08_lk_ei

81

– висхідний, біологічний – вивчення нейронних мереж і еволюційні обчислення, моделюючі інтелектуальну поведінку на основі менших «не інтелектуальних» елементів.

Ця наука пов'язана з психологією, нейрофізіологією, трансгуманізмом та іншими. Як і всі комп'ютерні науки, вона використовує математичний апарат. Особливе значення для неї мають філософія і робототехніка.

Штучний інтелект – дуже молода область досліджень, започаткована 1956 року. Її історичний шлях нагадує синусоїду, кожен «зліт» якої ініціювався деякою новою ідеєю. На сьогодні її розвиток перебуває на «спаді», поступаючись застосуванню уже досягнутих результатів в інших областях науки, промисловості, бізнесі та навіть повсякденному житті.

82

7 МЕРЕЖНІ ТЕХНОЛОГІЇ

У наш час найважливішим застосуванням комп'ютерів стає створення мереж, що забезпечують єдиний інформаційний простір для багатьох користувачів. Особливо наочно цей процес простежується на прикладі всесвітньої комп'ютерної мережі Internet.

Комп'ютерна мережа – сукупність взаємозв'язаних (через канали передачі даних) комп'ютерів, які забезпечують користувачів засобами обміну інформацією і колективного використання ресурсів мережі: апаратних, програмних та інформаційних.

Абоненти мережі – об'єкти, що генерують або споживають інформацію в мережі. Абонентами мережі можуть бути окремі комп'ютери, комп'ютерні комплекси, термінали та ін. Будь-який абонент підключається до станції.

Станція – це апаратура, яка виконує функції, пов'язані з передаванням і прийманням інформації.

Сукупність абонента та станції називають абонентською системою. Враховуючи особливості реалізації абонентських систем на основі ПК, останні також часто називають станціями.

Якщо подати мережу у вигляді графа, то станції будуть знаходитися у вузлах мережі.

Для організації взаємодії абонентів потрібне фізичне передавальне середовище – лінії зв'язку або простір, в якому поширюються електричні сигнали, й апаратура передачі даних. На основі фізичного передавального середовища будується комунікаційна мережа, що забезпечує передачу інформації між абонентськими системами.

7.1 Класифікація комп'ютерних мереж за територіальним розподілом

Класифікація комунікаційних мереж за областю дії враховує географічний район, охоплений мережею та, в меншому ступені, розмір мережі. Виділяються типи:

–персональна мережа (Personal Area Networks – PAN);

–локальні мережі (Local Area Networks – LAN);

–кампусні мережі (Campus Area Networks – CAN);

–міські мережі (Metropolіtan Area Network – MAN);

–глобальні мережі (Wide Area Networks – WAN).

Локальні мережі звичайно займають обсяг одного чи декількох поряд розміщених будинків. Кількість пристроїв, що складають мережу, типово не перевищує декількох тисяч. Загальною практикою є розподілення великих локальних мереж на робочі групи. Малі локальні мережі (10-20 робочих

83

місць) можуть утворювати єдину робочу групу.

Кампусні мережі типово об'єднають декілька локальних мереж і територіально охоплюють декілька міських кварталів, або навіть територію невеликого міста. Прикладами кампусних мереж є корпоративні мережі великих підприємств, операторів зв'язку, навчальних закладів. Кількість задіяних пристроїв може складати десятки тисяч пристроїв, або навіть більше. Загальною рисою локальних та кампусних мереж є наявність єдиної служби підтримки мережі, єдиного адміністративного керування та загальної технічної політики.

Міські мережі установлюються між установами в межах одного або декількох міст, що зв'язують багато локальних обчислювальних мереж.

Глобальні мережі розміщуються на великих географічних просторах. Практично для глобальних мереж не існує обмежень на обсяг. Глобальні мережі об'єднують велику кількість локальних та кампусних мереж. Суттєвою рисою їх є відсутність єдиної адміністративної підпорядкованості. Найкращим прикладом глобальної мережі є Internet.

В доповнення теми слід зазначити спеціальні випадки, коли вказані типи мереж можуть бути скомбіновані. Наприклад, глобальна мережа може надавати середовище для створення корпоративних мереж, що об'єднують дуже віддалені вузли. Існуючі технології віртуальних мереж (про них буде пізніше) забезпечують можливість використання принципів функціонування локальних та корпоративних для комунікацій віддалених об'єктів, з'єднаних через глобальну мережу.

