Referatik - База конкурсных работ - Работы автора Ксюшка

            Виникнення комп’ютерних мереж
            Мережні сервіси
            Класифікація мереж

Виникнення комп’ютерних мереж
Інтенсивний розвиток мережних технологій пов'язаний з появою в 1960–х роках великих обчислювальних машин, або

мейнфреймів (mainframe) серії IBM 360. Складний комплекс електронних та електромеханічних пристроїв, зокрема

периферійних (зовнішніх) пристроїв – накопичувачів на магнітних стрічках, барабанах та дисках, потребував спеціальних

умов експлуатації та великого штату обслуговуючого персоналу. Для більш ефективного використання цієї техніки

створювались обчислювальні центри, до складу яких, звичайно, входили комп'ютери різної потужності та комплекс

периферійних пристроїв. Концентрація обчислювальних потужностей вимагала їх колективного використання. Так

з'явились перші системи телеобробки (обробки на відстані) завдань, що ґрунтувались на використанні різних типів

термінальних (також і інтелектуальних) пристроїв, які могли знаходитись і за межами обчислювальних центрів. Поява

персональних комп'ютерів та необхідність обміну інформацією між їх користувачами суттєво прискорили розвиток

мережних технологій. Невдовзі з'явилась потреба об'єднання комп'ютерних систем не лише у межах однієї установи чи

фірми, але й у масштабах регіону, країни та всього світу. Потребу в спільному інформаційному просторі сьогодні

відчувають не лише науковці та бізнесмени, а й велика кількість користувачів домашніх комп'ютерів. Обмін

повідомленнями електронної пошти, розклад руху транспортних засобів, прогноз погоди, доступ до наукової, довідкової,

художньої інформації та багато інших послуг має змогу отримувати користувач персонального комп'ютера, що

під'єднався до ресурсів глобальних комп'ютерних мереж.
Визначення 1: Комп'ютерною мережею називається сукупність вузлів (персональних комп'ютерів, робочих станцій,

мейнфреймів, окремих пристроїв), які взаємодіють між собою за допомогою апаратних засобів та спеціального

програмного забезпечення.
Визначення 2 (Міжнародної організації стандартів – ISO): Комп'ютерною мережею називається послідовне

біторієнтоване передавання інформації між пов'язаними один з одним незалежними пристроями.
Мережні сервіси
Набір послуг, що надаються клієнтам мережею, залежить від призначення та реалізації мережі.
Файл–сервер дає змогу клієнтам користуватись файлами, що розміщені на носіях інформації серверу. В повному

обсязі сервісу частина логічного дискового простору робочої станції є відображенням частини дискового простору

файл–сервера, що дає змогу працювати з цією областю диска файл–серверу так, як з локальним диском робочої станції.

Завданням серверу є забезпечення заданого рівня множинного доступу робочих станцій до файлів, розв'язання колізій у

випадку одночасного звернення кількох станцій до одного набору даних, розмежування прав доступу тощо. Спрощений

варіант – файловий обмін, у процесі якого вузли мережі можуть тільки пересилати один одному файли (наприклад,

використовуючи протокол FTP (File Transfer Protocol)).
Принт–сервер забезпечує обслуговування клієнтів мережі, в загальному випадку, декількома друкуючими

пристроями (принтерами). При цьому сервер забезпечує прийом та постановку завдань на друк у чергу, виведення їх на

принтери з урахуванням замовлених послуг друку та встановлених пріоритетів. Звичайно, до принт–серверу

підключаються принтери, що здатні забезпечити широкий спектр послуг друку (швидкісні алфавітно–цифрові; лазерні

для якісного чорно–білого, струменеві для кольорового друку тощо). Є спеціальні пристрої (деякі моделі принтерів

обладнуються власним мережним адаптером), які дозволяють підключати принтер до мережі як окремий вузол, при

