Комп`ютерні мережі 3 лютому

2.1.2 Архітектурний принцип побудови мереж

2.1.3 Топологія локальних мереж

2.2 Глобальні мережі

2.2.1 Характеристика глобальної мережі

2.2.2 Структура глобальної мережі

2.2.3 Типи глобальних мереж

2.2.4 Приклад глобальної мережі - Інтернет

3. Висновок

4. Список використаної літератури

1. Введення

Спробуємо уявити собі світ приблизно тридцять п'ять - сорок років тому. Світ без загальнодоступних комп'ютерних мереж. Світ, в якому кожен комп'ютер повинен був мати власне сховище даних і власний принтер. Світ, в якому не було електронної пошти та систем обміну миттєвими повідомленнями (наприклад, ICQ). Як не дивно це звучить зараз, але до появи комп'ютерних мереж все це було саме так.

Комп'ютери - важлива частина сьогоднішнього світу, а комп'ютерні мережі серйозно полегшують наше життя, прискорюючи роботу і роблячи відпочинок більш цікавим.

Практично відразу після появи ЕОМ виникло питання про налагодження взаємодії комп'ютерів один з одним, щоб більш ефективно обробляти інформацію, використовувати програмні і апаратні ресурси. З'явилися і перші мережі, в той час об'єднували лише великі ЕОМ у великих комп'ютерних центрах. Однак справжній "мережевий бум" почався після появи персональних комп'ютерів, швидко стали доступними широкому колу користувачів - спочатку на роботі, а потім і вдома. Комп'ютери стали об'єднувати в локальні мережі, а локальні мережі - з'єднувати один з одним, підключати до регіональних і глобальних мереж. У результаті за останні п'ятнадцять-двадцять років сотні мільйонів комп'ютерів у світі були об'єднані в мережі, і більше мільярда користувачів отримали можливість взаємодіяти один з одним.

2. Комп'ютерні мережі

При фізичному з'єднанні двох і більше комп'ютерів утворюються комп'ютерні мережі.

Комп'ютерна мережа - система зв'язку комп'ютерів та / або комп'ютерного обладнання (сервери, маршрутизатори та інше обладнання). Для передачі інформації можуть бути використані різні фізичні явища, як правило - різні види електричних сигналів, світлових сигналів чи електромагнітного випромінювання.

Призначення всіх видів комп'ютерних мереж визначається двома функціями:

1) забезпеченням спільної роботи комп'ютерів та інших пристроїв колективного користування (принтера, сканера і т.п.);

2) забезпеченням доступу та спільного використання апаратних, програмних і інформаційних ресурсів мережі (дискового простору, колективних баз даних тощо).

Комп'ютерні мережі розподіляються на:

а) обчислювальні;

б) інформаційні;

в) змішані (інформаційно-обчислювальні).

Обчислювальні мережі призначені головним чином для вирішення завдань користувачів з обміном даними між їх абонентами. Інформаційні мережі орієнтовані в основному на надання інформаційних послуг користувачам. Змішані мережі поєднують функції перших двох.

2.1 Локальні мережі

2.1.1 Визначення локальної мережі

Способів і засобів обміну інформацією за останній час запропоновано безліч: від найпростішого переносу файлів за допомогою дискети до всесвітньої комп'ютерної мережі Інтернет, здатної об'єднати всі комп'ютери світу. Яке ж місце в цій ієрархії відводиться локальним мережам?

Найчастіше термін "локальні мережі" або "локальні обчислювальні мережі" (LAN, Local Area Network) розуміють буквально, тобто це такі мережі, які мають невеликі, локальні розміри, з'єднують близько розташовані комп'ютери. Однак досить подивитися на характеристики деяких сучасних локальних мереж, щоб зрозуміти, що таке визначення не точно. Наприклад, деякі локальні мережі легко забезпечують зв'язок на відстані декількох десятків кілометрів. Це вже розміри не кімнати, не будинку, не близько розташованих будинків, а, може бути, навіть цілого міста.

Невірно і досить часто зустрічається визначення локальної мережі як малої мережі, яка об'єднує невелику кількість комп'ютерів. Дійсно, як правило, локальна мережа зв'язує від двох до декількох десятків комп'ютерів. Але граничні можливості сучасних локальних мереж набагато вище: максимальне число абонентів може досягати тисячі.

Напевно, найбільш точно було б визначити як локальну, таку мережу, яка дозволяє користувачам не відчувати зв'язки. Ще можна сказати, що локальна мережа повинна забезпечувати прозору зв'язок. По суті, комп'ютери, пов'язані локальною мережею, об'єднуються, в один віртуальний комп'ютер, ресурси якого можуть бути доступні всім користувачам, причому цей доступ не менш зручний, чим до ресурсів, що входять безпосередньо в кожен окремий комп'ютер. Під зручністю в даному випадку розуміється висока реальна швидкість доступу, швидкість обміну інформацією між додатками, практично непомітна для користувача. При такому визначенні стає зрозуміло, що ні повільні глобальні мережі, ні повільний зв'язок через послідовний або паралельний порти не підпадають під поняття локальної мережі.

З даного визначення випливає, що швидкість передачі по локальній мережі обов'язково повинна рости в міру росту швидкодії найпоширеніших комп'ютерів.

Таким чином, головна відмінність локальної мережі від будь-якої іншої - висока швидкість передачі інформації по мережі. Але це ще не всі, не менш важливі й інші фактори.