7.2 Топології комп'ютерних мереж

Під топологією (компонуванням, конфігурацією, структурою) комп’ютерної мережі звичайно розуміється фізичне розташування комп’ютерів мережі один щодо іншого та спосіб їх з’єднання лініями зв’язку. Важливо відзначити, що поняття топології ставиться, насамперед, до локальних мереж, у яких структуру зв’язків можна легко простежити. У глобальних мережах структура зв’язків звичайно схована від користувачів і не надто важлива, тому що кожний сеанс зв’язку може виконуватися по своєму власному шляху.

Топологія комп’ютерної мережі відображає структуру зв’язків між її основними функціональними елементами. В залежності від компонентів, що розглядаються, розрізняють фізичну і логічну структури локальних мереж. Фізична структура визначає топологію фізичних з’єднань між комп’ютерами. Логічна структура визначає логічну організацію взаємодії комп’ютерів між собою. Доповнюючи одна одну, фізична та логічна структури дають найповніше уявлення про комп’ютерну мережу.

84

7.2.1 Топологія шини

В цьому випадку комп’ютери з’єднуються один з одним коаксіальним кабелем за схемою “монтажного АБО” (рис. 7.1E). Інформація, що передається від одного комп’ютера мережі іншому, розповсюджується, як правило, в обидві сторони. Основними перевагами такої схеми є дешевизна й простота розводки кабелю приміщеннями, можливість майже миттєвого широкомовного звертання до всіх станцій мережі. Головний недолік спільної шини полягає в її низькій надійності: будь-який дефект кабелю чи якогонебудь із численних роз’ємів повністю паралізує всю мережу. Іншим недоліком спільної шини є її невисока продуктивність, так як при такому способі з’єднання в кожний момент часу тільки один комп’ютер може передавати дані в мережу. Тому пропускна здатність каналу зв’язку завжди поділяється тут між усіма станціями мережі.

Рисунок 7.1 – Топології мереж. A – лінія; B – повнозв’язна; C – зірка; D

– кільце; E – шина; F – дерево.

85

7.2.2 Зіркова топологія

В цьому випадку кожний комп’ютер під’єднується окремим кабелем до спільного пристрою, що знаходиться у центрі мережі, і називається концентратором (рис. 7.1с). У функції концентратора входить направлення інформації, що передається якимось комп’ютером, одному чи усім іншим комп’ютерам мережі. Головна перевага даної топології перед спільною шиною – вища надійність. Пошкодження кабелю стосується лише того комп’ютера, до якого цей кабель приєднаний, і тільки несправність концентратора може вивести з ладу всю мережу. Крім того, концентратор може відігравати роль інтелектуального фільтра інформації, що поступає від різних станцій у мережу, і при необхідності блокувати заборонені адміністратором передачі. До недоліків топології типу зірка відноситься вища вартість мережевого обладнання (вартість концентратора). Крім того, можливості з нарощення кількості станцій у мережі обмежуються кількістю портів концентратора.

7.2.3 Кільцева топологія

В мережах із кільцевою конфігурацією дані передаються по кільцю від одного комп’ютера до іншого, як правило, в одному напрямку (рис. 7.1d). Це мережева топологія, в якій кожна станція має точно два зв'язки з іншими станціями. Якщо комп’ютер розпізнає дані як “свої”, то він копіює їх у свій внутрішній буфер. Оскільки у випадку виходу з ладу мережевого адаптера будь-якої станції переривається канал зв’язку між іншими станціями мережі, даний вид топології використовується в якості логічної топології.

7.2.4 Топологія дерева

Ця мережева топологія з чисто топологічної точки зору схожа на зіркову, в якій окремі периферійні мережеві пристрої можуть передавати до або приймати від тільки одного іншого мережевого пристрою в напрямку до центрального мережевого пристрою (рис. 7.1f). Як і в класичній зірковій топології, окремі мережеві пристрої можуть бути ізольовані від мережі внаслідок ліквідації одного зв'язку (гілки), наприклад, внаслідок аварії на лінії. У мережі з топологією дерева існує один виділений мережевий пристрій, який є коренем дерева.

7.2.5 Топологія сітки

Даний вид топології дістають із топології повного з'єднання шляхом видалення деяких можливих зв’язків. Це мережева топологія, в якій існують

86

щонайменше два комп’ютери з двома або більше шляхами між ними.

7.2.6 Змішана (гібридна) топологія

Це поєднання двох або більшої кількості мережевих топологій. Можна навести приклади, коли дві об'єднані основні мережеві топології не змінюють характеру топології мережі і тому не створюють гібридної мережі. Наприклад, сполучення мереж із топологією дерева дає мережу з такою ж топологією. Тому гібридна топологія мережі виникає тільки тоді, коли сполучені дві мережі з основними топологіями дають у результаті мережу, топологія якої не відповідає жодному з означень основних топологій. Наприклад, дві мережі із зірковою топологією при об'єднанні утворюють мережу з гібридною топологією. Гібридна топологія мережі виникає також при сполученні мереж із різними видами топологій.

