Основні компоненти та різновиди комп'ютерних мереж. Типи комп'ютерних мереж та способи їх управління
Комп'ютерною мережею називається з'єднання двох або більше комп'ютерів. У загальному випадку для створення комп'ютерної мережі необхідне спеціальне апаратне (мережеве обладнання) та програмне забезпечення(Мережові програмні засоби). Найпростіше з'єднання двох комп'ютерів обмінюватись даними називається прямим з'єднанням. У цьому випадку жодного додаткового апаратного та програмного забезпечення не потрібне. Роль апаратного з'єднання виконує стандартний паралельний порт, проте програмне забезпечення вже є у операційній системі. Перевагою прямого з'єднанняє його простота, недоліком – низька швидкість передачі.
Мережі поділяються на локальні та глобальні. Призначення всіх видів мереж має одне призначення – забезпечення спільного доступудо загальних ресурсів: апаратних, програмних та інформаційних (ресурсів даних).
За характером функцій мережі, що реалізуються, поділяються:
обчислювальні, призначені для вирішення завдань управління на основі обчислювальної обробки вихідної інформації;
Інформаційні, призначені для отримання довідкових даних на запит користувачів;
Змішані, у яких реалізуються обчислювальні та інформаційні функції.
За способом управління мережі поділяються на мережі:
З децентралізованим управлінням - кожен комп'ютер, що входить до складу мережі, включає повний набір програмних засобів для координації мережевих операцій;
З централізованим керуванням - координація роботи комп'ютерів здійснюється під керуванням єдиної ОС;
Зі змішаним управлінням - під централізованим управлінням ведеться вирішення завдань, які мають найвищий пріоритет і, як правило, пов'язані з обробкою великих обсягів інформації.
Рівні моделі зв'язку:
1. Прикладний рівень- Користувач за допомогою програм створює документ.
2. Рівень вистави – операційна системакомп'ютера фіксує, де знаходяться дані та забезпечує взаємодію з наступним рівнем.
3. Сеансовий рівень– комп'ютер взаємодіє з мережею: перевіряє право користувача на вихід у мережу та передає документ до протоколів транспортного рівня.
4. Транспортний рівень– документ перетворюється на ту форму, у якій належить передавати дані у мережі.
5. Мережевий рівеньвизначає маршрут руху даних у мережі.
6. Рівень з'єднаннянеобхідний для того, щоб промодулювати сигнали відповідно до даних, отриманих з рівня мережі. У комп'ютері ці функції виконує мережева картачи модем.
7. Фізичний рівень. На цьому рівні відбувається реальна передача даних. Тут немає ані документів, ані пакетів, ані байтів – лише біти. Відновлення документа відбувається поступово при переході з нижнього рівня на верхній. Кошти фізичного рівня лежать поза комп'ютера. В локальних мережахце обладнання самої мережі. При віддаленому зв'язку з використанням модемів це лінії телефонного зв'язку, комутаційне обладнання тощо.
Різні рівні протоколів сервера і клієнта безпосередньо не взаємодіють один з одним, але вони взаємодіють через фізичний рівень. Поступово переходячи з верхнього рівня на нижній, дані безперервно перетворюються. Це створює ефект віртуального взаємодії рівнів між собою. Однак, незважаючи на віртуальність, це все-таки з'єднання, через які теж проходять дані. На віртуальних з'єднаннях засновано всі служби сучасного Інтернету.
Локальні обчислювальні мережі (ЛВС).Якщо комп'ютери знаходяться недалеко один від одного, використовують спільний комплект мережевого обладнаннята керуються одним пакетом програмного забезпечення, то таку мережу називають локальною. Створення локальних мереж притаманно окремих підрозділів підприємств. Розглянемо організацію обміну інформацією моделі взаємодії ЛВС.
У серверних ЛОМ реалізовані дві моделі взаємодії користувачів із робочими станціями: модель файл-серверта модель клієнт-сервер.У першій моделі сервер забезпечує доступ до файлів бази даних для кожної робочої станції, і його робота закінчується. Наприклад, якщо використовується база даних типу файл-сервер для отримання відомостей про платників податків, які проживають на будь-якій конкретній вулиці Москви, по мережі буде передана вся таблиця по територіальному округу, і вирішувати, які записи в ній задовольняють запиту, а які ні, доводиться самої робочої станції. Таким чином, робота моделі "файл-сервер" призводить до перевантаження мережі.
Усунення цих недоліків досягається моделі «клієнт-сервер». У цьому випадку прикладна система ділиться на дві частини: зовнішню, звернену до користувача і звану клієнтом, і внутрішню, що обслуговує та називається сервером. Сервером є машина, що має ресурси і надає їх, а клієнтом - потенційний споживач цих ресурсів. Роль ресурсів може грати файлова система(Файловий сервер), процесор (обчислювальний сервер), база даних (сервер бази даних), принтер (принтер-сервер) та ін. Оскільки сервер (або сервери) обслуговує одночасно багатьох клієнтів, то на серверному комп'ютері повинна функціонувати багатозадачна операційна система.
У моделі «клієнт-сервер» сервер грає активну роль, оскільки його програмне забезпечення змушує сервер «спочатку подумати, та був зробити». Потоки інформації, що поточні через мережу, стають меншими, оскільки сервер спочатку обробляє запити, а потім посилає клієнту те, чого він потребує. Сервер також контролює допустимість звернення до записів на індивідуальній основі, що забезпечує більшу безпеку даних.
У моделі «клієнт-сервер», створеної на основі ПЕОМ, пропонується таке:
· Мережа містить значну кількість серверів та клієнтів;
· основу обчислювальної системи складають робочі станції, кожна з яких функціонує як клієнт та запитує інформацію, яка знаходиться на сервері;
· Користувач системи звільнений від необхідності знати, де знаходиться необхідна йому інформація, він просто запитує те, що йому потрібно;
· Система реалізується у вигляді відкритої архітектури, що об'єднує ЕОМ різних класів та типів з різними системами.
