Реферат: Комп'ютерні мережі

КОМП'ЮТЕРНІ МЕРЕЖІ 1. Введення
Комп'ютерна мережа (обчислювальна мережа, мережа передачі даних) - система зв'язку комп'ютерів і/або комп'ютерного устаткування (сервери, маршрутизатори і інше устаткування, канали зв'язку). Для передачі інформації можуть бути використані різні фізичні явища, як правило - різні види електричних, світлових сигналів або електромагнітного випромінювання.

Розрізняють два поняття мережі : комунікаційна мережа і інформаційна мережа.

Комунікаційна мережа призначена для передачі даних, також вона виконує завдання, пов'язані з перетворенням даних. Комунікаційні мережі розрізняються за типом використовуваних фізичних засобів з'єднання.

Інформаційна мережа призначена для зберігання інформації і складається з інформаційних систем. На базі комунікаційної мережі може бути побудована група інформаційних мереж.

Під інформаційною системою слід розуміти систему, яка є постачальником або споживачем інформації. Іншими словами - об'єкт, здатний здійснювати зберігання, обробку або передачу інформація. До складу інформаційної системи входять: комп'ютери, програми, користувачі і інші складові, призначені для процесу обробки і передачі даних. Надалі інформаційна система, призначена для вирішення завдань користувача, називатиметься - робоча станція (client). Робоча станція в мережі відрізняється від звичайного персонального комп'ютера (ПК) наявністю мережевої карти (мережевого адаптера), каналу для передачі даних і мережевого програмного забезпечення.

^ Під каналом зв'язку слід розуміти шлях або засіб, по якому передаються сигнали.

Канали зв'язку (data link) створюються по лініях зв'язку за допомогою мережевого устаткування і фізичних засобів зв'язку. Фізичні засоби зв'язку побудовані на основі витих пар, коаксіальних кабелів, оптичних каналів або ефіру. Між взаємодіючими інформаційними системами через фізичні канали комунікаційної мережі і вузли комутації встановлюються логічні канали.

^ Логічний канал - це шлях для передачі даних від однієї системи до іншої. Логічний канал прокладається по маршруту в одному або декількох фізичних каналах. Логічний канал можна охарактеризувати, як маршрут, прокладений через фізичні канали і вузли комутації.

Інформація в мережі передається блоками даних по процедурах обміну між об'єктами. Ці процедури називають протоколами передачі даних. Протокол - це сукупність правил, що встановлюють формат і процедури обміну інформацією між двома або декількома пристроями. Завантаження мережі характеризується параметром, званим трафіком. Трафік (traffic) - це потік повідомлень в мережі передачі даних. Під ним розуміють кількісний вимір у вибраних точках мережі числа блоків даних і їх довжини, що проходять, виражене в бітах в секунду.

Істотний вплив на характеристику мережі чинить метод доступу. Метод доступу - це спосіб визначення того, яка з робочих станцій зможе наступною використовувати канал зв'язку і як управляти доступом до каналу зв'язку (кабелю).

У мережі усі робочі станції фізично сполучені між собою каналами зв'язку по певній структурі, званою топологією. Топологія - це опис фізичних з'єднань в мережі, що вказує які робочі станції можуть зв'язуватися між собою. Тип топології визначає продуктивність, працездатність і надійність експлуатації робочих станцій, а також час звернення до файлового сервера. Залежно від топології мережі використовується той або інший метод доступу.

Склад основних елементів в мережі залежить від її архітектури. Архітектура - це концепція, що визначає взаємозв'язок, структуру і функції взаємодії робочих станцій в мережі. Вона передбачає логічну, функціональну і фізичну організацію технічних і програмних засобів мережі. Архітектура визначає принципи побудови і функціонування апаратного і програмного забезпечення елементів мережі.


^ 2. Класифікації мереж
Для класифікації комп'ютерних мереж використовуються різні ознаки, вибір яких полягає в тому, щоб виділити з існуючого різноманіття такі, які дозволили б забезпечити цій класифікаційній схемі наступні обов'язкові якості, :

· можливість класифікації усіх, як існуючих, так і перспективних, комп'ютерних мереж;

· диференціацію істотно різних мереж;

· однозначність класифікації будь-якої комп'ютерної мережі;

· наочність, простоту і практичну доцільність класифікаційної схеми.

