Комп’ютерні мережі. Топології комп’ютерних мереж. Апаратні та програмні засоби побудови комп’ютерних мереж.
Комп’ютерна мережа – це сукупність комп’ютерів з’єднаних за засобами зв’язку та засобами комутації в єдину систему для доступу користувачів до програмних технічних , інформаційних, організаційних ресурсів мережі.
Призначення комунікаційних мереж
Доступ до інформації — місць концентрування інформації (HTTP, FTP сервера, бази даних).
Сигналізація (електрона пошта, сервіси коротких повідомлень (ICQ)),
Сумісне використання технічних ресурсів (мережні принтери, сховища даних, сервери аплікацій).
Розподілення навантаження (кластеризація, розпаралелювання).
Віддалене керування (моніторинг, віддалене виконання процесів)
Забезпечення надійності (кластеризація, резервування (пристроїв та каналів))
Основні можливості комп'ютерних мереж:.......
Можливість швидкої передачі інформації на великі відстані;
Оперативний пошук інформації;
Обмін інформацією в режимі off-line;
Обмін текстової, звукової та відео у реальному режимі часу;
Можливість збереження інформації, розміщеної на серверах Internet, на локальному комп'ютері для подальшої переробки;
Можливість інтерактивності і оперативного зворотного зв'язку.
У відповідності до цього за функціональним призначенням, всю множину систем комп’ютерної мережі можна поділити на абонентські, комунікаційні та головні (Host) системи (сервери).
Абонентська система являє собою комп’ютер, орієнтований на роботу в складі комп’ютерної мережі, який забезпечує користувачам доступ до її обчислювальних ресурсів.
Комунікаційні системи – це вузли комутації мережі, які забезпечують організацію складових каналів передачі даних між абонентськими системами.
Сервером прийнято називати спеціальний комп’ютер, який виконує основні сервісні функції, а саме : управління мережею, збір, обробку, зберігання та надання інформації абонентам мережі. За функціональним призначенням прийнято розрізняти сервери на файл-сервери та сервери доступу. Файл-сервер визначається як мережний комп’ютер, який здійснює операції по збереженню, обробці та представленню файлів даних абонентам. Сервер доступу – це комп’ютер, який забезпечує абонентським системам ефективний доступ до комп’ютерної мережі.
Клієнт – це комп'ютер , що користується ресурсами сервера.
Під каналом зв'язку слід розуміти шлях або засіб, по якому передаються сигнали.
Канали зв’язку: дротові, бездротові.
Дротові:
Коксіальні
Вита пара
Оптоволокно
Бездротові:
Блютуз
WI-FI
Синій зуб
В залежності від режиму використання каналу зв’язку розрізняють некомутовані (орендовані) та комутовані канали. Некомутованим – називається канал, який створюється і існує протягом певного часу незалежно від передачі інформації. Комутований канал створюється лише протягом часу передачі кожного повідомлення, а в інший час окремі його частини використовуються з другою метою.
Канал передачі даних включає в себе канал зв’язку та пристрої для передачі дискретних сигналів, а саме пристрої захисту від помилок та перетворення сигналу (модем).
Модем – пристрій перетворення сигналів, назва якого є скороченням двох слів “МОдуляція-ДЕМодуляція”, що відображає основну функцію пристрою – перетворення цифрових сигналів в аналогові та навпаки.
За режимами обміну інформацією розрізняють модеми із симплексною, напівдуплексною та дуплексною передачею даних.
За швидкістю передачі даних модеми поділяють на низькошвишкісні, середньошвидкісні та високошвидкісні.
По конструктивному використанню розрізняють внутрішні (Internal) та зовнішні (External) модеми.
Протокол – набір правил. Протокол передачі даних – набір правил щодо передачі даних (як їх передати).
Міжнародна організація стандартів запропонувала для комп’ютерних мереж семирівневу модель взаємодії.
Прикладний рівень забезпечує виконання прикладних процесів користувачів та визначає семантику, тобто зміст інформації, якою обмінюються системи в процесі їх взаємодії (передача файлів, віртуальний термінал, електронна пошта).
