План заняття

1. Поняття комп'ютерної мережі.

2. Топологія комп’ютерних мереж

3. Особливості середовища передавання.

4. Глобальна комп'ютерна мережа Internet

1. Поняття комп'ютерної мережі

Відкрита обчислювальна мережа (ОМ) чи мережа ЕОМ складається з кінцевих (абонентських) систем, що генерують і (чи) споживають інформацію та мережі передачі даних (мережі зв’язку), нарощування яких щодо числа користувачів та обсягів інформації у ній не підлягає ніяким обмеженням.

У якості кінцевих систем можуть виступати обчислювальні машини, де виконуються програми й обробляються дані, системи збереження даних на магнітних, оптичних і інших носіях (файлові служби, бази даних тощо), інтелектуальні пристрої введення і (чи) відображення даних (служби високоякісного друку, графічні станції, відеотермінали, телекамери, телемонітори тощо), програмувальні пристрої керування (пристрої числового програмного керування верстатами, регуляторами, сенсорами тощо).

Абонентами мережі називаються користувачі чи обчислювальні процеси, що вимагають мережного обслуговування (передачі інформації). Мережа зв’язку складається з фізичних засобів передачі інформації й апаратно-програмних засобів сполучення кінцевих систем. Склад цих засобів залежить від конкретної реалізації мережі.

Прикладна галузь визначає географічні масштаби ОМ. Під локальними обчислювальними мережами (ЛОМ) звичайно розуміють ОМ, що з’єднують кінцеві системи в одній кімнаті, будинку чи декількох близько розташованих будинках. ЛОМ належить, як правило, одній організації чи підприємству (міністерству, заводу, інституту, порту, АЕС тощо.). Мережі зв’язку ЛОМ (тобто локальні мережі зв’язку - ЛМЗ) мають у даний час наступні типові характеристики:

- високу швидкість передачі даних (0,1- 100 Мбіт/с),

- невелику довжину (0,1-50 км),

- малу імовірність помилки передачі даних (10^-8 - 10^-11).

Слід зазначити, що уже в даний час характеристики ЛМЗ частково перекривають характеристики глобальних мереж зв’язку.

2. Топологія комп’ютерних мереж

Топологія мережі визначається способом з’єднання її вузлів із каналами (кабелями) зв’язку. На практиці використовуються п’ять базових топологій: зіркоподібна, кільцева, шинна, змішана чи багатозв’язна та деревоподібна. Топологія мережі впливає на такі її показники, як надійність, розширюваність (нарощуваність), вартість, затримка і перепускна здатність. Затримка мережі - це час передачі інформаційних повідомлень між абонентами, тобто час між видачею повідомлення з абонента-джерела і його прийомом абонентом-одержувачем

(адресатом). Перепускна здатність - це максимальне число бітів абонентських повідомлень, що можуть передаватися через мережу в одиницю часу.

Рисунок 1. Топологія «Зірка»

Зіркоподібна топологія. У мережі зі зіркоподібною топологією кожен абонент, що посилає і (чи) приймає інформацію, приєднаний одним чи двома виділеними каналами зв’язку до єдиного центрального вузла, через який проходить весь мережевий трафік. Кожен комп'ютер підключається окремим кабелем до загального пристрою, який має назву концентратор та розташовується в центрі мережі. У функції концентратора входить спрямування переданої комп'ютером інформації одному чи всім іншим комп'ютерам мережі. Головна перевага цієї топології перед спільною шиною — значна надійність. Будь-які неприємності з кабелем стосуються лише того комп'ютера, до якого цей кабель приєднаний, і лише зіпсованість концентратора може вивести з ладу цілу мережу. Крім того, концентратор може відігравати роль інтелектуального фільтра інформації, що надходить від вузлів у мережу, і за необхідності блокувати заборонені адміністратором передачі.

До недоліків топології типу зірка відноситься більш висока вартість мережного устаткування через необхідність придбання концентратора. Крім того, можливості з нарощування кількості вузлів у мережі обмежуються кількістю портів концентратора.

Часом має сенс будувати мережу з використанням декількох концентраторів, ієрархічно з'єднаних між собою зв'язками типу зірка В даний час ієрархічна зірка є найпоширенішим типом топології зв'язків яку локальних, так і в глобальних мережах.

