, FDDI, для глобальних каналів – власні протоколи роботи на аналогових комутованих та виділених лініях SLIP/PPP, які встановлюють з'єднання типу "точка - точка" через послідовні канали глобальних мереж та протоколи територіальних мереж X.25 та ISDN. Розроблено також спеціальну специфікацію, що визначає використання технології ATM як транспорт канального рівня.

Наступний рівень (рівень III) – це рівень міжмережевої взаємодії, який займається передачею дейтаграм з використанням різних локальних мереж, територіальних мереж X.25, ліній спеціального зв'язку тощо. Як основний протокол мережевого рівня (у термінах моделі OSI) у стеку використовується протокол IP, який спочатку проектувався як протокол передачі пакетів у складових мережах, що з великої кількості локальних мереж, об'єднаних як локальними, і глобальними зв'язками. Тому протокол IP добре працює в мережах зі складною топологією, раціонально використовуючи наявність у них підсистем та економно витрачаючи пропускну здатність низькошвидкісних ліній зв'язку. Протокол IP є дейтаграмним протоколом.

До рівня міжмережевої взаємодії відносяться і всі протоколи, пов'язані зі складанням та модифікацією таблиць маршрутизації, такі як протоколи збору маршрутної інформації RIP (Routing Internet Protocol) та OSPF (Open Shortest Path First), а також протокол міжмережевих керуючих повідомлень ICMP (Internet Control Message Protocol) ). Останній протокол призначений для обміну інформацією про помилки між маршрутизатором та шлюзом, системою-джерелом та системою-приймачем, тобто для організації зворотного зв'язку. За допомогою спеціальних пакетів ICMP повідомляється про неможливість доставки пакета, про перевищення часу життя або тривалість складання пакету з фрагментів, про аномальні величини параметрів, про зміну маршруту пересилання та типу обслуговування, про стан системи тощо.

Наступний рівень (рівень ІІ) називається основним. На цьому рівні функціонують протокол керування передачею TCP (Transmission Control Protocol) та протокол дейтаграм користувача UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP забезпечує стійке віртуальне з'єднання між віддаленими прикладними процесами. Протокол UDP забезпечує передачу прикладних пакетів дейтаграмним методом, тобто без встановлення віртуального з'єднання, тому вимагає менших накладних витрат, ніж TCP.

Верхній рівень (рівень І) називається прикладним. За довгі роки використання в мережах різних країн та організацій стек TCP/IP накопичив велику кількість протоколів та сервісів прикладного рівня. До них відносяться такі широко використовувані протоколи, як протокол копіювання файлів FTP, протокол емуляції терміналу telnet, поштовий протокол SMTP, що використовується в електронній пошті мережі Internet та її російської гілки РЕЛКОМ, гіпертекстові послуги доступу до віддаленої інформації, такі як WWW та багато інших. Зупинимося докладніше на деяких з них, найбільш тісно пов'язаних з тематикою даного курсу.

Протокол SNMP (Simple Network Management Protocol) використовується для організації мережевого керування. Проблема управління поділяється тут на дві задачі. Перше завдання пов'язані з передачею інформації. Протоколи передачі інформації, що управляє, визначають процедуру взаємодії сервера з програмою-клієнтом, що працює на хості адміністратора. Вони визначають формати повідомлень, якими обмінюються клієнти та сервери, а також формати імен та адрес. Друге завдання пов'язані з контрольованими даними. Стандарти регламентують, які дані повинні зберігатися та накопичуватися у шлюзах, імена цих даних та синтаксис цих імен. У стандарті SNMP визначено специфікацію інформаційної бази даних управління мережею. Ця специфікація, відома як база даних MIB (Management Information Base), визначає елементи даних, які хост або шлюз повинен зберігати, і допустимі операції над ними.

Протокол пересилання файлів FTP (File Transfer Protocol) реалізує віддалений доступ до файлу. Для того, щоб забезпечити надійну передачу, FTP використовує як транспорт протокол з встановленням з'єднань - TCP. Крім пересилання файлів протокол, FTP пропонує інші послуги. Так користувачеві надається можливість інтерактивної роботи з віддаленою машиною, наприклад, він може роздрукувати вміст її каталогів, FTP дозволяє користувачеві вказувати тип і формат даних, що запам'ятовуються. Нарешті, FTP виконує автентифікацію користувачів. Перш ніж отримати доступ до файлу, відповідно до протоколу користувачі повинні повідомити своє ім'я та пароль.

У стеку TCP/IP протокол FTP пропонує найбільш широкий набір послуг для роботи з файлами, проте він є найскладнішим для програмування. Програми, яким не потрібні всі можливості FTP, можуть використовувати інший, більш економічний протокол - найпростіший протокол пересилання файлів TFTP (Trivial File Transfer Protocol). Цей протокол реалізує лише передачу файлів, причому як транспорт використовується більш простий, ніж TCP, протокол без встановлення з'єднання - UDP.

Протокол telnet забезпечує передачу потоку байтів між процесами, і навіть між процесом і терміналом. Найчастіше цей протокол використовується для емуляції терміналу віддаленої ЕОМ.