Конфігурація ЛОМ.Конфігурація локальної мережі називається топологією. Найбільш поширені такі топології:
- шина- одна з машин служить як системний обслуговуючий пристрій, що забезпечує централізований доступ до загальним файлам, баз даних та інших обчислювальних ресурсів;
- кільце- інформація по кільцю може передаватися лише одному напрямку;
- зірка(радіальна) - у центрі мережі розміщується комутуючий пристрій, що забезпечує життєздатність системи;
- сніжинка(багатозв'язна) - топологія з файловим сервером для різних робочих груп та один центральний сервер для всієї мережі;
- ієрархічна(дерево) - утворюється шляхом з'єднання кількох шин з кореневою системою, де розміщуються самі важливі компонентиЛОМ.
На практиці частіше зустрічаються гібридні ЛОМ, пристосовані до вимог конкретного замовника та поєднуючі фрагменти різних топологій. Локальні мережі можна поєднувати один з одним, навіть якщо між ними дуже великі відстані. При цьому використовуються звичайні засоби зв'язку: телефонні лінії, радіостанції, волоконно-оптичні лінії, супутниковий зв'язок та ін При з'єднанні двох або більше мереж між собою утворюється глобальна мережа. Глобальна мережа може охоплювати місто, область, країну, континент та всю земну кулю. У тих випадках, коли мережі, що працюють за різними протоколами, перетинаються, виникає необхідність у перекладі даних з формату, прийнятого в одній мережі, у формат, прийнятий в іншій мережі. Комп'ютери або програми, які виконують цю функцію, називаються шлюзами. Якщо об'єднують мережі, що використовують однакові протоколи, обладнання, що стоїть між ними, називають мостами.
Методи доступу до ЛОМ.За методами мережі виділяються такі найпоширеніші мережі, як Ethernet, ArcNet, Token Ring.
Ethernet- метод множинного доступу. Перед початком передачі робоча станціявизначає, вільний канал чи зайнятий. Якщо вільний, станція починає передачу. Для даного методувикористовується топологія "шина". Повідомлення, що надсилається однією робочою станцією, приймається одночасно всіма іншими станціями, підключеними до загальної шини. Повідомлення ігнорується всіма станціями, крім відправника та адресата.
ArcNet -використовується в ЛОМ із зіркоподібною топологією. Один із ПК створює спеціальний маркер, який послідовно передається від одного ПК до іншого. Якщо станція надсилає повідомлення іншій станції, вона повинна дочекатися маркера і додати до нього повідомлення, доповнене адресами відправника та призначення. Коли пакет дійде до станції призначення, повідомлення буде відокремлено від маркера та надіслано станції.
Token Ring- розрахований на кільцеву структуру та також використовує маркер, що передається від однієї станції до іншої. Але при ньому можна призначати різні пріоритети різним робочим станціям. У цьому методі маркер переміщається кільцем, даючи послідовно розташованим у ньому комп'ютерам декларація про передачу.
Забезпечення безпеки інформації у обчислювальних мережах.При підключенні локальної мережі до глобальної мережі відіграє поняття мережевої безпеки. Повинний бути обмежений доступ до локальної мережі для сторонніх осіб ззовні, а також обмежений вихід за межі локальної мережі для працівників підприємства, які не мають відповідних прав. Для забезпечення мережної безпеки між локальною та глобальною мережею встановлюють брандмауери – комп'ютери або програми, що перешкоджають несанкціонованому переміщенню даних між мережами.
Глобальна інформаційна мережаІнтернет.Інтернет у вузькому значенні – це поєднання мереж. Однак у Останніми рокамиу цього слова виник і ширший сенс: Всесвітня комп'ютерна мережу. Інтернет можна розглядати у фізичному сенсі як кілька мільйонів комп'ютерів, пов'язаних один з одним всілякими лініями зв'язку. Проте такий фізичний погляд дуже вузький.
Інтернет є деякий інформаційний простір, всередині якого здійснюється безперервна циркуляція даних. У цьому сенсі його можна порівняти з теле- та радіоефіром, хоча є очевидна різниця в тому, що в ефірі ніяка інформація зберігатися не може, а в Інтернеті вона переміщається між комп'ютерами, що становлять вузли мережі, і якийсь час зберігається на жорстких дисках. Розглянемо принципи функціонування Інтернету.
Народженням Інтернету заведено вважати 1983 рік. Цього року відбулися революційні зміни у програмному забезпеченні комп'ютерного зв'язку. Днем народження в сучасному розумінні цього слова стала дата стандартизації протоколу зв'язку TCP/IP, що лежить в основі Всесвітньої мережі.
Протокол TCP – протокол транспортного рівня. Він керує тим, як відбувається передача інформації. Згідно з протоколом TCP, дані, що відправляються, “нарізаються” на невеликі пакети, після чого кожен пакет маркується таким чином, щоб у ньому були дані, необхідні для правильного складання документа на комп'ютері одержувача.
Протокол IP – адресний. Він належить мережному рівню та визначає, куди відбувається передача. Його суть полягає в тому, що у кожного учасника Всесвітньої мережі має бути своя унікальна адреса (IP-адреса). Ця адреса виражається чотирма байтами. Кожен комп'ютер, через який проходить TCP-пакет, може за цими чотирма числами визначити, кому з найближчих сусідів треба переслати пакет, щоб він виявився «ближчим» до одержувача. В результаті кінцевого числа перекидання пакет досягає потрібної адреси.
Основні інформаційні ресурсиІнтернет:
1. Віддалений доступресурсів мережі TELNET.Історично однією з ранніх є служба дистанційного керуваннякомп'ютером Telnet. Підключившись до віддаленого комп'ютераза протоколом цієї служби, можна керувати його роботою. Таке управління ще називають консольним чи термінальним. Часто протоколи Telnet застосовують для дистанційного керуваннятехнічними об'єктами.
2. Електронна пошта:
- Електронна пошта (електронна пошта).Поштові сервери отримують повідомлення від клієнтів і пересилають їх ланцюжком до поштових серверів адресатів, де ці повідомлення накопичуються. При встановленні з'єднання між адресатом і його поштовим сервером відбувається автоматична передача повідомлень, що надійшли на комп'ютер адресата. Поштова служба заснована на двох протоколах: SMTP та POP3. По першому відбувається відправка кореспонденції з комп'ютера на сервер, а по другому - прийом повідомлень, що надійшли. Існує велика різноманітність клієнтських постових програм.
