Принципи функціонування комп'ютерних мереж

Особливості архітектури комп'ютерних мереж. Апаратні та програмні засоби комп'ютерних мереж, їх класифікація та характеристика. Структура та основні складові комунікаційних технологій мереж. Концепції побудови та типи функціонування комп'ютерних мереж.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид отчет по практике
Язык украинский
Дата добавления 12.06.2015
Размер файла 1,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

  • Вступ
  • Розділ 1. Основи мережних технологій
  • Розділ 2. Основи передачі даних в комп'ютерних мережах
  • Розділ 3. Апаратні засоби побудови та структуризації комп'ютерних мереж
  • Розділ 4. Технології локальних мереж
  • Розділ 4. Система Іnternet та Іntranet
  • Висновок
  • Список використаних джерел

Вступ

Метою практики є закріплення теоретичних знань, які були отримані в процесі навчання, формування у студентів професійного вміння приймати самостійні рішення у певних виробничих умовах, надбання практичного досвіду, оволодіння студентами сучасними методами, формами організації праці в галузі їх майбутньої спеціальності, формування системи фундаментальних знань щодо аналізу та проектування локальних мереж для офісних та корпоративних інформаційних систем; глобальних інформаційних систем, каналів та мережного обладнання в Іnternet/Іntranet, Web-сторінок в Іnternet, системи електронної пошти та ведення електронної кореспонденції; набуття практичних навичок роботи з комунікаційними технологіями локальних та глобальних мереж. А також відпрацювання вмінь і навичок із обраної професії та спеціальності, закріплення знань, отриманих при вивченні певного циклу теоретичних дисциплін та набуття певного практичного досвіду.

Завданням практики є:

- вивчення архітектури комп'ютерних мереж;

- ознайомлення із програмним забезпеченням та методами їх проектування;

- набуття практичних навичок аналізу, побудови та використання комп'ютерних мереж;

- набути практичних навичок щодо захисту від несанкціонованого доступу до інформації.

Студент повинен знати:

- апаратні та програмні засоби комп'ютерних мереж, їх класифікацію та характеристику;

- структуру та основні складові комунікаційних технологій комп'ютерних мереж, їх призначення та особливості функціонування;

- концепції побудови, типи та принципи функціонування комп'ютерних мереж.

Розділ 1. Основи мережних технологій

Комп'ютерна мережа - це сукупність вузлів (персональних комп'ютерів, робочих станцій, мейнфреймів, окремих пристроїв), які взаємодіють між собою за допомогою мережевого обладнання і спеціального програмного забезпечення.

Інакше кажучи, комп'ютерною мережею називають сукупність обчислювальних машин, сполучених між собою каналами передавання даних і призначених для розподілу та колективного користування апаратними, обчислювальними та програмними засобами, інформаційними ресурсами.

Користувач, який працює на сполученому з мережею комп'ютері, має змогу використовувати всі апаратні та програмно-інформаційні ресурси мережі, на які він отримав дозвіл від адміністратора мережі.

Інформація, до якої здійснюють доступ за допомогою мережі, може бути сконцентрована на одному або декількох потужних комп'ютерах - серверах.

За територіальним розміщенням мережі поділяють на локальні, регіональні та глобальні.

За призначенням мережі поділяють на інформаційні, обчислювальні та інформаційно-обчислювальні. [1,3]

Топологія - клас структури зв'язків між комп'ютерами мережі. Розрізняють такі топології: радіальна або зіркова, кільцева, деревоподібна, повнозв'язна або мережна, шинна, пряме cполучення (двох комп'ютерів).

Важливе значення для функціонування мережі мають канали зв'язку. Від них залежить пропускна здатність мережі (швидкість передачі інформації). В каналах зв'язку використовують: плоский двожильний кабель, коаксіальний кабель, оптиковолоконні кабелі, теле- та радіоефір, супутниковий зв'язок.

Властивості мережі:

· область обслуговування;

· методи зберігання даних;

· методи керування ресурсами;

· принцип організації мережі;

· типи використовуваних мережевих пристроїв;

· тип середовища, використаного для зв'язку.

Локальна мережа (Local Area Network, LAN) - це комп'ютерна мережа, що об'єднує комп'ютери, розташовані в одному приміщенні або в кількох приміщеннях на невеликій відстані одне від одного, і під одним адміністративним контролем.

У минулому локальні мережі були невеликими мережами, розташованими в одній будівлі. Зараз до них відносять мережі з багатьма сотнями пристроїв, розташованими в декількох будівлях.

Регіональна мережа (Regіonal Area Network, RAN) - це комп'ютерна мережа, що об'єднує комп'ютери, розташовані у межах одного регіону.

Глобальна мережа (Global Area Network, RAN) - це комп'ютерна мережа, що об'єднує комп'ютери і мережі, розташовані в різних частинах земної кулі. [1,2]

Інтернет - це найбільша глобальна мережа.

Зв'язок між локальними мережами, розташованими в різних місцях, здійснюють постачальники телекомунікаційних послуг.

У традиційних локальних мережах пристрої сполучено один з одним за допомогою кабелів. У деяких ситуаціях прокладання кабелів може бути непрактичним, небажаним або навіть неможливим. У таких ситуаціях для передачі і прийому даних за допомогою радіохвиль використовуються бездротові пристрої. Відповідні мережі називаються бездротовими локальними мережами (WLAN). У таких мережах бездротові пристрої підключають до точки доступу у межах певної області. А точки доступу підключають до мережі за допомогою кабелів. Зауважимо: за допомогою кабелів до бездротової мережі підключають лише точку бездротового доступу, а не кожен вузол мережі.

Область дії бездротової мережі може обмежуватися лише однією кімнатою, але може охоплювати й істотно більший простір.

Однорангова мережа - це локальна мережа, у якій пристрої підключено безпосередньо один до одного без будь-яких додаткових мережевих пристроїв між ними. У мережах такого типу всі пристрої мають рівні можливості. Окремі користувачі самі відповідають за свої ресурси і можуть вирішити, до яких даними і пристроїв надати загальний доступ. У такій мережі немає центральної точки управління або адміністрування.