Зокрема, принципово необхідний низький рівень помилок передачі, викликаних як внутрішніми, так і зовнішніми чинниками. Адже навіть дуже швидко передана інформація, яка спотворена помилками, просто не має сенсу, її доведеться передавати ще раз. Тому локальні мережі обов'язково використовують спеціально прокладаються високоякісні і добре захищені від перешкод лінії зв'язку.

Особливе значення має й така характеристика мережі, як можливість роботи з великими навантаженнями, тобто з високою інтенсивністю обміну. Адже якщо механізм керування обміном, використовуваний у мережі, не дуже ефективний, то комп'ютери можуть подовгу чекати своєї черги на передачу. І навіть якщо ця передача буде проводитися потім на найвищій швидкості й безпомилково, для користувача мережі така затримка доступу до всіх мережних ресурсів неприйнятна. Адже йому не важливо, чому доводиться чекати.

Механізм управління обміном може гарантовано успішно працювати тільки в тому випадку, коли заздалегідь відомо, скільки комп'ютерів (або, як ще кажуть, абонентів, вузлів), припустимо підключити до мережі. Інакше завжди можна включити стільки абонентів, що внаслідок перевантаження забуксує будь-який механізм управління. Нарешті, мережею можна назвати тільки таку систему передачі даних, яка дозволяє об'єднувати до декількох десятків комп'ютерів, але ніяк не два, як у випадку зв'язку через стандартні порти.

Таким чином, сформулювати відмітні ознаки локальної мережі можна в такий спосіб:

1) Висока швидкість передачі інформації, велика пропускна здатність мережі.

2) Низький рівень помилок передачі (високоякісні канали зв'язку).

3)  Ефективний, швидкодіючий механізм керування обміном по мережі.

4) Заздалегідь чітко обмежена кількість комп'ютерів, що підключаються до мережі.

При такому визначенні зрозуміло, що глобальні мережі відрізняються від локальних насамперед тим, що вони розраховані на необмежене число абонентів. Крім того, вони використовують (або можуть використовувати) не дуже якісні канали зв'язку й порівняно низьку швидкість передачі. А механізм керування обміном у них не може бути гарантовано швидким. У глобальних мережах набагато важливіша не якість зв'язку, а сам факт її існування.

Нерідко виділяють ще один клас комп'ютерних мереж - міські, регіональні мережі (MAN, Metropolitan Area Network), які зазвичай за своїми характеристиками ближче до глобальних мереж, хоча іноді все-таки мають деякі риси локальних мереж, наприклад, високоякісні канали зв'язку й порівняно високі швидкості передачі. У принципі міська мережа може бути локальною з усіма її перевагами.

Правда, зараз вже не можна провести чітку межу між локальними та глобальними мережами. Більшість локальних мереж має вихід у глобальну. Але характер переданої інформації, принципи організації обміну, режими доступу до ресурсів усередині локальної мережі, як правило, сильно відрізняються від тих, що прийняті в глобальній мережі. І хоча всі комп'ютери локальної мережі в даному випадку включені також і в глобальну мережу, специфіки локальної мережі це не скасовує. Можливість виходу в глобальну мережу залишається всього лише одним з ресурсів, що розділяються користувачами локальної мережі.

По локальній мережі може передаватися сама різна цифрова інформація: дані, зображення, телефонні розмови, електронні листи і т.д. До речі, саме завдання передачі зображень, особливо повнокольорових, пред'являє високі вимоги до швидкодії мережі. Найчастіше локальні мережі використовуються для поділу (спільного використання) таких ресурсів, як дисковий простір, принтери й вихід у глобальну мережу, але це всього лише незначна частина тих можливостей, які надають локальні мережі. Наприклад, вони дозволяють здійснювати обмін інформацією між комп'ютерами різних типів. Повноцінними абонентами (вузлами) мережі можуть бути не тільки комп'ютери, але й інші пристрої, наприклад, принтери, плотери, сканери. Локальні мережі дають також можливість організувати систему паралельних обчислень на всіх комп'ютерах мережі, що багаторазово прискорює рішення складних математичних задач. З їх допомогою, як уже згадувалося, можна управляти роботою технологічної системи або дослідницької установки з декількох комп'ютерів одночасно.

2.1.2 Архітектурний принцип побудови мереж

Архітектурний принцип побудови мереж (за винятком тимчасових мереж, в яких комп'ютери рівноправні) називається "клієнт - сервер".

У тимчасової мережі всі комп'ютери рівноправні. Кожен з них може виступати як в ролі сервера, тобто надавати файли і апаратні ресурси (накопичувачі, принтери і ін) іншим комп'ютерам, так і в ролі клієнта, який користується ресурсами інших комп'ютерів. Наприклад, якщо на вашому комп'ютері встановлений принтер, то з його допомогою зможуть роздруковувати свої документи всі інші користувачі мережі, а ви, у свою чергу, зможете працювати з Інтернетом, підключення до якого здійснюється через сусідній комп'ютер.

Найважливішими поняттями теорії мереж "клієнт-сервер" є "абонент", "сервер", "клієнт".

Абонент (вузол, хост, станція) - це пристрій, підключений до мережі й активно бере участь в інформаційному обміні. Найчастіше абонентом (вузлом) мережі є комп'ютер, але абонентом також може бути, наприклад, мережевий принтер або інший периферійний пристрій, що має можливість прямо підключатися до мережі.