- Списки розсилки (Mail List).Це спеціальні тематичні сервери, які збирають інформацію з певних тем і переправляють її передплатникам як повідомлення електронної пошти. Списки розсилки дозволяють ефективно вирішувати питання регулярної доставки даних.
- Служба телеконференцій (Usenet).Служба телеконференцій схожа на циркулярну розсилку електронної пошти, під час якої одне повідомлення надсилається великій групі. Такі групи називають телеконференціями або групами новин. Повідомлення, спрямовані на сервер групи новин, надсилаються з нього на всі сервери, з якими він пов'язаний, якщо на них цього повідомлення немає. На кожному із серверів повідомлення, що надійшло, зберігається обмежений час, і всі бажаючі можуть з ним ознайомитися. Щодня у світі створюються близько мільйона повідомлень для груп новин. Уся система телеконференцій розбита на тематичні групи.
3. Технологія World Wide Web (WWW).Служба World Wide Web (WWW). Це найпопулярніша служба сучасного Інтернету. Це єдиний інформаційний простір, що складається з сотень мільйонів взаємопов'язаних електронних документів, що зберігаються на Web-серверах. Окремі документи, що становлять Web-простір, називають Web-сторінками. Групи тематичних веб-сторінок називають веб-вузлами. Один фізичний Web-сервер може містити досить багато Web-вузлів, кожному з яких зазвичай відводиться окремий каталог на жорсткому диску сервера. Програми для перегляду веб-сторінок називають браузерами або браузерами. Браузер відображає документ на екрані, керуючись командами, які автор впровадив у текст. Такі команди називають тегами. Правила запису тегів містяться у специфікації особливої мови розмітки, яку називають мовою розмітки гіпертексту – HTML. Існує можливість впровадження в гіпертекст графічних та мультимедійних документів.
Найважливішою рисою Web-сторінок є гіпертекстові посилання. З будь-яким фрагментом тексту можна пов'язати інший Web-документ, тобто встановити гіперпосилання. Гіпертекстовий зв'язок між сотнями мільйонів документів є основою існування логічного простору World Wide Web. Адреса будь-якого файлу у глобальному масштабі визначається уніфікованим покажчиком ресурсу – URL. Адреса URL складається з трьох частин:
Вказує протокол служби, що здійснює доступ до даного ресурсу. Для WWW прикладним є протокол HTTP (http://…);
Вказівка доменного імені сервера, на якому зберігається цей ресурс (http://www.abcde.com);
Вказує повний шлях доступу до файлу на даному комп'ютері(http://www.abcde.com/Files/New/abcdefg.zip).
Саме у формі URL пов'язують адресу ресурсу з гіпертекстовими посиланнями на Web-сторінках. При натисканні на гіперпосиланні браузер посилає запит для пошуку та доставки ресурсу, вказаного у посиланні.
4. Служба доменів (DNS). IP-адреса зручна для комп'ютера, але незручна для людей, тому існує зручніша форма запису, яка використовує систему доменів. Наприклад: www.microsoft.com, microsoft– доменне ім'я сервера – отримано під час реєстрації, com – суфікс, що визначає належність домену. Найбільш поширені такі суфікси: com - сервер комерційної організації; gov - сервер урядової організації; edu – сервер навчального закладу Така система прийнята США, інших країнах замість типу сервера вказують код країни, наприклад Росія – ru. Необхідний переведення доменних імен до IP-адреси. Цим і займаються сервери служби доменів.
4. Обмін файлами за протоколом FTP:
- Служби передачі файлів (FTP).Прийом та передача файлів становить значний відсоток інших послуг Інтернету. Служба FTP має сервери, на яких зберігаються архіви даних.
- Служба IRC (чати, чат-конференції).Призначена для прямого спілкування кількох людей як реального часу.
- Служба ICQ.Ця служба призначена для пошуку мережевої IP-адреси людини, підключеної до даний моментдо Інтернету. Необхідність у подібній послузі пов'язана з тим, що більшість користувачів не мають постійної IP-адреси. Для користування цією службою треба зареєструватися на її центральному сервері та отримати ідентифікаційний номер (UIN). Знаючи UIN адресата, але не знаючи його поточну IP-адресу, можна надіслати йому повідомлення. У цьому випадку ICQ-служба набуває характеру Інтернет-пейджера.
Комп'ютерні мережі (КС): концепція, компоненти, призначення. Концепція мережевої архітектури.
Комп'ютерна мережа
Компоненти: 1) ПК; 2) сервер - Вузол мережі, що надає доступ до своїх ресурсів; 3) клієнт - Вузол мережі, що здійснює доступ до ресурсів сервера; 4) середовище передачі - Визначає спосіб з'єднання ПК до мережі. Середовище передачі: кабельне та бездротове; 5) комутаційне обладнання – для передачі та прийому інформації через середовище передачі; 6) ресурси ( периферійні пристрої; час роботи процесора; дисковий простір).
Призначення: 1) підвищення ефективності роботи з инф-ей з допомогою прискорення обміну данными; 2) зниження витрат за рахунок спільно використовуваного обладнання ПЗ.
Мережева архітектура- узгоджений набір програмних та апаратних засобів (драйвери, сет. адаптери, кабелі, роз'єми), а також механізмів передачі даних по лініях зв'язку, достатній для функціонування обчислювальної мережі.
Механізм передачі даних- Протоколи + топологія + методи доступу до середовища передачі.
Мережевий протокол- набір семантичних та синтаксичних правил (угод); семантика -Внутрішній сенс; синтаксис -зовнішнє оформлення.
Обчислювальна мережа- Це сукупність ЕОМ, об'єднаних засобами передачі даних. Засоби передачі даних у ПС у загальному випадку складаються з наступних елементів : зв'язкових ЕОМ, каналів зв'язку (супутникових, телефонних, волоконно-оптичних та ін), комутуючою апаратури та ін.