Певну невідповідність цих вимог один з одним робить завдання вибору раціональної схеми класифікації комп'ютерної мережі досить складною і такою, що не має до теперішнього часу однозначного рішення. В основному комп'ютерні мережі класифікують за ознаками структурної і функціональної організації.
^ 2.1. Класифікація за розміром охопленої території :
Мережа, що використовує людське тіло (HAN, Human Area Network). Human Area Network - комп'ютерна мережа де як середовище передачі даних використовується людське тіло. Як носій інформації використовується слабке електричне поле на поверхні людського тіла. Передавач у визначеному місці в малій мірі змінює його, приймач реєструє ці зміни на поверхні тіла.

Персональна мережа (PAN, Personal Area Network). Personal Area Network - це мережа, побудована "навколо" людини. Ці мережі покликані об'єднувати усі персональні електронні пристрої користувача (персональні настільні комп'ютери, ноутбуки, телефони, кишенькові персональні комп'ютери, смартфони, гарнітури и.т.п.). Прикладом таких мереж є сісти на основі технології Bluetooth. Параметри PAN :

- Мале число абонентів

- Некритичність до напрацювання на відмову.

- Усі пристрої входять в PAN -сеть можна контролювати.

- Вузький радіус дії (30 метрів).

- Мережа повинна підтримувати до 8 учасників.

- Немає арбітражу середовища, тобто хто і як може працювати з цією мережею ніяк не контролюється, немає централізованого управління такою мережею.

^ Локальна мережа (LAN, Local Area Network) Локальна обчислювальна мережа (ЛВС) - комп'ютерна мережа, що покриває зазвичай відносно невелику територію або невелику групу будівель (будинок, офіс, фірму, інститут). Також існують локальні мережі, вузли яких рознесені географічно на відстані більше 12 500 км (космічні станції і орбітальні центри). Незважаючи на такі відстані, подібні мережі все одно відносять до локальних.

Також до цієї категорії мереж можна віднести HomePNA (англ. Home Phoneline Networking Alliance, HPNA). HPNA - об'єднана асоціація некомерційних промислових компаній, які просувають і стандартизують технології домашніх мереж за допомогою існуючих в будинках коаксіальних кабелів і телефонних ліній. Серед компаній-покровителів HPNA, які встановлюють курс організації, можна виділити AT&T, 2Wire, Motorola, CooperGate, Scientific Atlanta і K - Micro. HPNA створює промислові специфікації, які потім стандартизуються Міжнародним Союзом Телекомунікацій (International Telecommunication Union ITU), провідною світовою організацією стандартизації в області телі і радіо-комунікацій. HPNA також просуває технології, тестує і сертифікує членські продукти як схвалені HomePNA. HomePNA 3.1 один з нового покоління стандартів домашніх мереж, розроблений для нових "розважальних" застосувань, таких як IPTV (інтернет-телебачення), які припускають наявність високої і стійкої продуктивності в цілому будинку.

Технологія цього типу забезпечує додаткові можливості, такі як гарантована якість обслуговування (Quality of Service QoS) і використовується більшістю провайдерів (організацією, що надають доступ до таких мереж і займаються їх обслуговуванням) для забезпечення комерційного сервісу "triple play" (відео, звук і інформація). HomePNA 3.1 використовує частоти вище за тих, що використовуються технологіями ADSL, ISDN (технології передачі даних по телефонних лініях) і телефонними дзвінками на лінії і нижче за тих, що використовуються для телетрансляції і супутникової телетрансляції DVB - S по коаксіальному (телевізійному) кабелю, тому HomePNA 3.1 може співіснувати з цими сервісами в одних дротах. HomePNA 3.1 був розроблений як для збільшення функціональності в коаксіальних дротах і розширення їх мережевих можливостей, так і для подолання деяких обмежень телефонних мереж.

Вимоги для HomePNA 3.1:

- Стандартний телефонний або коаксіальний кабель.

- Устаткування, сертифіковане HomePNA.

Переваги HomePNA 3.1:

- Не вимагається проведення нових кабелів в будинок.

- Робота існуючих сервісів - телефону, факсу, DSL, супутникового телебачення не порушиться, завдяки тому, що HomePNA працює з різними частотами на одному коаксіальному або телефонному кабелі.

