ВСТУП

Сучасній людині важко уявити собі життя без різних засобів зв’язку. Пошта, телефон, радіо та інші комунікації перетворили людство в єдиний “живий” організм, змусивши його обробляти величезний потік інформації. Підручним засобом для обробки інформації став комп’ютер.

Однак масове використання окремих, не взаємозвязаних комп’ютерів породжує ряд серйозних проблем: як зберігати використовувану інформацію, як зробити її загальнодоступною, як обмінюватися цією інформацією з іншими користувачами, як спільно використовувати дорогі ресурси (диски, принтери, сканери, модеми) декільком користувачам. Рішенням цих проблем є об’єднання комп’ютерів у єдину комунікаційну систему – комп’ютерну мережу.

Комп’ютерна мережа – це система розподіленої обробки інформації між комп’ютерами за допомогою засобів зв’язку.

Комп’ютерна мережа являє собою сукупність територіально рознесених комп’ютерів, здатних обмінюватися між собою повідомленнями через середовище передачі даних.

Передача інформації між комп’ютерами відбувається за допомогою електричних сигналів, які бувають цифровими та аналоговими. У комп’ютері використовуються цифрові сигнали у двійковому вигляді, а під час передачі інформації по мережі – аналогові (хвильові). Частота аналогового сигналу – це кількість виникнень хвилі у задану одиницю часу. Аналогові сигнали також використовуються модеми, які двійковий ноль перетворюють у сигнал низької частоти, а одиницю – високої частоти.

Комп’ютери підключаються до мережі через вузли комутації. Вузли комутації з’єднуються між собою канали зв’язку. Вузли комутації разом з каналами зв’язку утворюють середовище передачі даних. Комп’ютери, підключені до мережі, у літературі називають вузлами, абонентськими пунктами чи робочими станціями. Комп’ютери, що виконують функції керування мережею чи надають які-небудь мережеві послуги, називаються серверами. Комп’ютери, що користуються послугами серверів, називаються клієнтами.

У світі існують тисячі різноманітних комп’ютерних мереж. Найбільш істотними ознаками, що визначають тип мережі, є ступінь територіального розсередження, топологія і застосовані методи комутації.

По ступеню розсередження комп’ютерні мережі поділяються на локальні, регіональні і глобальні.

Так, в наш час життя без компьютерів майже неможливо. Компьютери необхідні вдома, на виробництві, в банковській справі, в кіно-індустрії і ще багато-багато де. Зараз не можна навіть уявити життя без компьютерів. Вони відкрили якісно новий етап в житті і розвитку людської цивілізації. Проте інформацію, яка міститься на одному комп’ютері, досить важко, особливо при великих об’ємах інформації, перенести на інших інший комп’ютер для подальшої роботи. Ці труднощі значно знижували продуктивність праці на комп’ютері, але вони майже повністю відпали з появою комп’ютерних мереж. Комп’ютерні мережі відкрили зовсім нові і значно ширші можливості використання комп’ютерів. Тепер комп’ютери – це не тільки засоби для обробки інформації, це – також засоби для отримання та обміну інформацією.

Розділ 1. Огляд сучасного стану комп’ютерних мережних технологій

1.1.Основні поняття і визначення мережних технологій

Кожен комп’ютер, підключений до мережі, має ім’я (адресу). Комп’ютерні мережі можуть обмінюватися між собою інформацією у вигляді повідомлень. Природа цих повідомлень може бути різна (лист, програма, книга і т.д.). У загальному випадку повідомлення по шляху до абонента-одержувача проходить декілька вузлів комутації. Кожний з них, аналізуючи адресу одержувача в повідомленні і володіючи інформацією про конфігурацією мережі, вибирає канал зв’язку для наступного пересилання повідомлення. Таким чином, повідомлення “подорожує” по мережі, поки не досягає абонента-одержувача.

Для підключення до мережі комп’ютери повинні мати:

• апаратні засоби, що з’єднують комп’ютери із середовищем передачі даних;

• мережеве програмне забезпечення, за допомогою якого здіснюється доступ до послуг мережі.

Однією з базових вимог сучасності є вчасне забезпечення особи, яка приймає рішення, актуальною інформацією. Не в останню чергу це стало можливим завдяки тому, що називають тепер «другою комп’ютерною революцією» — поєднанню обчислювальних і комунікаційних технологій у рамках глобальної мережі з неосяжним обсягом і необмеженим потенціалом. Сьогодні термін «телекомунікації» (від грец. «tele» — далеко та «communico» — спілкуюся) позначає здатність передавати текст, голос, зображення і навіть нематеріальні активи (грошові кошти) через мережі разом із функціональною інформацією, призначеною для управління комп’ютерними системами.