2. Еволюція КС як результат розвитку засобів ВТ та телекомунікацій. Історія та тенденції розвитку КС.
2. Еволюція КС як результат розвитку засобів ВТ та телекомунікацій. Історія та тенденції розвитку КС.
Комп'ютерна мережа(Вич.мережа, інф.мережа, мережа передачі даних) - сукупність компонентів, призначених для обробки (зміни, генерування, зберігання та передачі) інформації.
Еволюціякомп'ютерних мереж - результат еволюції обчислювальної техніки та засобів зв'язку.
Появакомп'ютерних мереж належить до кінця 60-х рр..
В 40-50 мм. ЕОМ працювали у пакетному режимі обробки даних з однією точкою у введенні даних;
Відсутність мереж. В 50емм. багатотермінальний режим роботи ЕОМ. Термінал - засіб для введення та виведення інформації з ПК;
Централізоване оброблення даних.
Закон Грошу:Якщо комп'ютер A коштує вдвічі дорожче, ніж комп'ютер B, слід очікувати, що комп'ютер A вчетверо швидше, ніж комп'ютер B.
-60 мм.- Розвиток технології термінал комп'ютерів.
Тенденції: 1) глобальні мережі; 2) поступовий перехід від технології комутації каналів до техніки комутації пакетів.
Технологія передачі даних- Телефонна мережа. Низька швидкістьпередачі даних, викликана низькою якістю ліній зв'язку. Набір послуг: - Проста передача файлів; - Надсилання простих текстових повідомлень.
-69 мм.- Відкриття ARPAnet. Проект об'єднання у єдину мережу, мейн-фреймів оборонних та наукових центрів. ARPAnet об'єднала ПК різних типів, що працюють під керуванням різних операційних систем. ОС компонувалися модулями, реаліз-ми мережеві протоколи, загальні всім ПК у мережі. ARPAnet є першоосновою мережі INTERNET.
3. Класифікації КС: за розміром, за внутрішньою структурою, за способом управління, серед передачі, по топології.
Класифікація КС: за розміром, за внутрішньою структурою, за способом управління, по топології, серед передачі.
· по розміру:
- ЛВС(обмежена територія до 10 км);
- ГВП;
- міські мережі(до сотень та тисяч км);
· за внутрішньою структурою:
- Структуровані(інтегровані), (об'єднання кількох взаємних сегментів (підмереж);
- неструктуровані(Неінтегровані);
· за способом управління:
- однорангові(Робочі групи), мережі рівноправних вузлів, кожен ПК може бути і клієнтом, і сервером.
· За середовищем передачі:-кабельні; -Бездротові; ( типи кабелів : коаксіальний, кручена пара, оптоволокно).
· За топологією: Топологія - конфігурація графа, вершинам відповідають вузли мережі, а ребрам-фізичні зв'язки між ними. Фізичний зв'язок - Електричне з'єднання вузлів. Логічний зв'язок - Шляхи передачі даних. Топологія впливає на: - склад необхідного обладнання; - Можливості обладнання; - Можливість розширення мережі; - спосіб керування мережею. Базові мережеві топології: ШИНА, КІЛЬЦЕ, РЕГЕНЕРАЦІЯ СИГНАЛІВ ПК, ЗІРКА. За методом доступу до кабелю: - Завдання передачі даних по мережі; - отримати доступ до кабелю; - помістити дані в кабель без зіткнення з даними, що вже передаються по ньому; - прийняти дані та перевірити, що при передачі вони не були пошкоджені;
4. Типи комутації у мережах. Концепція кадру (фрейму).
©2015-2019 сайт
Усі права належати їх авторам. Цей сайт не претендує на авторство, а надає безкоштовне використання.
Дата створення сторінки: 2016-02-12
Локально обчислювальна мережа (ЛВС) – це сукупність комп'ютерів та інших засобів обчислювальної техніки (активного мережного обладнання, принтерів, сканерів тощо), об'єднаних за допомогою кабелів та мережевих адаптерів, що працюють під управлінням мережної операційної системи.
За мережевою топологією.
Мережева топологія – це геометрична форма мережі. Залежно від топології з'єднань вузлів розрізняють мережі шинної (магістральної), кільцевої, зоряної та змішаної топологій.
Шинна (bus) - локальна мережа, в якій зв'язок між будь-якими двома станціями встановлюється через один загальний шлях, і дані, що передаються будь-якою станцією, одночасно стають доступними для всіх інших станцій, підключених до цього середовища передачі даних.
Кільцева (ring) - вузли пов'язані кільцевою лінією передачі (до кожного вузлу підходять лише дві лінії); дані, проходячи по кільцю, по черзі стають доступними для всіх вузлів мережі;
Зоряна (star) - є центральний вузол, від якого розходяться лінії передачі до кожного з інших вузлів;
Змішана (mixed) - це тип мережевої топології, що містить у собі деякі риси основних мережевих топологій (шина, зірка, кільце).
а) Шина б) Кільце в) Зірка
Рисунок 2 – Види топологій
На відстані між вузлами.
Залежно від відстаней між вузлами, що зв'язуються, розрізняють обчислювальні мережі:
Регіональні (Metropolitan Area Network, MAN) – використовують технології глобальних мереж для об'єднання локальних мереж у конкретному географічному регіоні, наприклад, у місті. Регіональні мережі позначають.
Глобальні (Wide Area Network, WAN) – це мережі, які можуть з'єднувати мережі по всьому світу, наприклад, мережі кількох міст, регіонів або країн.
Локальні (Local Area Network, LAN, ЛВС) – є набір з'єднаних у мережу комп'ютерів, розташованих у межах невеликого фізичного регіону, наприклад однієї чи кількох будинків.
За способом керування.
Залежно від способу управління розрізняють мережі:
Клієнт/сервер - у них виділяється один або кілька вузлів (їхня назва - сервери), що виконують у мережі керуючі або спеціальні обслуговуючі функції, а решта вузлів (клієнтів) є термінальними, в них працюють користувачі.