Кільцева топологія. У мережі з кільцевою топологією вузли підключаються до повторювачів сигналів, зв’язаних у односпрямоване кільце, чи до двох повторювачів, зв’язаних у два різноспрямованих кільця. У мережах з кільцевою конфігурацією дані передаються по колу від одного комп'ютера до іншого — як правило, в одному напрямку. Якщо комп'ютер розпізнає дані як «свої», то він копіює їх собі у внутрішній буфер.

У мережі з кільцевою топологією необхідно вживати спеціальних заходів, щоб у разі виходу з ладу чи відключення якоїсь станції не перервався канал зв'язку між іншими станціями. Кільце являє собою дуже зручну конфігурацію для організації зворотного зв'язку — дані, зробивши повний оберт, повертаються до вузла-джерела. Тому цей вузол може контролювати процес доставки даних адресату. Часто ця властивість кільця використовується для тестування зв'язності мережі та пошуку вузла, що працює некоректно. Для цього в мережу посилаються спеціальні тестові повідомлення.

У той час, як невеликі мережі, як правило, мають типову топологію — зірка, кільце чи спільна шина, для великих мереж характерна наявність довільних зв'язків між комп'ютерами. У таких мережах можна виділити окремі довільно зв'язані фрагменти(підмережі), що мають типову топологію, тому їх називають мережами зі змішаною топологією.

Рисунок 2. Кільцева мережа

1. Маркерне кільце. У таких мережах кільцем передається спеціальний керуючий маркер, що дозволяє передачу повідомлень із вузла, що ним володіє. Якщо вузол одержав маркер і в нього є повідомлення для передачі, то він захоплює маркер і передає повідомлення. Маркер буде переданий далі кільцем після того, як даний вузол прийме і поглине своє власне повідомлення. При відсутності у вузлі повідомлень, що підлягають передачі, він просто пропускає маркер.

2. Актоване кільце. По кільцевій мережі безупинно обертається замкнута послідовність тактів - спеціально закодованих інтервалів фіксованої довжини. У кожному такті наявний біт - покажчик зайнятості. Вільні такти можуть заповнюватися переданими повідомленнями в міру необхідності, або за кожним вузлом закріплюються визначені такти.

У маркерному кільці існує можливість втрати маркера, що вимагає або уведення одного керуючого вузла, що стежить за збереженням маркера, або розподілом функцій спостереження за маркером за усіма вузлами із виконанням цих функцій у кожний момент часу тільки одним вузлом. На керуючий вузол покладаються також функції усування зациклених повідомлень. Така ситуація має місце у випадку перекручування ідентифікатора вузла-одержувача, коли цей ідентифікатор не розпізнається жодним із вузлів.

Шинна топологія. Спільна шина є вельми розповсюдженою топологією для локальних мереж (рис. 3). У цьому випадку комп'ютери підключаються до одного коаксіального кабелю. Передана інформація може поширюватися в обидва боки. Канал закінчується з двох сторін пасивними термінаторами, що поглинають передані сигнали, оскільки за своєю природою передача в такій мережі є широкомовною.

Вузли підключаються до шини безпосередньо до з’єднувачів кабельних секцій або за допомогою спеціальної урізки, що просто проколює коаксіальний кабель до контакту з центральним провідником.

Застосування спільної шини знижує вартість проводки, уніфікує підключення різних модулів, забезпечує можливість майже миттєвого широкомовного звернення до всіх станцій мережі. Таким чином, основними перевагами такої схеми є невелика вартість і простота розведення кабелю по приміщеннях. Найсерйозніший недолік загальної шини в низькій надійності: будь-який дефект кабелю або якого-небудь з численних роз'ємів цілком паралізує всю мережу. На жаль, дефект коаксіального роз'єму не є рідкістю. Іншим недоліком спільної шини є її невисока продуктивність, тому що за такого способу підключення в кожен момент часу тільки один комп'ютер може передавати дані в мережу. Тому пропускна здатність каналу зв'язку завжди розподіляється тут між усіма вузлами мережі.

