Послуги комп’ютерних мереж

Комп’ютерні мережі: класифікація, протоколи, послуги, локальні та глобальні мережі

Загальне поняття про комп’ютерні мережі

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.

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.

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.

Топологія мереж

Топологія мережі – це її геометрична форма або фізичне розташування комп’ютерів по відношенню один до одного. Існують такі типи топологій: зірка, кільце, шина, дерево, комбінована.

Мережа у вигляді зірки містить центральний вузол комутації, до якого посилаються всі повідомлення з вузлів.

Мережа у вигляді кільця має замкнений канал передачі даних в одному напрямку. У кільцевій топології вузли, з’єднуючись послідовно один з одним, утворюють кільце. Дані по мережі передаються від вузла до вузла. Передача інформації з кільця здійснюється тільки в одному напрямку, наприклад, по годинній стрілці. Така мережа проста в керуванні, однак її надійність цілком визначається надійністю центрального вузла.

У мережі з деревоподібною чи ієрархічною топологією кожен вузол зв’язаний з одним вищестоячим керуючим вузлом і одним чи декількома нижчестоячими керованими вузлами. Назва топології зв’язана з тим, що вона нагадує дерево, гілки якого ростуть з кореня вниз до самого нижнього рівня. Топологія деревоподібної мережі найчастіше відображає ієрархічну організаційну структуру установи, у рамках якої вона створена. Така мережа приваблива з погляду простоти керування, розширюваності.

Інформація передається послідовно між адаптерами робочих станцій доти, доки не буде прийнята отримувачем.

Топологія “Шина” використовує як канал для передачі даних, коаксіальний кабель. Усі комп’ютери під’єднуються безпосередньо до шини.

У мережі з топологією “Шина” дані передаються в обох напрямках одночасно.

У локальних мережах інформація передається на невелику відстань. Локальні мережі поєднують комп'ютери, що розташовані недалеко один від одного. Для передачі інформації використо-вуються високошвидкісний канал передачі даних, швидкість у якому приблизно така сама, як швидкість внутрішньої шини комп'ютера. Найбільш відомими типами локальних мереж є Ethernet і Token Ring.

Регіональні обчислювальні мережі розташовуються в межах визначеного територіального регіону (групи підприємств, міста, області і т.д.). Регіональні обчислювальні мережі мають багато спільного з ЛОМ, але вони по багатьох параметрах більш складні і комплексні. Підтримуючи великі відстані, вони можуть викорис-товуватися для об’єднання декількох ЛОМ в інтегрованому мережеву систему.

Глобальні обчислювальні системи охоплюють територію держави чи декількох держав і видовжуються на сотні і тисячі кілометрів. Глобальні обчислювальні мережі часто з’єднують багато локальних і регіональних мереж. У порівнянні з локальними більшість глобальних мереж відрізняє повільна швидкість передачі і більш низька надійність. Найбільш відомою глобальною мережею є мережа Internet.

Мережеві протоколи. З появою мереж була усвідомлена необхідність створення правил і процедур, що визначають принципи взаємодії користувачів у мережі. Такі правила називаються прото-колами. Для мереж розроблена семирівнева ієрархічна структура протоколів. Відповідно до цієї структури протоколів потік інформації в мережах має дискретну структуру, логічною одиницею якої є пакет (кадр). Вся інформації між вузлами мережі передається у вигляді пакетів, що мають інформаційні і керуючі поля: порядковий номер, адреса одержувача, контрольна сума і т.д.

Верхній (сьомий) рівень протоколів є основним, заради якого існують всі інші рівні. Він називається прикладним, оскільки з ним взаємодіють прикладні програми кінцевого користувача. Прикладний рівень визначає семантику, тобто зміст інформації, якою обмінюються користувачі.

Шостий рівень називається рівнем представлення. Він визначає синтаксис переданої інформації, тобто набір знаків і способи їхнього представлення, що є зрозумілим для користувача.

П’ятий рівень (сеансовий) керує взаємодією користувачів у ході сеансу зв’язку між ними.

Четвертий рівень (транспортний) забезпечує пересилання повідомлень (виконує поділ повідомлень на пакети на передавальному вузлі і збірку повідомлень з пакетів на прийомному).

Третій рівень (мережевий) виконує маршрутизацію пакетів даних у мережі.

Другий рівень (канальний) здійснює відповідне оформлення пакетів даних для передачі по каналу зв’язку (такі пакети називають кадрами),контроль помилок і відновлення інформації після помилок.

Перший рівень (фізичний) здійснює перетворення даних пакета в сигнали, передані по каналу зв’язку.

Кожний з протоколів взаємодіє тільки із сусідніми по ієрархії протоколами. Так, наприклад, прикладні програми, взаємодіючи з протоколами шостого і сьомого рівнів, не залежать від особливостей реалізації конкретної мережі, обумовленої протоколами нижчих рівнів.

З’єднання мереж. Раніше згадувалося, що мережа, особливо глобальна, може включати декілька підмереж. Природно, що в кожній з підмереж можуть бути реалізовані свої мережеві протоколи, у загальному випадку несумісні з протоколами інших підмереж. При передачі пакетів з однієї підмережі в іншу необхідно здійснювати перетворення несумісних протоколів.