Однорангові - у яких всі вузли рівноправні; оскільки в загальному випадку під клієнтом розуміється об'єкт (пристрій або програма), що запитує деякі послуги, а під сервером - об'єкт, що надає ці послуги, то кожен вузол в однорангові мережі може виконувати функції і клієнта, і сервера.
За методом доступу.
Розрізняють випадкові та детерміновані методи доступу.
Серед випадкових методів найбільш відомий метод множинного доступу з контролем несучої та виявленням конфліктів. Англомовна назва методу – Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CD).
p align="justify"> Серед детермінованих методів переважають маркерні методи доступу. Маркерний метод - метод доступу до середовища передачі в ЛОМ, заснований на передачі повноважень передавальної станції за допомогою спеціального інформаційного об'єкта, званого маркером.
Класифікація мереж
В основу класифікації ТВСпокладено найбільш характерні функціональні, інформаційні та структурні ознаки.
За ступенем територіальної розосередженостіелементів мережі (абонентських систем, вузлів зв'язку) розрізняють глобальні (державні), регіональні та локальні обчислювальні мережі (ГВС, РВС та ЛВС).
За характером функцій, що реалізуютьсямережі діляться на обчислювальні (основні функції таких мереж - обробка інформації), інформаційні (для отримання довідкових даних на запит користувачів), інформаційно-обчислювальні, або змішані, в яких у певному, непостійному співвідношенні виконуються обчислювальні та інформаційні функції.
За способом управлінняТВС діляться на мережі з централізованим(У мережі є один або кілька керуючих органів), децентралізованим(кожна АС має засоби для управління мережею) та змішаним керуванням,у яких у певному поєднанні реалізовані принципи централізованого та децентралізованого управління (наприклад, під централізованим управлінням вирішуються лише завдання з найвищим пріоритетом, пов'язані з обробкою великих обсягів інформації).
Щодо організації передачі інформаціїмережі поділяються на мережі із селекцією інформації та маршрутизацією інформації. У мережах із селекцією інформації,що будуються на основі моноканалу, взаємодія АС проводиться вибором (селекцією) адресованих ним блоків даних (кадрів): усім АС мережі доступні всі кадри, що передаються в мережі, але копію кадру знімають тільки АС, яким вони призначені. У мережах з маршрутизацією інформаціїДля передачі кадрів від відправника до одержувача можна використовувати кілька маршрутів. Тому за допомогою комунікаційних систем мережі вирішується завдання вибору оптимального (наприклад, найкоротшого часу доставки кадру адресату) маршруту.
За типом організації передачі данихмережі з маршрутизацією інформації поділяються на мережі з комутацією ланцюгів (каналів), комутацією повідомлень та комутацією пакетів. У експлуатації перебувають мережі, у яких використовуються змішані системи передачі.
За топологією,тобто. Зміни елементів у ТВС, мережі діляться на два класи: широкомовні (рис. 11.1) та послідовні (рис. 11.2). Широкомовні зміни і значної частини послідовних змін (кільце, зірка з інтелектуальним центром, ієрархічна) притаманні ЛОМ. Для глобальних та регіональних мереж найбільш поширеною є довільна (коміркова топологія). Знайшли застосування також ієрархічна конфігурація та “зірка”.
В широкомовних конфігураціях у час на передачу кадру може працювати лише одна робоча станція (абонентна система). Інші PC мережі можуть приймати цей кадр, тобто. Такі зміни характерні для ЛОМ з селекцією інформації. Основні типи широкомовної конфігурації – загальна шина, дерево, зірка з пасивним центром. Головні переваги ЛОМ із загальною шиною - простота розширення мережі, простота використовуваних методів управління, відсутність необхідності в централізованому управлінні, мінімальна витрата кабелю. ЛОМ з топологією типу "дерево" - це найбільш розвинений варіант мережі з шинною топологією. Дерево утворюється шляхом з'єднання кількох шин активними повторювачами або пасивними розмножувачами ("хабами"), кожна гілка дерева є сегментом. Відмова одного сегмента не призводить до виходу з експлуатації інших. У ЛВС з топологією типу "зірка" в центрі знаходиться пасивний з'єднувач або активний повторювач - досить прості та надійні пристрої. Для захисту від порушень в кабелі використовується центральне реле, яке відключає кабельні промені, що вийшли з ладу.
Рис. 11.1.Широкомовні конфігурації мереж: а -загальна шина; б-дерево; в -зірка з пасивним центром
Рис. 11.2.Послідовні зміни мереж: а - довільна (коміркова); б-ієрархічна; в -кільце; г -ланцюжок; д – зірка з інтелектуальним центром; е -сніжинка
У послідовних конфігураціях, характерних для мереж з маршрутизацією інформації, передача даних здійснюється послідовно від однієї PC до сусідньої, причому на різних ділянках мережі можуть використовуватися різні види фізичного середовища.
До передавачів і приймачів тут висуваються нижчі вимоги, ніж у широкомовних змінах. До послідовних конфігурацій відносяться: довільна (коміркова), ієрархічна, кільце, ланцюжок, зірка з інтелектуальним центром, сніжинка. У ЛОМ найбільшого поширення набули кільце і зірка, і навіть змішані зміни - зірково-кільцева, зірково-шинна.
У ЛВС з кільцевою топологією сигнали передаються лише одному напрямку, зазвичай проти годинникової стрілки. Кожна ПК має пам'ять обсягом до цілого кадру. При переміщенні кадру кільцем кожна PC приймає кадр, аналізує його адресне поле, знімає копію кадру, якщо він адресований даної PC, ретранслює кадр. Природно, що це уповільнює передачу даних у кільці, причому тривалість затримки визначається числом PC. Видалення кадру з кільця провадиться зазвичай станцією-відправником. У цьому випадку кадр здійснює по кільцю повне коло та повертається до станції-відправника, який сприймає його як квитанцію – підтвердження отримання кадру адресатом. Видалення кадру з кільця може здійснюватися і станцією-одержувачем, тоді кадр не здійснює повного кола, а станція-відправник не отримує квитанції-підтвердження.