Сервером називається абонент (вузол) мережі, який надає свої ресурси іншим абонентам, але сам не використовує їхні ресурси. Таким чином, він обслуговує мережу. Серверів у мережі може бути кілька, і зовсім не обов'язково, що сервер - самий потужний комп'ютер. Виділений (dedicated) сервер - це сервер, що займається тільки мережними завданнями. Невиділений сервер може крім обслуговування мережі виконувати й інші завдання. Специфічний тип сервера - це мережевий принтер.

Клієнтом називається абонент мережі, що тільки використовує мережні ресурси, але сам свої ресурси в мережу не віддає, тобто мережа його обслуговує, а він їй тільки користується. Комп'ютер-клієнт також часто називають робочою станцією. У принципі кожен комп'ютер може бути одночасно як клієнтом, так і сервером.

Під сервером і клієнтом часто розуміють також не самі комп'ютери, а працюючі на них програмні додатки. У цьому випадку той додаток, що тільки віддає ресурс у мережу, є сервером, а той додаток, що тільки користується мережевими ресурсами - клієнтом.

2.1.3 Топологія локальних мереж

Під топологією (компонуванням, конфігурацією, структурою) комп'ютерної мережі зазвичай розуміється фізичне розташування комп'ютерів мережі один щодо одного і спосіб з'єднання їх лініями зв'язку. Важливо відзначити, що поняття топології відноситься, насамперед, до локальних мереж, в яких структуру зв'язків можна легко простежити. У глобальних мережах структура зв'язків звичайно схована від користувачів і не занадто важлива, тому що кожен сеанс зв'язку може вироблятися за власним шляху.

Топологія визначає вимоги до обладнання, тип використовуваного кабелю, допустимі і найбільш зручні методи керування обміном, надійність роботи, можливості розширення мережі. І хоча вибирати топологію користувачеві мережі доводиться нечасто, знати про особливості основних топологій, їх достоїнства і недоліки треба.

Існує три, базові топології мережі:

а) топологія шина

Шина (bus) - всі комп'ютери паралельно підключаються до однієї лінії зв'язку. Інформація від кожного комп'ютера одночасно передається всім іншим комп'ютерам (рис. 1).

Рис. 1 Мережева топологія шина

Топологія шина (або, як її ще називають, загальна шина) самою своєю структурою припускає ідентичність мережного обладнання комп'ютерів, а також рівноправність всіх абонентів по доступу до мережі. Комп'ютери в шині можуть передавати тільки по черзі, тому що лінія зв'язку в даному випадку єдина. Якщо кілька комп'ютерів будуть передавати інформацію одночасно, вона спотвориться в результаті накладення (конфлікту, колізії). У шині завжди реалізується режим так званого напівдуплексного (half duplex) обміну (в обох напрямках, але по черзі, а не одночасно).

У топології шина відсутній явно виражений центральний абонент, через якого передається вся інформація, це збільшує її надійність (адже при відмові центру перестає функціонувати вся керована їм система). Додавання нових абонентів у шину досить просто і звичайно можливо навіть під час роботи мережі. У більшості випадків при використанні шини потрібна мінімальна кількість сполучного кабелю в порівнянні з іншими топологіями.

Оскільки центральний абонент відсутній, розв'язання можливих конфліктів у цьому випадку лягає на мережне обладнання кожного окремого абонента. У зв'язку з цим мережна апаратура при топології шина складніша, ніж при інших топологіях. Тим не менше з-за широкого розповсюдження мереж з топологією шина (насамперед найбільш популярної мережі Ethernet) вартість мережного обладнання не надто висока.

Рис. 2. Обрив кабелю в мережі з топологією шина

Важлива перевага шини полягає в тому, що при відмові будь-якого з комп'ютерів мережі, справні машини зможуть нормально продовжувати обмін.

У разі розірвання або пошкодження кабелю порушується узгодження лінії зв'язку, і припиняється обмін навіть між тими комп'ютерами, які залишилися з'єднаними між собою. Коротке замикання в будь-якій точці кабелю шини виводить із ладу всю мережу.

Відмова мережного устаткування будь-якого абонента в шині може вивести з ладу всю мережу. До того ж така відмова досить важко локалізувати, оскільки всі абоненти включені паралельно, і зрозуміти, який з них вийшов з ладу, неможливо.

При проходженні по лінії зв'язку мережі з топологією шина інформаційні сигнали послабляються й ніяк не відновлюються, що накладає жорсткі обмеження на сумарну довжину ліній зв'язку. Причому кожен абонент може одержувати з мережі сигнали різного рівня залежно від відстані до передавального абонента. Це висуває додаткові вимоги до прийомних вузлів мережного устаткування.

Якщо прийняти, що сигнал у кабелі мережі послаблюється до гранично допустимого рівня на довжині L пр, то повна довжина шини не може перевищувати величини L пр. У цьому сенсі шина забезпечує найменшу довжину в порівнянні з іншими базовими топологіями.

Для збільшення довжини мережі з топологією шина часто використають кілька сегментів (частин мережі, кожний з яких представляє собою шину), з'єднаних між собою за допомогою спеціальних підсилювачів та відновників сигналів - репітерів або повторювачів (на мал. 3 показано з'єднання двох сегментів, гранична довжина мережі в цьому випадку зростає до 2 L пр, так як кожен із сегментів може бути довжиною L пр). Однак таке нарощування довжини мережі не може тривати нескінченно. Обмеження на довжину пов'язані з кінцевою швидкістю поширення сигналів по лініях зв'язку.

