125 Кібербезпека / Магістр (вступні питання)

В більшості випадків, сучасні спеціалізовані комп‘ютерні системи є вбудованими та реалізованими у вигляді НВІС як системи на кристалі (СНК).

СНК – system on chip(SoC). Завдяки реалізації СКС у вигляді НВІС досягається наступних характеристик:

-Низька вартість при великих тиражах;

-Низьке споживання;

-Малий розмір;

-Висока продуктивність.

КОМП'ЮТЕРНІ МЕРЕЖІ

27. Комп’ютерні мережі, основні визначення та поняття

самі комп'ютери різного функціонального призначення і мережеве обладнання.

Для передачі інформації можуть бути використані різні фізичні явища, як

правило — різні види електричних сигналів чи електромагнітного

випромінювання. Середовищами передавання у комп'ютерних мережах можуть бути телефонні кабелі, та спеціальні мережеві кабелі: коаксіальні кабелі, виті пари, волоконно-оптичні кабелі, радіохвилі, світлові сигнали.

Мережева модель OSI (ЕМВОС) (базова еталонна модель взаємодії відкритих систем, англ. Open Systems Interconnection Basic Reference Model,

1978 р.) — абстрактна мережева модель для комунікацій і розробки мережевих протоколів.

Будь-який протокол моделі OSI повинен взаємодіяти або з протоколами свого рівня, або з протоколами на одиницю вище або нижче за свій рівень.

Взаємодії з протоколами свого рівня називаються горизонтальними, а з рівнями на одиницю вище або нижче — вертикальними. Будь-який протокол моделі OSI

може виконувати лише функції свого рівня і не може виконувати функцій іншого рівня, що не виконується в протоколах альтернативних моделей.

Призначення комп‘ютерних мереж

Доступ до інформації — доступ до місць концентрування інформації (HTTP-, FTP-сервери, сервери баз даних).

Сигналізація (електронна пошта, сервіси коротких повідомлень

(ICQ)),

Сумісне використання технічних ресурсів (мережні принтери,

сховища даних, сервери застосунків).

Розподілення навантаження (кластеризація, розпаралелювання).

Віддалене керування (моніторинг, віддалене виконання процесів)

Забезпечення надійності (кластеризація, резервування (пристроїв та

каналів))

Топології комп‘ютерних мереж Комунікаційні мережі можуть класифікуватися також

за топологією з'єднання пристроїв. Базовими є такі топології:

шинна

кільце

зірка

комбінована

При використанні шинної топології пристрої мережі з'єднані таким чином, що дані, які передаються між будь-якою парою пристроїв є доступні для всіх інших пристроїв мережі. Визначення, якому саме пристрою та звідки виконується передача, забезпечується шляхом аналізу даних, що передаються всіма пристроями мережі. Надзвичайно проста, але й найменш ефективна топологія. Прикладом мережі з шинною топологією є загально відомий стандарт Ethernet.

В мережі з топологією кільця дані передаються в одному напрямку.

Деякі реалізації кільцевих мереж є дещо ефективнішими за шинні мережі

(наприклад, ранні реалізації стандарту Token Ring були приблизно в 1,5 рази ефективніші за Ethernet), але взагалі це топології близького рівня. В обох типах у кожен момент часу дані можуть передаватися лише між однією парою пристроїв.

Зіркоподібні мережі мають у складі обов'язковий службовий елемент — комутатор. Комутатор не бере участі у комунікаціях безпосередньо, але забезпечує зв'язок між будь-якою парою пристроїв, які потребують комунікації.

Складність та ефективність комутатора значною мірою визначає ефективність всієї мережі.

Характерною рисою розглянутих типів є можливість їх типового застосування на обмеженій території, оскільки зростання довжини комунікаційних каналів призводить до зниження їхньої ефективності та зростання ціни. Наприклад, декілька локальних мереж робочих груп, створених згідно з шинною топологією, можуть бути з'єднані за топологією зорі, а

підключення до всесвітньої мережі Internet в найпоширеніших випадках виконується за стільниковою топологією.

Технології

Технологія ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line — Асиметрична цифрова абонентська лінія) входить до числа технологій високошвидкісної передачі даних, відомих як технології DSL (Digital Subscriber Line — Цифрова абонентська лінія) що мають загальне позначення xDSL.

Технологія VDSL (Very high bitrate Digital Subscriber Line —

надвисокошвидкісна цифрова абонентська лінія) є найбільш високошвидкісною технологією xDSL.Вона забезпечує швидкість передачі даних «низхідного» потоку в межах від 13 до 54 Мбіт/с, а швидкість передачі даних «висхідного» потоку в межах від 1,5 до 33 Мбіт/с, причому по одній витій парі телефонних дротів. Технологія VDSL може розглядатися як економічно ефективна альтернатива прокладенню волоконно-оптичного кабелю до кінцевого користувача. Проте, максимальна відстань передачі даних для цієї технології становить від 300 до 1700 метрів.