Кільцева структура забезпечує досить широкі. функціональні можливостіЛВС за високої ефективності використання моноканалу, низької вартості, простоті методів управління, можливості контролю працездатності моноканалу.
У широкомовних та більшості послідовних конфігурацій (за винятком кільця) кожен сегмент кабелю повинен забезпечувати передачу сигналів в обох напрямках, що досягається: у напівдуплексних мережах зв'язку - використанням одного кабелю для послідовної передачі у двох напрямках; у дуплексних мережах – за допомогою двох однонаправлених кабелів; у широкосмугових системах - застосуванням різної несучої частоти для одночасної передачі сигналів у двох напрямках.
Глобальні та регіональні мережі, як і локальні, в принципі можуть бути однорідними (гомогенні), в яких застосовуються програмно-сумісні ЕОМ, та неоднорідними (гетерогенними), що включають програмно-несумісні ЕОМ. Проте, враховуючи довжину ГВП і РВС і велику кількість використовуваних у них ЕОМ, такі мережі найчастіше бувають неоднорідними.
Класифікація за моделлю взаємодії.
Модель клієнт – сервер.
Під сервером розуміють:
1.Компьютер в мережі, що надає послуги іншим, тобто. виконує певні функції за запитами інших.
2.Програма-сервер.Вона встановлюється на комп'ютері-сервері.
Комп'ютери, що обслуговуються, спілкуються з сервером за допомогою відповідної (client-) програми, призначеної для роботи в парі з програмою-сервером. Програма клієнт працює безпосередньо на робочій станції.
Клієнт. Під клієнтом розуміються:
1.Користувач.
2.Прикладна програма, що працює на користь користувача для надання
деяких послуг із сервера десь у будь-якій мережі.
Клієнт-сервер – це технологія роботи різних програм у мережі. Програма, що працює за такою схемою, складається з двох взаємодіючих частин: клієнта та сервера. Клієнт знаходиться на
машині користувача, сервер на відповідному сервері (комп'ютері). Сервер команд клієнта виконує певні дії, надаючи послуги клієнту. Тобто, для надання послуг у такій схемі необхідні наявність та одночасна злагоджена робота обох зазначених частин.
Надання послуг у Internet побудовано за цією схемою, тобто. воно здійснюється спільною роботою 2-х процесів: на комп'ютері користувача та на комп'ютері сервері.
За рівнем управління мережі діляться на однорангові та дворангові
Дворангові мережі мають виділений сервер, який керує пересиланням повідомлень між робочими станціями і всіма зв'язками між мережними пристроями, зберігає інформаційні ресурси, що розділяються.
Основні проблеми комп'ютерних мереж пов'язані з передачі даних. На швидкість та надійність передачі даних великий вплив надають відстані. Вартість фізичних каналів, комунікаційного обладнання робить істотний внесок у загальну вартість мережі. Тому основними класифікаційними ознаками комп'ютерних мереж є просторові характеристики територій, що вони охоплюють. З цього погляду мережі можна поділити на локальні, регіональні, територіальні та глобальні. Точно вказати кордон між цими класами мереж нині неможливо. Однак приблизно можна сказати, що локальні розташовані в межах будівель, невеликих територій (радіусом до 10 км). Підвищення швидкості передачі в локальних мережах супроводжується посиленням вимог до відстаней (близько сотень метрів). Регіональні мережі охоплюють території міст, областей. До територіальних мереж можна віднести мережі країн, сукупність регіональних мереж. Глобальні мережі охоплюють території кількох країн та континентів.
1.2.Призначення ЛОМ
У локальних мережах робота користувача з мережевими ресурсами відбувається так само, як з локальними ресурсами, але застосування ЛОМ дає наступні переваги:
Надання в розпорядження користувачів загального доступу до мережевих ресурсів, що розділяються: потужним накопичувачам (у тому числі дисководам зі змінними дисками), швидкодіючим лазерним принтерам, графічні пристрої. Наприклад, NetWare 4.1 може підтримувати до 32 Тбайт дискової та до 4 Гбайт оперативної пам'яті. Для сучасного апаратного забезпечення NetWare 4.1 підтримує 256 Мбайт оперативної та 2048 Гбайт дискової пам'яті;
Забезпечення потреб багатьох користувачів у дорогих програмних засобах, що розташовані на мережевих дисках. Оскільки необхідні дані та програми можуть бути доступні з кожного робочого місця, зростає продуктивність праці;
Ефективніший захист централізованих баз даних, ніж для автономного комп'ютера. При необхідності для найважливіших даних можуть створюватися резервні копії;
Забезпечує ефективні засоби взаємодії користувачів один з одним, наприклад, за допомогою електронної пошти. Можливе проведення конференцій;
Підвищення надійності всієї інформаційної системи, Оскільки при відмові однієї ЕОМ інша, резервна, може взяти на себе її функції та робоче навантаження.
2. Архітектура комп'ютерних мереж. Еталонна модель взаємодії відкритих систем. Протоколи комп'ютерної мережі.
2.1. Архітектура зв'язків
Для передачі в мережах використовується Міжнародний стандарт - Базова модель відкритих систем OSI, розроблена Міжнародною організацією зі стандартизації (ISO). Ця модель служить базою для виробників розробки сумісного мережевого устаткування. Вона є найзагальнішими рекомендаціями для побудови стандартів сумісних мережевих програмних продуктів. Ці рекомендації повинні бути реалізовані як в апаратурі, так і програмних засобів обчислювальних мереж.
Модель містить 7 рівнів. Основна ідея моделі у тому, що кожному рівню відводиться конкретна роль. Тому загальне завдання передачі формізується і розчленовується на окремі легко осяжні завдання. У процесі розвитку та вдосконалення будь-якої системи виникає потреба зміни окремих компонентів, тому що інтерфейси між рівнями визначені однозначно, можна змінити функції однієї чи кількох їх, зберігаючи можливість безпомилкової роботи мережі загалом. У мережах відбувається взаємодія між однойменними рівнями моделі у різних ЕОМ. Така взаємодія має виконуватися за певними правилами, які називаються протоколом.