Рисунок 3. Шинна мережа

Змішана топологія. Мережа зі змішаною топологією є, як правило, неповнозв’язаною мережею вузлів комутації повідомлень (пакетів), до яких приєднуються кінцеві системи. Усі канали зв’язку є виділеними двоточковими. Такого роду зв’язки найбільш часто використовуються у великомасштабній та регіональній обчислювальній мережах, але іноді вони застосовуються й у локальних обчислювальних мережах. Змішану мережу можна розглядати як зіркоподібну мережу, у якої центральний вузол має розподілену архітектуру.

Рисунок 4. Змішана (багатозв’язна) мережа

У вузлах комутації змішаної мережі звичайно реалізується статична (фіксованими шляхами) чи динамічна (адаптивна) маршрутизація повідомлень, переданих у виді дейтаграм чи віртуальними каналами, що веде до необхідності будувати вузли комутації на базі ЕОМ із достатніми швидкодією і місткістю оперативної пам’яті. У результаті для того ж числа кінцевих систем вартість змішаної мережі вища ніж вартість будь-якої іншої мережі.

Надійність змішаної мережі забезпечується таким з’єднанням вузлів комутації каналами зв’язку, щоби між будь-якою парою кінцевих систем були наявні щонайменше два шляхи передачі повідомлень. Уведення надлишкових каналів між вузлами комутації, тобто збільшення зв’язності мережі, - стандартний спосіб підвищення надійності.

Деревоподібна топологія. Деревоподібні мережі будуються на базі техніки кабельного телебачення, тобто з використанням таких засобів зв’язку, як кінцеві частотні ретранслятори, розщеплювачі-об’єднувачі, двонапрямлені посилювачі, відгалужувачі, радіочастотні модеми, фільтри тощо. Основна перевага таких мереж - відносно велика протяжність (до 50 км) та можливість паралельної передачі мови, даних та зображень, що забезпечується за рахунок частотного ущільнення каналів (у описаних вище мережах використовується часове ущільнення каналів). Ось чому деревоподібні мережі також називають багатоканальними.

Рисунок 5. Деревоподібна мережа

Можливості щодо нарощування деревоподібних мереж досить таки обмежені через високу вартість їх встановлення та складність їх аналогових компонентів, що вимагають ще й постійного налагоджування. Перед розгортанням мережі необхідна ретельна попередня проробка трас кабелів, місця розміщення ретранслятора, посилювачів, відгалужувачів тощо, які враховують перспективи підключення нових кінцевих систем.

Надійність деревоподібної мережі забезпечується структурним резервуванням її зв’язкових пристроїв, час напрацювання на відмову яких може складати до 400 тис. год.

3. Особливості середовища передавання.

Як фізичне середовище передачі можуть виступати кабелі зі скрученими парами проводів (кручені пари), коаксіальні кабелі, волокняно-оптичні кабелі, радіо -, інфрачервоні - ІЧ- та НВЧ-канали.

У перелік параметрів середовища передачі мереж зв’язку входять смуга перепускання і швидкість передачі, здатність до двоточкової, багатоточкової і (чи) широкомовної передачі (тобто припустимі застосування), максимальна довжина і число таких, що підключаються кінцевих систем, топологічна гнучкість і трудомісткість прокладання, стійкість до перешкод та вартість.

Основною перевагою кручених пар є низька вартість. Однак вони забезпечують відносно невисокі швидкості передачі даних (звичайно не більше 1 Мбіт/с), тому їх застосовують, як правило, для побудови мереж персональних ЕОМ автоматизованих установських інформаційних систем. Кручені пари піддаються електромагнітним наведенням, тому вони мало придатні для застосування в цехах промислових підприємств.

Коаксіальні кабелі володіють більш високою, ніж кручені пари, завадостійкістю. Існують тонкі вузькосмугові коаксіальні кабелі, що дозволяють передавати інформацію на відстань до 10 км зі швидкістю до 50 Мбіт/с, і товсті широкосмугові кабелі, що забезпечують передачу інформації зі швидкістю до 300-500 Мбіт/с на відстань до 50 км. Коаксіальні кабелі дорожче кручених пар, але вони мають кращі параметри.

Волокняно-оптичні кабелі застосовуються для передачі оптичних сигналів видимого й інфрачервоного (ІЧ) діапазонів із дуже високою швидкістю (до декількох Гбіт/с) і невеликих втрат (до 2 дб/км) на відстань до 5 км.