Мережа з архітектурою клієнт / сервер - це мережа, у якій програма-клієнт на ПК користувача робить запит на інформацію або сервіс, а програма-сервер надає відповідну інформацію або сервіс клієнту. Сервери у такій мережі часто виконують операції з попереднього опрацювання інформації для клієнтів. Наприклад, впорядковують записи бази даних і надсилають лише ті записи, про які запитував клієнт. [2]

Топологія, з англ., означає просторову структуру з'єднання учасників мережі (серверів, робочих станцій) мережі.

Вибір топології визначає просторову структуру і розміщення комп'ютерів об'єднаних у мережу, а також розподільні пристрої, що необхідні для з'єднання кабелів. Правильно вибрана топологія спрощує масштабування (розширення) мережі у майбутньому. Назви різних топологій обумовлені зовнішнім видом схеми підключення кабелів між серверами і робочими станціями. Основні типи - шина, зірка, і кільце. Якщо в мережі використовується кілька топологій одночасно, то говорять про комбіновану топологію.

Шинна топологія. При використанні топології з загальною шиною, усі робочі станції, сервери підключені до одного загального кабелю. Щоб зрозуміти цей варіант топології, представимо окремі комп'ютери, включаючи сервер, як автобусні зупинки на маршруті автобуса. Встановлення постійного зв'язку між такими окремими зупинками називається мережевою шиною.

Мал. 1.1 Топологія "Шина”

Головні властивості топології шина:

• низька вартість;

• простота модернізації, нові хости можуть бути легко підключені до шини, проте, якщо

• недостатня надійність. Надійність роботи мережі залежить від якості з'єднання у кожному сегменті кабелю. Якщо шинний кабель розірветься внаслідок розтягу або дефекту, то вся мережа вийде з ладу.

Зірка. При використанні топології зірка всі робочі станції підключаються безпосередньо до спеціального розподільного пристрою, що управляє обміном повідомлень.

Мал. 1.2 Топологія "Зірка”

Головні властивості топології зірка:

• простота розширення системи, приєднання нового учасника мережі здійснюється приєднанням його до розподільного пристрою.

• надійність, у випадку виходу з ладу або пошкодження мережевого кабелю, мережа залишається у робочому стані.

• кількість учасників мережі визначається розподільним пристроєм;

• потрібно більша кількість кабелів, ніж для шинної топології;

• складність монтажу, можуть виникнути проблема з розташуванням розподільного пристрою, які бажано встановлювати біля робочих станцій, з метою запобігання прокладання занадто великої кількості проводів.

Кільце. При використанні цієї топології, рис., сервер підключається до робочих станцій так, як і у випадку мережі з загальною шиною - з тією відмінністю, що останні комп'ютери на шині також підключені один до одного, створюючи тим самим замкнуту петлю. В цій топології використовують повторювачі, які фірма ІBM називає модулями багатостанційного доступу (Multіstatіon Access Unіt - MAU). Прикладом такої мережі може бути мережева технологія фірми ІBM - Token-Rіng.

Мал. 1.3 Топологія "Кільце”

Головні властивості топології кільце:

• простота розширення системи;

• мала кількість кабелів.

• надійність роботи мережі залежить від якості кожного з'єднання, та працездатності учасників мережі, якщо один мережевий комп'ютер вийде з ладу або хоча б одне з'єднання буде порушене мережа вийде з ладу. На практиці в якості запобіжних заходів роблять дублюючу прокладку кабелю, щоб забезпечити постійно замкнуте кільце.

Комбінована топологія. Досить часто приходиться мати справу не з однією конкретно вибраною топологією а кількома, коли різні відділи використовують для своїх локальних мереж різні топології. У таких випадках говорять що використовується комбінована топологія.

Наприклад, відділ кадрів використовує мережу з загальною шиною, бухгалтерія - Token-Rіng, а адміністрація використовує топологію зірка. [3,5]

Розділ 2. Основи передачі даних в комп'ютерних мережах

Розглянемо схематичне представлення процесу передачі інформації. Зазначимо, що структура такої схеми вперше була представлена у 1948 році у роботі тоді ще нікому не відомого Клода Шеннона, якого тепер вважають засновником теорії інформації та завадостійкого кодування.

Мал. 2.1 Схема моделі передачі інформації

Інформація надходить з джерела (передавача) на вхід пристрою кодування (або програми-кодера), де перетворюється у певну послідовність символів. Для прикладу можна навести загальновідомий код Самюеля Морзе, в якому символи представляються послідовністю крапок та тире.

При кодуванні інформації будь-яким кодом кожному символу алфавіту, а також знакам пунктуації, цифрам і спецсимволам ставиться у відповідність деякій набір символів іншого алфавіту. Наприклад, представлення тексту повідомлення у цифровому вигляді є послідовністю нулів та одиниць.

Кодування не треба плутати із шифруванням, оскільки операція кодування не передбачає наявність секретної (ключової) інформації, а лише алгоритму перетворення. Знаючи алгоритм, можна здійснити зворотне перетворення - декодування.

Кодування призначене для збереження цілісності інформації при передачі. Отже, є велика імовірність, що вихідна інформація прийде на приймач в пошкодженому вигляді - замість одного символу буде інший. Наприклад, при передачі слова "кишеня" отримаємо слово "кошеня".

Для того, щоби того не сталось і отриманий символ можна було би однозначно розпізнати, символи повідомлення переводять в цифровий вигляд - в кодові слова (послідовність 0 та 1) і додають надлишкові символи. Наприклад, кодове слово 01 розширюють до слова 01000. Звісно, при такому підході істотно зменшиться швидкодія передачі, оскільки повідомлення збільшиться в об'ємі. [4]

Канал передачі даних - канал зв'язку, оснащений спеціальною апаратурою: автоматичними пристроями виклику, пристроями захисту від помилок і пристроями перетворення сигналів.

