Комп'ютерні мережі

Комп’ютерна мережа – це система розподіленної обробки інформації між комп’ютерами за допомогою засобів зв’язку.        Передача їнформації 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 хвиль у задану одиницю часу. Аналогові сигнали також використовуються на телефонних лініях для передачі інформації. Для перетворення даних зі цифрового вигляду в аналоговий використовуються модеми, які двійковий ноль перетворюють у сигнал низької частоти, а одиницю- високої частоти. Існують локальні ( Local Area Network) та глобальні мережі ( Wide Area Network).

1. Семирівнева еталонна модель узагальненого мережевого протоколу

Для того, щоб взаємодіяти, люди використовують загальну мову. Якщо неможливо розмовляти один з одним безпосередньо, застосовуються допоміжні засоби для передачі повідомлень. Одним з таких засобів є система поштового зв'язку. У її складі можна виділити певні функціональні рівні, наприклад, рівень збору та доставки листів з поштових скриньок на найближчі поштові вузли зв'язку та у зворотному напрямку, рівень сортування листів в транзитних вузлах, і т. д. Прийняті в поштового зв'язку всілякі стандарти на розміри конвертів , порядок оформлення адрес і ін дозволяють відправляти і отримувати кореспонденцію практично з будь-якої точки Земної кулі.    Схожа картина має місце і в галузі електронних комунікацій, де ринок комп'ютерів, комунікаційного устаткування інформаційних систем та мереж надзвичайно широкий і разношерстен. З цієї причини створення сучасних інформаційних систем стадо неможливим без використання загальних підходів при їх розробці, без уніфікації характеристик і параметрів їх складових компонент.               Теоретичну основу сучасних інформаційних мереж визначає Базова еталонна модель взаємодії відкритих систем (OSI - Open Systems Interconnection) Міжнародної організації стандартів (ISO - International Standards Organization). Вона описана стандартом ISO 7498. Модель є міжнародним стандартом для передачі даних. Згідно еталонної моделі взаємодії OSI виділяються сім рівнів, що утворюють коло взаємодії відкритих систем. Кожному рівню відповідає протокол, одиниція виміру, певний набір функцій. Протокол – це набір правил та угод, які використовуються під час передачі даних (комунікацій). (табл. 1. 1)           

Таблиця 1. 1. Функції рівнів моделі взаємодії відкритих систем.

Основна ідея цієї моделі полягає  в тому, що кожному рівню приділяється конкретна роль. Завдяки цьому  загальна задача передачі даних розщеплюється  на окремі конкретні завдання. Функції  рівня, в залежності від його номера, можуть виконуватися програмними, апаратними або програмно-апаратними засобами. Як правило, реалізація функцій вищих  рівнів носить програмний характер, функції  канального і мережевого рівнів можуть бути виконані як програмними, так і  апаратними засобами. Фізичний рівень зазвичай виконується в апаратному вигляді.      Кожен рівень визначається групою стандартів, які містять у собі дві специфікації: протокол і забезпечується для вищестоящого рівня сервіс. Під протоколом мається на увазі набір правил і форматів, які визначають взаємодію об'єктів одного рівня моделі.        Найбільш близьким до користувача є прикладний рівень. Його головне завдання - надати вже перероблену (прийняту) інформацію. З цим звичайно справляється системне і користувальницьке прикладне програмне забезпечення, наприклад, термінальна програма. При передачі інформації між різними обчислювальними системами повинно застосовуватися однаковий кодове подання використовуваних алфавітно-цифрових знаків. Іншими словами, прикладні програми взаємодіючих користувачів повинні працювати з однаковими кодовими таблицями. Кількість поданих в коді знаків залежить від кількості бітів, використовуваних у коді, тобто від підстави коду.            Функції сучасних модемів відносяться до найбільш "далеким" від користувача рівнями - фізичній і канальному.

2. Передавання  повідомлень у мережі

Локальні мережі.

Локальна обчислювальна  мережа (ЛОМ, локальна мережа, сленг. Локалки; англ. Local Area Network, LAN) - комп'ютерна мережа, що покриває зазвичай відносно невелику територію або невелику групу будинків (будинок, офіс, фірму, інститут).

У локальних мережах інформація передається на невелику відстань. Ці мережі поєднують комп’ютери, що розташовані недалеко один від одного (у мережах декількох міль). Для передачі інформації використовується високошвидкісний канал передачі даних, швидкість у якому приблизно така сама, як швидкість внутрішньої шини комп’ютера.       Локальні мережі в залежності від фізичних та логічних взаємин між ЕОМ відрізняються архітектурою (Ethernet, Token Ring, FDDI і т.д.) і топологією (шинна, кільцева, зірка і т.д.).      У локальних мережах реалізується технологія «клієнт - сервер». Сервер - це об'єкт (комп'ютер або програма) який надає сервісні послуги, а клієнт - це об'єкт (комп'ютер або програма), який запитує сервер надати ці послуги.

Топологія локальних  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.

1) Зірка - базова топологія комп'ютерної мережі, в якій всі комп'ютери мережі приєднані до центрального вузла (зазвичай мережевий концентратор), утворюючи фізичний сегмент мережі. Подібний сегмент мережі може функціонувати як окремо, так і в складі складної мережевої топології (як правило "дерево"). Весь обмін інформацією йде виключно через центральний комп'ютер, на який у такий спосіб лягає дуже велике навантаження, тому нічим іншим, окрім мережі, воно займатися не може. Як правило, саме центральний комп'ютер є самим потужним, і саме на нього покладаються всі функції з управління обміном. Ніякі конфлікти в мережі з топологією зірка в принципі неможливі, тому що управління повністю централізовано. Мережа у вигляді зірки містить центральний вузол комутації (мережевий хаб, мережевий сервер), до якого посилаються всі повідомлення з вузлів (робочих станцій).