Опис рівнів моделі:
7 – прикладний. Визначає набір прикладних завдань, що реалізуються в даній мережі, та всі сервісні елементи для їх виконання. На цьому рівні користувачеві надається вже перероблена інформація. На прикладному рівні реалізуються мережеві програми, і навіть функції, не реалізовані з якихось причин нижньому рівні. Функції прикладного рівня реалізуються в мережних програмах, додатках. Зазвичай, мережеві програми реалізують функції верхніх трьох рівнів.
6 – рівень подання даних. Перетворює дані в екранний формат або формат для друкуючих пристроїв кінцевої системи. Представницький рівень відповідає за надання мережевих послуг прикладному рівню у стандартній формі. До представницького рівня належать такі поняття, як "віртуальний термінал", " віртуальний диск";
5 – сеансовий. Організує сеанс зв'язку (встановлення, підтримка та завершення сеансу) між абонентами через мережу. Призначений для синхронізації обміну даними на рівні великих порцій інформації, для організації ". діалогу. Верхньому рівню він надає засоби організації мережного діалогу, сеансу зв'язку,.;
4 – транспортний. Підтримує безперервну передачу даних між двома взаємодіючими між собою процесами користувачів. Займається передачею транспортних блоків між вузлом-джерелом даних та вузлом-адресатом. Транспортні блоки зазвичай є більшими порціями бітів, ніж пакети. Тому вони розбиваються на пакети під час передачі на мережевий рівень. На транспортному рівні вирішується ряд завдань, не вирішених на нижніх рівнях – надійність передачі, керування потоком даних. Верхній рівень транспортного рівня надає віртуальне транспортне сполучення для надійної передачі транспортних блоків. Типовим представником транспортного рівня є популярний у мережі Internet протоколТСР;
3 – мережевий. Встановлює зв'язок між абонентами та здійснює маршрутизацію пакетів у мережі, тобто. передачу інформації за певною адресою. Основними функціями мережевого рівня є:
передача пакетів між вузлами, які не пов'язані фізичними каналами;
вибір маршрутів передачі даних.
Верхній рівень мережевого рівня надає віртуальний канал передачі пакетів між будь-якою парою вузлів мережі, незалежно від наявності фізичного зв'язку з-поміж них. Функції нижніх трьох рівнів реалізуються маршрутизаторами. Крім того, сучасні маршрутизатори реалізують функції шлюзів, що з'єднують мережі, що використовують різні протоколи.
визначає шлях проходження данньтх відвідини, дозволяючи 1 їм знайти одержувача. Це означає, що він визначає швидкість передачі через мережу і контроль цілісності даних. Цей рівень можна розглядати як службу доставки. Мережевий рівень служить інтерфейсом між комп'ютерами та комутаторами пакетів. Для маршрутизації даних у мережі використовується таблиця маршрутизації. Це база даних, де описується розташування можливих одержувачів пакетів. Мережевий рівеньВикористовуючи таку таблицю, маршрутизатор може знайти шлях пакета для будь-якого одержувача в мережі.
Таблиця маршрутизації може бути статичною чи динамічною. У статичній таблиці інформація оновлюється оператором. У динамічній - різними програмамипід час запуску кожного нового сеансу або появи нового пакета маршрутизації.
Підключення нових комп'ютерів до мережі призводить до зростання потоку пакетів через неї. Мережевий рівень контролює потік даних під час маршрутизації пакетів (трафік). При цьому виникає потреба враховувати трафік на різних ділянках мережі для вирішення питання оплати. Інформація про трафік видається мережевим рівнем.
2 – канальний. . Основним призначенням канального рівня є надійна передача групи бітів, званих зазвичай кадрами. між вузлами, пов'язаними з фізичними каналами. Іноді блоки даних канального, рівня.; називають пакетами, проте цю назву краще зарезервувати для рівня мережі. . Отже, канальний. рівень надає мережному рівню каналу для надійної передачі пакетів. Функції фізичного та канального рівнів у локальних мережах виконують мережеві плати. Перші модеми виконували лише функції фізичного рівня. Сучасні модеми, реалізуючи протоколи передачі з корекцією помилок, стали виконувати і функції канального рівня.
1 – фізичний. Визначає електричні, механічні, функціональні та процедурні параметри для фізичного зв'язку у системах. Рівень сполучення з середовищем передачі даних і надає канальному рівню віртуальний канал передачі бітів.
Окремі рівні базової моделі проходять у напрямку вниз від джерела даних (від рівня 7 до рівня 1) та у напрямку вгору від приймача даних (від 1 до 7). Користувацькі дані передаються порціями-кадрами в нижчий рівень разом зі специфічним для кожного рівня заголовком до тих пір, поки не буде досягнутий останній рівень. На приймальній стороні надходять дані аналізуються і передаються далі у вищерозташований рівень, поки не будуть передані в прикладний рівень користувача. У різних мережах окремі рівні можуть бути відсутніми.
Функції, що виконуються кожним рівнем, повинні бути реалізовані апаратурою або програмами. Функції фізичного рівня завжди реалізуються апаратурою (адаптерами, мультиплексорами передачі, мережними платами тощо.), а функції інших рівнів, зазвичай, програмними модулями(драйверами).
2.2.Протоколи комп'ютерної мережі.
Протокол- Набір правил, що визначає взаємодію двох однойменних рівнів моделі взаємодії відкритих систем у різних абонентських ЕОМ. Функції протоколів різних рівнів реалізуються в драйверах різних обчислювальних мереж.
Сучасні мережі побудовані за багаторівневим принципом. Щоб організувати зв'язок 2-х | комп'ютерів, потрібно спочатку визначити зведення правил взаємодії, визначити мову їх спілкування, тобто. визначити, що означають посилаються ними сигнали тощо. Ці правила та визначення називаються протоколами.
Протокол можна також розглядати як сукупність визначень (угод, правил), що регламентують формат та процедури обміну інформацією між двома або декількома незалежними пристроями чи процесами. Тобто. опис того, як програми, комп'ютери або інші пристрої повинні діяти, коли вони взаємодіють.