- Новітня продукція пропонує швидкість передачі даних до 320Мб/з, забезпечуючи можливість підтримки високочіткого телесигналу (High Definition TV HDTV) і стандартного телевізійного сигналу (Standart Definition TV SDTV).

- Гарантована якість обслуговування QoS, усуває мережеві "колізії". Це дозволяє потокам інформації в реальному часі, таким як IPTV, бути доставленими до клієнта без переривань.

- Максимальна кількість пристроїв, що підключаються, - 64.

- Пристрої можуть бути розташовані на відстані 300м. один від одного на телефонній лінії і на відстані більше кілометра один від одного на коаксіальному кабелі. Для будинків це більш ніж достатньо.

- Використовуються стандартні драйвера Ethernet, що дозволяє легко додавати будь-яку продукцію з Ethernet -портом, не торкаючись операційної системи.

- Необхідне устаткування має невисоку вартість.

- Розробляються нові технології, такі як 802.11 Wi - Fi, для створення змішаних дротяних/безпровідних домашніх мереж.

- Провайдери можуть надавати послуги телефону, інтернету і цифрового телебачення одним пакетом, за допомогою устаткування, сертифікованого HomePNA.

- Готельна індустрія розглядає HomePNA як ефективну дорогу опцію.

- Технологія працює в багатоквартирних будинках, надаючи сервіс "triple play" в квартири.

^ Глобальна обчислювальна мережа, ГВС (англ. Wide Area Network, WAN) є комп'ютерною мережею, що охоплює великі території і що включає десятки і сотні тисяч комп'ютерів. ГВС служать для об'єднання розрізнених мереж так, щоб користувачі і комп'ютери, де б вони не знаходилися, могли взаємодіяти з усіма іншими учасниками глобальної мережі. Деякі ГВС побудовані виключно для приватних організацій, інші є засобом комунікації корпоративних ЛВС з глобальною мережею Інтернет або за допомогою Інтернет з видаленими мережами, що входять до складу корпоративних. Частіше усього ГВС спирається на виділені лінії, на одному кінці яких маршрутизатор підключається до ЛВС, а на іншому концентратор зв'язується з іншими частинами ГВС.

Глобальні мережі відрізняються від локальних тим, що розраховані на необмежене число абонентів і використовують, як правило, не занадто якісні канали зв'язку і порівняно низьку швидкість передачі, а механізм управління обміном, у них в принципі не може бути гарантовано швидким. У глобальних мережах не набагато важливіша якість зв'язку, а сам факт її існування. Правда, зараз вже не можна провести чітку і однозначну межу між локальними і глобальними мережами. Більшість локальних мереж мають вихід в глобальну мережу, але характер переданої інформації, принципи організації обміну, режими доступу, до ресурсів усередині локальної мережі, як правило, сильно відрізняються від тих, що прийнято в глобальній мережі. І хоча усі комп'ютери локальної мережі в даному випадку включені також і в глобальну мережу, специфіку локальної мережі це не відміняє. Можливість виходу в глобальну мережу залишається усього лише одним з ресурсів, поділені користувачами локальної мережі.
^ 2.2. Класифікація за типом функціональної взаємодії
Архітектура термінал - головний комп'ютер (terminal - host computer architecture) - це концепція інформаційної мережі, в якій уся обробка даних здійснюється одним або групою головних комп'ютерів.



Мал. 1 Архітектура термінал - головний комп'ютер

Дана архітектура припускає два типи устаткування :

- Головний комп'ютер, де здійснюється управління мережею, зберігання і обробка даних.

- Термінали, призначені для передачі головному комп'ютеру команд на організацію сеансів і виконання завдань, введення даних для виконання завдань і отримання результатів.

Головний комп'ютер через мультиплексори передачі даних (мультиплексор передачі даних (МПД) - пристрій, який один фізичний канал представляє у вигляді декількох незалежних один від одного логічних каналів) взаємодіють з терміналами, як представлено на мал. 1.

^ Однорангова архітектура (peer - to - peer architecture) - це концепція інформаційної мережі, в якій її ресурси розосереджені по усіх системах. Ця архітектура характеризується тим, що в ній усі системи рівноправні.