Протокол BGP

Загальна схема роботи BGP є такою. BGP-маршрутизатори сусідніх АС, які вирішили обмінюватися маршрутною інформацією, встановлюють між собою з'єднання протоколу BGP і стають BGP-сусідами (BGP-peers).

Далі BGP використовує підхід під назвою path vector, що є розвитком дистанційно-векторного підходу. BGP-сусіди розсилають (анонсують, advertise) один одному вектори шляхів (path vectors). Вектор шляхів, на відміну від вектора відстаней, містить не просто адресу мережі та відстань до неї, а адресу мережі та список атрибутів (path attributes), що описують різні характеристики маршруту від маршрутизатора-відправника у вказану мережу. Надалі для стислості ми будемо називати набір даних, що складаються з адреси мережі та атрибутів шляху до цієї мережі, маршрутом до цієї мережі.

Реалізація BGP

Пара BGP-сусідів встановлює між собою з'єднання протоколу TCP, порт 179. Сусіди, що належать різним АС, повинні бути доступні один одному безпосередньо; для сусідів з однієї АС такого обмеження немає, оскільки протокол внутрішньої маршрутизації забезпечить наявність усіх маршрутів між вузлами однієї автономної системи.

Потік інформації, яким обмінюються BGP-сусіди за протоколом TCP, складається з BGP-повідомлень. Максимальна довжина повідомлення 4096 октетів, мінімальна - 19. Є 4 типи повідомлень.

Типи BGP-повідомлень

• OPEN - надсилається після встановлення TCP-з'єднання. Відповіддю на OPEN є повідомлення KEEPALIVE, якщо друга сторона згодна стати BGP-сусідом; інакше надсилається повідомлення NOTIFICATION з кодом, що пояснює причину відмови, і з'єднання розривається.
• KEEPALIVE - повідомлення призначене для підтвердження згоди встановити сусідські відносини, а також моніторингу активності відкритого з'єднання: для цього BGP-сусіди обмінюються KEEPALIVE-повідомленнями через певні інтервали часу.
• UPDATE - повідомлення призначене для анонсування та відкликання маршрутів. Після встановлення з'єднання за допомогою повідомлень UPDATE пересилаються всі маршрути, які маршрутизатор хоче оголосити сусідові (full update), після чого пересилаються лише дані про додані чи віддалені маршрути в міру їх появи (partial update).
• NOTIFICATION - це повідомлення використовується для інформування сусіда про причину закриття з'єднання. Після надсилання повідомлення BGP-з'єднання закривається.

Формат BGP-повідомлення

Повідомлення протоколу BGP складається із заголовка та тіла. Заголовок має довжину 19 октетів і складається з наступних полів:

· маркер: у повідомленні OPEN завжди, і при роботі без автентифікації – в інших сполученнях, заповнений одиницями. Інакше містить автентифікаційну інформацію. Супутня функція маркера - підвищення надійності виділення межі повідомлення потоку даних.

· Довжина повідомлення в октетах, включаючи заголовок.

Протокол IGRP

Протокол маршрутизації внутрішніх роутерів (Interior Gateway Routing Protokol-IGRP) є протоколом маршрутизації, розробленим у середині 1980 року. компанією Cisco Systems, Inc. Головною метою було забезпечення жиючого протоколу для маршрутизації в межах автономної системи (AS), що має довільно складну топологію і включає носій з різноманітними характеристиками ширини смуги і затримки.

IGRP є протоколом внутрішніх роутерів (IGP) із вектором відстані. Протоколи маршрутизації з вектором відстані вимагають від кожного роутера відправлення через певні інтервали часу всім сусіднім роутерам усієї або частини своєї маршрутної таблиці у повідомленнях про коригування маршруту. У міру того, як маршрутна інформація поширюється мережею, роутери можуть обчислювати відстані до всіх вузлів об'єднаної мережі.

IGRP використовує комбінацію (вектор) показників. Затримка об'єднаної мережі (internetwork delay), ширина смуги (bandwidth), надійність (reliability) і навантаження (load) - ці показники враховуються як коефіцієнтів після ухвалення маршрутного рішення. Адміністратори мережі можуть встановлювати фактори вагомості кожного з цих показників. IGRP передбачає широкий діапазон значень своїх показників.

Для забезпечення додаткової гнучкості IGRP дозволяє багатотрактову маршрутизацію. Дубльовані лінії з однаковою шириною смуги можуть пропускати окремий потік трафіку циклічним способом автоматичним перемиканням на другу лінію, якщо перша лінія виходить з ладу.

Формат пакету

Перше поле IGRP містить номер версії (version number).

Поле операційного коду (opcode). Це поле означає тип пакета. Операційний код, що дорівнює 1, позначає пакет коригування (містять заголовок, за яким відразу ж йдуть записи даних маршрутної таблиці); рівний 2-пакет запиту (використовуються джерелом запиту маршрутної таблиці з іншого роутера.

Поле випуску. Це значення номера випуску використовується для того, щоб дозволити роутерам уникнути обробки коригувань, що містять інформацію, яку вони вже бачили.