В залежності від швидкості передачі даних канали поділяються на:

o низькошвидкісні (до 200 біт/с);

o середньошвидкісні (до 9600 біт/с);

o високошвидкісні (більше 19200 біт/с).

Доведено, що швидкість передачі даних в каналі залежить від його частотних характеристик. Так, наприклад, канал з шириною смуги частот 3000Гц і співвідношенням сигнал/шум 30dB (децибел) не зможе передавати більше, ніж 30000 біт/с.

Одиниці вимірювання інформації, що передається мережею поділяються на:

o baud (бод) - зміна сигналу (якщо за 1 секунду два рази включити світло в кімнаті, то це буде дорівнювати швидкості 4 боди);

o bps (bіts per second) - біти за 1 секунду;

o cps (characters per second) - символи за 1 секунду.

З врахуванням напрямів передачі даних канали поділяють на: симплексні (передача лише в одному напрямі), напівдуплексні (передача почергово двох напрямах), дуплексні (передача одночасно в двох напрямах).

Виявлення помилок при передачі здійснюється шляхом аналізу певної послідовності прийнятих символів на предмет належності її до визначеного класу структур. В пункті приймання дані аналізуються на предмет наявності спотворених (заборонених) символів.

Помилки можуть бути виправлені двома способами:

1. локалізацією і виправленням на приймачі;

2. повторним надсиланням даних.

Пристрій, що здійснює кодування інформації, називається кодер (coder), а пристрій, що здійснює декодування інформації, відповідно - декодер (decoder). Основними елементами мережі передачі даних є канали передавання даних і вузли комутації. Територіально апаратура передавання даних розташовується, як правило, у вузлах комутації, абонентських системах або на серверах.

Абонент з'єднує свій комп'ютер з сервером доступу за допомогою модему по звичайній телефонній лінії або по виділеному каналу зв'язку. Модем (MOdufator-DEModulator - Модулятор-ДЕМдулятор) представляє собою пристрій для перетворення цифрового сигналу в аналоговий і навпаки. Факс-модем, крім основного призначення, може ще й приймати і передавати факси (графічні зображення документів).

Типи модемів:

o внутрішній (іnternal) - встановлюється в комп'ютер як додаткова електронна плата;

o зовнішній (external) - з'єднується з комп'ютером за допомогою кабелю або інтерфейсного роз'єму (наприклад, стандарту USB).

Керування роботою модемів здійснюється за допомогою спеціальних програм. При цьому модеми можуть в автоматичному режимі впливати на передачу даних (зміна швидкості, аналіз рівня виникнення помилок і т.п.).

Якщо локальна комп'ютерна мережа містить більше, ніж 30-40 комп'ютерів (робочих станцій), її розділяють на сегменти, з'єднані між собою шлюзами і маршрутизаторами. [6,7]

Передавання даних мережею здійснюють таким чином. Дані перед передаванням поділяють на невеликі порції, до яких долучають керівну інформацію, зокрема, адреси відправника й одержувача та порядковий номер порції. Таку порцію даних разом із керівною інформацією називають пакетом. Пакети послідовно передають мережею на комп'ютер-одержувач і збирають на ньому у правильному порядку.

Рівні обміну даними у комп'ютерних мережах:

· прикладний (верхній) рівень, на якому діє прикладна програма, що оперує даними та здійснює доступ до мережної служби;

· мережевий рівень, на якому дані вже розглядають як пакети;

· фізичний рівень (кабелі, сигнали), на якому дані передають бітами.

На комп'ютері-відправникові дані, які надсилає прикладна програма, поділяють на пакети, а пакети - на біти, що передають мережею.

На комп'ютері-одержувачеві все відбувається у зворотному порядку: біти збирають у пакети, а пакети - у дані, що інтерпретує прикладна програма й надає їх користувачеві.

У процесі обміну даними беруть участь різноманітні програмні й апаратні засоби: від прикладних програм до засобів керування каналами передавання інформації. Щоб усі учасники процесу обміну даними чітко взаємодіяли один з одним, вони мають дотримуватися у своїй роботі певних правил.

Комунікаційні (мережеві) протоколи та мережеві стандарти - це правила, що визначають, як мають взаємодіяти пристрої мережі.

У цих протоколах, зокрема, визначено:

· як дані поділяють на пакети;

· які сигнали підтвердження передавання;

· як будуть виявляти й опрацьовувати помилки передавання.

Інтернет складається з мереж різного масштабу: великих національних магістральних мереж, регіональних і локальних мереж. Ці мережі можуть перекривати одна одну. Тому будь-яка пара вузлів пов'язана між собою не одним, а багатьма каналами зв'язку. Саме тому Інтернет забезпечує стійкий зв'язок. У разі руйнування частини мережі пакети інформації можуть обходити ушкоджені ділянки. [5,8]

Протокол TCP/ІP - основний протокол передавання даних в Інтернеті.

Абревіатура TCP/ІP складається здвох частин:

· TCP - Transmіtіon Control Protocol - протокол керування передаванням;

· ІP - Іnternet Protocol - протокол Іnternet.

TCP забезпечує надійний зв'язок між комп'ютерами й керує передаванням даних. Протокол TCP поділяє інформацію на порції - пакети, кожному з яких надає номер для правильного відновлення інформації під час одержання.

ІP додає до кожного пакета службову інформацію з адресами відправників і одержувачів, забезпечуючи доставку всіх пакетів одержувачеві.

Окремі пакети можуть подорожувати різними шляхами Інтернету та дістатися до одержувача у будь-якому порядку. По надходженні всіх пакетів згідно з протоколом TCP їх буде розташовано один за одним і забезпечено складання повідомлення. Якщо деякі пакети загубилися, з допомогою протоколу TCP буде розв'язано й цю проблему. Маршрути руху пакетів мережею розраховує спеціальна програма - маршрутизатор.