7.2.7 Топологія подвійного кільця

Мережами з такою конфігурацією є мережі FDDI. Вони відрізняються вбудованою надлишковістю, яка забезпечує захист від системних відмов: основне кільце служить для передавання даних, а допоміжне кільце – для передавання управляючих сигналів. Існує можливість передавання даних по обох кільцях у протилежних напрямках у випадку відсутності обривів кабелю. Якщо ж трапляється обрив кабелю або одна зі станцій виходить із ладу основне кільце об’єднується з допоміжним, знову утворюючи єдине кільце. Цей режим роботи мережі називається завертанням кілець.

7.2.8 Лінійна (ланцюгова) топологія

Це топологія, у якій кожний комп’ютер з'єднаний із попереднім та наступним відносно себе (рис. 7.1A). Виникає з кільцевої при видаленні однієї гілки. Часом трактується як ідентично до шини.

7.3 Класифікація комп'ютерних мереж за функціональною взаємодією

Основне призначення будь-якої комп'ютерної мережі, в тому числі локальної, – надання інформаційних та обчислювальних ресурсів підключеним до неї користувачам. З цієї точки зору локальну комп'ютерну мережу можна розглядати як сукупність серверів і робочих станцій.

87

7.3.1 Клієнт-серверна архітектура

Архітектура клієнт-сервер є одним із архітектурних шаблонів програмного забезпечення та є домінуючою концепцією у створенні розподілених мережних застосувань і передбачає взаємодію та обмін даними між ними. Вона передбачає такі основні компоненти:

–набір серверів, які надають інформацію або інші послуги програмам, які звертаються до них;

–набір клієнтів, які використовують сервіси, що надаються серверами;

–мережа, яка забезпечує взаємодію між клієнтами та серверами. Сервери є незалежними один від одного. Клієнти також функціонують

паралельно і незалежно один від одного. Немає жорсткої прив'язки клієнтів до серверів. Більш ніж типовою є ситуація, коли один сервер одночасно обробляє запити від різних клієнтів; з другого боку, клієнт може звертатися то до одного сервера, то до іншого. Клієнти мають знати про доступні сервери, але можуть не мати жодного уявлення про існування інших клієнтів.

Сервер – це комп'ютер, підключений до мережі, що забезпечує її користувачів певними послугами.

Ці послуги часто називають мережними ресурсами, що розділяються, особливо якщо йдеться про дискову й оперативну пам'ять сервера, про підключені до нього пристрої. Сервери можуть здійснювати збереження даних, управління базами даних, віддалене оброблення і друкування даних та інші функції. Сервер – джерело ресурсів мережі.

Робоча станція – це ПК, підключений до мережі, через який користувач дістає доступ до її ресурсів.

Робоча станція мережі функціонує як у мережному, так і в локальному режимі. Вона оснащується власною ОС, забезпечує користувача базовим набором інструментів для розв'язання прикладних задач. Робочі станції призначені для інтерактивної роботи користувача.

Найчастіше в локальній комп'ютерній мережі використовують файловий сервер. Він керує ресурсами мережі, забезпечуючи доступ до них з інших комп'ютерів мережі – робочих станцій. Основним ресурсом, що надається користувачам у спільне користування, є дискова пам'ять файлового сервера. Розділяються й інші ресурси файлового сервера, наприклад підключений до нього принтер. Тому як робочі станції можна використовувати відносно дешеві

Комп'ютери, що не мають принтера й іноді навіть жорсткого диска. Якщо основна функція сервера — спільне використання принтера, то його називають принт-сервером. Можуть також бути модемні сервери та ін.

Файл-сервер – це комп'ютер з великою ємністю дискової та оперативної пам'яті.

88

Переваги

–Уможливлює, у більшості випадків, розподіл функцій обчислювальної системи між декількома незалежними комп'ютерами в мережі. Це дозволяє спростити обслуговування обчислювальної системи. Зокрема, заміна, ремонт, модернізація або переміщення сервера не торкаються клієнтів.

–Усі дані зберігаються на сервері, який, як правило, захищений набагато краще більшості клієнтів. На сервері простіше забезпечити контроль повноважень, щоб дозволяти доступ до даних тільки клієнтів з відповідними правами доступу.

–Дозволяє об'єднати різні клієнти. Використовувати ресурси одного сервера часто можуть клієнти з різними апаратними платформами, операційними системами й т.п..

Недоліки

–Непрацездатність сервера може зробити непрацездатної всю обчислювальну мережу.