цьому адміністратор здійснює віддалене управління таким принтером, використовуючи спеціальні програмні засоби.
Факс–сервер забезпечує колективне використання клієнтами мережі факс–модема та телефонної лінії, як пристрою

виведення (типу принтера). Факс–сервером також може бути спеціалізований пристрій, що має інтерфейс доступу до

мережі. Колективне використання вхідних повідомлень можливе при наявності засобів файлового обміну клієнтів з

сервером, оскільки стандартне факсимільне повідомлення не містить адреси отримувача (тільки номер телефону).
Віддалений термінал (алфавітно–цифровий або графічний) забезпечує доступ робочої станції до обчислювальних

ресурсів віддаленого комп'ютера (наприклад, мейнфрейму або Unix–машини) в режимі терміналу.
Сервер застосувань є одним з варіантів технології "клієнт–сервер", в якому основна обробка та пошук інформації

для групи користувачів одного застосування здійснюється на сервері. Функції клієнтської частини застосування,

встановленої на машині користувача, можуть бути зведені до введення та відображення результатів. Такий підхід, у

порівнянні зі звичним колективним доступом до даних, дає змогу суттєво зменшити мережний трафік (завантаження), що

особливо важливо в мережах з "повільними" каналами передавання даних.
Електронна пошта (E–mail) забезпечує обмін повідомленнями (файлами даних) між клієнтами, незалежно від

ступеня їх віддаленості один від одного. Електронна пошта не вимагає присутності адресата за комп'ютером у момент

надсилання йому повідомлення. Аналогічно до звичайної пошти, електронний лист, що має адреси відправника та

отримувача, через систему поштових серверів доставляється в особисту "скриньку" (спеціально виділену дискову

область) поштового серверу, на якому зареєстрована E–mail–адреса отримувача. До електронного листа можна

приєднувати файли даних (тексти, малюнки, звукові повідомлення тощо).
Діалог (Chat) дає змогу двом клієнтам (або групі клієнтів) мережі обмінюватись повідомленнями в реальному часі.

При наявності відповідних мультимедійних технічних засобів можна здійснювати аудіо– або відеодіалог. Мультимедійне

спілкування групи клієнтів у реальному часі забезпечує можливість проведення аудіо– або відеоконференцій між

віддаленими клієнтами. (Корпорація Microsoft використовує комп'ютерні відеоконференції для проведення виробничих

нарад за участю працівників представництв корпорації в різних країнах світу).
Розподілена обробка інформації може грунтуватись на взаємодії процесів в різних вузлах мережі на рівні обміну

блоками даних (наприклад, механізм DDE – Dynamic Data Exchange).
Перелічені базові мережні послуги можуть спільно (чи в певних комбінаціях) використовуватись у складних системах

розподіленої обробки інформації.
Наприклад, Web–сервер та Web–клієнт (браузер) забезпечують за текстовими та графічними вказівниками

віддалений доступ до текстової, графічної, аудіо– та відеоінформації, що розсіяна по "сайтах" світової мережі Internet.
Класифікація мереж
Мережі класифікують за різними критеріями, серед яких найбільш вживані такі:
• за пропускною здатністю низька, до сотень Кбіт/с – мережі, що містять "повільні" канали на зразок

телефонних ліній, зокрема глобальна мережа Internet;
• середня, 0.5–20 Мбіт/с – локальні мережі, звичайно, в межах будівлі;
• висока, більше ніж 20 Мбіт/с – базові (або "хребтові", backbone)
• мережі, що з'єднують сервери або локальні мережі "швидкими" каналами, наприклад оптоволоконними

лініями;
• за смугою каналу вузькосмугові (Baseband) – безпосередня (немодульована) передача тільки одного

повідомлення в довільний момент часу;
• широкосмугові (Broadband) – одночасна передача кількох повідомлень
• частотно–розділеними каналами;
• за розмірами LAN (Local–Area Network) – локальна мережа в межах офісу, будівлі;
• СAN (Campus–Area Network) – кампусна мережа, що об'єднує віддалені вузли та локальні мережі,