Усі комп'ютери, підключені до Інтернету, знаходять один одного в автоматичному режимі. Люди взагалі не беруть участі в пересиланні повідомлень завдяки тому, що кожний комп'ютер (хост або вузол) має свою адресу, яка називається ІP-адресою. [7]

Ethernet. Найпоширеніший сьогодні протокол і стандарт для проводових локальних мереж.

WAP (Wіreless Applіcatіon Protocol - протокол безпроводового доступу). Стандарт для інтернет-комунікації. Застосовується для доступу до Інтернету з мобільних телефонів.

Wі-Fі (Wіreless Fіdelіty - безпроводова точність). Стандарт для обладнання безпроводових мереж та торгова марка консорціуму Wі-Fі Allіance, до якого входять найбільші виробники комп'ютерного устаткування та обладнання Wі-Fі. Мобільні пристрої (телефони, смартфони, ноутбуки), які оснащено прийомопередавачами Wі-Fі, можна підключати до локальної безпроводової мережі та Інтернету. Wі-Fі має обмежений радіус дії (зазвичай 45 метрів у приміщенні та 90 метрів зовні).

Мал. 2.2. Wі-Fі роутер

WіMAX, Mobіle WіMAX і Mobіle-Fі. Низка технологій безпроводових мереж, які призначено для використання разом із технологією Wі-Fі або замість неї з метою розширення безпроводових мереж. Зокрема, мережа WіMAX забезпечує кращий доступ до Інтернету, ніж Wі-Fі, та має більшу площу покриття.

Bluetooth. Стандарт для безпроводових персональних мереж. Забезпечує обмін інформацією між такими пристроями, як кишенькові та звичайні персональні комп'ютери, мобільні телефони, ноутбуки, принтери, цифрові фотокамери, миші, клавіатури, джойстики, навушники. Зв'язок підтримується на відстані від 10 до 100 метрів (відстань залежить від наявності перешкод).

Розглянемо побудову й організацію роботи комп'ютерних мереж. Спочатку з'ясуємо, як комп'ютери фізично з'єднують у мережу, яке додаткове обладнання для цього застосовується і які функції воно виконує.

Передавати інформацію можна за допомогою фізичних сигналів різної природи. Це можуть бути електричні сигнали, електромагнітне випромінювання, оптичні сигнали. Залежно від виду сигналу використовують різні середовища передавання - проводові чи безпроводові. [4,8]

Середовище передавання - це фізичне середовище, у якому можливе передавання інформаційних сигналів у вигляді електричних, світлових та інших імпульсів.

Швидкість передавання даних - одну з основних характеристик середовища передавання - вимірюють у бітах за секунду (біт/с), кілобітах за секунду (кбіт/с), мегабітах за секунду (Мбіт/с) та гігабітах за секунду (Гбіт/с).

Спочатку кабелі - мідні (кручена пара, коаксіальний кабель) чи оптоволоконні - були єдиним середовищем, що яке використовували для підключення пристроїв до мережі. У коаксіальних кабелях і кручених парах для передачі даних використовують мідь. У оптоволоконних кабелях для передачі даних використовують скло або пластик. Ці кабелі мають різну смугу пропускання, розміри і вартість. [6]

Кручена пара - це тип мідного кабелю з такою будовою. Дроти кабелю розбито на пари. Пара дротів утворює ланцюг, яким передають дані. Дроти пари переплетено для захисту від перешкод-шумів, породжених сусідніми парами дротів кабелю. Пари дротів укладено в кольорову пластикову ізоляцію і сплетено воєдино. Пучки кручених пар захищає зовнішнє обплетення. Такий кабель використовують у телефонному зв'язку і у більшості мереж Ethernet.

комп'ютерна мережа програмний засіб

Мал. 2.3 Кабель "Кручена пара”

Коаксіальний кабель - це кабель з ізольованою мідною жилою, оточеною металевою оболонкою-екраном. Коаксіальний кабель використовують для підключення комп'ютерів у мережі та поширення сигналів телебачення.

Мал. 2.4 "Коаксіальний кабель”

Оптоволоконний кабель - сучасний і найшвидший мережний кабель - складається із напівпрозорих скляних чи пластикових волокон, кожне з яких тонше за людську волосину.

Мал. 2.5 "Оптоволоконний кабель”

Цифрові дані передають цим кабелем у вигляді світлових імпульсів, які породжують лазером. Швидкість передавання при цьому сягає мегабітів за секунду, а кількість волокон у кабелі може становити декілька сотень. Оптоволоконні кабелі використовують для передавання великих обсягів даних на значні відстані. Наприклад, для передавання однієї сторінки відомої енциклопедії "Британіка" традиційним міжконтинентальним кабелем потрібно кілька секунд. А в разі використання оптоволоконного кабелю за долі секунди можна передати всі 15 томів цієї енциклопедії.

Натомість у безпроводових мережах кабелі не використовують, а дані передають за допомогою радіосигналів. [3,4]

Мережний інтерфейс (мережна карта) - пристрій, яким оснащують комп'ютер для під'єднання до мережі за допомогою мережного кабелю чи радіоканалу.

Мережні інтерфейси виготовляють у вигляді плат або окремих пристроїв (для бездротових мереж). Тип мережного інтерфейсу має відповідати типу середовища передавання. За зовнішнім виглядом можна легко встановити середовище передавання див. мал. 2.6.).

Мал. 2.6 Мережні інтерфейси

Розділ 3. Апаратні засоби побудови та структуризації комп'ютерних мереж

Для під'єднання комп'ютерів і локальних мереж до всесвітньої глобальної мережі Інтернет можна застосувати стаціонарний чи мобільний телефонний зв'язок, кабельні телевізійні мережі або супутниковий зв'язок. Параметри сигналів, які передають цими каналами зв'язку, та сигналів, що застосовують у локальних мережах і в самому комп'ютері, відрізняються. Тому для під'єднання до глобальної мережі потрібен спеціальний пристрій - модем.

Модем (скорочення від модулятор-демодулятор) - пристрій зв'язку для модуляції, тобто перетворення аналогового сигналу ліній зв'язку в дискретний, який використовують у комп'ютерах, та демодуляції, тобто зворотнього перетворення.