Наступні три поля позначають номер підмереж, номер головних мереж та номер зовнішніх мереж у пакеті коригування.

Поле контрольної суми (checksum). Обчислення контрольної суми дозволяє приймаючому роутеру перевіряти достовірність вхідного пакета.

Характеристики стабільності

IGRP має низку характеристик, призначених для підвищення своєї стабільності. До них входять:

Тимчасові утримання змін використовується для того, щоб перешкодити регулярним повідомленням про коригування незаконно відновити у правах маршрут, який, можливо, був зіпсований. Період утримання змін зазвичай розраховується так, щоб він був більшим за період часу, необхідний для коригування всієї мережі відповідно до будь-якої зміни маршрутизації.

Розщеплені горизонти Поняття про розщеплені горизонти випливає з того факту, що ніколи не буває корисним надсилати інформацію про якийсь маршрут назад у тому напрямку, з якого вона прийшла. Правило про розщеплені горизонти допомагає запобігати зацикленню маршрутів.

Коригування скасування маршруту призначено для боротьби з більшими маршрутними петлями. Збільшення значень показників маршрутизації зазвичай свідчить про появу маршрутних петель. У цьому випадку посилаються коригування скасування, щоб видалити цей маршрут і перевести його у стан утримання.

IGRP забезпечує ряд таймерів та змінних, що містять часові інтервали. Сюди входять

• таймер коригування (визначає, як часто мають надсилатися повідомлення про коригування маршрутів),
• таймер недіючих маршрутів, визначає, скільки часу повинен очікувати роутер за відсутності повідомлень про коригування якогось конкретного маршруту, перш ніж оголошувати цей маршрут недіючим
• період часу утримання змін
• таймер вимкнення. вказує, скільки часу має пройти перш ніж будь-який роутер повинен бути виключений з маршрутної таблиці.

Протоколи мережного рівня реалізуються, зазвичай, як програмних модулів і виконуються на кінцевих вузлах-комп'ютерах, званих хостами, і навіть на проміжних вузлах - маршрутизаторах, званих шлюзами. Функції маршрутизаторів можуть виконувати як спеціалізовані пристрої, так і універсальні.

Поняття internetworking

Основна ідея запровадження мережного рівня полягає в наступному. Мережа у випадку розглядається як сукупність кількох мереж і називається складовою мережею чи интерсетью (internetwork або internet). Мережі, що входять до складової мережі, називаються підмережами (subnet)складовими мережами або просто мережами (рис. 5.1). Підмережі з'єднуються між собою маршрутизаторами. Компонентами складової мережі можуть бути як локальні, і глобальні мережі. Внутрішня структура кожної мережі малюнку не показано, оскільки вона має значення під час розгляду мережного протоколу. Усі вузли не більше однієї підмережі взаємодіють, використовуючи єдину їм технологію. Так, до складової мережі, показаної на малюнку, входить кілька мереж різних технологій: локальні мережі Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI та глобальні мережі frame relay, X.25, ISDN.Кожна з цих технологій достатня для того, щоб організувати взаємодію всіх вузлів у своїй підмережі, але не здатна побудувати інформаційний зв'язок між довільно обраними вузлами, що належать і різним підмережам, наприклад, між вузлом А і вузлом на рис. 5.1. Отже, для організації взаємодії між будь-якою довільною парою вузлів цієї «великої» складової мережі потрібні додаткові засоби. Такі кошти надає мережевий рівень.

Мережевий рівень виступає координатором, організує роботу всіх підмереж, що лежать на шляху просування пакета по складовій мережі. Для переміщення даних у межах підмереж мережний рівень звертається до технологій, що використовуються в цих підмережах.

Хоча багато технологій локальних мереж (Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet та ін.)використовують ту саму систему адресації вузлів на основі МАС - адрес, існує чимало технологій (X.25, АТМ, frame relay),у яких застосовуються інші схеми адресації. Адреси, присвоєні вузлам відповідно до технологій підмереж, називають локальними. Щоб мережевий рівень міг виконати своє завдання, йому необхідна власна система адресації, яка залежить від способів адресації вузлів в окремих підмережах, яка б на мережному рівні універсальним і однозначним способами ідентифікувати будь-який вузол складової мережі.

Природним способом формування мережевої адреси є унікальна нумерація всіх підмереж складової мережі та нумерація всіх вузлів у межах кожної підмережі. Таким чином, мережна адреса являє собою пару: номер мережі (підмережі) та номер вузла.

Як номер вузла може виступати або локальна адреса цього вузла (така схема прийнята у стеку IPX/SPX),або кілька, не пов'язане з локальною технологією, яке однозначно ідентифікує вузол в межах цієї підмережі. У першому випадку мережна адреса стає залежною від локальних технологій, що обмежує її застосування. Наприклад, мережні адреси IPX/SPX розраховані працювати у складових мережах, що об'єднують мережі, у яких використовуються лише МАС - адреси чи адреси аналогічного формату. Другий підхід більш універсальний, він уражає стека TCP/IP. І в тому й іншому випадку кожен вузол складової мережі має поряд зі своєю локальною адресою ще одну - універсальну мережну адресу.