Рис. 3. З'єднання сегментів мережі типу шина з допомогою репітера

б) топологія зірка;

Зірка (star) - до одного центрального комп'ютера приєднуються інші периферійні комп'ютери, причому кожен з них використовує окрему лінію зв'язку (рис. 4). Інформація від периферійного комп'ютера передається тільки центрального комп'ютера, від центрального - одному або декільком периферійним.

Рис. 4. Мережева топологія зірка

Зірка - це єдина топологія мережі з явно виділеним центром, до якого підключаються всі інші абоненти. Обмін інформацією йде виключно через центральний комп'ютер, на який лягає велике навантаження, тому нічим іншим, крім мережі, він, як правило, займатися не може. Зрозуміло, що мережне обладнання центрального абонента повинно бути істотно більш складним, ніж обладнання периферійних абонентів. Про рівноправність всіх абонентів (як у шині) в даному випадку говорити не доводиться. Зазвичай центральний комп'ютер найпотужніший, саме на нього покладаються всі функції з управління обміном. Ніякі конфлікти в мережі з топологією зірка в принципі неможливі, тому що керування повністю централізовано.

Якщо говорити про стійкість зірки до відмов комп'ютерів, то вихід з ладу периферійного комп'ютера або його мережевого устаткування ніяк не відбивається на функціонуванні залишилася частини мережі, зате будь-яка відмова центрального комп'ютера робить мережу повністю непрацездатною. У зв'язку з цим повинні прийматися спеціальні заходи щодо підвищення надійності центрального комп'ютера і його мережевий апаратури.

Обрив кабелю або коротке замикання в ньому при топології зірка порушує обмін тільки з одним комп'ютером, а всі інші комп'ютери можуть нормально продовжувати роботу.

На відміну від шини, в зірці на кожній лінії зв'язку перебувають тільки два абоненти: центральний і один з периферійних. Частіше за все для їх з'єднання використовується дві лінії зв'язку, кожна з яких передає інформацію в одному напрямку, тобто на кожній лінії зв'язку є тільки один приймач і один передавач. Це так звана передача точка-крапка. Все це істотно спрощує мережне обладнання в порівнянні з шиною і позбавляє від необхідності застосування додаткових, зовнішніх термінаторів.

Серйозний недолік топології зірка складається жорсткого обмеження кількості абонентів. Зазвичай центральний абонент може обслуговувати не більше 8-16 периферійних абонентів. У цих межах підключення нових абонентів досить просто, але за ними воно просто неможливо. У зірку допустимо підключення замість периферійного ще одного центрального абонента (у результаті виходить топологія з декількох з'єднаних між собою зірок).

Зірка, показана на рис. 4, носить назву активної або дійсній зірки. Існує також топологія, звана пасивної зіркою, яка тільки зовні схожа на зірку (рис. 5). В даний час вона поширена набагато ширше, ніж активна зірка. Досить сказати, що вона використовується в найбільш популярної сьогодні мережі Ethernet.

У центрі мережі з даною топологією міститься не комп'ютер, а спеціальний пристрій - концентратор або, як його ще називають, хаб (hub), що виконує ту ж функцію, що і репітер, тобто відновлює приходять сигнали і пересилає їх в усі інші лінії зв'язку .

Рис. 5. Топологія пасивна зірка та її еквівалентна схема

Виходить, що хоча схема прокладки кабелів подібна істинної чи активної зірку, фактично мова йде про шинної топології, тому що інформація від кожного комп'ютера одночасно передається до всіх інших комп'ютерів, а ніякого центрального абонента не існує. Безумовно, пасивна зірка дорожче звичайної шини, тому що в цьому випадку потрібно ще й концентратор. Однак вона надає цілий ряд додаткових можливостей, пов'язаних з перевагами зірки, зокрема, спрощує обслуговування та ремонт мережі. Саме тому останнім часом пасивна зірка все більше витісняє справжню шину, яка вважається малоперспективною топологією.

Можна виділити також проміжний тип топології між активною і пасивною зіркою. У цьому випадку концентратор не тільки ретранслює надходять на нього сигнали, а й робить керування обміном, проте сам в обміні не бере участь (так зроблено в мережі 100VG-AnyLAN).

Велике достоїнство зірки (як активної, так і пасивної) полягає в тому, що всі точки підключення зібрані в одному місці. Це дозволяє легко контролювати роботу мережі, локалізувати несправності шляхом простого відключення від центру тих чи інших абонентів (що неможливо, наприклад, у випадку шинної топології), а також обмежувати доступ сторонніх осіб до життєво важливим для мережі точок підключення. До периферійному абоненту у випадку зірки може підходити як один кабель (по якому йде передача в обох напрямках), так і два (кожний кабель передає в одному з двох зустрічних напрямків), причому останнє зустрічається набагато частіше.

Загальним недоліком для всіх топологій типу зірка (як активної, так і пасивної) є значно більший, ніж при інших топологіях, витрата кабелю. Наприклад, якщо комп'ютери розташовані в одну лінію (як на рис. 1), то при виборі топології зірка знадобиться в кілька разів більше кабелі, ніж при топології шина. Це істотно впливає на вартість мережі в цілому і помітно ускладнює прокладку кабелю.

в) топологія кільце;

Кільце (ring) (рис. 6).