До однорангових мереж відносяться малі мережі, де будь-яка робоча станція може виконувати одночасно функції файлового сервера і робочої станції. У однорангових ЛВС дисковий простір і файли на будь-якому комп'ютері можуть бути загальними. Щоб ресурс став загальним, його необхідно віддати в загальне користування, використовуючи служби видаленого доступу мережевих однорангових операційних систем. Залежно від того, як буде встановлений захист даних, інші користувачі зможуть користуватися файлами відразу ж після їх створення. Однорангові ЛВС досить хороші тільки для невеликих робочих груп.




Мал.2 Однорангова архітектура

Однорангові ЛВС є найбільш легким і дешевим типом мереж для установки. Вони на комп'ютері вимагають, окрім мережевої карти і мережевого носія, тільки операційної системи (наприклад Windows XP). При з'єднанні комп'ютерів, користувачі можуть надавати ресурси і інформацію в спільне користування.

Однорангові мережі мають наступні переваги:

вони легкі в установці і налаштуванні;

окремі ПК не залежать від виділеного сервера;

користувачі в змозі контролювати свої ресурси;

мала вартість і легка експлуатація;

мінімум устаткування і програмного забезпечення;

немає необхідності в адміністраторові;

добре підходять для мереж з кількістю користувачів, що не перевищує десяти.

Проблемою однорангової архітектури є ситуація, коли комп'ютери відключаються від мережі. У цих випадках з мережі зникають види сервісу, які вони надавали. Мережеву безпеку одночасно можна застосувати тільки до одного ресурсу, і користувач повинен пам'ятати стільки паролів, скільки мережевих ресурсів. При діставанні доступу до ресурсу, що розділяється, відчувається падіння продуктивності комп'ютера. Істотним недоліком однорангових мереж є відсутність централізованого адміністрування.

Використання однорангової архітектури не виключає застосування в тій же мережі також архітектура "термінал - головний комп'ютер" або архітектура "клієнт - сервер".

Архітектура клієнт - сервер (client - server architecture) - це концепція інформаційної мережі, в якій основна частина її ресурсів зосереджена в серверах, обслуговуючих своїх клієнтів (мал. 1.5). Дана архітектура визначає два типи компонентів : сервери і клієнти.

Сервер - це об'єкт, що надає сервіс іншим об'єктам мережі по їх запитах. Сервіс - це процес обслуговування клієнтів.



Мал.3 Архітектура клієнт - сервер

Сервер працює по завданнях клієнтів і управляє виконанням їх завдань. Після виконання кожного завдання сервер посилає отримані результати клієнтові, що послав це завдання.

Сервісна функція в архітектурі клієнт - сервер описується комплексом прикладних програм, відповідно до якого виконуються різноманітні прикладні процеси.

Процес, який викликає сервісну функцію за допомогою певних операцій, називається клієнтом. Їм може бути програма або користувач. На мал.4 приведений перелік сервісів, які можуть бути присутніми в архітектурі клієнт - сервер. Клієнтами можуть виступати робочі станції, які використовують ресурси сервера і надають зручні інтерфейси користувача. Інтерфейси користувача це процедури взаємодії користувача з системою або мережею.

Клієнт є ініціатором і використовує електронну пошту або інші сервіси сервера. У цьому процесі клієнт запрошує вид обслуговування, встановлює сеанс, отримує потрібні йому результати і повідомляє про закінчення роботи.




Мал.4 Модель клієнт-сервер

У мережах з виділеним файловим сервером на виділеному комп'ютері встановлюється серверна мережева операційна система. Цей ПК стає сервером. Програмне забезпечення (ПО), встановлене на робочій станції, дозволяє їй обмінюватися даними з сервером. Приклад мережевих операційних систем : операційні системи сімейства Windows Server.

Окрім мережевої операційної системи потрібні мережеві прикладні програми, що реалізовують переваги, що надаються мережею.

Мережі на базі серверів мають кращі характеристики і підвищену надійність. Сервер володіє головними ресурсами мережі, до яких звертаються інші робочі станції.

У сучасній клієнт - серверній архітектурі виділяється чотири групи об'єктів : клієнти, сервери, ці і мережеві служби. Клієнти розташовуються в системах на робочих місцях користувачів. Дані в основному зберігаються в серверах. Мережеві служби є спільно використовуваними серверами і даними. Крім того служби управляють процедурами обробки даних.

У міру ускладнення функцій, що покладаються на сервери, і збільшення числа обслуговуваних ними клієнтів відбувається все більша

спеціалізація серверів. Існує безліч типів серверів.