Дані, які надходять на мережевий рівень і які необхідно передати через складову мережу, забезпечуються заголовком рівня мережі. Дані разом із заголовком утворюють пакет. Заголовок пакета мережного рівня має уніфікований формат, що не залежить від форматів кадрів канального рівня тих мереж, які можуть входити до об'єднаної мережі, і несе поряд з іншою службовою інформацією дані про номер мережі, якій призначається цей пакет. Мережевий рівень визначає маршрут і переміщує пакет між підмережами.

При передачі пакета з однієї підмережі в іншу пакет мережного рівня, інкапсульований в канальний кадр, що прибув першої підмережі, звільняється від заголовків цього кадру і оточується заголовками кадру канального рівня наступної підмережі. Інформацією, на основі якої здійснюється ця заміна, є службові поля пакету мережного рівня. У полі адреси призначення нового кадру вказується локальна адреса наступного маршрутизатора.

Концентратори Ethernet

У технології Ethernet пристрої, що об'єднують кілька фізичних сегментів коаксіального кабелю в єдине середовище, що розділяється, використовувалися давно і отримали назву "повторників" за своєю основною функцією - повторення на всіх своїх портах сигналів, отриманих на вході одного з портів. У мережах на основі коаксіального кабелю звичайними були двопортові повторювачі, що з'єднують лише два сегменти кабелю, тому термін концентратор до них зазвичай не застосовувався.

З появою специфікації lOBase-T для крученої пари повторювач став невід'ємною частиною мережі Ethernet, оскільки без нього зв'язок можна було організувати лише між двома вузлами мережі. Багатопортові повторювачі Ethernet на кручений парі стали називати концентраторами або хабами, так як в одному пристрої дійсно концентрувалися зв'язки між великою кількістю вузлів мережі. Концентратор Ethernet зазвичай має від 8 до 72 портів, причому основна частина портів призначена для підключення кабелів на кручений парі. На рис. 2. показаний типовий концентратор Ethernet, розрахований освіту невеликих сегментів поділюваного середовища. Він має 16 портів стандарту lOBase-T із роз'ємами RJ-45, а також один порт AUI для підключення зовнішнього трансівера.

Зазвичай до цього порту підключається трансівер, що працює на коаксіал або оптоволокно. За допомогою цього трансівера концентратор підключається до магістрального кабелю, що з'єднує кілька концентраторів між собою, або таким чином забезпечується підключення станції, віддаленої від концентратора більш ніж на 100 м-коду.

Рис. 15. Концентратор Ethernet.

Для з'єднання концентраторів технології lOBase-T між собою ієрархічну систему коаксіальний або оптоволоконний кабель не обов'язковий, можна застосовувати ті ж порти, що і для підключення кінцевих станцій, з урахуванням однієї обставини. Справа в тому, що звичайний порт RJ-45, призначений для підключення мережевого адаптера і званий MDI-X (кросований MDI), має інвертовану розведення контактів роз'єму, щоб адаптер мережевого можна було підключити до концентратора за допомогою стандартного з'єднувального кабелю, що не кросує контакти.

У разі підключення концентраторів через стандартний порт MDI-X доводиться використовувати нестандартний кабель з перехресним з'єднанням пар. Тому деякі виробники забезпечують концентратор виділеним портом MDI, в якому немає кросування пар. Таким чином, два концентратори можна з'єднати звичайним некросованим кабелем, якщо це робити через порт MDI-X одного концентратора і порт MDI другого. Найчастіше один порт концентратора може працювати як порт MDI-X, і як порт MDI, залежно від положення кнопкового перемикача.

Багатопортовий повторювач Ethernet-концентратор може по-різному розглядатися при використанні правила 4-х хабів. У більшості моделей всі порти пов'язані з єдиним блоком повторення і при проходженні сигналу між двома портами повторювача блок повторення вносить затримку всього один раз. Тому такий концентратор слід вважати одним повторювачем з обмеженнями, що накладаються правилом 4-х хабів. Але є й інші моделі повторювачів, у яких кілька портів є свій блок повторення.

У такому разі кожен блок повторення слід вважати окремим повторювачем і враховувати його окремо у правилі 4-х хабів.
Деякі відмінності можуть показувати моделі концентраторів, що працюють на одномодовий волоконно-оптичний кабель. Дальність сегмента кабелю, який підтримується концентратором FDDI, на такому кабелі може значно відрізнятися в залежності від потужності лазерного випромінювача - від 10 до 40 км.

Однак якщо існуючі відмінності при виконанні основної функції концентраторів не такі великі, їх набагато перевершує розкид у можливостях реалізації концентраторами додаткових функцій. Вимкнення портів.