Рис. 6. Мережева топологія кільце

Кільце - це топологія, в якій кожен комп'ютер з'єднаний лініями зв'язку із двома іншими: від одного він отримує інформацію, а іншому передає. На кожній лінії зв'язку, як і у випадку зірки, працює тільки один передавач і один приймач (зв'язок типу точка-точка). Це дозволяє відмовитися від застосування зовнішніх термінаторів.

Важлива особливість кільця полягає в тому, що кожен комп'ютер ретранслює (відновлює, підсилює) приходить до нього сигнал, тобто виступає в ролі репітера. Згасання сигналу у всьому кільці не має ніякого значення, важливо тільки загасання між сусідніми комп'ютерами кільця. На практиці розміри кільцевих мереж досягають десятків кілометрів (наприклад, у мережі FDDI). Кільце в цьому відношенні істотно перевершує будь-які інші топології.

Чітко виділеного центру при кільцевій топології немає, всі комп'ютери можуть бути однаковими і рівноправними. Однак досить часто в кільці виділяється спеціальний абонент, який управляє обміном або контролює його. Зрозуміло, що наявність такого єдиного керуючого абонента знижує надійність мережі, так як вихід його з ладу одразу ж паралізує весь обмін.

Строго кажучи, комп'ютери в кільці не є повністю рівноправними (на відміну, наприклад, від шинної топології). Адже один з них обов'язково отримує інформацію від комп'ютера, провідного передачу в даний момент, раніше, а інші - пізніше. Саме на цій особливості топології і будуються методи керування обміном по мережі, спеціально розраховані на кільце. У таких методах право на наступну передачу (або, як ще кажуть, на захоплення мережі) переходить послідовно до наступного по колу комп'ютера. Підключення нових абонентів у кільце виконується досить просто, хоча і вимагає обов'язкової зупинки роботи всієї мережі на час підключення. Як і у випадку шини, максимальна кількість абонентів у кільці може бути досить велика (до тисячі і більше). Кільцева топологія звичайно має високу стійкість до перевантажень, забезпечує впевнену роботу з великими потоками переданої по мережі інформації, так як в ній, як правило, немає конфліктів (на відміну від шини), а також відсутній центральний абонент (на відміну від зірки), який може бути перевантажений великими потоками інформації.

Рис. 7. Мережа з двома кільцями

Сигнал у кільці проходить послідовно через всі комп'ютери мережі, тому вихід з ладу хоча б одного з них (або ж його мережного обладнання) порушує роботу мережі в цілому. Це істотний недолік кільця.

Точно так само обрив або коротке замикання в будь-якому з кабелів кільця робить роботу всієї мережі неможливою. З трьох розглянутих топологій кільце найбільш вразливе до пошкоджень кабелю, тому в разі топології кільця зазвичай передбачають прокладку двох (або більше) паралельних ліній зв'язку, одна з яких перебуває в резерві.

Іноді мережа з топологією кільце виконується на основі двох паралельних кільцевих ліній зв'язку, що передають інформацію в протилежних напрямках. Мета подібного рішення - збільшення (в ідеалі - удвічі) швидкості передачі інформації по мережі. До того ж при ушкодженні одного з кабелів мережа може працювати з іншим кабелем (правда, гранична швидкість зменшиться).

д) ін топології.

На практиці нерідко використовують і інші топології локальних мереж, однак більшість мереж орієнтоване саме на три базові топології.

Топологія мережі вказує не тільки на фізичне розташування комп'ютерів, але й на характер зв'язків між ними, особливості поширення інформації, сигналів по мережі. Саме характер зв'язків визначає ступінь відмовостійкості мережі, необхідну складність мережевої апаратури, найбільш підходящий метод керування обміном, можливі типи середовищ передачі (каналів зв'язку), припустимий розмір мережі (довжина ліній зв'язку та кількість абонентів) необхідність електричного узгодження і багато іншого.

Більш того, фізичне розташування комп'ютерів, що з'єднуються мережею, майже не впливає на вибір топології. Як би не були розташовані комп'ютери, їх можна з'єднати за допомогою будь-якої заздалегідь обраної топології (рис. 8).

У тому випадку, якщо з'єднуються комп'ютери розташовані по контуру кола, вони можуть з'єднуватися, як зірка або шин. Коли комп'ютери розташовані навколо якогось центра, їх допустимо з'єднати за допомогою топологій шина або кільце.

Нарешті коли комп'ютери розташовані в одну лінію, вони можуть з'єднуватися зіркою або кільцем. Інша справа, яка буде необхідна довжина кабелю.

Рис. 8. Приклади використання різних топологій

Необхідно зазначити, що топологія все-таки не є основним фактором при виборі типу мережі. Набагато важливіше, наприклад, рівень стандартизації мережі, швидкість обміну, кількість абонентів, вартість обладнання, вибране програмне забезпечення. Але, з іншого боку, деякі мережі дозволяють використовувати різні топології на різних рівнях. Цей вибір вже цілком лягає на користувача, який повинен враховувати всі перераховані в цьому розділі міркування.

2.2 Глобальні мережі

2.2.1 Характеристика глобальної мережі

Глобальна мережа з'єднує комп'ютери, що знаходяться в різних частинах міста, у різних містах і країнах, на різних континентах.

Глобальні мережі Wide Area Networks, WAN), які також називають територіальними комп'ютерними мережами, служать для того, щоб надавати свої сервіси великій кількості кінцевих абонентів, розкиданих по великій території - в межах області, регіону, країни, континенту чи всієї земної кулі. Зважаючи на великий протяжності каналів зв'язку, побудова глобальної мережі вимагає дуже великих витрат, в які входить вартість кабелів і робіт з їх прокладання, витрати на комунікаційне обладнання та проміжну підсилювальну апаратуру, що забезпечує необхідну смугу пропускання каналу, а також експлуатаційні витрати на постійну підтримку в працездатному стані розкиданої по великій території апаратури мережі.