Первинний контролер домена, сервер, на якому зберігається база бюджетів користувачів і підтримується політика захисту.

Вторинний контролер домена, сервер, на якому зберігається резервна копія бази бюджетів користувачів і політики захисту.

Універсальний сервер, призначений для виконання нескладного набору різних завдань обробки даних в локальній мережі.

Сервер бази даних, що виконує обробку запитів, що направляються базі даних.

Proxy сервер, що підключає локальну мережу до мережі Internet.

Web -сервер, призначений для роботи з web -информацией.

Файловий сервер, що забезпечує функціонування розподілених ресурсів, включаючи файли, програмне забезпечення.

Сервер застосувань, призначений для виконання прикладних процесів. З одного боку, взаємодіє з клієнтами, отримуючи завдання, а з іншого боку, працює з базами даних, підбираючи дані, необхідні для обробки.

Сервер видаленого доступу, що забезпечує співробітникам, торговельним агентам, що працюють удома, службовцям філій, особам, що знаходяться у відрядженнях, можливість роботи з даними мережі.

Телефонний сервер, призначений для організації в локальній мережі служби телефонії. Цей сервер виконує функції мовної пошти, автоматичного розподілу викликів, облік вартості телефонних розмов, інтерфейсу із зовнішньою телефонною мережею. Разом з телефонією сервер може також передавати зображення і повідомлення факсимільного зв'язку.

Поштовий сервер, що надає сервіс у відповідь на запити, прислані по електронній пошті.

Сервер доступу, що дає можливість колективного використання ресурсів, користувачами, що опинилися поза своїми ятерами (наприклад, користувачами, які знаходяться у відрядженнях і хочуть працювати зі своїми ятерами). Для цього користувачі через комунікаційні мережі з'єднуються з сервером доступу і останній надає потрібні ресурси, наявні в мережі.

Термінальний сервер, що об'єднує групу терміналів, спрощує перемикання при їх переміщенні.

Комунікаційний сервер, що виконує функції термінального сервера, але що здійснює також маршрутизацію даних.

Відеосервер, який найбільшою мірою пристосований до обробки зображень, забезпечує користувачів відеоматеріалами, повчальними програмами, відеоіграми, забезпечує електронний маркетинг. Має високу продуктивність і велику пам'ять.

Факс-сервер, що забезпечує передачу і прийом повідомлень в стандартах факсимільного зв'язку.

Сервер захисту даних, оснащений широким набором засобів забезпечення безпеки даних і, в першу чергу, ідентифікації паролів.

Мережі клієнт - серверної архітектури мають наступні переваги:

дозволяють організовувати мережі з великою кількістю робочих станцій;

забезпечують централізоване управління обліковими записами користувачів, безпекою і доступом, що спрощує мережеве адміністрування;

ефективний доступ до мережевих ресурсів;

користувачеві потрібний один пароль для входу в мережу і для діставання доступу до усіх ресурсів, на які поширюються права користувача.

Разом з перевагами мережі клієнт - серверної архітектури мають і ряд недоліків :

несправність сервера може зробити мережу непрацездатною, як мінімум втрату мережевих ресурсів;

вимагають кваліфікованого персоналу для адміністрування;

мають вищу вартість мереж і мережевого устаткування.

Вибір архітектури мережі залежить від призначення мережі, кількості робочих станцій і від виконуваних на ній дій.

Слід вибрати однорангову мережу, якщо:

кількість користувачів не перевищує десяти;

усі машини знаходяться близько один від одного;

мають місце невеликі фінансові можливості;

немає необхідності в спеціалізованому сервері, такому як сервер БД, факс-сервер або який-небудь інший;

немає можливості або необхідності в централізованому адмініструванні.

Слід вибрати клієнт серверну мережу, якщо:

кількість користувачів перевищує десяти;

вимагається централізоване управління, безпека, управління ресурсами або резервне копіювання;

потрібний спеціалізований сервер;

потрібний доступ до глобальної мережі;

вимагається розділяти ресурси на рівні користувачів.



^ 2.3. Класифікація за типом мережевої топології.
Під топологією мережі розуміється опис її фізичного розташування, тобто те, як комп'ютери сполучені в мережі один з одним і за допомогою яких пристроїв входять у фізичну топологію.

