Шановний читачу !

Мета підручника, який Ви тримаєте у руках - викласти основи курсу "Комп 'ютернімережі" відповідно до програми Міністерства освіти та науки України. Поряд з теоретичним матеріалом, книга містить лабо­раторні вправи та питання для самоконтролю.

Підручник складається з чотирьох частин. У першій частині наведе­но класифікацію комп 'ютерних мереж:, головні архітектурні принципи їх побудови. Наведено відомості про найбільш популярні середовища пе­редавання даних, їхні параметри та обмеження. Завершується перша частина розповіддю про сигнали та коди комп 'ютерних мереж.

Друга частина підручника присвячена технологіям інтерфейсних, ло­кальних та глобальних мереж:. Ці технології, як правило, охоплюють про­токоли фізичного та канального рівнів еталонної моделі взаємодії від­критих систем. У другій частині детально описані інтерфейсні, локальг. та глобальні, безпровідні, домашні мережі. Окремий розділ присвячене об 'єднанню мереж:, технологіям комутації.

У третій частині підручника описані мережі протокольного стеку TCP/IP. Наведені принципи побудови, детально розглянуті головні про­токоли. Детально описано базові сервіси мережі TCP/IP.

Четверта частина присвячена інформаційним технологіям комп 'ю-терних мереж:. Розглянуто архітектури мережевих обчислень, техно­логії групової роботи, XML технології.

Через обмеженість обсягу підручника багато важливих питань зали­шилося поза увагою. За більш детальною інформацією звертайтеся до першоджерел - стандартів, технічних журналів.

ВСТУП ДО МЕРЕЖЕВИХ ТЕХНОЛОГІЙ (ІСТОРІЯ, ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА)

1.1. Історія розвитку телекомунікаційних технологій

З глибокої давнини люди намагалися організувати швидке переда­вання повідомлень на велику відстань. Історія технологій знає такі за­соби як ^том-томи, ^димовіта ^семафорні телеграфи, ^сигнальні вогні. Значну роль у задоволенні суспільної потреби у передаванні інформації відіграла пошта.

Безпосереднім провісником появи комп'ютерних мереж XX-того та XXI ст. були, народжені індустріальною революцією, телеграфна та телефонна мережі XIX ст.

Поява перших комп'ютерів у 40 - 50-х рр. створила потребу у реалі­зації деяких вирішень з телеопрацювання даних. На той час більшість комп'ютерів були великими комп'ютерами (таіп/гатез). Для ефектив­ного використання їх ресурсів виникла потреба пов'язувати комп'ютери з декількома терміналами. Термінали відігравали роль пристроїв вводу -виводу даних і предствляли собою прості монохромні дисплеї з клавіату­рою, без жодного інтелекту. Не дивно, що їх називали "тупими терміна­лами" (йитЬ Іегтіпаїз), Термінальні комплекси працювали у режимі роз­поділу часу центрального процесу великого комп'ютера - кожному тер­міналу по-черзі виділявся квант часу центргільного процесора.

Перші термінальні комплекси мали суттєві недоліки.

^ По-перше^ центральний процесор перевантажувався комунікацій­ними функціями, які ефективніше міг би виконувати інший, спеціалізо­ваний процесор

Ч> По- друге, пропускна здатність каналу зв'язку, що з'єднувала тер­мінали з комп'ютером використовувалася неефективно. Поодинокі тер-

мінали не створювали великих інформацій­них потоків і канали зв'язку у значній мірі простоювали. Ця не­ефективність мала особливе значення у випадку приєднання віддаленого терміналу з використанням до­рогих каналів існую­чої телефонної мережі. Для більш ефек­тивного використан­ня центральних про­цесорів були ство-

— яг — ./

рені спеціалізовані на виконанні комунікаційних функцій фронтальні процесори. Для більш ефективного використання каналів зв'язку з'яви­лися мультиплексери - пристрої, що збирали інформаційні потоки з де­кількох терміналів для передавання їх в одному каналі зв'язку (рис. 1.2).

WI1 ІВ >IJKy yjJUU. !.£,).

Важливим ета­пом у розвитку мережевих техно­логій були роботи зі створення ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network), яка і була першою глобальною мере­жею з комутацією пакетів і пізніше

стала основою Internet. Роботи над цією мережею

проводилася на замовлення Агентства з перспективних оборонних дос­

ліджень США (DARPA - Defence Advanced Research Projects Agency). Роботи над цим проектом розпочалися у 1969 р. і в результаті була по­будована мережа, що з'єднувала декілька університетів, розташованих на території США. Протягом 70-х та 80-х pp. дослідницька мережа ARPANET стала полігоном для відпрацювання більшості базових ме­режевих технологій.