Представницький рівень (рівень представлення, подання даних) визначає єдиний для всіх систем синтаксис інформації, що передається. Даний рівень відіграє велике значення в забезпеченості “відкритості” систем, дозволяючи їм звертатись між собою незалежно від внутрішньої мови, системи команд процесора чи операційної системи.
Сеансовий рівень організовує сеанси зв’язку між прикладними процесами, які знаходяться в різних абонентських системах.
Транспортний рівень служить для забезпечення передачі даних між двома системами та організації процедури сполучення абонентів мережі із системою передачі даних. На цьому рівні визначається взаємодія системи-джерела та одержувача даних, організовується та підтримується логічний канал між абонентами.
Мережний рівень призначений для забезпечення процесів маршрутизації інформації, управління мережею передачі даних та управління інформаційними потоками.
Канальний рівень забезпечує функціональні та процедурні засоби для встановлення, підтримки й розірвання з’єднання на рівні каналів передачі даних. Процедури канального рівня забезпечують пошук і виправлення помилок, які виникають на фізичному рівні.
Фізичний рівень забезпечує механічні, електричні, функціональні та процедурні засоби організації фізичних з’єднань при передачі даних фізичним об’єктам.
Під топологією мережі розуміється опис її фізичного розташування, тобто те, як комп'ютери сполучені в мережі один з одним і за допомогою яких пристроїв входять у фізичну топологію.
Шина.
Фізична топологія шина, що іменується також лінійною шиною, складається з єдиного кабелю, до якого приєднані усі комп'ютери сегменту (мал.5).
Повідомлення посилаються по лінії усім підключеним станціям незалежно від того, хто є одержувачем. Кожен комп'ютер перевіряє кожен пакет в дроті, щоб визначити одержувача пакету. Якщо пакет призначений для іншої станції, то комп'ютер відкидає його. Якщо пакет призначений цьому комп'ютеру, то він отримає і обробить його.
Головний кабель шини, відомий як магістраль, має на обох кінцях заглушки (терминаторы) для запобігання віддзеркаленню сигналу.
Недоліки:
- важко ізолювати неполадки станції або іншого мережевого компонента;
- неполадки в магістральному кабелі можуть привести до виходу з ладу усієї мережі.
Кільце.
У фізичній топології "кільце" лінії передачі даних фактично утворюють логічне кільце, до якого підключені усі комп'ютери мережі (мал. 6).
Доступ до носія в кільці здійснюється за допомогою маркерів (token), які пускаються по кругу від станції до станції, даючи їм можливість переслати пакет, якщо це треба. Комп'ютер може посилати дані
тільки тоді, коли володіє маркером.
Оскільки кожен комп'ютер при цій топології є частиною кільця, він має можливість пересилати будь-які отримані ним пакети даних, адресовані іншій станції.
Недоліки:
- неполадки на одній станції можуть привести до відмови усієї мережі;
- при переконфігурації будь-якої частини мережі необхідно тимчасово відключати усю мережу.
Зірка.
У топології Star (зірка) усі комп'ютери в мережі сполучені один з одним за допомогою центрального концентратора (мал. 7).
Усі дані, які посилає станція, прямують прямо на концентратор, який пересилає пакет у напрямі одержувача.
У цій топології тільки один комп'ютер може посилати дані в конкретний момент часу. При одночасній спробі двох і більше комп'ютерів переслати дані, усі вони дістануть відмову і будуть вимушені чекати випадковий
інтервал часу, щоб спробувати ще раз.
Ці мережі краще масштабуються, чим інші мережі. Неполадки на одній станції не виводять з ладу усю мережу. Наявність центрального концентратора полегшує додавання нового комп'ютера.
Недоліки:
- вимагає більше кабелю, чим інші топології;
- вихід з ладу концентратора виведе з ладу увесь сегмент мережі.
Комірка.
Топологія Mesh (комірка) сполучає усі комп'ютери попарно (мал. 8).
Мережі Mesh використовують значно більшу кількість кабелю, чим інші топології. Ці мережі значно важче встановлювати. Але ці мережі стійкі до збоїв (здатні працювати за наявності ушкоджень).
Змішані топології.
Поєднання 2 або більше кількості мережевих типологій.