Типовими абонентами глобальної комп'ютерної мережі є локальні мережі підприємств, розташовані в різних містах і країнах, яким потрібно обмінюватися даними між собою. Послугами глобальних мереж користуються також і окремі комп'ютери.

Глобальні мережі зазвичай створюються великими телекомунікаційними компаніями для надання платних послуг абонентам. Існують такі поняття, як оператор мережі і постачальник послуг мережі. Оператор мережі (network operator) - це та компанія, яка підтримує нормальну роботу мережі. Постачальник послуг, який часто називають також провайдером (service provider), - та компанія, яка надає платні послуги абонентам мережі.

Набагато рідше глобальна мережа повністю створюється якоїсь великої корпорацією (такий, наприклад, як Dow Jones або "Транснефть") для своїх внутрішніх потреб. У цьому випадку мережа називається приватною.

Зважаючи на велику вартість глобальних мереж існує довгострокова тенденція створення єдиної глобальної мережі, яка може передавати дані будь-яких типів: комп'ютерні дані, телефонні розмови, факси, телеграми, телевізійне зображення, телетекс (передача даних між двома терміналами), відеотекс (одержання зберігаються у мережі даних на свій термінал) і т. д., і т. п. Проте кожна з технологій, як комп'ютерних мереж, так і телефонних, намагається сьогодні передавати "чужий" для неї трафік з максимальною ефективністю, а спроби створити інтегровані мережі на новому витку розвитку технологій тривають під наступністю назвою Broadband ISDN (B-ISDN), тобто широкосмугової (високошвидкісний) мережі з інтеграцією послуг. Мережі B-ISDN будуть грунтуватися на технології АТМ, як універсальному транспорті, і підтримувати різні служби верхнього рівня для розповсюдження кінцевим користувачам мережі різноманітної інформації - комп'ютерних даних, аудіо-та відеоінформації, а також організації інтерактивної взаємодії користувачів.

Хоча в основі локальних і глобальних обчислювальних мереж лежить один і той же метод - метод комутації пакетів, глобальні мережі мають досить багато відмінностей від локальних мереж.

2.2.2 Структура глобальної мережі

Типовий приклад структури глобальної комп'ютерної мережі наведено на рис. 9. Тут використовуються такі позначення: S (switch) - комутатори, К - комп'ютери, R (router) - маршрутизатори, MUX (multiplexor) - мультиплексор, UNI (User-Network Interface) - інтерфейс користувач - мережа і NNI (Network-Network Interface) - інтерфейс мережа - мережа. Крім того, офісна АТС позначена абревіатурою РВХ, а маленькими чорними квадратиками - пристрої DCE, про які буде розказано нижче.

Рис. 9. Приклад структури глобальної мережі

Мережа будується на основі некомутованих (виділених) каналів зв'язку, які з'єднують комутатори глобальної мережі між собою. Комутатори називають також центрами комутації пакетів (ЦКП), тобто вони є комутаторами пакетів.

Комутатори встановлюються в тих географічних пунктах, в яких потрібно відгалуження або злиття потоків даних кінцевих абонентів або магістральних каналів, що переносять дані багатьох абонентів. Природно, вибір місць розташування комутаторів визначається багатьма міркуваннями, в які включаються також можливість обслуговування комутаторів кваліфікованим персоналом, наявність виділених каналів зв'язку в даному пункті, надійність мережі, що визначається надлишковими зв'язками між комутаторами.

Абоненти мережі підключаються до комутаторів в загальному випадку також за допомогою виділених каналів зв'язку. Ці канали зв'язку мають більш низьку пропускну здатність, ніж магістральні канали, що об'єднують комутатори, інакше мережа б не впоралася з потоками даних своїх численних користувачів. Для підключення кінцевих користувачів допускається використання комутованих каналів, тобто каналів телефонних мереж, хоча в такому випадку якість транспортних послуг зазвичай погіршується. Принципово заміна виділеного каналу на комутований нічого не змінює, але вносяться додаткові затримки, відмови і розриви каналу з вини мережі з комутацією каналів, яка в такому випадку стає проміжною ланкою між користувачем і мережею з комутацією пакетів.

2.2.3 Типи глобальних мереж

Зображена на рис. 6.2 глобальна обчислювальна мережа працює у найбільш зручному для комп'ютерного трафіку режимі - режимі комутації пакетів. Оптимальність цього режиму для зв'язку локальних мереж доводять не тільки дані про сумарний трафік, що передається мережею в одиницю часу, але і вартість послуг такої територіальної мережі. Зазвичай при рівності надається швидкості доступу мережу з комутацією пакетів виявляється в 2-3 рази дешевше, ніж мережу з комутацією каналів, то є публічна телефонна мережа.

Тому при створенні корпоративної мережі необхідно прагнути до побудови або використання послуг територіальної мережі зі структурою, подібною структурою, наведеної на рис. 6.2, тобто мережі з територіально розподіленими комутаторами пакетів.

Однак часто така обчислювальна глобальна мережа з різних причин виявляється недоступною в тому чи іншому географічному пункті. У той же час набагато більш поширені і доступні послуги, що надаються телефонними мережами або первинними мережами, що підтримують послуги виділених каналів. Тому при побудові корпоративної мережі можна доповнити відсутні компоненти послугами та устаткуванням, орендованими у власників первинної або телефонної мережі.