Дуже корисною при експлуатації мережі є здатність концентратора відключати некоректно працюючі порти, ізолюючи тим самим решту мережі від проблем, що виникли в вузлі. Цю функцію називають автосегментацією (autopartitioning). Для концентратора FDDI ця функція для багатьох помилкових ситуацій є основною, оскільки визначена протоколом. У той самий час для концентратора Ethernet чи Token Ring функція автосегментації для багатьох ситуацій є додатковою, оскільки стандарт описує реакцію концентратора цієї ситуації. Основною причиною відключення порту в стандартах Ethernet та Fast Ethernet є відсутність відповіді на послідовність імпульсів link test, що посилаються у всі порти кожні 16 мс. У цьому випадку несправний порт переводиться в стан "відключений", але імпульси link test будуть продовжувати надсилатися в порт з тим, щоб при відновленні пристрою робота з ним була продовжена автоматично.

Розглянемо ситуації, в яких концентратори Ethernet та Fast Ethernet виконують відключення порту:

o Помилки на рівні кадру. Якщо інтенсивність проходження через порт кадрів, що мають помилки, перевищує заданий поріг, порт відключається, а потім, за відсутності помилок протягом заданого часу, вмикається знову. Такими помилками можуть бути: неправильна контрольна сума, неправильна довжина кадру (більше 1518 байт або менше 64 байт), неоформлений заголовок кадру.
o Множинні колізії. Якщо концентратор фіксує, що джерелом колізії був той самий порт 60 разів поспіль, то порт відключається. Через деякий час порт знову буде увімкнено.

o Затягнена передача (jabber). Як і мережевий адаптер, концентратор контролює час проходження одного кадру через порт. Якщо цей час перевищує час передачі кадру максимальної довжини в 3 рази, порт відключається.

Підтримка резервних зв'язків

Оскільки використання резервних зв'язків у концентраторах визначено лише у стандарті FDDI, то інших стандартів розробники концентраторів підтримують таку функцію з допомогою своїх приватних рішень. Наприклад, концентратори Ethernet/Fast Ethernet можуть утворювати лише ієрархічні зв'язки без петель. Тому резервні зв'язки завжди повинні з'єднувати відключені порти, щоб не порушувати логіку роботи мережі.

Зазвичай при конфігуруванні концентратора адміністратор повинен визначити, які порти є основними, а які щодо них - резервними (рис. 16). Якщо з якоїсь причини порт відключається (спрацьовує механізм автосегментації), концентратор активує його резервний порт.

Рис. 16.

Рис. 16. Резервні зв'язки між концентраторами Ethernet.

При розгляді деяких моделей концентраторів виникає питання – навіщо в цій моделі є така велика кількість портів, наприклад 192 чи 240? Чи є сенс розділяти середу в 10 або 16 Мбіт/с між такою великою кількістю станцій? Можливо, десять - п'ятнадцять років тому відповідь у деяких випадках могла б бути позитивною, наприклад, для тих мереж, у яких комп'ютери користувалися мережею тільки для надсилання невеликих поштових повідомлень або для переписування невеликого текстового файлу.

Сьогодні таких мереж залишилося дуже мало, і навіть 5 комп'ютерів можуть повністю завантажити сегмент Ethernet або Token Ring, а в деяких випадках - і Fast Ethernet. Для чого тоді потрібен концентратор з великою кількістю портів, якщо ними практично не можна скористатися через обмеження пропускної здатності, що припадає на одну станцію? Відповідь полягає в тому, що в таких концентраторах є кілька незв'язаних внутрішніх шин, які призначені для створення кількох середовищ, що розділяються.

Наприклад, концентратор, зображений на рис. 17 має три внутрішні шини Ethernet. Якщо, наприклад, у такому концентраторі 72 порти, то кожен із цих портів може бути пов'язаний з будь-якою з трьох внутрішніх шин. На малюнку перші два комп'ютери пов'язані з шиною Ethernet 3, а третій і четвертий комп'ютери - з шиною Ethernet 1. Перші два комп'ютери утворюють один сегмент, що розділяється, а третій і четвертий - інший сегмент, що розділяється.

Рис. 17. Багатосегментний концентратор.

Між собою комп'ютери, підключені до різних сегментів, спілкуватися через концентратор що неспроможні, оскільки шини всередині концентратора не пов'язані. Багатосегментні концентратори потрібні для створення сегментів, що розділяються, склад яких може легко змінюватися. Більшість багатосегментних концентраторів, наприклад System 5000 компанії Nortel Networks або PortSwitch Hub компанії 3Com дозволяють виконувати операцію з'єднання порту з однією з внутрішніх шин суто програмним способом, наприклад за допомогою локального конфігурування через консольний порт.

Таким чином, адміністратор мережі може приєднувати комп'ютери користувачів до будь-яких портів концентратора, а потім за допомогою програми конфігурування концентратора керувати складом кожного сегмента. Якщо завтра сегмент 1 стане перевантаженим, то його комп'ютери можна розподілити між сегментами концентратора, що залишилися.