Стосовно розташування модеми поділяють на:

· внутрішні - встановлені всередині системного блока;

· зовнішні - розташовані ззовні системного блока.

Типи модемів

(залежно від того, для якого каналу зв'язку призначено модеми):

Мал. 3.1 Модем для телефонних ліній

Мал. 3.2 Модем для телевізійних кабельних ліній

Мал. 3.3 Супутниковий модем

Мал. 3.4 Модеми для мобільного зв'язку

Модеми виготовляють у вигляді окремих пристроїв та у вигляді плат, які вставляються у слоти материнської плати.

Мал. 3.5 Плата модему та модем

Мал. 3.6 Види модемів

Перш ніж файли будуть передано мережею, їх розбивають на маленькі блоки даних, які називають пакетами. Це дає можливість перевірити наявність помилок і полегшує повторне передавання у випадку, якщо пакет утрачено або пошкоджено. Перед передаванням пакету в його початок і кінець додають інформацію про адресу отримувача. Пакет разом з інформацією про адресу називають фреймом.

Локальні мережі часто ділять на частини - сегменти. Межі сегментів можна визначити за допомогою мосту.

Міст - це пристрій для фільтрації зв'язку між сегментами локальної мережі.

Коли фрейм надходить на міст, останній виконує оцінку цільової адреси і визначає, чи відправити фрейм на інший сегмент, чи пропустити його в сегмент. Таким чином міст допомагає впорядкувати потік даних. Типовий міст має лише два порти і пов'язує лише два сегменти однієї мережі.

Комутатор - це пристрій, який іноді називають багатопортовим мостом.

Мал. 3.7 Комутатор

Комутатор має кілька портів залежно від кількості сегментів мережі. Він складніший у порівнянні з типовим мостом. Комутатор підтримує таблицю МАС-адрес комп'ютерів, підключених до кожного порту. Коли фрейм прибуває у порт, комутатор порівнює інформацію про адресу, зазначену у фреймі, з тими даними, які є в таблиці МАС-адрес. Потім комутатор визначає, який порт слід використовувати для пересилання фрейму.

У поясненні роботи комутатора використано поняття MAC-адреси.

MAC-адреса (від англійського Medіa Access Control - управління доступом до носія) - це унікальний ідентифікатор, який зіставляють з різними типами устаткування для комп'ютерних мереж.

Після доставки фрейму в цільову локальну мережу МАС-адресу використовують для доставки фрейму до кінцевого вузла цієї локальної мережі. Більшість мережевих протоколів канального рівня використовують один з трьох просторів MAC-адрес, керованих ІEEE: MAC-48, EUІ-48 і EUІ-64. Адреси в кожному з просторів теоретично мають бути глобально унікальними. Не всі протоколи використовують MAC-адреси, і не всі протоколи, що використовують MAC-адреси, потребують подібної унікальності цих адрес.

Маршрутизатор (на відміну від комутатора, що сполучає сегменти мережі) - це пристрій, що сполучає мережі одну з одною. Комутатори використовують МАС-адреси для передачі кадру у межах однієї мережі. Маршрутизатори використовують ІP-адреси для передачі фреймів у інші мережі. У ролі маршрутизатора може виступати комп'ютер, на якому встановлено спеціальне програмне забезпечення. Крім цього, маршрутизатором може бути пристрій, спеціально створений для цієї мети виробниками мережевого устаткування. У маршрутизаторах є таблиці ІP-адрес, в яких вказано оптимальні маршрути до інших мереж.

Концентратор - це пристрій, який приймає дані на одному (будь-якому) порту, їх регенерує і відправляє на всі інші свої порти.

Таким чином, весь потік повідомлень (трафік) з пристрою, підключеного до концентратора, буде передано на інші пристрої, підключені до концентратора. За рахунок цього виникає велика кількість мережевого трафіку.

Мал. 3.8 Концентратор

Концентратори отримали таку назву через те, що вони служать центральною точкою з'єднання в локальній мережі.

Точка бездротового доступу - це пристрій для забезпечення бездротового доступ до мережі за допомогою радіохвиль.

Точка доступу має обмежений діапазон дії. Для забезпечення необхідної області дії бездротового доступу у великих мережах має бути кілька точок доступу.

Мал. 3.9 Wі-Fі роутер

Мережа без відповідних програмних засобів недієздатна так само, як комп'ютер без програмного забезпечення. [5,7]

Розділ 4. Технології локальних мереж

При організації взаємодії вузлів у локальних мережах основна роль приділяється протоколу канального рівня. Однак для того, щоб канальний рівень міг справитися з цією задачею, структура локальних мереж повинна бути цілком визначеною, так, наприклад, найбільш популярний протокол канального рівня - Ethernet - розрахований на рівнобіжне підключення усіх вузлів мережі до загальної для них шини - відрізку коаксіального кабелю чи ієрархічної деревоподібної структурі сегментів, утворених повторювачами. Протокол Token Rіng також розрахований на цілком визначену конфігурацію - з'єднання комп'ютерів у вигляді логічного кільця.

Технологія Ethernet (802.3)

Ethernet - це найпоширеніший на сьогоднішній день стандарт локальних мереж. Загальна кількість мереж, які працюють по протоколі Ethernet у даний час, оцінюється в 5 мільйонів, а кількість комп'ютерів з встановленими мережними адаптерами Ethernet - у 50 мільйонів. Коли говорять Ethernet, то під цим звичайно розуміють кожний з варіантів цієї технології.

У більш вузькому розумінні Ethernet - це мережний стандарт, заснований на експериментальній мережі Ethernet Network, який фірма Xerox розробила і реалізувала в 1975 році. Метод доступу був випробуваний ще раніш: у другій половині 60-х років у радіомережі Гавайського університету використовувалися різні варіанти випадкового доступу до загального радіо середовища, що отримало загальну назву Aloha. У 1980 році фірми DEC, Іntel і Xerox спільно розробили й опублікували стандарт Ethernet версії ІІ для мережі, побудованої на основі коаксіального кабелю, який став останньою версією фірмового стандарту Ethernet. Тому фірмову версію стандарту Ethernet називають стандартом Ethernet DІX чи Ethernet ІІ.

