3. Комп’ютерні мережі

Комп’ютерна мережа (англ. computer network, від net – мережа, і work – робота) – система зв’язку між двома або більше комп’ютерами. За довжиною поділяється на локальну (англ. local area network – LAN) та глобальну (англ. wide area network – WAN). Довжина локальної мережі становить приблизно 100 – 150 м. Використовується в офісах. Сфера дії глобальної мережі – земна куля.

Комп’ютерна мережа складається з трьох компонент:

1. мережі передачі даних (канали передачі даних і засобів комутації);

2. комп’ютерів, взаємопов’язаних мережею передачі даних;

3. мережевого програмного забезпечення.

Користувачі комп’ютерної мережі мають можливість спільно використовувати її програмні, технічні, інформаційні та організаційні ресурси.

Комп’ютерна мережа становить сукупність вузлів (комп’ютерів, робочих станцій та ін.) і з’єднувальних їх гілок.

Гілка мережі – це шлях, яким з’єднані два суміжні вузли.

Є три типи вузлів мережі:

1. кінцевий – розміщений у кінці тільки однієї гілки;

2. проміжний – розташований на кінцівках більше ніж однієї гілки;

3. суміжний – такі вузли з’єднані хоча б одним шляхом, який не містить жодних інших вузлів.

Комп’ютери можуть об’єднуватися мережу різними способами. Спосіб об’єднання комп’ютерів у мережу називається її топологією.

Найпоширеніші такі види топології:

• лінійна мережа, що містить тільки два кінцеві вузли, будь-яку кількість проміжних вузлів і має тільки один шлях між будь-якими двома вузлами;

• кільцева мережа, в якій до кожного вузла приєднано дві і тільки дві гілки;

• деревовидна мережа, що містить більше ніж два кінцеві вузли і хоча б два проміжні вузли, і в якій між двома вузлами є тільки один шлях;

• зіркоподібна мережа, в якій є тільки один проміжний вузол;

• клітинчата мережа, яка містить хоча б два вузли, що мають два або більше шляхів між ними;

• повністю зв’язана мережа, в якій є гілка між будь-якими двома вузлами.

Важлива характеристика комп’ютерної мережі – її архітектура.

Архітектура мережі – це реалізована структура мережі передачі даних, яка визначає її топологію, склад пристроїв і правила їх взаємодії у мережі. В межах архітектури мережі розглядаються питання кодування інформації, її адресації та передачі, управління потоками повідомлень, контролю помилок та аналізу роботи мережі в аварійних ситуаціях і при погіршенні характеристик.

Приклади архітектур:

Ethernet (англ. ether – ефір) – усі станції мережі можуть приймати усі повідомлення. Топологія лінійна або зіркоподібна.

Token Ring – естафетна кільцева мережа з передаванням маркера.

FDDI (fiber distributed data interface) - мережева архітектура високошвидкісної передачі даних оптико волоконними лініями.

АТМ (asynchronous transfer mode) – передача цифрових даних, відеоінформації та голосу одними і тими самими лініями. Лінії зв’язку оптичні.

Arcnet (attached resource computer network – комп’ютерна мережа з’єднаних ресурсів ) – мережа широкого мовлення. Фізична топологія – дерево. Швидкість передачі даних 2,5 Мбіт/сек.

Token Ring – кільцева мережа, в якій принцип передачі даних ґрунтується на тому, що кожен вузол кільця очікує приходу певної короткої унікальної послідовності бітів – маркера – з суміжного попереднього вузла. Отримання маркера вказує на те, що можна передавати повідомлення з цього вузла далі по ходу потоку. Швидкість передачі даних 4 або 16 Мбіт/сек.

Локальні мережі

В локальних мережах часто використовується ІР-протокол. Комп’ютерам у локальній мережі надаються спеціальні адреси: 10.0.0.0–10.255.255,172.16.0.0–172.31.255.255,192.168.0.0–192.168.255.255.