Можливість багатосегментного концентратора програмно змінювати зв'язки портів із внутрішніми шинами називається конфігураційною комутацією (configuration switching).
УВАГА
Конфігураційна комутація немає нічого спільного з комутацією кадрів, яку виконують мости і комутатори. Багатосегментні концентратори – це програмована основа великих мереж. Для з'єднання сегментів між собою необхідні пристрої іншого типу - мости/комутатори або маршрутизатори. Такий міжмережевий пристрій повинен підключатися до кількох портів багатосегментного концентратора, приєднаних до різних внутрішніх шин, і виконувати передачу кадрів або пакетів між сегментами так само, як якщо б вони були утворені окремими пристроями-концентраторами.

Для великих мереж багатосегментний концентратор грає роль інтелектуальної кросової шафи, яка виконує нове з'єднання не за рахунок механічного переміщення вилки кабелю в новий порт, а за рахунок програмної зміни внутрішньої конфігурації пристрою. Управління концентратором протоколу SNMP.

Як видно з опису додаткових функцій, багато з них вимагають конфігурування концентратора. Це конфігурування може здійснюватися локально через інтерфейс RS-232C, який є у будь-якого концентратора, що має блок управління. Крім конфігурування у великій мережі дуже корисна функція спостереження станом концентратора: чи працездатний він, у стані перебувають його порти.

Комп'ютерні мережі та телекомунікації XXI століття

Вступ

2.1 Види архітектури ЛЗ

2.3 Методи доступу у комп'ютерних мережах

3. Локальні мережі вченого призначення

4. Телекомунікації

Список використаної літератури

Вступ

Комп'ютерна мережа - об'єднання кількох ЕОМ спільного рішення інформаційних, обчислювальних, навчальних та інших завдань.

Одна з перших виниклих при розвитку обчислювальної техніки завдань, що вимагала створення мережі хоча б з двох ЕОМ - забезпечення набагато більше, ніж могла дати в той час одна машина, надійності при управлінні відповідальним процесом в режимі реального часу. Так, при запуску космічного апарату необхідні темпи реакції на зовнішні події перевершують можливості людини, і вихід з ладу комп'ютера, що управляє, загрожує непоправними наслідками. У найпростішій схемі роботу цього комп'ютера дублює другий такий самий, і при збої активної машини вміст її процесора та ОЗУ дуже швидко перекидається на другу, яка підхоплює управління (у реальних системах все, звичайно, відбувається значно складніше).

Мережі ЕОМ породили значно нові технології обробки інформації - мережеві технології. У найпростішому випадку мережеві технології дозволяють спільно використовувати ресурси - накопичувачі великої ємності, принтери, що друкують, доступ в Internet, бази і банки даних. Найбільш сучасні та перспективні підходи до мереж пов'язані з використанням колективного поділу праці при спільній роботі з інформацією – розробці різних документів та проектів, управлінні установою чи підприємством тощо.

Комп'ютерні мережі та мережеві технології обробки інформації стали основою для побудови сучасних інформаційних систем. Комп'ютер тепер слід розглядати не як окремий пристрій обробки, а як "вікно" в комп'ютерні мережі, засіб комунікацій із мережевими ресурсами та іншими користувачами мереж.

1. Апаратні засоби комп'ютерних мереж

Локальні мережі (ЛЗ ЕОМ) об'єднують відносно невелику кількість комп'ютерів (зазвичай від 10 до 100, хоча зрідка зустрічаються і набагато більше) у межах одного приміщення (навчальний комп'ютерний клас), будівлі або установи (наприклад, університету). Традиційна назва - локальна обчислювальна мережа (ЛВС) - швидше данина тим часом, коли мережі переважно використовувалися на вирішення обчислювальних завдань; сьогодні ж у 99% випадків йдеться виключно про обмін інформацією у вигляді текстів, графічних та відео-образів, числових масивів. Корисність ЛЗ пояснюється тим, що від 60% до 90% необхідної установі інформації циркулює всередині нього, не потребуючи виходу назовні.

Великий вплив в розвитку ЛЗ справило створення автоматизованих систем управління підприємствами (АСУ). АСУ включають кілька автоматизованих робочих місць (АРМ), вимірювальних комплексів, пунктів керування. Інше найважливіше поле діяльності, в якому ЛЗ довели свою ефективність – створення класів навчальної обчислювальної техніки (КУВТ).

Завдяки відносно невеликим довжинам ліній зв'язку (як правило, не більше 300 метрів), ЛЗ можна передавати інформацію в цифровому вигляді з високою швидкістю передачі. На великих відстанях такий спосіб передачі неприйнятний через неминуче загасання високочастотних сигналів, у цих випадках доводиться вдаватися до додаткових технічних (цифро-аналогових перетворень) та програмних (протоколів корекції помилок та ін) рішень.

Характерна особливість ЛЗ - наявність високошвидкісного каналу зв'язуючого всіх абонентів зв'язку для передачі інформації в цифровому вигляді. Існують дротові та бездротові канали. Кожен із них характеризується певними значеннями суттєвих з погляду організації ЛЗ параметрів:

1. швидкості передачі;

2. максимальна довжина лінії;

3. перешкодозахищеності;

4. механічної міцності;

5. зручності та простоти монтажу;

6. вартості.