У залежності від того, які компоненти доводиться брати в оренду, прийнято розрізняти корпоративні мережі, побудовані з використанням:

виділених каналів;

комутації каналів;

комутації пакетів.

Останній випадок відповідає найбільш сприятливому нагоди, коли мережа з комутацією пакетів доступна у всіх географічних точках, які потрібно об'єднати в загальну корпоративну мережу. Перші два випадки вимагають проведення додаткових робіт, щоб на підставі взятих в оренду засобів побудувати мережу з комутацією пакетів.

а) виділені канали;

Виділені (або орендовані - leased) канали можна отримати у телекомунікаційних компаній, які володіють каналами телекомунікації (таких, наприклад, як "Ростелеком"), або від телефонних компаній, які зазвичай здають в оренду канали в межах міста або регіону.

Використовувати виділені лінії можна двома способами. Перший полягає в побудові з їх допомогою територіальної мережі певної технології, наприклад frame relay, в якій орендовані виділені лінії служать для з'єднання проміжних, територіально розподілених комутаторів пакетів, як у випадку, наведеному на рис. 10.

Другий варіант - з'єднання виділеними лініями тільки об'єднуються локальних мереж або кінцевих абонентів іншого типу без установки транзитних комутаторів пакетів, що працюють за технологією глобальної мережі (рис. 6.4). Другий варіант є найбільш простим з технічної точки зору, оскільки грунтується на використанні маршрутизаторів або віддалених мостів у об'єднуються локальних мережах і відсутності протоколів глобальних технологій. За глобальним каналах передаються ті ж пакети мережевого або канального рівня, що і в локальних мережах.

Рис. 10. Використання виділених каналів

Саме другий спосіб використання глобальних каналів отримав спеціальну назву "послуги виділених каналів", тому що в ньому дійсно більше нічого з технологій власне глобальних мереж з комутацією пакетів не використовується.

Виділені канали дуже активно застосовувалися зовсім в недалекому минулому і застосовуються сьогодні, особливо при побудові відповідальних магістральних зв'язків між великими локальними мережами, так як ця послуга гарантує пропускну здатність орендованого каналу. Однак при великій кількості географічно віддалених точок і інтенсивному змішаному трафіку між ними використання цієї служби призводить до високих витрат за рахунок великої кількості каналів, що орендуються.

б) глобальні мережі з комутацією каналів;

Сьогодні для побудови глобальних зв'язків в корпоративній мережі доступні мережі з комутацією каналів двох типів - традиційні аналогові телефонні мережі і цифрові мережі з інтеграцією послуг ISDN. Перевагою мереж з комутацією каналів є їх поширеність, що характерно особливо для аналогових телефонних мереж.

Телефонні мережі, повністю побудовані на цифрових комутаторах, і мережі ISDN вільні від багатьох недоліків традиційних аналогових телефонних мереж. Вони надають користувачам високоякісні лінії зв'язку, а час встановлення з'єднання в мережах ISDN істотно скорочено.

Однак навіть при якісних каналах зв'язку, які можуть забезпечити мережі з комутацією каналів, для побудови корпоративних глобальних зв'язків ці мережі можуть виявитися економічно неефективними. Так як в таких мережах користувачі платять не за обсяг переданого трафіку, а за час з'єднання, то при трафіку з великими пульсаціями і, відповідно, великими паузами між пакетами оплата йде в чому не за передачу, а за її відсутності. Це прямий наслідок поганої пристосованості методу комутації каналів для з'єднання комп'ютерів.

Тим не менш, при підключенні масових абонентів до корпоративної мережі, наприклад співробітників підприємства, що працюють вдома, телефонна мережа виявляється єдиним відповідним видом глобальної служби з міркувань доступності та вартості (при невеликому часу зв'язку віддаленого працівника з корпоративною мережею).

в) глобальні мережі з комутацією пакетів.

У 80-і роки для надійного об'єднання локальних мереж і великих комп'ютерів в корпоративну мережу використовувалася практично одна технологія глобальних мереж з комутацією пакетів - Х.25. Сьогодні вибір став набагато ширше. Можна скористатися послугами територіальних мереж TCP / IP, які доступні сьогодні як у вигляді недорогий і дуже поширеною мережі Internet, так і у вигляді комерційних глобальних мереж TCP / IP, ізольованих від Internet і надаються в оренду телекомунікаційними компаніями.

В Інтернет всі дані пересилаються у вигляді пакетів. Пакет - це спеціальна послідовність біт, несучих власне дані, а також службову інформацію про адреси отримувача та відправника інформації, номері пакету, коди для перевірки його цілісності та інші. Загальна довжина пакета становить від 100 до 2000 байт.

Кожен пакет може просуватися по мережі своїм маршрутом, що робить мережа не залежною від аварії або блокування окремого вузла. Перенаправленням пакетів в залежності від навантаження мережі займаються маршрутизатори. А тимчасове зберігання пакетів у місцях пересилання дозволяє виконати перевірку їх цілісності і перезапросіть пошкоджені пакети.

2.2.4 Приклад глобальної мережі - Інтернет

Інтернет - це всесвітня інформаційна комп'ютерна мережа, яка об'єднує в єдине ціле безліч комп'ютерних мереж та окремих комп'ютерів, надають широку інформацію у спільне користування і не є комерційною організацією.

