Поняття комп’ютерної мережі.

Поняття комп’ютерної мережі.

 Перші  комп’ютери були  розроблені майже одночасно в 40 роках минулого століття у СССР і  США. Саме у ці роки вчені проводили розробку перших атомних проектів. І для розрахунку складних математичних і фізичних формул необхідно була  найпотужніша техніка – комп’ютери. Розміри перших компютерів займали приблизно територію великої кімнати і були побудовані на основі  лампових приладів. Однак з розвитком науково-технічної революції  стрімко  розвивалися  фізичні математичні науки, і це послужико надшвидкому розвитку комп’ютерної техніки. У кінці 80 роках минулого століття Радянська промисловість випускала ком’ютери типу “Іскра”,  “Пошук” “Корвет”. В цей час розпочинається виробницво комп’ютерів на основі мікросхем (транзисторів, резисторів). Поряд з цим відповідними фахівцями розробляються  операційні системи, програмні продукти. Постановка великих завдань, а саме розробка надмістких програмних  продуктів потребувало велику кількість талановитих програмістів. У свою чергу вони потребували між собою обміну інформації. Обмінюватися між собою інформацією користувачі ПК могли за допомогою носіїв інформації, наприклад дискет, однак розміри цих носіїв інформації як правило були обмежені, тому комп’ютери стали об’єднувати у комп’ютерну мережу, яка дозволяла надавати ресурси у спільне користування та обмінюватися між собою інформацією незалежно від місця розташування  цих комп’ютерів.

Найпростіша мережа складається як мінімум з двох комп’ютерів, які поєднані кабелем.

 Основне призначення комп’ютерної мережі- забезпечення зручного та надійного доступу користувачів до розподілених по території спільних ресурсів та організація їх спільного  використання.

Отже комп’ютерна мережа- це група з’єднаних комп’ютерних та інших пристроїв, яка базується на принципі надання ресурсів у спільне користування .

2) Типи мереж.

Комп’ютерні мережі можна умовно поділити на  локальні, регіональні та глобальні.

Мережі часто розподіляють на три основних типи залеж­но від розміру географічної території, яку вони охоплюють. Невелика площа, як правило, пов'язується з терміном «ло­кальна обчислювальна мережа» - ЛОМ. Великі площі пов'язують з термінами «регіональна обчислювальна мережа» та «глобальна обчислювальна мережа» - ГОМ.

а) Локальні мережі. Якщо мережа прив'язана до одного місця (як правило, однієї установи чи комплексу різноманітних установ), то вона називається локальною обчислювальною мережею ~ ЛОМ. ЛОМ пов'язує комп'ютерні системи і периферійні пристрої (накопичувачі на жорстких магнітних дисках, принтери тощо) під управлінням мережевої операційної системи та прикладного про­грамного забезпечення в групи, які розподіляють дані і пе­риферійні пристрої на відстані від 1-2 км.

Метою створення ЛОМ є можливість сумісного викорис­тання комп'ютерних ресурсів - файлів, дисків та інших при­строїв.

Комп'ютерні мережі призначені для передачі інформації, тому важливою характеристикою є якість та швидкість пе­редачі даних. Швидкість вимірюється в бодах або в бітах за секунду (1 біт/с = 1 бод). Кратні одиниці - кілобод, мегабод, гігабод тощо.

Крім того, серед основних характеристик мереж важли­вими є:

-   надійність;

-   продуктивність;

-   вартість;

-   операційні можливості.

Характерною рисою ЛОМ є велика швидкість передачі даних, низький рівень помилок та використання дешевого середовища передачі даних.

Однорангові мережі не мають виділеного  сервера, який би відповідав за адміністрування всієї мережі, не мають ієрархії серед комп'ютерів, тобто користувачі самі визначають, які ресурси на власному комп'ютері зробити загальнодоступними. Багаторангові мережі   працюють на основі виділеного сервера, який дозволяє адмініструвати комп’ютери, які підключені до локальної мережі.

б) Регіональні обчислювальні мережі.  Регіональна обчислювальна мережа – новий тип мережі, який має багато спільного з локальними, але за багатьма параметрами більш складний та комплексний. ЛОМ можуть входити до складу регіональних. Наприклад, в додаток до підтримки обміну даними дозволяють голосовий та обмін відео- й аудіоінформацією.

Регіональні мережі розроблені для підтримки великих відстаней. Можуть бути використані для зв'язку декількох локальних мереж в інтегровані мережеві системи. Вони по­єднують у собі найкращі характеристики локальної мережі (низький рівень помилок, велика швидкість передачі даних) з великою географічною поширеністю. Регіональні мережі використовують технології глобальних мереж для об'єднан­ня локальних мереж у конкретному географічному регіоні, наприклад у місті.