Існує чотири основні топології:

- Bus (шина);

- Ring (кільце);

- Star (зірка);

- Mesh (осередок).


Шина.

Фізична топологія шина, що іменується також лінійною шиною, складається з єдиного кабелю, до якого приєднані усі комп'ютери сегменту (мал.5).

Повідомлення посилаються по лінії усім підключеним станціям незалежно від того, хто є одержувачем. Кожен комп'ютер перевіряє кожен пакет в дроті, щоб визначити одержувача пакету. Якщо пакет призначений для іншої станції, то комп'ютер відкидає його. Якщо пакет призначений цьому комп'ютеру, то він отримає і обробить його.




Малюнок 5 - Топологія "шина"

Головний кабель шини, відомий як магістраль, має на обох кінцях заглушки (терминаторы) для запобігання віддзеркаленню сигналу.

Недоліки:

- важко ізолювати неполадки станції або іншого мережевого компонента;

- неполадки в магістральному кабелі можуть привести до виходу з ладу усієї мережі.

Кільце.

У фізичній топології "кільце" лінії передачі даних фактично утворюють логічне кільце, до якого підключені усі комп'ютери мережі (мал. 6).




Малюнок 6 - Топологія "кільце"

Доступ до носія в кільці здійснюється за допомогою маркерів (token), які пускаються по кругу від станції до станції, даючи їм можливість переслати пакет, якщо це треба. Комп'ютер може посилати дані

тільки тоді, коли володіє маркером.

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

Недоліки:

- неполадки на одній станції можуть привести до відмови усієї мережі;

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

Зірка.

У топології Star (зірка) усі комп'ютери в мережі сполучені один з одним за допомогою центрального концентратора (мал. 7).

Усі дані, які посилає станція, прямують прямо на концентратор, який пересилає пакет у напрямі одержувача.

У цій топології тільки один комп'ютер може посилати дані в конкретний момент часу. При одночасній спробі двох і більше комп'ютерів переслати дані, усі вони дістануть відмову і будуть вимушені чекати випадковий

інтервал часу, щоб спробувати ще раз.

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

Недоліки:

- вимагає більше кабелю, чим інші топології;

- вихід з ладу концентратора виведе з ладу увесь сегмент мережі.





Малюнок 7 - Топологія "зірка"


Комірка.

Топологія Mesh (комірка) сполучає усі комп'ютери попарно (мал. 8).




Малюнок 8 - Топологія "комірка"

Мережі Mesh використовують значно більшу кількість кабелю, чим інші топології. Ці мережі значно важче встановлювати. Але ці мережі стійкі до збоїв (здатні працювати за наявності ушкоджень).

^ Змішані топології.

На практиці існує безліч комбінацій головних мережевих топологий. Розглянемо основні з них.

Змішана топологія Star Bus (зірка на шині) об'єднує топології Шина і Зірка (мал. 9).





Малюнок 9 - Топологія "зірка на шині"

^ 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 сполучений дротами як логічне кільце.

Також як і у фізичному кільці, в цій мережі посилаються маркери для визначення порядку передачі даних комп'ютерами.

^ Топологія Hybrid Mesh (гібридний осередок). Оскільки реалізація справжньої топології Mesh у великих мережах може бути дорогою, мережа топології Hybrid Mesh може надати деякі з істотних переваг справжньої мережі Mesh.

В основному застосовується для з'єднання серверів, що зберігають критично важливі дані (мал. 10).





Малюнок 10 - Топологія "гібридна комірка"


Питання:

Чим відрізняється комунікаційна мережа від інформаційної мережі?

Як розділяються мережі за територіальною ознакою?

Що таке інформаційна система?

Що таке канали зв'язку?

Дати визначення фізичного каналу зв'язку.

Дати визначення логічного каналу зв'язку.

Як називається сукупність правил обміну інформацією між двома або декількома пристроями?

Яким параметром характеризується завантаження мережі?

Що таке метод доступу?

Що таке сукупність правил, що встановлюють процедури і формат обміну інформацією?

Які елементи входять до складу мережі?

Як називається опис фізичних з'єднань в мережі?

Що таке архітектура мережі?

Чим відрізняється однорангова архітектура від клієнт серверної архітектури?

У якому випадку використовується однорангова архітектура?

Які переваги великомасштабної мережі з виділеним сервером?