Існує також симетричний варіант VDSL (до 33 Мбіт/с в кожному напрямі). Технологія VDSL може використовуватися з тими ж цілями, що і

ADSL (використовувати паралельно телефонну лінію для високошвидкісної передачі даних і традиційного телефонного зв'язку).

Технологія IDSL (ISDN Digital Subscriber Line — цифрова абонентська лінія IDSN) забезпечує повністю дуплексну передачу даних на швидкості до

144 Кбіт/с. На відміну від ADSL можливості IDSL обмежуються лише передачею даних. Технологія HomePNA 1.0 (1 Мбіт/с) використовує метод

IEEE 802.3 CSMA/CD (Ethernet) доступу до середовища передачі. Смуга пропускання сигналу розташована в межах від 5,5 Мгц до 9.5 Мгц, що дозволяє не впливати на роботу ADSL і VDSL — пристроїв і телефонів. У HomePNA

застосовується багатократне кодування одиничного бітового імпульсу.

Усередині кожного мережевого інтерфейсу коло приймача адаптується до різних рівнів перешкод, які можуть виникнути в лінії. На додаток до цього передавальний вузол може варіювати рівень сигналу. Приймаючий і передавальний термінали постійно контролюють умови проходження сигналу і підстроюють свої параметри під ці умови. Саме ця адаптивність дозволила істотно понизити вимоги до середовища передачі. По суті, технологія HPNA —

це мегабітний Ethernet, що працює по телефонних дротах. Це дозволяє використовувати велику кількість Ethernet — сумісних програм, драйверів,

застосунків і устаткування.

Технологія PON (Passive Optical Networks) пасивні оптичні мережі або оптичні мережі з пасивним розподілом — це оптична кабельна система з топологією дерева, що використовує пасивні оптичні розгалужувачі 1:n. Між центральним вузлом і віддалені абонентськими вузлами створюється повністю пасивна оптична мережа, що має топологію дерева. У проміжних вузлах дерева розміщуються пасивні оптичні розгалужувачі, що роздають загальний сигнал джерела на багато абонентських приймачів. Висхідні потоки від абонентів йдуть по зворотному каналу з використанням протоколу множинного доступу з тимчасовим розділенням (TDMA).

Технологія MPLS (Multiprotocol Label Switching) — мультипротокольна комутація на основі міток, розроблена комітетом IETF, з'явилася в результаті злиття різних фірмових механізмів, таких, як IP Switching (Ipsilon Networks), Tag Switching (Cisco Systems), Aris (IBM) і Cell Switch Router (Toshiba). В її основі лежить принцип відображення мережевих адрес на спеціальні мітки, які

можуть використовуватися для маршрутизації пакетів. У архітектурі MPLS

зібрані найвдаліші елементи всіх згаданих фірмових механізмів, і завдяки зусиллям IETF і компаній, зацікавлених в швидкому просуванні даної технології на ринку, вона перетворилася на стандарт Internet.

28.Узагальнена структура та функції комп’ютерних мереж

Визначення і функції Під архітектурою будемо розуміти сукупність принципів і правил

у відповідності з якими будуються обчислювальні системи різних видів.

Розглядаючи питання архітектури комп'ютерних мереж (КМ),

насамперед, необхідно визначити їх призначення та область застосування. Так основним призначенням комп'ютерної мережі є надання великому числу користувачів одночасного доступу до її обчислювальних ресурсів. Виходячи з цього, комп'ютерна мережа може бути визначена як система розподіленої обробки інформації, що складається з комп'ютерів, територіально-

розосереджених і взаємодіючих між собою за допомогою засобів зв'язку. Комп'ютери, що входять до складу мережі, виконують досить широке коло функцій, основними серед яких є:

-організація доступу до мережі;

-управління передачею інформації;

-надання обчислювальних ресурсів і послуг абонентам

мережі.

Відповідно до цього по функціональній ознаці всю безліч систем КМ можна розділити на абонентські, комутаційні і головні (Host) підсистеми.

Абонентська підсистема являє собою комп'ютер, орієнтований на роботу в складі КМ і забезпечує користувачам доступ до її обчислювальних ресурсів.

Комутаційні підсистеми є вузлами комутації мережі передачі даних і забезпечують організацію складових каналів передачі даних між абонентським підсистемами. Як керуючі елементи вузлів комутації

В залежності від основної класифікаційної ознаки покриття території всі КМ поділяють на групи:

-Локальні (Local Area Network);

-Глобальні (Wide Area Network);

-Регіональні (Metropolitain Area Network);

-Корпоративні КМ.

Локальні КМ за покриттям території є найменшими з перелічених. Найчастіше вони займають простір протяжністю в кілька кілометрів і поєднують абонентські підсистеми розташовані в кількох приміщенням чи корпусах. Прикладом такої мережі може бути локальна мережа ІКІТ, інших структурних підрозділів Академії народного господарства.

Глобальні КМ за покриттям є найбільшими і розташовуються на одного чи навіть кількох континентів. Такі мережі об‘єднують між собою як окремі абонентські підсистеми, так локальні мережі. Приклад – всесвітня мережа Internet.