В даний час зазвичай застосовують чотири типи мережевих кабелів:

1. коаксіальний кабель;

2. незахищена кручена пара;

3. захищена кручена пара;

4. волоконно-оптичний кабель.

Перші три типи кабелів передають електричний сигнал мідними провідниками. Волоконно-оптичні кабелі передають світло скляним волокном.

Більшість мереж припускає кілька варіантів кабельних з'єднань.

Коаксіальні кабелі складаються з двох провідників, оточених ізолюючими шарами. Перший шар ізоляції оточує центральний мідний провід. Цей шар оплетений зовні зовнішнім провідником, що екранує. Найбільш поширеними коаксіальними кабелями є товстий та тонкий кабелі "Ethernet". Така конструкція забезпечує хорошу схибленість і мале згасання сигналу на відстанях.

Розрізняють товстий (близько 10 мм у діаметрі) та тонкий (близько 4 мм) коаксіальні кабелі. Маючи переваги по перешкодозахищеності, міцності, довжині, товстий коаксіальний кабель дорожче і складніше в монтажі (його складніше простягати кабельними каналами), ніж тонкий. До останнього часу тонкий коаксіальний кабель був розумним компромісом між основними параметрами ліній зв'язку ЛОМ і найчастіше використовується для організації великих ЛЗ підприємств і установ. Однак дорожчі товсті кабелі забезпечують кращу передачу даних на більшу відстань і менш чутливі до електромагнітних перешкод.

Виті пари є два дроти, скручених разом шістьма обертами на дюйм для забезпечення захисту від електромагнітних перешкод і узгодження електричного опору. Іншим найменуванням, що зазвичай споживається для такого дроту, є "IBM тип-3". У США такі кабелі прокладаються під час будівництва будівель для забезпечення телефонного зв'язку. Однак використання телефонного дроту, особливо коли він уже розміщений у будівлі, може спричинити великі проблеми. По-перше, незахищені кручені пари чутливі до електромагнітних перешкод, наприклад електричних шумів, створюваних люмінесцентними світильниками і ліфтами, що рухаються. Перешкоди можуть створювати також сигнали, що передаються замкнутим контуром в телефонних лініях, що проходять вздовж кабелю локальної мережі. Крім того, кручені пари поганої якості можуть мати змінну кількість витків на дюйм, що спотворює розрахунковий електричний опір.

Важливо також зауважити, що телефонні дроти не завжди прокладені по прямій лінії. Кабель, що з'єднує два розташовані поруч приміщення, може насправді обійти половину будівлі. Недооцінка довжини кабелю у разі може призвести до того, що вона перевищить максимально допустиму довжину.

Захищені кручені пари схожі на незахищені, за винятком того, що вони використовують товстіші дроти і захищені від зовнішнього впливу шиї ізолятора. Найбільш поширений тип такого кабелю, що застосовується в локальних мережах, "IBM тип-1" є захищеним кабелем з двома витими парами безперервного проводу. У нових будівлях найкращим варіантом може бути кабель "тип-2", так як він включає крім лінії передачі даних чотири незахищені пари безперервного дроту для передачі телефонних переговорів. Таким чином, "тип-2" дозволяє використовувати один кабель для передачі телефонних переговорів, так і даних по локальній мережі.

Захист і ретельне дотримання числа повивів на дюйм роблять захищений кабель з витими парами надійним альтернативним кабельним з'єднанням. Однак ця надійність призводить до збільшення вартості.

Волоконно-оптичні кабелі передають дані у вигляді світлових імпульсів скляним "дротам". Більшість систем локальних мереж нині підтримує волоконно-оптичне кабельне з'єднання. Волоконно-оптичний кабель має суттєві переваги в порівнянні з будь-якими варіантами мідного кабелю. Волоконно-оптичні кабелі забезпечують найвищу швидкість передачі; вони більш надійні, тому що не схильні до втрат інформаційних пакетів через електромагнітні перешкоди. Оптичний кабель дуже тонкий і гнучкий, що робить його транспортування зручнішим порівняно з більш важким мідним кабелем. Однак найбільш важливим є те, що тільки оптичний кабель має достатню пропускну здатність, яка в майбутньому буде потрібна для більш швидких мереж.

Поки що ціна волоконно-оптичного кабелю значно вища за мідний. У порівнянні з мідним кабелем монтаж оптичного кабелю більш трудомісткий, скільки кінці його повинні бути ретельно відполіровані і вирівняні до забезпечення надійного з'єднання. Однак нині відбувається перехід на оптоволоконні лінії, абсолютно не схильні до перешкод і перебувають поза конкуренцією щодо пропускної спроможності. Вартість таких ліній неухильно знижується, технологічні проблеми стикування оптичних волокон успішно долаються.

Бездротовий зв'язок на радіохвилях може використовуватися для організації мереж у межах великих приміщень типу ангарів або павільйонів, де використання звичайних ліній зв'язку утруднено або недоцільно. Крім того, бездротові лінії можуть пов'язувати віддалені сегменти локальних мереж на відстанях 3 - 5 км (з антеною типу хвильовий канал) та 25 км (з спрямованою параболічною антеною) за умови прямої видимості. Організації бездротової мережі значно дорожче, ніж звичайної.