Протокольні визначення охоплюють діапазон: від того, в якому порядку біти слідують по дроту, до формату електронної пошти. Стандартні протоколи дозволяють зв'язуватися один з одним комп'ютерам різних виробників. Взаємодіючі комп'ютери можуть використовувати абсолютно різне програмне забезпечення; але повинні дотримуватися прийнятої угоди про те, як надсилати та приймати прийняті дані.
Для роботи мереж необхідно запастися безліччю різних протоколів: наприклад, керуючих фізичним зв'язком, встановленням зв'язку по мережі, доступу до різних ресурсів і т.д. Багаторівнева структура використовується з метою спростити це безліч протоколів і відносин. Вона дозволяє також складати мережеві системи з продуктів – модулів програмного забезпечення, – випущених різними виробниками.
Набір протоколів, що працюють одночасно та спільно водної мережі, називається стеком протоколів.
В основі роботи Internetлежить стек протоколів ТСР/IР (Transfer Communication Protocol/Internet Protocol)). Його особливість полягає в доставці інформації з одного комп'ютера на інший будь-якими шляхами, якщо обидва комп'ютери знаходяться в просторі IP. Приналежність до цього простору визначається наявністю IP-адреси у кожного з цих комп'ютерів.
2.3. Управління мережею
Розглянемо докладніше управління ЛОМ. За способом управління локальні обчислювальні мережі можуть бути організовані як однорангові або дворангові.
В одноранговий ЛОМ немає єдиного центру управління взаємодією комп'ютерів, що входять у мережу, і немає єдиного пристрою для зберігання даних. Мережа операційна система розподілена по всіх комп'ютерах, і користувачеві доступні всі пристрої мережі (диски, принтери). Перевагою однорангових мереж є їхня низька вартість, але в таких мережах складно забезпечити захист інформації, важко керувати всією мережею та оновлювати програмне забезпечення.
В дворанговий мережі виділено комп'ютер - сервер, що виконує функції зберігання даних, призначених для спільного використання та управляє взаємодією комп'ютерів та інших пристроїв, що входять до складу мережі.
Робоча станція- це персональний комп'ютер, з якого користувач отримує доступ до мережних ресурсів. На ньому він виконує свою роботу, обробляє свої файли та користується своєю операційною системою (наприклад, Windows 2000, Windows XP). Додатково робоча станція містить плату мережного інтерфейсу(Мережевий адаптер) та фізично з'єднана з файловим сервером.
Сервер- це комп'ютер у мережі, що надає користувачам ресурси. Він координує роботу всіх робочих станцій та регулює розподіл мережевих ресурсів та потік даних у мережі. Для управління обчислювальною мережею сервер використовує спеціальну (мережеву) операційну систему. Сервер є ядром ЛОМ. Це зазвичай більш продуктивний комп'ютер, що запускає мережну операційну систему. Саме він вказує, хто першим може скористатися принтером, який файл та яким користувачем може бути відкритий тощо. На сервері розміщується база даних колективного користування.
Сервер може бути спеціалізованим та неспеціалізованим. Спеціалізований сервер використовується тільки для управління мережею, а неспеціалізований сервер управляє мережею і в той же час працює як звичайна робоча станція. У загальному випадку розрізняють сервери таких видів:
файловий сервер – це сховище файлів, регламент доступу яких заздалегідь визначений;
сервер додатків – виконує обробку запитів користувачів, залучаючи при цьому різні пакети програм (наприклад, СУБД);
сервер друку;
поштовий сервер;
сервера Internet.
Сервер у ЛВС так само, як і робочі станції, містить плату мережевого адаптера, якою і з'єднується з робочими станціями.
2.ПЕРЕДАЧА ДАНИХ
Для передачі повідомлень у комп'ютерних мережах використовуються різні типиканалів зв'язку. У ЛОМ як передавальної середовища використовуються кручена пара проводів, коаксіальний і оптоволоконний кабель.
Окреме віддалене обладнання ЛОМ (комп'ютери, периферійне обладнання, інші мережі) можуть підключатися через модеми та лінії зв'язку (телефонні, радіо, супутникові).
Сервер та робочі станції ЛОМ можуть бути з'єднані на основі топології трьох видів: шини, зірки або кільця.
ТопологіяЛОМ - це геометрична схема з'єднання вузлів мережі. Докладний описзастосовуваних для ЛОМ топологій та їх особливості можна знайти в навчальному посібнику“Локальні обчислювальні мережі. Робота з базами даних колективного користування”, а також у літературі. Вибір тієї чи іншої топології визначається областю застосування та розміром конкретної ЛОМ, розташуванням її вузлів. З топологією мережі пов'язані методи доступу до вузлів мережі та вибір мережного обладнання.
Для ЛОМ було розроблено безліч систем, що включають апаратні засоби і протокол передачі даних. Ці системи підтримують відповідне мережне програмне забезпечення. Система доступу до мережі (апаратура і протокол) забезпечує електронну магістраль передачі даних, а мережева операційна система - управління ресурсами всієї системи та обробкою даних.
2.1.Класичні топології
Топологія – усереднена геометрична схема з'єднання вузлів мережі. Під структурою комп'ютерної мережі розумітимемо відображення, опис зв'язків між її елементами.
Загальна шина
Користувачі каналу можуть бути об'єднані в кільце одним або незалежними каналами. Перший випадок схожий на загальну шину. Різниця в тому, що з кільця необхідно видаляти дані, що передаються. Найбільш популярне використання технології Токеn Ring. Потрібно керувати доступом до каналу. У другому випадку кабельна система дорожча, дані передаються, з ретрансляцією, зате станції можуть обмінюватися даними відносно один від одного. Велике значення має наявність двох шляхів передачі даних, що підвищує продуктивність і надійність мережі. Найчастіше використовується при великих відстанях між вузлами, при використанні їх з'єднання виділених каналів.
Зірка
Є водночас елементом ієрархічної структури. Вирізняється відносно високою вартістю кабельної системи. Особливо якщо вузли знаходяться на великих відстанях. Дозволяє зосередити в одному місці всі проблеми з передачі даних, адресації. Є основою побудови структурованих кабельних систем, широкомовних радіомереж, радіо сот.