Волокняно-оптичні кабелі дорожчі звичайних металевих і набагато менш зручні при монтажі. Крім того, для серійного виробництва не відпрацьована технологія розгалуження таких кабелів, що змушує застосовувати їх поки тільки для двоточкових з’єднань. Проте у тих випадках, коли необхідно забезпечити завадостійкий зв’язок і (чи) передачу гібридного трафіка, що складається з мови, даних і зображень, переваги таких кабелів є безперечними.

4. Глобальна комп'ютерна мережа Internet

Історія виникнення Internet. Internet з’явився більше тридцяти років тому в результаті спроб об’єднати мережі Міністерства оборони США ARPAnet із радіо - та супутниковими мережами ARPAnet (Advanced Research Projects Agency net - мережа Керування перспективними дослідженнями) була експериментальною мережею, призначеною для забезпечення військових досліджень, зокрема, науково-дослідних робіт зі створення мереж, стійких до часткових відмов (наприклад, мереж, що змогли б продовжувати роботу при нанесенні бомбових ударів). У моделі ARPA-net між комп’ютером-джерелом і комп’ютером-адресатом завжди існує зв’язок. Сама мережа вважається ненадійною: будь-який її відрізок може в будь-який момент зникнути, скажімо, у результаті бойових дій. Мережа була побудована так, щоби потреба в інформації від комп’ютерів-клієнтів була мінімальною. Для пересилання повідомлення мережею комп’ютер повинен був просто поміщати дані в конверт, що називається "пакетом міжмережного протоколу" (ІP - Іnternet Protocol), і правильно адресувати такі пакети.

Взаємодіючі між собою комп’ютери, а не тільки сама мережа, також несли відповідальність за забезпечення передачі даних. Основний принцип полягав у тому, що кожний комп’ютер у мережі міг спілкуватися як вузол із будь-яким іншим комп’ютером. Така модель, заснована, зокрема, на припущенні про ненадійність мережі, може здатися дивною, однак історія довела, що в основному вона виявилася обґрунтованою і вірною. У результаті в США була створена працююча мережа (яка стала прародичкою сучасної Іnternet). Учені, викладачі й інші фахівці, що мали до неї доступ, незабаром відчули її переваги

Процес нарощування потужності продовжується і сьогодні. Однак більшість цих змін залишається непомітною для користувачів Internet. Можливо, ще більш важливим є те, що процес нарощування потужності й удосконалення мережі породив винятково зрілу і практичну технологію. Ідеї перевірені в справі, проблеми вирішені.

Напевне, найважливішим аспектом роботи Національного наукового фонду в галузі мереж є те. що забезпечено доступ до мережі практично всім бажаючим. До цього доступ до Internet мали лише вчені в галузі комп’ютерної техніки, урядові що служать та урядові підрядчики. Національний науковий фонд фінансував підключення університету до мережі лише в тому випадку, якщо цей університет планував надавати доступ іншим. Тому усі, хто відвідував коледж могли стати користувачами Internet.

Попит продовжує рости. У США, де підключення до Internet є в більшості коледжів, проводиться робота з підключення до мережі початкових і середніх шкіл, а також місцевих бібліотек. Безсумнівно, мережа буде розростатися, будуть виникати нові проблеми, з’являтися прогресивні технології. Дуже багато людей, обзавівшись підключенням на роботі, намагаються одержати таке ж приєднання в будинку.

Internet, що існує більше двох десятиліть, став набагато популярнішим, коли з’явилися броузери.

У нашій країні бум Internet почався тільки в середині 1996 року, коли ціни на персональні комп’ютери трохи знизилися і навчальні заклади почали обзаводитися подібною технікою. Сьогодні ж ціни на сучасний комп’ютер і підключення до Internet сталі ще більш прийнятними.