Мережеві пристрої

Для створення комп’ютерних мереж використовується спеціальне обладнання, а саме:

• мережеві кабелі. Вони можуть бути коаксіальними, оптико волоконними, витою парою;

• конектори – з’єднувачі для підключення кабелів до комп’ютера;

• мережеві інтерфейсні адаптери для приймання і передачі даних. Згідно з визначеним протоколом вони управляють доступом до середовища передачі даних, розміщуються в системних блоках комп’ютерів, які підключені до мережі. До роз’ємів адаптерів підключається мережевий кабель;

• трансивери, що підвищують рівень якості передачі даних по кабелю, відповідають за приймання сигналів з мережі і виявлення конфліктів;

• хаби (концентратори) і комутуючі хаби (комутатори), які розширюють топологічні, функціональні та швидкісні можливості комп’ютерних мереж. Хаб з набором різноманітних портів дає змогу поєднати сегменти мереж з різними кабельними системами. До порту хаба можна підключати як окремий вузол мережі, так інший хаб або сегмент кабелю;

• повторювачі (репітери), що підсилюють сигнали, які передаються по кабелю за його великої довжини.

Для зв’язку локальних мереж між собою використовуються такі пристрої, що розрізняються за призначенням і можливостями:

• міст (англ. bridge) – зв’язує дві локальні мережі. Передає дані між мережами у пакетному вигляді, не проводячи в них жодних змін. Мости можуть відфільтровувати пакети, охороняючи всю мережу від локальних потоків даних і пропускаючи на зовні тільки ті дані, які призначені для інших сегментів мережі;

• маршрутизатор (англ. router), що з’єднує мережі зі спільним протоколом більш ефективно, ніж міст. Дає змогу, наприклад, поділяти великі повідомлення на маленькі частини, тим самим забезпечуючи взаємодію локальних мереж з різними розмірами пакетів. Маршрутизатор може пересилати пакети на конкретну адресу (мости тільки відфільтровують непотрібні пакети), вибирати кращий шлях для проходження пакета та ін.;

• мостовий маршрутизатор (англ. brouter), це гібрид моста і маршрутизатора, який спочатку намагається виконати маршрутизацію, де це тільки можливо, а потім, у разі невдачі, переходить у режим мосту;

• шлюз (англ. gateway), на відміну від мосту, застосовується у випадках, коли мережі мають різні протоколи. Повідомлення, які надійшли до шлюзу від однієї мережі, перетворюються в інші повідомлення, що відповідають вимогам вже наступної мережі. Таким чином, шлюзи не тільки єднають мережі, а й дозволяють їм працювати як єдина мережа.

Глобальні мережі. Мережа Інтернет

Інтернет (англ. Internet) – всесвітня система добровільно об’єднаних комп’ютерних мереж, побудована на використанні унікальних адрес (протокол ІР) і маршрутизації пакетів даних (протокол ТСР).

Протокол – це правила, за якими комп’ютери обмінюються даними при роботі в мережі. Дані поділяються на частини, які називаються «пакетами», і у такому вигляді передаються по мережі. Пристрої, котрі розрізняють адреси і знають, куди спрямовувати дані, мають назву «маршрутизатори».

Протокол ІР був спеціально створений незалежним стосовно фізичної реалізації каналів зв’язку. Він створює єдиний простір адрес у межах земної кулі, проте в кожній окремій мережі може існувати і власний підпростір адрес.

Систему протоколів Інтернету називають стеком протоколів ТСР/ІР.

Отже, Інтернет – це система мереж, в якій можуть реалізовуватися певні сервіси.

Нині до найпопулярніших сервісів Інтернету належать такі, як:

• всесвітня павутина (www),

• веб-форуми,

• блоги,

• вікі-проекти (зокрема Вікіпедія),

• інтернет-магазини,

• інтернет-аукціони,

• електронна пошта,

• списки розсилання,

• групи новин, мережі обміну файлами,

• електронні платіжні системи,

• інтернет-радіо,

• інтернет-телебачення,

• ІР-телефонія,

• месенджери,

• FTP-сервери,

• веб-чати,

• пошукові системи,

• інтернет-реклама,

• віддалені термінали та ін.