в) Глобальна мережа поширюється на країни. Комунікації здійснюються в основному засобами телефонних мереж. Гло­бальна мережа створюється шляхом з'єднання локальних мереж і регіональних мереж. Досить часто поєднуються різні технології. В порівнянні з локальною та регіональною мере­жами глобальні мережі мають меншу швидкість передачі даних та більший рівень помилок.

При з'єднанні двох та більше мереж між собою виникає міжмережеве об'єднання та утворюється глобальна комп'ю­терна мережа, яка може охоплювати місто, область, країну, континент та всю земну кулю, а може охоплювати географі­чно всю країну, але не всіх її громадян. Наприклад, Міністер­ство освіти може мати свою мережу, Міністерство торгівлі - свою. Географічно ці мережі поширені на всю країну, але не перетинаються.

Через  настільний комп'ютер глобальна мережа може надати інформацію в будь-яку точку світу. Глобальні мережі звичайно не створюються з нуля, бо таке рішення неефек­тивне по затратах. Замість цього глобальні мережі надають сполучення існуючих локальних обчислювальних мереж, міських мереж тощо, створюючи мережі неймовірної склад­ності з різноманітними середовищами передачі даних, різноманітними протоколами, що використовуються, різними при­кладними програмами.

Глобальні мережі повинні об'єднати велику кількість тех­нологій, наведених сьогоднішніми мережами в погоджене оточення користувача. Причому об'єднати мережі різного роду набагато складніше.

Прикладом глобальної мережі є мережа Інтерет.

Internet - найбільша глобальна комп'ютерна мережа, що зв'язує десятки мільйонів абонентів у більш як 150 країнах світу. Щомісяця її поширеність зростає на 7-10%. Internet утворює немовби ядро, яке забезпечує, взаємодію інформаційних мереж, що належать різним установам у всьому світі. Якщо раніше вона використовувалася виключно як середовище для передачі файлів і повідомлень електронної пошти, то сьогодні вирішуються більш складні завдання, які підтримують функції мережного пошуку та доступу до розподілених інформаційних ресурсів й електронних архівів. Таким чином, Internet можна розглядати як деякий глобальний інформаційний простір.

Мережа Internet, що служила спочатку дослідницьким і навчальним групам, стає все популярнішою в ділових колах. Компанії спокушують дешевий глобальний зв'язок і його швидкість, зручність для проведення сумісних робіт, доступні програми, унікальна база даних цієї мережі. Вони розглядають глобальну комп'ютерну мережу як доповнення до своїх власних локальних мереж. Уже кілька років розвиваються і встигли широко ввійти в практику в розвинених країнах технології Intranet, що є інформаційними технологіями "великої" мережі в корпоративних мережах і навіть у дуже невеликих мережах ПК підприємств малого бізнесу. При низькій вартості послуг (часто це тільки фіксована щомісячна плата за лінії зв'язку або телефон) користувачі можуть дістати доступ до комерційних і некомерційних інформаційних служб США, Канади, Австралії, європейських країн, а тепер уже України та Росії. В архівах вільного доступу мережі Internet можна знайти інформацію практично з усіх сфер людської діяльності, починаючи з нових наукових відкриттів до прогнозу погоди на завтра. В Internet можна знайти рекламу багатьох тисяч фірм і розмістити (часто безкоштовно!) свою рекламу. Крім того, Internet надає унікальні можливості дешевого, надійного та конфіденційного глобального зв'язку. Це виявляється дуже зручним для фірм, що мають свої філіали по всьому світу, транснаціональних корпорацій і структур управління. Як правило, використання інфраструктури Internet для міжнародного зв'язку коштує набагато дешевше від прямого комп'ютерного зв'язку через супутниковий канал або телефон.

3. Структура мереж.

Топологія мереж описує фізичне розташування мереже­вого середовища передачі та приєднаних пристроїв. Топології описують компонування мережі та дають можливість по­рівнювати різні мережі.

Вибір конкретної топології впливає на склад мережевого обладнання, можливості розширення мережі та надійність, а також методи управління мережею.

Існує велика кількість варіантів мережевих топологій. Визначимо найбільш популярні з них.

Всі можливі варіанти з'єднань зводяться до комбінації класичних варіантів:

а) Сітка. Мережа, побудована за топологією сітки, має без­посередні зв'язки між усіма вузлами в мережі. Аналогічно й інші. У випадку топології «сітка» необхідний інтерфейс для кожного пристрою в мережі. Ви­користовується принцип з'єднання «кожного з кожним».

Недоліком буде те, що значна частина зв'язків більш часу простоюватиме. Крім того, якщо врахувати загальну довжи­ну з'єднань при даній топології, то можна зазначити, що вартість її значно підвищується.

Перевагою даної топології є гарантія мінімальної затрим­ки при передачі, тому що буде велика кількість шляхів до кінцевого пункту. У випадку зайнятості або виходу з ладу одного з каналів є додаткові можливі варіанти для передачі даних між абонентами мережі.