Що таке сервер? Що таке клієнт?

Які сервіси надає клієнт серверна архітектура?

Перерахуєте види мережевих топологий.



^ 3. Огляд мережевого устаткування. 3.1 Крайове устаткування лінії зв'язку.
Для підключення комп'ютера або терміналу до мережі потрібне так зване крайове устаткування лінії зв'язку (DCE - англ. Data Circuit - terminating Equipment або Data Communication Equipment або Data Carrier Equipment) - устаткування, що перетворює дані, комп'ютером або терміналом в сигнал для передачі по лінії зв'язку і здійснююче зворотне перетворення. Основними видами такого оборудованя є мережеві адаптери і модеми.

^ Мережевий адаптер (Network Interface Card, NIC) - це периферійний пристрій комп'ютера, що безпосередньо взаємодіє з середовищем передачі даних, яка прямо або через інше комунікаційне устаткування зв'язує його з іншими комп'ютерами. Цей пристрій вирішує завдання надійного обміну двійковими даними, представленими відповідними електромагнітними сигналами, по зовнішніх лініях зв'язку. Як і будь-який контроллер комп'ютера, мережевий адаптер працює під управлінням драйвера операційної системи.

У більшості сучасних стандартів для локальних мереж передбачається, що між мережевими адаптерами взаємодіючих комп'ютерів встановлюється спеціальний комунікаційний пристрій (см далі), який бере на себе деякі функції по управлінню потоком даних.

Мережевий адаптер зазвичай виконує наступні функції:

- Оформлення передаваної інформації у вигляді кадру певного формату. Кадр включає декілька службових полів, серед яких є адреса комп'ютера призначення і контрольна сума кадру.

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

- Кодування послідовності біт кадру послідовністю електричних сигналів при передачі даних і декодування при їх прийомі. Кодування повинне забезпечити передачу початковою інформацію по лініях зв'язку з певною смугою пропускання і певним рівнем перешкод так, щоб приймаюча сторона змогла розпізнати з високою мірою вірогідності послану інформацію.

- Перетворення інформації з паралельної форми в 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 і кадрів. Для стійкого прийому передаваної інформації потрібна підтримка постійного синхронізму приймача і передавача інформації.

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

Мережеві адаптери розрізняються також за типом прийнятої в мережі мережевої технології і тому подібне. Як правило, конкретна модель мережевого адаптера працює за певною мережевою технологією.

У зв'язку з тим, що для кожної технології зараз є можливість використання різних середовищ передачі, мережевий адаптер може підтримувати як одну, так і одночасно декілька середовищ. У разі, коли мережевий адаптер підтримує тільки одне середовище передачі даних, а необхідно використовувати іншу, застосовуються трансивери і конвертори.

Трансивер (приймач, transmitter+receiver) - це частина мережевого адаптера, його крайовий пристрій, що виходить на кабель. У деяких варіантах виявилося зручним випускати мережеві адаптери, до яких можна приєднати трансивер для необхідного середовища.

Замість підбору відповідного трансивера можна використовувати конвертор, який може погоджувати вихід приймача, призначеного для одного середовища, з іншим середовищем передачі даних.

Модем (абревіатура, складена із слів модулятор-демодулятор) - пристрій, що застосовується в системах зв'язку і виконує функцію модуляції і демодуляції. Модулятор здійснює модуляцію сигналу, що несе, тобто змінює його характеристики відповідно до змін вхідного інформаційного сигналу, демодулятор здійснює зворотний процес. Часткою випадком модему є широко вживаний периферійний пристрій для комп'ютера, що дозволяє йому зв'язуватися з іншим комп'ютером, обладнаним модемом, через телефонну мережу (телефонний модем) або кабельну мережу (кабельний модем).

Модеми діляться на види по виконанню:

зовнішні - підключаються через COM, USB порт або стандартний роз'єм в мережевій карті RJ - 45 зазвичай мають зовнішній блок живлення (існують USB -модемы, що живляться від USB і LPT -модемы).

внутрішні - встановлюються всередину комп'ютера в слот ISA, PCI, PCI - E, PCMCIA, AMR, CNR.

вбудовані - є внутрішньою частиною пристрою, наприклад ноутбука або док-станції.