Поява у 80-х pp. мікропроцесорів та персональних комп'ютерів (ПК) поставила задачу сумісного використання даних та периферійних при­строїв для групи окремих ПК. Вже у 80-х pp. з'явилися перші проекти локальних мереж, що вирішували цю задачу, часто на базі АТС підприє­мства чи організації. Водночас, почалася розробка окремих комерцій­них продуктів для локальних мереж та локальних мережевих технологій.

У наслідок еволюції глобальна комп'ютерна мережа набула сучас­ного вигляду (рис. 1.3). Тепер вона має не один, а багато процесорів, розміщених на численних серверах та комунікаційну мережу, що скла­дається з багатьох вузлів, об'єднаних магістральними каналами зв'яз­ку. Кожен вузол мережі - це спеціалізований по виконанню мережевих

j *_>і __ у _І^-—_Іт

функцій комп'ю­тер (маршрутиза-тор або комута­тор). Поняття терміналу мережі значно розшири­лося - тепер це пристрій мережі, який використо­вує мережеві сер­віси. Наприклад, мережевими тер­міналами можуть бути персональні та кишенькові комп'ютери, мобільні телефо­ни, навіть побу-

тові пристрої, що приєднані до Internet.

Важливою віхою у розвитку мережевих технологій стала поява World Wide Web. Передісторією WWW був проект ENQUIRE, розроблений Тимом Бернерсом Ли (Tim Berners-Lee) у Європейській Агенції з Ядер­них Досліджень (CERN - European Organization for Nuclear Research). Одним з мотивів цього першого проекту було вирішення реальної прак­тичної задачі з полегшення доступу до літературних джерел, розташо­ваних на різних серверах CERN. Розроблена система значно відрізня­лася від сьогоднішньої Web, але в неї було закладено базові принципи. Роботи над більш формальним проектом по створенню web почалися в 1991 p., a 6 серпня 1991 р. почав функціювати перший доступний сервіс web. Власне цей день прийнято вважати днем народження web. Роль створення та подальшого розвитку web для формування сучасного інформаційного суспільства та розвитку людства важко переоцінити. За свої застуги перед людством Тим Бернерс Ли отримав лицарський титул від англійської королеви Єлизавети II, його досягнення були при­рівняні до досягнень Альберта Ейнштейна.

На сьогоднішній день Тим Бернерс Ли є головою міжнародної орган-ізацї World Wide Web Consortium (W3C), що займається розробкою стандартів для web. Водночас, він працює у лабораторії MIT (Laboratory for Computer Science) над web наступної генерації - семантичним web.

Одним з найважливіших принципів, покладених в основу web була його відкритість та безкоштовність - було прийнято рішення, що web буде основано на непатентованих та безкоштовних технологіях, а та­кож вільному, без дискримінації доступі до всіх інформаційних ресурсів для всіх людей.

У ході еволюції мережевих технологій суттєвих змін зазнали і моделі організації обчислень. Розрізняють:

• централізовану модель обчислень;

• розподілені обчислення;

• кооперативні (коллаборативні) обчислення.

#Централізовані обчислення були найбільш популярні на ранніх ста­діях розвитку комп'ютерних мереж. Для великих комп'ютерів завдання готувалися на перфокартах і виконувалися централізовано, одним па­кетом. З появою термінальних комплексів центром виконання програм також залишився окремий комп'ютер.

* Розподілені обчислення з'явилися з моменту появи локальних ме­реж та персональних комп'ютерів у 80-х pp. та залишаються популяр­ними до цього часу. Використання розподіленого інтелекту дозволило окремим незалежним комп'ютерам сумісно використовувати ресурси та надавати один одному різноманітні сервіси.

^Кооперативна модель обчислень дозволяє сумісно використовува­ти не тільки ресурси чи сервіси, але й процесорний час (процесорні потужності). Так, одна програма може породжувати та виконувати про­цеси на декількох різних комп'ютерах. Багато сучасного програмного забезпечення підтримують кооперативні обчислення.

На сьогодняшній день поряд з розвитком інших мережевих техно­логій особливо швидко розвиваються мобільні технології та безпровідні мережі. Девізом таких мереж став зручний доступ до ресурсів інтернет в довільний час і з довільного місця Земної' кулі.