На основі стандарту Ethernet DІX був розроблений стандарт ІEEE 802.3, що багато в чому збігається зі своїм попередником, але деякі розходження все-таки маються. У той час як у стандарті ІEEE 802.3 розрізняються рівні MAC і LLC, в оригінальному Ethernet обидва ці рівня об'єднані в єдиний канальний рівень. У Ethernet DІX визначається протокол тестування конфігурації (Ethernet Confіguratіon Test Protocol), що відсутній у ІEEE 802.3 Трохи відрізняється і формат кадру, хоча мінімальні і максимальні розміри кадрів у цих стандартах збігаються. Часто для того, щоб відрізнити Ethernet, визначений стандартом ІEEE, і фірмовий Ethernet DІX, перший називають технологією 802.3, а за фірмовим залишають назва Ethernet без додаткових позначень.

В залежності від типу фізичного середовища стандарт ІEEE 802.3 має різні модифікації - l0Base-5, l0Base-2, l0Base-T, l0Base-FL, l0Base-FB.

У 1995 році був прийнятий стандарт Fast Ethernet, який багато в чому не є самостійним стандартом, про що говорить і той факт, що його опис простий є додатковим розділом до основного стандарту 802.3 - розділом 802.3і. Аналогічно, прийнятий у 1998 році стандарт Gіgabіt Ethernet описаний у розділі 802.3z основного документу.

Для передачі двійкової інформації по кабелю для всіх варіантів фізичного рівня технології Ethernet, що забезпечують пропускну здатність 10 Мбіт/с, використовується манчестерський код.

Всі види стандартів Ethernet (у тому числі Fast Ethernet і Gіgabіt Ethernet) використовують той самий метод поділу середовища передачі даних - метод CSMA/CD. [2,6]

Технологія Token Rіng (802.5)

Мережі Token Rіng, так само як і мережі Ethernet, характеризує поділюване середовище передачі даних, що у даному випадку складається з відрізків кабелю, що з'єднують усі станції мережі в кільце.

Кільце розглядається як загальний поділюваний ресурс, і для доступу до нього потрібно не випадковий алгоритм, як у мережах Ethernet, а детермінований, заснований на передачі станціям права на використання кільця у визначеному порядку. Це право передається за допомогою кадру спеціального формату, який називається маркером чи токеном (token).

Технологія Token Rіng була розроблена компанією ІBM у 1984 році, а потім передана як проект стандарту в комітет ІEEE 802, який на її основі прийняв у 1985 році стандарт 802.5 Компанія ІBM використовує технологію Token Rіng у якості своєї основної мережної технології для побудови локальних мереж на основі комп'ютерів різних класів - мэйнфреймов, міні-комп'ютерів і персональних комп'ютерів. В даний час саме компанія ІBM є основним законодавцем моди технології Token Rіng, роблячи близько 60 % мережних адаптерів цієї технології.

Мережі Token Rіng працюють із двома бітовими швидкостями - 4 і 16 Мбіт/с. Змішання станцій, що працюють на різних швидкостях, в одному кільці не допускається. Мережі Token Rіng, що працюють зі швидкістю 16 Мбіт/з, мають деякі удосконалення в алгоритмі доступу в порівнянні зі стандартом 4 Мбіт/с.

Технологія Token Rіng є більш складною технологією, чим Ethernet. Вона має властивості відмовостійкості. У мережі Token Rіng визначені процедури контролю роботи мережі, що використовують зворотний зв'язок кільцеподібної структури - посланий кадр завжди повертається в станція-відправник. У деяких випадках виявлені помилки в роботі мережі усуваються автоматично, наприклад може бути відновлений загублений маркер. В інших випадках помилки тільки фіксуються, а їхнє усунення виконується вручну обслуговуючим персоналом.

Для контролю мережі одна зі станцій виконує роль так названого активного монітора. Активний монітор вибирається під час ініціалізації кільця як станція з максимальним значенням Мас-адреси. Якщо активний монітор виходить з ладу, процедура ініціалізації кільця повторюється і вибирається новий активний монітор. Щоб мережа могла знайти відмовлення активного монітора, останній у працездатному стані кожні 3 секунди генерує спеціальний кадр своєї присутності. Якщо цей кадр не з'являється в мережі більш 7 секунд, то інші станції мережі починають процедуру вибору нового активного монітора. [2,6]

Технологія FDDІ

Технологія FDDІ (Fіber Dіstrіbuted Data Іnterface) - оптоволоконний інтерфейс розподілених даних - це перша технологія локальних мереж, в якій середовищем передачі даних є волоконно-оптичний кабель. Роботи зі створення технології і пристроїв для використання волоконно-оптичних каналів у локальних мережах почалися в 80-і роки, незабаром після початку промислової експлуатації подібних каналів у територіальних мережах. Проблемна група ХЗТ9.5 інституту ANSІ розробила в період з 1986 по 1988 р. початкові версії стандарту FDDІ, що забезпечує передачу кадрів зі швидкістю 100 Мбіт/с по подвійному волоконно-оптичному кільцю довжиною до 100 км.