Комп'ютер користувача за допомогою лінії зв'язку підключається до комп'ютера провайдера, який, у свою чергу підключений до іншого комп'ютера мережі і т.д. Інформація в мережі зберігається як на комп'ютерах провайдера, так і на спеціальних комп'ютерах, які називаються інформаційними серверами. Комп'ютери, до яких підключаються багато інших комп'ютери називають серверами. Провайдером називається організація, через яку рядові комп'ютери підключаються до глобальної мережі.

Користувачі в Інтернет працюють за єдиними правилами. В якості спільної мови в мережі Інтернет використовуються протоколи обміну даними. Протоколи - це стандарти, що визначають форми показу та способи пересилки повідомлень, процедури їх інтерпретації, правила спільної роботи різного обладнання у мережах.

Протокол - це правила взаємодії. Наприклад, дипломатичний протокол наказує, що робити при зустрічі зарубіжних гостей або при проведенні прийомів. Мережевий протокол пропонує правила роботи комп'ютерам, які підключені до мережі. Стандартні протоколи змушують різні комп'ютери "говорити однією мовою". Таким чином здійснюється можливість підключення до Інтернет різнотипних комп'ютерів (IBM, Macintosh), що працюють під управлінням різних операційних систем (Windows, UNIX, MS DOS).

Слід зазначити децентралізовану структуру цієї мережі. У світі немає центрального керуючого органу, що стежить за розміщується в Internet інформацією. Цю роль виконують різні підключені до Internet мережі, які і визначають, яка інформація буде в ній розміщуватися і як вона буде передаватися. Така повністю розподілена структура робить Internet дуже гнучкою і надає можливість підтримувати необмежену кількість користувачів. Однак підключені до Internet мережі повинні відповідати певним стандартам. Ці стандарти затверджуються кількома добровільними організаціями. Наприклад, Рада по архітектурі Internet (Internet Architecture Board - IAB) розглядає і затверджує протоколи передачі і стандарти нумерації. Комітент за технологічними нормами Internet встановлює стандарти щоденної роботи мережі. Союз Internet публікує різні стандарти і здійснює координацію між різними контролюючими органами Internet, провайдерами послуг та користувачами.

Основу мережі Інтернет становить група протоколів TCP / IP.

Протокол TCP (Transmission Control Protocol) - транспортного рівня, він керує тим, як відбувається передача інформації (дані "нарізаються" на пакети і маркуються).

IP (Internet Protocol) - протокол мережного рівня, додає до пакету IP-адреси отримувача та отруйника і відповідає на питання, як прокласти маршрут для доставки інформації.

Кожен комп'ютер, включений в мережу - хост, має свою унікальну IP-адресу. Ця адреса виражається чотирма байтами, наприклад: 234.049.122.201, і реєструється в Інформаційному центрі мережі-InterNIC або в Network Solutions Inc (NSI). Організація IP-адреси така, що кожен комп'ютер, через який проходить TCP-пакет, може визначити, кому з найближчих "сусідів" його потрібно переслати.

Для зручності користувачів в Інтернет введена доменна адресація. Домени - групи комп'ютерів, що мають єдине управління і утворюють ієрархічну структуру. Доменне ім'я відображає ієрархію доменів і складається з сегментів, розділених крапкою. Наприклад, interweb.spb.ru - адреса електронної довідкової системи в Санкт-Петербурзі. Самий останній (праворуч) називається іменем домену верхнього рівня. Серед них розрізняють географічні та тематичні.

Географічні адреси, частіше дволітерні, визначають приналежність власника імені до мережі певної країни. Наприклад, ru - Росія, de - Німеччина, us - Сполучені Штати та ін

Тематичні адреси, звичайно трьох-і чотирибуквені, дозволяють визначити сферу діяльності їх власників. Наприклад, edu - освітні установи, com - комерційні організації, store - Інтернет-магазини.

Для встановлення з'єднання між комп'ютерами в мережі потрібно знати адресу домену, що включає цей комп'ютер.

3. Висновок

Існують 2 способи передачі інформації між комп'ютерами:

За допомогою носіїв інформації: магнітних дисків та магнітних стрічок, оптичних дисків і т.д. (Недоліки - повільний і незручний).

За допомогою ліній зв'язку: локальних або глобальних.

Глобальні мережі поширюють свою дію по всьому світу і використовують всі канали зв'язку, включаючи супутникові.

У великих комерційних і освітніх організаціях для ведення робіт активно використовуються локальні мережі, побудовані на основі єдиних стандартів, прийнятих в глобальних мережах. Залежно від розв'язуваних завдань і заходів, що забезпечують безпеку роботи та доступ до мережі, їх поділяють на внутрішні (Intranet) і зовнішні (Extranet) корпоративні мережі.

При створенні комп'ютерних мереж є важливим забезпечення сумісності з електричним і механічним характеристикам і сумісності інформаційного забезпечення (програм і даних) по системі кодування і формату даних.

4. Список використаної літератури

1. Ю. Шафрін, "Основи комп'ютерної технології". М., АБФ, 2002

2. А.М. Кенін, Н.С. Печонкіна, "IBM PC для користувачів або як навчиться працювати на комп'ютері". Єкатеринбург, "АРД ЛТД", 1999

3. "Навігатор ігрового світу", № № 3 (11), 4 (12), 7 (15), 2004

4. Http://www.dokanet.net/

5. http://ovt.edurm.ru/komseti.htm