Але частіше недоліки перебільшують переваги, тому ця топологія використовується дуже рідко. Часткові випадки використання даної топології можна пов'язувати з викорис­танням її на стратегічних об'єктах, де питання надійності зв'язку ставиться на перше місце. Частіше така топологія спрощується до 1-2 резервних каналів зв'язку.

б) Зірка (star). Дана топологія наслідувалася з великих ЕОМ, де головна машина отримує та обробляє всі дані з периферій­них пристроїв.Цей принцип застосовується у системах пере­дачі даних (електронна пошта мережі RelCom), де вся інфор­мація між абонентами мережі обов'язково проходить через центральний вузол мережі.

У зіркоподібних топологіях мереж кожне робоче місце абонента мережі з'єднане з центральною точкою шляхом прямих сполучень між двома вузлами.

Ці центральні точки інколи називають мультиплексора­ми, багатопортовими повторювачами, концентраторами або репітерами. Інформація, що посилається з робочого місця абонента мережі в зірці, завжди передусім проходить через мультиплексор, звідки вона може бути спрямована по одній або більше гілках.

Пропускна здатність мережі визначається потужністю вузлів. Колізій (зіткнень) даних не виникає. При даному з’єднанні мережа дуже стійка до пошкоджень. При виході з ладу одного робочого місця, мережа продовжує працювати, відключається тільки один комп’ютер. Прикладом мережі з зіркоподібною топологєю може служити телефонна мережа.

в) Послідовні з’єднання.

Різновидами послідовних з’єднань є такі з’єднання: просте, кільце, шина. 

         

1) Просте з’єднання. При простому з’єднанні інформація передається послідовно з одного комп’ютера до другого та в зворотному порядку. Суттєвий недолік даної топології  полягає в  тому, що при виході хоча б одного комп’ютера вся мережа перестає функціонувати. Тому така  топологія майже не використовується.

2) Кільце (ring). Кільцева топологія це замкнутий цикл вузлів, що з’єднанні.

Прокладка кабелів від однієї робочої станції може бути дуже дорогою і складною, якщо географічне розташування робочих станцій далеке від форми кільця.

Повідомлення циркулюють регулярно по колу. Робочі станції посилають на кінцеву адресу інформацію, поперед­ньо отримавши з кільця запит. Пересилка повідомлень дуже ефективна, тому що більшість повідомлень можна відправ­ляти одне за одним або зробити запит по колу на всі станції.

До недоліків слід віднести:

-    час передачі, який збільшується прямо пропорційно кількості клієнтів;

-    участь кожної робочої станції у передачі інформації, у випадку виходу з ладу хоча б однієї паралізується вся мережа;

-    необхідність вимкнення всієї мережі при підключенні нових робочих станцій;

-    можливість перехвату інформації за рахунок того, що дані проходять через кожну робочу станцію.

Обмежень на довжину мережі не існує. Кільцеві топології достатньо поширені. Вони мають одні з найкращих швидкісних характеристик.

3) Шинна топологія має лінійне середовище передачі даних, в якому всі вузли приєднані до шини шляхом віднос­но коротких з'єднань.

Довжина кабелю між робочими станціями не повинна бути меншою, ніж 0,5 м. Максимальна довжина сегмента - 186 м.

Обмін інформацією при такому з'єднанні проводиться між довільними комп'ютерами мережі. При пошкодженні зв'яз­ку одного комп'ютера з шиною мережа продовжує працюва­ти, при пошкодженні шини виходить з ладу. Шину іноді на­зивають магістраллю або сегментом.

При шинній топології необхідно передбачити абсорбцію (поглинання) сигналу, інакше він буде відбиватися від кінців кабелю, викликаючи відлуння.

Для запобігання відбиття сигналу шина термінується з обох кінців приладами, які поглинають сигнал. Такі прила­ди називають термінаторами (поглинаючими резисторами). Інформація передається конкретній робочій станції по мережевому кабелю в обох напрямках. Приймає її тільки та робоча станція, якій вона адресована. В цей час всі інші станції чекають звільнення каналу зв'язку. Чим більше станцій, підключених до мережі, тим менша пропускна здатність мережі. На роботу мережі впливають й інші фак­тори: апаратне забезпечення, кількість повідомлень, що пе­редаються, програми, які функціонують у мережі, відстань між робочими станціями, характеристики кабелю.

Переваги. Шинна топологія використовує мінімальну кількість кабелю, оскільки середовище може бути оптималь­ним чином підведене до кожного мережевого вузла, робочі станції можуть бути включені або виключені, не вимагаєть­ся відключення всієї мережі при підключенні нових робочих станцій.

Недоліки. При обриві кабелю виходить з ладу вся мережа від місця обриву. На відміну від зірки, шина не має цент­ральної точки розподілу, тому, як правило, її важко обслу­говувати.