Комп’ютерні мережі є одним з основних видів телекомунікацій. Комп’ютерна мережа — це сукупність каналів передавання даних і/або засобів комунікації, які з’єднують окремі ЕОМ і дають змогу використовувати спільні програмні й технічні засоби для організації зв’язку.

Основним призначенням комп’ютерних мереж є обмін даними; розподіл ресурсів — спільне використання обчислювальних потужностей (ресурсів процесора), периферійних пристроїв (принтерів, графопобудовників) та ін.; розподіл даних і програмних засобів.

Комп’ютерні мережі є одним із видів мереж зв’язку. Закон України «Про зв’язок» містить таке визначення: мережа зв’язку — сукупність засобів та споруд зв’язку, поєднаних в єдиному технологічному процесі для забезпечення інформаційного обміну. При цьому розрізняються електричний зв’язок і поштовий зв’язок. Електричний зв’язок — це передавання, випромінювання чи прийом знаків, сигналів, письмового тексту, зображень і звуків або повідомлень будь-якого роду по радіо, проводових, оптичних або інших електромагнітних системах. Поштовий зв’язок — приймання, обробка, перевезення та доставляння письмових відправлень, матеріальних цінностей, виконання доручень фізичних та юридичних осіб щодо грошових переказів, банківських операцій.

Загалом мережні технології забезпечують скорочення витрат і підвищення продуктивності роботи, що є основним фактором їх поширення.

Існування та функціонування мереж визначається протоколами і стандартами. Протокол — це сукупність правил (визначень, домовленостей), які регламентують формат і процедури обміну інформацією між двома або більшою кількістю незалежних пристроїв чи процесів. Іншими словами, протокол — це опис того, як програми, комп’ютери або інші пристрої мають функціонувати у процесі взаємодії між собою — від порядку передавання бітів до формату повідомлень електронної пошти.

Створення протоколів диктується необхідністю організації повноцінної взаємодії технічних і програмних засобів різних вузлів мережі. З’єднати два комп’ютери кабелем — цього ще замало, аби забезпечити комунікації: кожен учасник зв’язку надсилатиме повідомлення, які не будуть зрозумілі одержувачам. Такий процес можна порівняти із засіданням, де немає головуючого і всі учасники говорять водночас, та до того ж різними мовами без перекладача. Із цього погляду, протокол, затверджений як стандарт, містить правила, дотримуватись яких неодмінно мають розробники мережного технічного та програмного забезпечення.

Роботи зі стандартизації провадять як національні, так і міжнародні організації. Серед найбільш впливових можна назвати такі: Міжнародна організація зі стандартизації (International Organization for Standardization, ISO), Міжнародний союз з телекомунікацій (International Telecommunication Union, ITU), Європейська асоціація виробників комп’ютерів (European Computer Manufactures Association, ECMA), Американський інститут національних стандартів (American National Standards Institute, ANSI), Інститут інженерів з електроніки і радіоелектроніки (Institute of Electronic and Electrical Engineers, IEEE).

З усвідомленням того, що передавання інформації між мережами різних країн матиме таке саме значення, як і з’єднання телефонних систем, Міжнародна організація зі стандартизації почала розробку еталонної моделі взаємодії відкритих систем (Open System Interconnection, OSI), яку сьогодні оформлено кількома стандартами. Модель OSI передбачає кілька рівнів, кожному з яких відводиться своя роль. Рівневе подання можна обґрунтувати за аналогією зі звичайним спілкуванням. Коли люди спілкуються, вони намагаються обмінятись ідеями. Якщо відправник А хоче передати повідомлення адресатові В, то він має перетворити ідею на слова, а згодом передати ці слова наявними засобами — поштою, за допомогою азбуки Морзе тощо. На цьому рівні ідея не істотна — важливо, які фізичні засоби можна застосувати для передавання символів. Отже, повідомлення проходить три рівні — когнітивний (рівень ідей), мовний (рівень слів) та фізичний. В адресата В проходження рівнів відбувається у зворотному порядку: він одержує лист, читає слова, а далі перетворює їх на ідею. Так само при передаванні даних через мережу повідомлення проходить сім рівнів: фізичний, канальний, мережний, транспортний, сеансовий, подання даних, прикладний. Рівні моделі OSI розроблено не повністю. Верхні три рівні реалізуються прикладними додатками й утворюють єдиний шар (його можна назвати логічним) над мережною інфраструктурою, яку утворюють нижні чотири рівні.

За допомогою ПК, об’єднаних у локальну мережу, розв’язуються такі задачі:

Розділення файлів. Локальна мережа дає можливість багатьом користувачам одночасно працювати з одним файлом, який зберігається на центральному файл-сервері.

Передавання файлів. Комп’ютерна мережа дає можливість швидко копіювати файли будь-якого розміру з одного комп’ютера на інший без використання дискет.