звичайно, без використання телефонних ліній та модемів;
• MAN (Metropolitan–Area Network) – територіальна (міська) мережа з радіусом, що дорівнює

десяткам кілометрів, та високою швидкістю передавання даних (100 Мбіт/с);
• WAN (Wide–Area Network) – широкомасштабна мережа (регіон, країна), що використовує віддалені

мости та маршрутизатори з наявністю ліній низької пропускної здатності;
• GAN (Global–Area Network) – глобальна (міжнародна) мережа;
• за співвідношенням вузлів однорангові (Peer–To–Peer) – невеликі локальні мережі, де кожен вузол може

виступати як у ролі клієнта, так і сервера (наприклад, на базі операційних систем Windows for Workgroups,

Windows'95);
• розподілені (Distributed) – мережа без лідера, в якій сервером називається машина, програма або

пристрій, що забезпечують мережний сервіс, але не управління мережею (наприклад Unix Usenet);
• мережі з централізованим управлінням (Server Based), в яких сервер надає решта вузлам право

використовувати спільні ресурси (наприклад Novell NetWare, Microsoft LAN Manager, IBM LAN Server,

Banyan VINES, Windows NT);
• за доступом мережі з розподіленим середовищем передавання (Shared–Media Networks), в яких у

будь–який момент часу можуть взаємодіяти тільки два вузли (Ethernet, ARCnet...);
• мережі з комутацією (Switching Networks), в яких шляхом мультиплексування одночасно можуть

взаємодіяти декілька пар вузлів;
• за спільністю операційних систем гомогенні мережі, що грунтуються на однакових або споріднених ОС усіх
вузлів (наприклад, Windows'95–Windows'98–Windows'NT-Windows'2000);
• гетерогенні мережі, в яких вузли використовують різнорідні ОС (наприклад, NetWare–Windows–Unix).
!!! - Будь–яка класифікація мереж є доволі умовною, оскільки реальні конфігурації здебільшого охоплюють одразу

декілька класифікаційних груп.
Методи передавання даних
У будь–якій комп'ютерній мережі передавання даних здійснюється за допомогою електричних (електромагнітних)

сигналів. Середовище передавання може бути обмеженим (фізичний провідник сигналу – кабель) або ж необмеженим

(передавання мікрохвильових та подібних їм сигналів через відкритий ефір). Кожне середовище має свої переваги та

вади. Одним з основних показників є швидкість затухання сигналу, яка визначається фізичними характеристиками

середовища та природою сигналу. Вибираючи середовище передавання, беруть до уваги також інші показники: вартість

(придбання, монтажу та обслуговування), пропускну здатність, безпеку передавання інформації тощо.
Необмежене середовище
Необмежене середовище забезпечує передавання та прийом електромагнітних сигналів без пристрою (каналу), який

би містив цей сигнал у собі. Прикладами комунікаційних систем, що використовують необмежене середовище, є

мікрохвильовий, лазерний, інфрачервоний та радіозв'язок.
Мікрохвильові комунікації реалізуються в двох варіантах – наземному та супутниковому. Звичайно, такі комунікації

використовують для передавання на великі відстані багатьох телефонних каналів, даних, каналів телебачення для

віддалених районів тощо. Супутникові комунікації використовують мікрохвильові промені від та до супутника, що

знаходиться на геостаціонарній орбіті Землі. Такий зв'язок дає змогу об'єднувати спільним комунікаційним середовищем

країни та континенти.
Наземна мікрохвильова передача використовується для налагодження зв'язку між окремими будівлями в межах

локальної або кампусної мережі, якщо прокладання витої пари або коаксіального кабелю пов'язане з труднощами та

високою вартістю робіт. Мікрохвильовий спосіб зв'язку підтримує високі швидкості передавання, однак більш залежний