Для організації навчальних ЛЗ найчастіше використовується кручена пара, як найдешевша, оскільки вимоги до швидкості передачі даних та довжини ліній не є критичними.

Для зв'язку комп'ютерів за допомогою ліній зв'язку ЛЗ потрібні адаптери мережі (або, як їх іноді називають мережні плати). Найвідомішими є: адаптери наступних трьох типів:

1. ArcNet; 2. Token Ring; 3. Ethernet.

2. Конфігурація ЛЗ та організація обміну інформацією

2.1 Види архітектури ЛЗ

У найпростіших мережах з невеликою кількістю комп'ютерів вони можуть бути рівноправними; мережа в цьому випадку забезпечує передачу даних від будь-якого комп'ютера до іншого для колективної роботи над інформацією. Така мережа називається одноранговій.

Однак у великих мережах з великою кількістю комп'ютерів виявляється доцільним виділяти один (або кілька) потужних комп'ютерів для обслуговування потреб мережі (зберігання та передачу даних, друк на мережному принтері). Такі виділені комп'ютери називають серверами; вони працюють під управлінням мережної операційної системи. Як сервер зазвичай використовується високопродуктивний комп'ютер з великим ОЗУ та вінчестером (або навіть кількома вінчестерами) великої ємності. Клавіатура та дисплей для сервера мережі не є обов'язковими, оскільки вони використовуються дуже рідко (для налаштування мережної ОС).

Всі інші комп'ютери називають робочими станціями. Робочі станції можуть мати вінчестерських дисків і навіть дисководів зовсім. Такі робочі станції називають бездисковими. Первинне завантаження ОС на бездискові робочі станції відбувається локальної мережі з використанням спеціально встановлюваних на мережеві адаптери робочих станцій мікросхем ОЗУ, що зберігають програму початкового завантаження.

ЛЗ залежно від призначення та технічних рішень можуть мати різні конфігурації (або, як ще кажуть, архітектуру, чи топологію).

У кільцевій ЛЗ інформація передається замкненим каналом. Кожен абонент безпосередньо пов'язаний із двома найближчими сусідами, хоча в принципі здатний зв'язатися з будь-яким абонентом мережі.

У зіркоподібної (радіальної) ЛЗ у центрі знаходиться центральний керуючий комп'ютер, що послідовно зв'язується з абонентами та зв'язує їх один з одним.

У конфігурації шини комп'ютери підключені до спільного для них каналу (шині), через який можуть обмінюватися повідомленнями.

У деревоподібному - існує "головний" комп'ютер, якому підпорядковані комп'ютери наступного рівня, і т.д.

З іншого боку, можливі зміни без чіткого характеру зв'язків; межею є повнозв'язкова конфігурація, коли кожен комп'ютер у мережі безпосередньо пов'язаний з будь-яким іншим комп'ютером.

У великих ЛЗ підприємств та установ найчастіше використовується шинна (шийна) топологія, що відповідає архітектурі багатьох адміністративних будівель, що мають довгі коридори та кабінети співробітників вздовж них. Для навчальних цілей у КУВТ найчастіше використовують кільцеві та зіркоподібні ЛЗ.

У будь-якій фізичній конфігурації підтримка доступу від одного комп'ютера до іншого, наявність або відсутність виділеного комп'ютера (у складі КУВТ його називають "вчительським", а інші - "учнівськими"), виконується програмою – мережевою операційною системою, яка по відношенню до ОС окремих комп'ютерів є надбудовою. Для сучасних високорозвинених ОС персональних комп'ютерів характерна наявність мережевих можливостей (наприклад, OS/2, WINDOWS 95-98).

2.2 Компоненти передачі даних через мережу

Процес передачі даних через мережу визначають шість компонент:

1. комп'ютер-джерело;

2. блок протоколу;

3. передавач;

4. фізична кабельна мережа;

5. приймач;

6. комп'ютер-адресат.

Комп'ютер може бути робочою станцією, файл-сервером, шлюзом або будь-яким комп'ютером, підключеним до мережі. Блок протоколу складається з набору мікросхем та програмного драйвера для плати мережного інтерфейсу. Блок протоколу відповідає за логіку передачі через мережу. Передавач надсилає електричний сигнал через фізичну топологічну схему. Приймач розпізнає та приймає сигнал, що передається по мережі, і направляє його для перетворення на блок протоколу. Цикл передачі починається з комп'ютера-джерела, що передає вихідні дані блок протоколу. Блок протоколу організує дані пакет передачі, що містить відповідний запит до обслуговуючих пристроїв, інформацію з обробки запиту (включаючи, якщо необхідно, адресу одержувача) і вихідні дані для передачі. Пакет потім направляється в передавач для перетворення мережного сигналу. Пакет поширюється мережевим кабелем доки потрапляє у приймач, де перекодується у дані. Тут управління переходить до блоку протоколу, який перевіряє дані на збійність, передає " квитанцію " прийом пакета джерелу, переформовує пакети і передає в комп'ютер-адресат.