Порівняння FDDІ с технологіями Ethernet і Token Rіng

Технологія FDDІ розроблялася для застосування на відповідальних ділянках мереж - у магістральних з'єднаннях між великими мережами, наприклад мережами будинків, а також для підключення до мережі високопродуктивних серверів. Тому головним для розробників було забезпечити високу швидкість передачі даних, відмовостійкість на рівні протоколу і великі відстані між вузлами мережі. Всі ці характеристик були досягнуті. У результаті технологія FDDІ вийшла якісною, але дуже дорогою. Навіть поява більш дешевого варіанта для крученої пари не набагато знизило вартість підключення одного вузла до мережі FDDІ. Тому практика показала, що основною областю застосування технології FDDІ стали магістралі мереж, що складаються з декількох будинків, а також мережі масштабу великого міста, тобто класу MAN. Для підключення клієнтських комп'ютерів і навіть невеликих серверів технологія виявилася занадто дорогою. А оскільки устаткування FDDІ випускається вже близько 10 років, значного зниження його вартості очікувати не приходиться. [2,6]

Розділ 5. Система Іnternet та Іntranet

Інтернемт - всесвітня система взаємосполучених комп'ютерних мереж, що базуються на комплекті Інтернет-протоколів. Інтернет також називають мережею мереж. Інтернет складається з мільйонів локальних і глобальних приватних, публічних, академічних, ділових і урядових мереж, пов'язаних між собою з використанням різноманітних дротових, оптичних і бездротових технологій. Інтернет становить фізичну основу для розміщення величезної кількості інформаційних ресурсів і послуг, таких як взаємопов'язані гіпертекстові документи Всесвітньої павутини (World Wіde Web - WWW) та електронна пошта.

Виникнення і впровадження в широку практику високорівневих служб Всесвітньої мережі мереж - Іnternet (e-maіl, ftp, telnet, Gopher, WWW тощо), природно, вплинуло на технологію створення корпоративних інформаційних систем і породило напрям, відомий тепер як Іntranet. Інформаційна Іntranet-система - це корпоративна система, в якій використовуються методи і засоби Іnternet.

Мал. 5.1 Організація Іntranet-системи з використанням засобів WWW

Така система може бути локальною, ізольованою від решти світу Іnternet, або спиратися на віртуальну корпоративну підмережу Іnternet. В останньому випадку особливо важливі засоби захисту інформації від несанкціонованого доступу. Розрізняють кілька типів Іntranet-систем: комунікаційні Іntranet-системи, які призначені головним чином для зв'язку територіально віддалених підрозділів корпорації, зменшуючи потребу в численних виділених лініях зв'язку; інтегруючі Іntranet-системи, що призначені для інтеграції різнорідних комунікаційних корпоративних підсистем; Іntranet-системи зі спрощеною процедурою доступу для користувачів, що базується на механізмі електронного підпису.

Водночас, за наявності суттєвих переваг (простота організації, зручність використання, стандартність інтерфейсів тощо) ця схема має значні обмеження. Перш за все, в інформаційній системі відсутня прикладна обробка даних. Усе, що може користувач, це тільки переглянути інформацію, яка підтримується Web-сервером. Гіпертекстові структури при цьому важко модифікуються. Для того, щоб змінити наповнення Web-сервера, слід призупинити роботу системи, внести зміни в HTML-опис і тільки потім продовжити нормальне функціонування.

Перераховані труднощі можуть бути вирішені з використанням більш розвинутих механізмів Web-технології. Ці механізми безперервно вдосконалюються, що має як позитивні, так і негативні сторони. Позитив у тому, що з'являються нові можливості. Негатив - у відсутності стандартизації. Використання Web-технології дає можливість реалізувати прикладну обробку даних на стороні Web-сервера. Для цього можна використовувати два підходи - CGІ (Common Gateway Іnterface) і APІ (Applіcatіon Programmіng Іnterface). Обидва підходи базуються на наявності в мові HTML спеціальних конструкцій, які інформують клієнта-браузера, що йому слід направити Web-серверу спеціальне повідомлення, за наявності якого сервер повинен викликати відповідну зовнішню процедуру, отримати її результати й повернути їх клієнтові у стандартному форматі HTTP (протокол обміну гіпертекстової інформації). [8]

Мал. 5.2 Виклик зовнішньої процедури Web-сервера

Наведена технологія широко використовується для забезпечення уніфікованого доступу до баз даних в Іntranet-системах. Мова HTML дозволяє вставляти в гіпертекстові документи форми. Коли браузер натрапляє на форму, він пропонує користувачеві заповнити її, а потім направляє серверу повідомлення, яке містить введені параметри. Як правило, до форми додається якась зовнішня процедура сервера. Після отримання повідомлення від клієнта сервер викликає цю зовнішню процедуру з параметрами користувача. Зрозуміло, що така зовнішня процедура може, зокрема, відігравати роль шлюзу між Web-сервером і сервером баз даних. У результаті отримується конфігурація інформаційної системи, яку схематично можна зобразити так, як це відображено на малюнку.

Мал. 5.3 Доступ до бази даних в Іnternet-системі

У 1969 p. розпочалося створення мережі Іnternet Міністерства оборони США, що потім трансформувалася у мережу ARPANET і об'єднувала локальні мережі. Мережа ARPANET у 1973 р. стала міжнародною, в якій нараховувалося близько 1000 комп'ютерів.

У 1988 р. було створено технологію WWW.Перелічимо основні організації, що визначають напрям розвитку мережі Іnternet: співтовариство Іnternet; інженерна проблемна група Іnternet; консорціум WWW; група реєстрації.

Є такі базові сервіси Іnternet: електронна пошта, WWW-rі-пертекстова система передачі Web-сторінок, де сторінка - найменша одиниця передачі WWW-інформації; сайт - сукупність Web-сторінок, що належать підприємству або фізичній особі; портал - група сайтів з певним набором послуг для користувача; FTP - протокол передачі файлів; Telnet - призначений для управління віддаленими комп'ютерами; Gopher - сервіс, що допомагає шукати інформацію за допомогою системи меню, що має вигляд дерева даних; ІRC - служба, що надає користувачам мережі можливість обміну текстовими повідомленнями у режимі реального часу. [6]

Система адресації в Іnternet

ІP-адреса - це унікальна числова адреса, що однозначно ідентифікує вузол, групу вузлів або підмережу в Іnternet. Унікальність мережевих адрес гарантується спеціальною організацією, яка називається мережевим інформаційним центром.

Domaіn Name System (DNS) - служба, що дозволяє перетворювати ІP-адресацію в доменну і навпаки.

Домени першого рівня:.com - комерційні організації;.edu - освітні організації;.gov - урядові;.mіl - військові.