–Підтримка роботи даної системи вимагає окремого фахівця - системного адміністратора.

–Висока вартість обладнання.

7.3.2 Однорангова комп'ютерна мережа

У такій мережі немає єдиного центру керування взаємодією робочих станцій та єдиного пристрою для збереження даних. Мережну ОС розподілено між усіма робочими станціями. Кожна станція мережі може виконувати функції як клієнта, так і сервера. Вона може обслуговувати запити від інших робочих станцій і спрямовувати свої запити на обслуговування в мережу. Користувачеві мережі можуть бути доступні всі пристрої, підключені до інших станцій (диски, принтери).

Достоїнства однорангової комп'ютерної мережі – низька вартість і висока надійність. Недоліками її є:

– залежність ефективності роботи від кількості станцій;

–складність керування мережею;

–складність забезпечення захисту інформації;

–труднощі обновлення і зміни програмного забезпечення станцій.

7.4 Модель OSI

Модель OSI (Open Systems Interconnection Reference Model – модель взаємодії відкритих систем) - абстрактна модель для мережних комунікацій і розробки мережевих протоколів. Представляє рівневий підхід до мережі. Кожен рівень обслуговує свою частину процесу взаємодії. Завдяки такій

89

структурі спільна робота мережного обладнання й програмного забезпечення стає набагато простішою й зрозумілішою.

Рівні моделі OSI

1)Прикладний рівень (Application layer)

2)Рівень відображення(Presentation layer)

3)Сеансовий рівень (Session layer)

4)Транспортний рівень (Transport layer)

5)Мережевий рівень (Network layer)

6)Канальний рівень (Data Link layer)

7)Фізичний рівень (Physical layer)

7.5 Мережне обладнання

7.5.1 Активне мережне обладнання

Під цією назвою мається на увазі обладнання, за яким йде деяка "інтелектуальна" особливість. Тобто маршрутизатор, комутатор (світч) тощо, є активним мережним обладнанням. Напроти – повторювач (репітер) і концентратор (хаб) не є активним, тому що просто повторюють електричний сигнал для збільшення відстані з'єднання або топологічного розгалуження і нічого "інтелектуального" собою не представляють. Але керовані хаби ставляться до активного мережного обладнання, тому що можуть бути наділені якоюсь "інтелектуальною особливістю".

7.5.2 Пасивне мережне обладнання

Під пасивним мережним устаткуванням мається на увазі обладнання, не наділене "інтелектуальними" особливостями. Наприклад – кабельна система: кабель (коаксіальний і кручена пара (UTP/STP)), вилка/розетка (RG58, RJ45, RJ11, GG45), повторювач (репітер), патч-панель, концентратор (хаб), балун (balun) для коаксіальних кабелів (RG-58) та інш. Також, до пасивного обладнання можна віднести монтажні шафи і стійки, телекомунікаційні шафи. Монтажні шафи розділяють на: типові, спеціалізовані й антивандальні.

90

8 ЗАСТОСУВАННЯ ІНТЕРНЕТ В ЕКОНОМІЦІ

Інтернет (Internet) – 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 Wide Web – WWW) та електронна пошта.

8.1 Протоколи Інтернет

В даному випадку протокол – це спосіб взаємодії, обміну даними між комп'ютерами при роботі у мережі. Щоб різні комп'ютери могли разом працювати, вони повинні «розмовляти однією мовою», тобто використовувати однакові протоколи. Сукупність цих протоколів називають стеком протоколів TCP/IP.

Ethernet - мережний протокол для передачі даних по кабелю - кручена

пара

ІP – Іnternet Protocol – протокол, який надає адресний простір для міжмережевих взаємодій і керує маршрутизацією пакетів даних по мережах.

ARP – Address Resolutіon Protocol - протокол, який допомагає мережним пристроям визначати ІP адреси.

TCP – Transmіssіon Control Protocol – призначений для досягнення максимально можливого розміру пакета і настроювання параметрів передачі (висока надійність).

UDP – User Datagram Protocol – те ж що і TCP але з меншою надійністю. FTP – Fіle Transfer Protocol – протокол передачі файлів.

HTTP – Hypertext Transfer Protocol – протокол для передачі гіпертексту (організація WWW).

DNS – Domaіn Namіng Servіce - для перетворення числових ІP-адрес в імена

Протоколи електронної пошти.

SMTP – Sіmple Maіl Transport Protocol – для обміну поштою між серверами.

POP – Post Offіce Protocol - для обробки (текстових) повідомлень. ІMAP – Іnternet Maіl Access Protocol – для обробки (текстових)

повідомлень (новий).