Регіональні КМ покривають територію міста, регіону, країни.

Приклад – українська глобальна мережа URAN.

Останнім часом швидкими темпами розвиваються корпоративні КМ. Вони поєднують розрізнені локальні мережі підрозділів підприємств та корпорацій, навчальних закладів. Приклад – проект корпоративної КМ ТАНГ.

2. Еталонна модель взаємодії відкритих систем Еталонна модель взаємодії відкритих систем, або модель зв'язку

відкритих систем, або Open System Interconnection (OSI) — семирівнева логічна модель роботи КМ. Модель OSI являє собою групу протоколів чи правил зв'язку, організованих у сім рівнів (рис.2). Ці рівні пов'язують прикладні процеси, розміщені на верхньому рівні, з фізичним середовищем передавання,

що розташоване на нижчому рівні. Кожен рівень OSI виконує визначену функцію по передачі даних і базується на основі нижчого рівня. Хоча вони повинні працювати в строгій черговості, але кожний з рівнів допускає кілька варіантів. Перші три рівні OSI — фізичний, канальний, мережний відносяться

деактивації фізичних з'єднань при побітовому передаванні між канальними об'єктами‖. Для КМ фізичний рівень забезпечує інтерфейс між ПК, що бере

(беруть) участь у взаємодії, та середовищем передавання дискретних сигналів.

Фізичний рівень через інтерфейс керує потоком даних.

Другий рівень – канальний рівень відкритих КМ формує з даних,

що передаються на фізичному рівні, так звані кадри або послідовності кадрів.

На цьому рівні здійснюється також керування доступом до середовища передачі даних, яке використовується кількома ПК.

Канальний рівень КМ долає обмеження, властиві фізичним ланцюгам, а також визначає та по змозі усуває помилки, що їх допущено у процесі передавання даних за рахунок замаскованих недоліків якості передавання. Канальний рівень дає змогу мережному рівню регулювати взаємозв'язки комунікацій у фізичних середовищах (у середині фізичного рівня).

Третій рівень – мережний рівень відкритих КМ реалізує додаткові функції маршрутизації для того, щоб ―кадри‖ канального рівня були прозорі (доступні) для різноманітного мережного обладнання, засобів передавання та доступу.

Четвертий рівень – транспортний рівень відкритих КМ відповідає за прозоре передавання інформації надійним та економічно вигідним способом між об‘єктами (ПК) сеансового рівня. Транспортний рівень звільняє об‘єкти сеансового рівня від проблем реального транспортування даних. Він також оптимізує послуги мережі з метою досягнення мінімального рівня вартості експлуатаційних характеристик та відповідає за цілісність даних, що передаються в мережі. Функції транспортного рівня містять наскрізне послідовне керування, наскрізне керування потоком, знаходження та виправлення помилок, поточний контроль якості послуг.

П'ятий рівень – сеансовий рівень відкритих КМ відповідає за взаємодію та підтримку діалогу між процесами певного типу. Логічна асоціація

(взаємодія та підтримка діалогу між процесами певного типу) називається сеансом. Для КМ може бути передбачено кілька різних сеансових рівнів і

відповідно кілька протоколів для процесів різних типів, наприклад передавання усної мови у цифровому коді та інтерактивні обчислення. Для того щоб взаємодіяли два та більше процесів, має бути встановлена логічна асоціація між цими процесами. Отже, сеансовий рівень є відповідальним за встановлення та припинення сеансу, а також за керування діалогом під час цього сеансу.

Шостий рівень – рівень подання (представлення) даних у відкритих КМ відповідає за сумісність подання даних між прикладними процесами, що взаємодіють, такими як формати даних (екрани дисплеїв або виводи принтера), коди та символи перетворень. Рівень здійснює також перетворення представлення інформації, що передається між відкритими системами.

Сьомий рівень – прикладний рівень забезпечує прикладним програмам (або за термінологією OSI — прикладним процесам) доступ до середовища OSI. Цей рівень – єдиний, що забезпечує послуги безпосередньо прикладній програмі.

Діапазон функцій, які потенційно забезпечуються прикладним рівнем, є різноманітним. Як найвищий рівень у моделі КМ, прикладний рівень не має інтерфейсу з рівнем, розміщеним вище.

29. Класифікація комп’ютерних мереж

Сьогодні у світі налічуються сотні тисяч обчислювальних мереж.

Загальноприйнятої стійкої класифікації мереж не існує, тому в цьому розділі розглянуто класифікацію за найважливішими й найчастіше використовуваними ознаками.

За розмірами розрізняють локальні та глобальні мережі. Локальна обчислювальна мережа (ЛОМ), як правило, зв‘язує не більш ніж сотню вузлів в одній локальній зоні (не більш ніж кілька кілометрів). Глобальна мережа може охоплювати територію регіону, держави чи кількох країн, з‘єднувати як окремі ЕОМ, так і локальні мережі. Проміжним класом є міські (муніципальні) мережі,

зорієнтовані на географічні області невеликих розмірів. Відмінність між