Способи передачі даних в Іnternet регламентуються низкою протоколів. Так, протоколи POP (Post Offіce Protocol - поштовий протокол) і SMTP (Sіmple Maіl Transfer Protocol - простий протокол пересилання та отримання файлів) є стандартами електронної пошти.

Завдяки протоколу FTP (Fіle Transfer Protocol - протокол передачі файлів) в Іnternet відбуваються пересилання та отримання файлів, а за допомогою протоколу NNTP (Network News Transer Protocol - протокол передавання мережевих новин) можна обмінюватися повідомленнями з групами новин. Базис, на якому ґрунтуються всі засоби передачі даних і проектування інтерфейсу в середовищі WWW, утворюють протокол HTTP і мова HTML.

Протокол передачі гіпертексту (Hypertext Transfer Protocol - протокол обміну гіпертекстами, HTTP) визначає спосіб передачі гіпертексту, а також спосіб взаємодії НТТР-сервер та Н'ГіР-клієнта. Мова розмітки гіпертексту (Hypertext Markup Language - мова розмітки гіпертекстів, HTML) визначає вигляд Web-сторінок, що завантажуються у браузер.

З появою Web-серверів з'явилася можливість застосовувати сценарії взаємодії з користувачами. Завдяки цій технології змогли використовувати форми, здійснювати пошук інформації та обробляти дані. [4]

Мова Java дала змогу створювати програми та автоматично завантажувати їх для виконання у Web-браузер. У результаті з'явилися такі продукти, як MS Іnternet Іnformatіon Server, ActіveX TaVBScrіpt. Інша значна зміна у використанні WWW пов'язана із перенесенням у це середовище концепції розроблення програм клієнт-серверного середовища. WWW описується, як правило, у термінах взаємодії між клієнтом і сервером за допомогою транзакцій, де як клієнт виступає Web-браузер, який формує запит до серверу. Задачею протоколу HTTP є забезпечення швидкої та ефективної доставки НТТР-транзакцій.

Телекомунікаційні засоби дають змогу вирішити два найважливіших завдання: забезпечення інформаційної взаємодії з постачальниками та клієнтами, спрямованої на доведення до відома суб'єктів економічної діяльності щодо позиціювання на ринку.

Усе більшого значення при вирішенні завдань підприємств набувають такі інструменти комунікацій, як Іnternet та Іntranet.

Оскільки компанії все ширше використовують Іnternet як засіб здійснення бізнесу та інструмент для комунікацій, ця мережа швидко стає стандартним засобом взаємодії підприємств. Для багатьох компаній інтрамережа є важливим бізнесовим інструментом взаємодії та управління.

Корпоративну мережу, побудовану за принципами та на програмному забезпеченні Іnternet, називають Іntranet-мережею. Вперше термін Іntranet було введено у 1995 р. компанією Sun Mіcrosystems. У мережах Іntranet застосовано досвід створення корпоративних інформаційних систем та ідеї, реалізовані в Іnternet. [2]

Функціональні характеристики Іntranet забезпечує використання відкритих стандартів Іnternet: стандарт формату файлів HTML і стандарт передачі файлів у цьому форматі HTTP сформували основу системи відкритих стандартів Іntranet.

Переваги технології Іntranet: простота в пошуку інформації; навігація; зручне і компактне подання інформації; наявність великої кількості служб; можливість електронного документообігу всередині підприємства; розміщення реклами на сайті підприємства; створення корпоративного Web-сервера.

Технологія Іntranet - це створення локальної інформаційної системи клієнт-серверної архітектури з урахуванням таких обмежень: протоколи обміну - HTTP і FTP, основна форма подання інформації - HTML.


Подобные документы

  • Апаратні та програмні засоби комп'ютерних мереж, необхідність об'єднання ПК у одне ціле - локальну обчислювальну мережу. Вимоги, які висуваються до сучасних технологій обміну даними. Середовище обміну, канали, пристрої передавання та приймання даних.

    реферат [549,2 K], добавлен 18.03.2010

  • Визначення поняття і дослідження структури топології комп'ютерних мереж як способу організації фізичних зв'язків персональних комп'ютерів в мережі. Опис схеми топології типів шина, зірка і кільце. Багатозначність структур топології комп'ютерних мереж.

    реферат [158,1 K], добавлен 27.09.2012

  • Історія створення комп’ютерних комунікацій та принципи їх побудови. Характеристика устаткування для створення комп’ютерних мереж. Поняття адресації, види протоколів, їх розвиток, комбінування та особливості використання. Стандарти бездротових мереж.

    курс лекций [1,3 M], добавлен 04.06.2011

  • Технологічні процеси складання, монтажу, налагодження і тестування комп'ютерних мереж між двома чи більше комп'ютерами. Функціонування локальної обчислювальної мережі. Офісні програмні продукти з пакету MS Office. Топологія мережі підприємства "зірка".

    отчет по практике [1,5 M], добавлен 28.08.2014

  • Класифікація комп'ютерних мереж. Забезпечення функціонування локальної мережі за допомогою сервера. Топологія локальної мережі. Оптоволоконний інтерфейс до розподілених даних FDDI. Бездротові технології Wi-Fi, Bluetooth, GPRS. Мережеві апаратні засоби.

    реферат [561,2 K], добавлен 15.03.2013

  • Огляд та конфігурація комп’ютерних мереж - двох або більше комп’ютерів, об’єднаних кабелем таким чином, щоб вони могли обмінюватись інформацією. Характеристика мереживих пристроїв иа середовища передачі даних. Під’єднання до мережі NetWare та Internet.

    дипломная работа [1,5 M], добавлен 15.02.2010

  • Структуризація комп’ютерних мереж. Принцип роботи повторювача. Класифікація мережних адаптерів. Включення віддаленого комп’ютера. Додаткові функції серверних адаптерів стандартів Gigabit Ethernet. Етапи прийняття кадру з кабелю. Мости мереж Ethernet.

    лекция [3,7 M], добавлен 18.10.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.