від зовнішніх впливів (дощ, туман, сильна хмарність), що особливо характерно для великих відстаней.
Лазерні комунікації використовують промінь світла (звичайно, інфрачервоного), що модулюється імпульсами для

передавання даних. Прийнятий промінь, в свою чергу, перетворюється в послідовність біт. Найчастіше використовують

два паралельні промені, що дає змогу виконувати передавання сигналів в обох напрямках. Лазерні комунікації дають

змогу досягнути найвищих швидкостей передавання даних, однак обмежені відстанями та необхідністю прямої видимості.
На початку 1980–х років фахівці фізичного факультету Львівського університету налагодили експериментальний

лазерний зв'язок між будівлями головного корпусу університету та фізичного факультету. Оскільки між будівлями не

було прямої видимості, на міській ратуші було встановлено спеціальне дзеркало, на яке лазерні приймачі–передавачі на

обох будівлях скеровували свої промені.
Інфрачервоні комунікації найчастіше використовуються у приміщеннях. Прикладом інфрачервоних комунікацій є

різноманітні пульти дистанційного управління. Інфрачервоні системи зв'язку дешеві, однак малий радіус дії є

перешкодою їх широкого використання.
Радіозв'язком звично називають електромагнітні хвилі в частотному діапазоні від 3 до 300 МГц. Цей діапазон

поділяють на короткі та ультракороткі хвилі. Радіохвилі поширюються у всіх напрямках від передавальної антени.

Прикладом радіозв'язку є поширення радіопередач, телебачення, службові системи зв'язку з мобільними абонентами.

Недоліком такого виду зв'язку є малі швидкості передавання, вплив перешкод (рельєф місцевості, будівлі тощо), вузька

смуга передавання.
Обмежене середовище
Обмежене середовище – це провід (кабель), який проводить електричний або світловий сигнал. Найбільш

поширеними є багатожильні, коаксіальні та волоконно–оптичні кабелі, виті пари.
Багатожильні кабелі часто застосовуються для з'єднання як вузлів мережі, так і периферійних пристроїв (клавіатура,

монітор, маніпулятор "мишка", принтер) із системним блоком комп'ютера. Різні проводи кабелю можуть

використовуватись з різною метою. Наприклад, вісім проводів – для передавання даних, дев'ятий – для індикації

активності всієї шини, ще два – для підтримки протоколів взаємодії вузла–відправника та вузла–приймача.

Передавання даних паралельними лініями збільшує пропускну здатність каналу, вивільняє його від передавання

службової інформації тощо. Багатожильні кабелі використовуються в конфігураціях мереж з двоточковими з'єднаннями

(топології зірки та кільця). Недоліками такого середовища передавання є висока вартість та складність підімкнення

нових вузлів. Вита пара (Twisted Pair) є парою взаємно ізольованих провідників, що скручені між собою на зразок

спіралі. Скручування провідників дає змогу збільшити провідність та зменшити зовнішні електромагнітні впливи. Одна

або декілька пар провідників поміщені в спільну ізолюючу (іноді екрановану) оболонку. Вита пара застосовується лише у

двоточкових з'єднаннях, однак такий носій є дешевшим за багатожильні кабелі. Нові технологічні рішення дають змогу

використовувати виту пару в мережах високої пропускної здатності.
Коаксіальний кабель (Coaxial Cable) містить два провідники. Назва відображає той факт, що обидва провідники

мають спільну вісь. В центрі кабелю знаходиться провід, поміщений у пластиковий кожух–ізолятор. Цей кожух покритий

іншим провідником, який одночасно є захисним екраном. Зверху цього провідника можуть бути ще кілька ізолюючих та

екрануючих покриттів. Розрізняють "тонкий" та "товстий" ("жовтий") коаксіальний кабель. Сьогодні тонкий коаксіальний