Internet – всесвітня інформаційна комп’ютерна мережа, що є об’єднанням безлічі регіональних комп’ютерних мереж і комп’ютерів, що обмінюють один з одним інформацією по каналах суспільних телекомунікацій (виділеним телефонним аналоговим і цифровим лініям, оптичним каналам зв’язку і радіоканалам, зокрема супутниковим лініям зв’язку)

Інформація в Internet зберігається на серверах. Сервери мають свої адреси і управляються спеціалізованими програмами. Вони дозволяють пересилати пошаную і файли, проводити пошук в базах даних і виконувати інші завдання. Обмін інформацією між серверами мережі виконується по високошвидкісних каналах зв’язку (виділеними телефонними лініями, оптоволоконяними і супутниковими каналами зв’язку). Доступ окремих користувачів до інформаційних ресурсів Internet зазвичай здійснюється через провайдера або корпоративну мережу.

Провайдер - постачальник мережевих послуг – особа або організація надаючі послуги з підключення до комп’ютерних мереж. Як провайдер виступає деяка організація, що має модемний пул для з’єднання з клієнтами і виходу в усесвітню мережу. Основними осередками глобальної мережі є локальні обчислювальні мережі. Якщо деяка локальна мережа безпосередньо підключена до глобальної, то і кожна робоча станція цієї мережі може бути підключена до неї.

Існують також комп’ютери, які безпосередньо підключені до глобальної мережі. Вони називаються хост-компьютерами (host - господар). Хост – це будь-який комп’ютер, що є постійною частиною Internet, тобто сполучений по Internet – протоколу з іншим хостом, який у свою чергу, сполучений з іншим, і так далі.

Для під’єднання ліній зв’язку до комп’ютерів використовуються спеціальні електронні пристрої, які називаються мережевими платами, мережевими адаптерами, модемами тощо. Практично всі послуги Internet побудовані на принципі клієнт-сервер.

Вся інформація в Інтернет зберігається на серверах. Обмін інформацією між серверами здійснюється по високошвидкісних каналах зв’язку або магістралях. Сервери, об’єднані високошвидкісними магістралями, складають базову частину мережі Інтернет. Окремі користувачі підключаються до мережі через комп’ютери місцевих постачальників послуг Інтернету, Internet - провайдерів (Internet Service Provider - ISP), які мають постійне підключення до Інтернет. Регіональний провайдер, підключається до крупнішого провайдера національного масштабу, що має вузли в різних містах країни. Мережі національних провайдерів об’єднуються в мережі транснаціональних провайдерів або провайдерів першого рівня. Об’єднані мережі провайдерів першого рівня складають глобальну мережу Internet.

Передача інформації в Інтернет забезпечується завдяки тому, що кожен комп’ютер в мережі має унікальну адресу (IP-адреса), а мережеві протоколи забезпечують взаємодію різнотипних комп’ютерів, що працюють під управлінням різних операційних систем. В основному в Інтернет використовується сімейство мережевих протоколів (стек) TCP/IP. На канальному і фізичному рівні стек TCP/IP підтримує технологію Ethernet, FDDI і інші технології. Основою сімейство протоколів TCP/IP є мережевий рівень, представлений протоколом IP, а також різними протоколами маршрутизації. Цей рівень забезпечує переміщення пакетів у мережі і керує їх маршрутизацією. Розмір пакету, параметри передачі, контроль цілісності здійснюється на транспортному рівні TCP. Прикладний рівень об’єднує всі служби, які система надає користувачеві. До основних прикладних протоколів відносяться: протокол віддаленого доступу telnet, протокол передачі файлів FTP, протокол передачі гіпертексту HTTP, протоколи електронної пошти: SMTP, POP, IMAP, MIME.

Контрольні питання

1. Що розуміють під комп’ютерною мережею?

2. З якою метою створюються комп’ютерні мережі?

3. Яким чином підключається комп’ютер до мережі?

4. Як називається комп’ютер, що виконує функцію управління мережею?

5. Чим повинен бути оснащений комп’ютер для роботи в мережі?

6. Яке середовище передачі даних може використовуватись в мережі?

7. Які мережі називаються локальними? Глобальними?

8. Що розуміють під топологією мережі?

9. Де визначено правила роботи в комп’ютерній мережі?

10. Як поєднуються мережі між собою?

11. Що таке маршрутизація?

12. Які задачі можуть бути розв’язані за допомогою комп’ютерних мереж?

Лекція 5. Елементи вікна WORD. Збереження, пошук та завантаження тексту. Операції з абзацами та фрагментами тексту.

Дата добавления: 2014-10-15