Доступ до інформації та файлів. Комп’ютерна мережа дає можливість завантажувати прикладні програми з будь-якої робочої станції, байдуже, де вона розташована.

Розділення прикладних програм. Комп’ютерна мережа дає можливість двом користувачам використовувати одну копію програми, наприклад текстового редактора MS Word. Проте два користувачі не можуть одночасно редагувати один і той самий документ.

Одночасне введення даних у прикладні програми. Мережеві прикладні програми дають змогу кільком користувачам одночасно вводити дані, необхідні для роботи цих програм. Наприклад, вести записи в бухгалтерській книзі так, що вони не заважають один одному. Проте тільки спеціальні мережеві програми дозволяють одночасно вводити інформацію.

Розподіл принтера. Комп’ютерна мережа дає можливість кільком користувачам на різних робочих станціях спільно використовувати один або кілька принтерів.

Електронна пошта. Можна використовувати комп’ютерну мережу як поштову службу та розсилати службові записки, доповіді, повідомлення іншим користувачам.

Глобальна мережа може включати інші глобальні мережі, локальні мережі, окремі віддалені комп’ютери. Глобальні мережі підрозділяються на міські, регіональні, національні, транснаціональні. Елементи таких мереж можуть бути розташовані на значній відстані один від одного.

До локальних мереж Local Area Networks (LAN) відносять мережі комп'ютерів, зосереджені на невеликій території (звичайно в радіусі не більше за 1-2 км). У загальному випадку локальна мережа являє собою комунікаційну систему, що належить одній організації. Через короткі відстані в локальних мережах є можливість використання відносно дорогих високоякісних ліній зв'язку, які дозволяють, застосовуючи прості методи передачі даних, досягати високих швидкостей обміну даними порядку 100Мбіт/c. У зв'язку з цим послуги, що надаються локальними мережами, відрізняються широкою різноманітністю і звичайно передбачають реалізацію в режимі on-line.

Глобальні мережі Wide Area Networks (WAN) об'єднують комп'ютери, що територіально розосередилися, які можуть знаходитися в різних містах і країнах. Оскільки прокладка високоякісних ліній зв'язку на великі відстані обходиться дуже дорого, в глобальних мережах часто використовуються вже існуючі лінії зв'язку, спочатку призначені зовсім для інших цілей. Наприклад, багато які глобальні мережі будуються на основі телефонних і телеграфних каналів загального призначення. Через низькі швидкості таких ліній зв'язку в глобальних мережах (десятки кілобіт в секунду) набір послуг, що надаються звичайно обмежується передачею файлів, переважно не в оперативному, а в фоновому режимі, з використанням електронної пошти. Для стійкої передачі дискретних даних по неякісних лініях зв'язку застосовуються методи і обладнання, істотно відмінні від методів і обладнання, характерних для локальних мереж. Як правило, тут застосовуються складні процедури контролю і відновлення даних, оскільки найбільш типовий режим передачі даних по територіальному каналу зв'язку пов'язаний зі значними спотвореннями сигналів.

Інтернет – це світова глобальна комп’ютерна мережа, що поєднує мільйони комп’ютерів і десятки мільйонів користувачів в усьму світі. Вона охоплює практично всю земну кулю і включає тисячі мережевих підсистем з комп’ютерами різних типів: від персональних до суперкомпютерів. Ніяка організація і ніхто особисто не адміністує мережу, вона існує і розвивається завдяки загальним зусиллям сотен тисяч добровільних активістів і багатьох організацій у різних куточках світу. Кожен користувач мережі Інтернет має унікальне ім’я (адресу).

Система імен мережі Інтернет. Адреса користувача в мережі Internet пердставлена 4-байтним числом, байти розділені крапкою. Оскільки граничне значення числа в кожнім байті 255, то діапазон користувачів від 0.0.0.0 до 255.255.255.255. Адреса в цифровій формі незручна і важка для запам’ятовування, тому була створена доменна система імен. Ця система прив’язує до цифрової адреси легку для запам’ятовування комбінацію скорочених слів. Простір доменних імен має ієрархічну структуру, схожу на структуру імен каталогів файлової системи. Це означає, що на кожнім рівні такої ієрархії можуть вказуватися імена піддоменів і конкретних комп’ютерів. Першим праворуч указується скорочена назва країни, наступним – імя піддомена і так далі до імені комп’ютера. Слід підкреслити, що доменне ім’я не описує шлях, по якому потрібно передавати повідомлення, а тільки вказує, де знаходиться адресат. Шлях, по якому пересилаються повідомлення, вибирають служби маршрутизації. У загальному випадку існує кілька шляхів, по яких можна доставити повідомлення зазначеному адресату, і відправник незнає, по якому маршрути пересилається повідомлення в конкретному випадку.