кабель найбільш часто вживають, проектуючи локальні мережі з використанням шинної архітектури Ethernet.
Волоконно–оптичний кабель виготовляється зі скла або світлопровідних пластикових волокон, розміщених у центрі

товстої захисної трубки, покритої зовнішньою оболонкою. Світлові імпульси генеруються лазером або світлодіодом та

передаються світловодом до приймача, що виконаний на основі фотодетектора. Волоконно–оптичний кабель та

обладнання для прийняття–передавання світлових сигналів складні в монтажі та значно дорожчі від інших типів

обмежених середовищ передавання. Однак світлові сигнали у порівнянні з електричними майже не підлягають

затуханню, їм не шкодять зовнішні електромагнітні впливи, а швидкість передавання даних – найвища. Сьогодні такі лінії

передавання даних з'єднують віддалені потужні сервери в мережі Internet.
Мережні адаптери
Монтаж мережного адаптера (відеокліпи)
Монтаж мережного адаптера (архітектура 10BaseT)
Встановлення BNC "T" конектора (архітектура 10Base2)
Встановлення термінатора на кінцевому вузлі сегмента (архітектура 10Base2)
Модеми
Відеокліпи
Підключення модема до телефонної лінії (4,0 Mb)
Підключення модема до комп'ютера (2,2 Mb)
Передача інформації (1,7 Mb)
Методи передавання даних
      Розрізняють три основні методи передавання даних: комутація каналів, повідомлень та пакетів.
      Комутація каналів:
      У мережі попередньо встановлюється фізичне з'єднання від відправника до адресата. Таке з'єднання є каналом, що

об'єднує послідовно з'єднані ділянки. Комутацію каналів забезпечує службове повідомлення, яке прокладає зв'язок від

одного пункту комутації до іншого. Після налагодження фізичного з'єднання з пункту призначення до відправника

надходить сигнал зворотнього зв'язку, і лише тоді розпочинається передавання даних. При цьому задіяні для

передавання ділянки каналів недоступні для інших передач. Комутація каналів пов'язана з часовими затримками на

налагодження з'єднань та очікування звільнення необхідних канальних ділянок. Перевагою методу є збереження часової

послідовності інформації, що передається. Якщо ця вимога є основною - то доводиться використовувати доволі дорогі

виділені (скомутовані на тривалий час) канали зв'язку. Прикладом мережі з комутацією каналів є телефонні мережі (АТС

- пункти комутації канальних ділянок).
      Комутація каналу Відеокліп (3,3 Mb)
      Комутація повідомлень:
      Інформація між пунктами відправлення та прийняття проходить шляхом запам'ятовування у проміжкових вузлах

комутації. Для цього створюється віртуальний канал (віртуальний канал може складатись з фізичних каналів різної

пропускної здатності), а фізичні з'єднання відбуваються лише між двома сусідніми пунктами комутації на час

передавання повідомлення. Кожне повідомлення містить заголовок з адресою пункту призначення. Оскільки у будь-який

момент часу зайнятою є лише одна канальна ділянка, то решта можуть бути використані для передавання інших

повідомлень. Метод комутації повідомлень дає змогу збільшити пропускну здатність мережі та зменшити затримки

передавання інформації.
Комутація пакетів:
Цей метод є різновидом методу комутації повідомлень, в якому повідомлення поділяється на пакети фіксованого

розміру. Кожен пакет отримує заголовок, в якому, окрім адрес відправника та отримувача, міститься порядковий номер

пакета у повідомленні. Пакети передаються мережею незалежно один від одного і, можливо, надходять до адресата

різними маршрутами. У пункті призначення з пакетів, з використанням їх нумерації, формується вихідне повідомлення.

Метод комутації пакетів є одним з найпоширеніших, оскільки дає змогу досягнути найвищої пропускної здатності мережі.
Модеми
Методи передавання даних
У будь–якій комп'ютерній мережі передавання даних здійснюється за допомогою електричних (електромагнітних)