Повторювачі регенерують пакети даних при передачі, не змінюючи їхню структуру. Повторювачі застосовують для з’єднання мереж з різним середовищем передачі даних чи для збільшення довжини мережі. Мости використовуються для об’єднання мереж, що розрізняються форматом кадру. Маршрутизатори використовуються для об’єднання мереж, що розрізняються способами адресації абонентів. У такому випадку маршрутизатор транслює адреси однієї мережі в адреси іншої. Маршрутизатор може також використо-вуватися для комутації пакетів, що надійшли, у залежності від адреси одержувача в ту чи інші мережу. Шлюзи використовуються для сполучення різнорідних мереж, що розрізняються протоколами вищих рівнів. Так, наприклад, у світі існує кілька систем електронної пошти, що функціонують у різних мережах. Кожна має свій, не сумісний з іншими, протокол електронної пошти. Протокол електронної пошти являє собою реалізацію вищих рівнів протоколів для конкретного виду послуг – пересилання листів. Очевидно, що для пересилання листів з однієї системи в іншу необхідно здійснювати перетворення формату листа, використовуваного алфавіту і т.д. Таке перетворення повинен виконувати шлюз.

Послуги комп’ютерних мереж.

Комп’ютерні мережі в залежності від призначення можуть надавати користувачам різні послуги. Найбільш розповсюдженими видами послуг є:

· електронна пошта;

· телеконференції;

· передача файлів;

· віддалене керування комп’ютером.

Кожен вид послуг регламентується протоколами. Ці протоколи реалізують відповідні служби.

Електронна пошта. Найбільш широко використовуваною послугою комп’ютерних мереж є електронна пошта. Електронна пошта схожа на звичайну пошту. З її допомогою лист (текст), постачений стандартним заголовком, доставляється на зазначену адресу і міститься у файл, поштову скриньку. Поштова скринька може знаходитися на будь-якому компютері мережі, до якого є доступ від компютера-адресата. Для обслуговування електронної пошти на комп’ютері встановлюються спеціальні програми, що утворюють поштову службу.

Існує безліч систем електронної пошти, що розрізняються протоколами реалізації поштової служби. Ці протоколи визначають формат поштового повідомлення. Звичайно це повідомлення включає такі поля:

· адреса відправника й адреса одержувачів;

· ідентифікатор повідомлення, унікальний для кожного листа. Його можна використовувати для посилань на лист як на вихідний номер;

· відмітки про походження листа через проміжні комп’ютери;

· тема листа. Поштова служба може відсортувати листи по темах;

· власне текст листа.

Не всі поля обов’язково повинні бути присутні. Деякі поля поштова служба додає автоматично, інші задає автор листа. Сучасні поштові служби дозволяють також виконувати операції форматування для тексту листа. Деякі поштові служби допускають можли-вість наявності в листі вкладення у вигляді файлу. Файл може знаходитися всередині листа чи лист може містити тільки посилання на файл у вигляді піктограми. В остатньому випадку файл із листом не передається. Посилатися можна як на файл, що знаходиться на комп’ютері відправника, так іна будь-якому іншому доступному комп’ютері мережі. Для одержання файла досить клацнути мишею на піктограмі файла. Поштова служба самостійно виконає всі опе-рації по пересиланню файла.

Телеконференція. Ідея телеконференції полягає в тому, що будь-який користувач, що бажає щось висловити, посилає в мережу повідомлення. Це повідомлення стає доступним для всіх коритсувачів мережі і кожен його може прочитати. Щоб читачу користувачу було легше було орієнтуватися в потоці повідомлень, усі повідомлення розбиваються на групи по темах. Такі групи називаються групами новин. На кожнім повідомленні, що посилаються на телеконференцію, автор вказує, до якої групи новин воно відноситься. Імена груп новин складаються з декількох слів, розділених крапками. Перше слово позначає широку область, до якої відноситься група, а кожне наступне уточнює тему. Для того, щоб одержувати повідомлення тієї чи іншої групи, читач повинен на неї підписатися. Підписка полягає в посилці на сервер груп новин спеціального повідомлення, у якому вказуються групи новин, на які підписується користувач. Після підписки користувач може читати всі повідомлення групи. Він може також посилати повідомленя в гупу новин. При необхідності можна відмовитися від підписки на будь-яку групу. Для підтримки телеконференції викоритовуються спеціальні програми, що реалізують протоколи обміну новинами. У деяких мережах для обміну повідомленнями груп використовуються поштова служба.

Передача файлів. Однією із важливих послуг, наданих комп’ютерною мережею, є можливість доступу до файлів і каталогів користувачів, розміщених на інших, віддалених комп’ютерах мережі. Доступ до таких каталогів і файлів можливий тільки з дозволу користувача, на комп’ютері якого розміщені зазначені файли. У дозволі вказується імена користувачів, яким дозволений доступ, паролі, по яких здійснюється доступ, а також вид доступу. До деяких каталогів і файлів може бути дозволений вільний доступ по читанню без вказівки пароля. Користувач, що одержав доступ, може переглядати каталоги і файли, копіювати їх на свій комп’ютер чи виконувати інші дії в рамках наданих йому прав. Служби передачі файлів реалізують також послучи пошуку файлів по іменах чи індексах слів для файлів.

Віддалене керування. При віддаленому керуванні іншим комп’ютером мережі користувач зі свого комп’ютера може керувати роботою віддаленого комп’ютера. При цьому створюється ілюзія, що клавіатура, миша, дисплей користувача безпосередньо підключені до віддаленого комп’ютера. Усі введені користувачем команди передаються на віддалений комп’ютер і виконуються на ньому. Воно дозволено тільки з дозволу користувача, також необ-хідно вказати ім’я комп’ютера і пароль. Таке керування дозволяє використовувати ресурси віддаленого комп’ютера.