За принципом роботи:

апаратні - усі операції перетворення сигналу, підтримка фізичних протоколів обміну, проводяться вбудованим в модем обчислювачем (наприклад з використанням DSP, контроллера). Так само в апаратному модемі присутній ПЗП, в якому записана мікропрограма, що управляє модемом,

винмодемы - апаратні модеми, позбавлені ПЗП з мікропрограмою. Мікропрограма такого модему зберігається в пам'яті комп'ютера, до якого підключений модем. Працездатний тільки за наявності драйверів, які зазвичай писалися виключно під операційні системи сімейства MS Windows,

напівпрограмні (Controller based soft - modem) - модеми, в яких частина функцій модему виконує комп'ютер, до якого підключений модем,

програмні (Host based soft - modem) - усі операції по кодуванню сигналу, перевірці на помилки і управління протоколами реалізовані програмно і проводяться центральним процесором комп'ютера. При цьому в модемі знаходиться аналогова схема і перетворювачі : АЦП, ЦАП, контроллер інтерфейсу (наприклад USB).

По виду з'єднання:

^ ISDN - модеми для цифрових комутованих телефонних ліній

DSL - використовуються для організації виділених (некомутованих) ліній використовуючи звичайну телефонну мережу. Відрізняються від комутованих модемів тим, що використовують інший частотний діапазон, а також тим, що по телефонних лініях сигнал передається тільки до АТС. Зазвичай дозволяють одночасно з обміном даними здійснювати використання телефонної лінії в звичайному порядку.

Кабельні - використовуються для обміну даними по спеціалізованих кабелях - приміром, через кабель колективного телебачення.

Стільникові - працюють по протоколах стільникового зв'язку - GPRS, EDGE, 3G, 4G і тому подібне. Часто мають виконання у вигляді USB -брелока. Як такі модеми також часто використовують термінали мобільного зв'язку (мобільні телефони).

PLC - використовують технологію передачі даних по дротах побутової електричної мережі.
^ 3.2 Проміжне мережеве устаткування.
Повторители і концентратори

Основна функція повторителя (repeater), як це витікає з його назви, - повторення сигналів, що поступають на його порт. Повторитель покращує електричні характеристики сигналів і їх синхронність, і за рахунок цього з'являється можливість збільшувати загальну довжину кабелю між самими видаленими в мережі вузлами.

^ Багатопортовий повторитель часто називають концентратором (concentrator) або хабом (hub), що відбиває той факт, що цей пристрій реалізує не лише функцію повторення сигналів, але і концентрує в одному центральному пристрої функції об'єднання комп'ютерів в мережу. Практично в усіх сучасних мережевих стандартах концентратор є необхідним елементом мережі, що сполучає окремі комп'ютери в мережу.

Відрізки кабелю, сполучаючі два комп'ютери або які або два інших мережевих пристрої, називаються фізичними сегментам, тому концентратори і повторители, які використовуються для додавання нових фізичних сегментів, є засобом фізичної структуризації мережі.

Концентратор - пристрій, у якого сумарна пропускна спроможність вхідних каналів вища за пропускну спроможність вихідного каналу. Оскільки потоки вхідних даних в концентраторі більше вихідного потоку, то головним його завданням є концентрація даних. При цьому можливі ситуації, коли число блоків даних, що поступає на входи концентратора, перевищує його можливості. Тоді концентратор ліквідовує частину цих блоків.

Ядром концентратора є процесор. Функції, що виконуються концентратором, близькі до завдань, покладених на мультиплексор. Нарощувані (модульні) концентратори дозволяють вибирати їх компоненти, не думаючи про сумісність із вже використовуваними. Сучасні концентратори мають порти для підключення до різноманітних локальних мереж.

Концентратор є активним устаткуванням. Концентратор служить центром (шиною) зіркоподібної конфігурації мережі і забезпечує підключення мережевих пристроїв. У концентраторі для кожного вузла (ПК, принтери, сервери доступу, телефони і ін.) має бути передбачений окремий порт.

Нарощувані концентратори є окремими модулями, які об'єднуються за допомогою швидкодіючої системи зв'язку. Такі концентратори надають зручний спосіб поетапного розширення можливостей і потужності мережі.

Концентратор здійснює електричну розв'язку відрізків кабелю до кожного вузла, тому коротке замикання на одному з відрізків не виведе з ладу усю мережу.



Мал. 11 Логічний сегмент, побудований з використанням концентраторі