Комп'ютерні мережі Інформаційних технологій

Інформатика, програмування

Кірово-Чепецький Коледж Економіки та Права

Спеціальність «Державне та муніципальне управління»

Курсова робота з дисципліни

Зміст.
Введення 2
1. Поняття ІТ 3

1.1 Співвідношення інформаційної технології і інформаційної системи

4
2. Інструментарій ІТ 5
3. Обробка даних 5

3.1 Централізоване опрацювання даних. 5

3.2 Розподілена обробка даних. 6
4. Комп'ютерні мережі. 7

4.1. Узагальнена структура. 7
5. Класифікація комп'ютерних мереж 9
6. Глобальні обчислювальні мережі 10

6.1. Internet. Структура Інтернет 12
7. Локальні обчислювальні мережі. 13

7.1. Ethernet 16
8. Технічне забезпечення. 19

8.1. Зв'язок комп'ютера з периферійними пристроями. 20

8.2. Пристрої міжмережевого інтерфейсу. 23

8.3. Управління взаємодією пристроїв мережі. 25
9. Програмне забезпечення інформаційно-обчислювальних мереж 29
Висновок 29
Література 30

Введення.

Сучасні інформаційні системи продовжують що виникла в кінці 70-хрр.. тенденцію розподіленої обробки даних. Початковим етапом розвиткутаких систем стали багатомашинні асоціації - сукупність обчислювальнихмашин різної продуктивності, об'єднаних в систему за допомогоюканалів зв'язку. Вищою стадією систем розподіленої обробки данихє комп'ютерні (обчислювальні) мережі різних рівнів - відлокальних до глобальних.

1. Поняття інформаційної технології

Технологія при перекладі з грецького (techne) означає мистецтво,майстерність, вміння, а не що інше, як процеси. Під процесом слідрозуміти певну сукупність дій, спрямованих на досягненняпоставленої мети. Процес повинен визначатися вибраної людиноюстратегією і реалізовуватися за допомогою сукупності різних засобів іметодів.

Під технологією матеріального виробництва розуміють процес,визначається сукупністю засобів і методів обробки, виготовлення,зміни стану, властивостей, форми сировини або матеріалу. Технологіязмінює якість або первинний стан матерії з метою одержанняматеріального продукту.

Інформація є одним з найцінніших ресурсів суспільства поряд зтакими традиційними матеріальними видами ресурсів, як нафта, газ,корисні копалини та інші, а значить, процесу її переробки за аналогією зпроцесами переробки матеріальних ресурсів можна сприймати яктехнологію. Тоді справедливо наступне визначення.

Інформаційна технологія - процес, що використовує сукупністьзасобів і методів збору, обробки і передачі даних (первинної інформації)для отримання інформації нової якості про стан об'єкту, процесу абоявища (інформаційного продукту).

Мета технології матеріального виробництва - випуск продукції,задовольняє потреби людини або системи.

Мета ІТ - виробництво інформації для її аналізу людиною іприйняття на його основі рішення щодо виконання будь - які дії.

Відомо, що, застосовуючи різні технології до одного й того жматеріального ресурсу, можна отримати різні вироби, продукти. Те ж самебуде справедливо і для технології переробки інформації. [1]

1.1. Співвідношення інформаційної технології і інформаційноїсистеми.

Інформаційна технологія тісно пов'язана з інформаційними системами,які є для неї основним середовищем. На перший погляд можездатися, що введені в підручнику визначення інформаційної технологіїі системи дуже схожі між собою. Однак це не так.

Інформаційна технологія є процесом, що складається з чіткорегламентованих правил виконання операцій, дій, етапів різноїступеня складності над даними, що зберігаються в комп'ютерах. Основна метаінформаційної технології - в результаті цілеспрямованих дій попереробки первинної інформації отримати необхідну для користувачаінформацію.

Інформаційна система є середовищем, складовими елементамиякої є комп'ютери, комп'ютерні мережі, програмні продукти, базиданих, люди, різного роду технічні та програмні засоби зв'язку іт.д. Основна мета інформаційної системи - організація зберігання та передачіінформації. Інформаційна система являє собою людино-комп'ютернусистему обробки інформації.

Реалізація функцій інформаційної системи неможлива без знанняорієнтованої на неї інформаційної технології. Інформаційна технологіяможе існувати і поза сфери інформаційної системи. (Наприклад:
Інформаційна технологія роботи в середовищі текстового процесора Word 6.0,який не є інформаційною системою. Інформаційна технологіямультимедіа, де за допомогою телекомунікаційного зв'язку здійснюютьсяпередача і обробка на комп'ютері зображення і звуку.)

Таким чином, інформаційна технологія є більш ємнимпоняттям, що відображає сучасне уявлення про процеси перетворенняінформації в інформаційному суспільстві. У вмілому поєднанні двохінформаційних технологій - управлінської та комп'ютерної - запорука успішноїроботи інформаційної системи.

Узагальнюючи все вищесказане, пропонуємо кілька більш вузькі, ніжвведені раніше, визначення інформаційної системи і технології,реалізованих засобами комп'ютерної техніки.

Інформаційна технологія - сукупність чітко визначенихцілеспрямованих дій персоналу з переробки інформації накомп'ютері.

Інформаційна система - людино-комп'ютерна система для підтримкиприйняття рішень і виробництва інформаційних продуктів, що використовуєкомп'ютерну інформаційну технологію.

2. Інструментарій інформаційної технології

Реалізація технологічного процесу матеріального виробництваздійснюється за допомогою різноманітних технічних засобів, до якихвідносяться: устаткування, верстати, інструменти, конвеєрні лінії і т.п.

За аналогією і для інформаційної технології повинно бути щосьподібне. Такими технічними засобами виробництва інформаціїбудуть апаратне, програмне і математичне забезпечення цьогопроцесу. З їхньою допомогою відбувається переробка первинної інформації вінформацію нової якості. Виділимо окремо з цих засобів програмніпродукти і назвемо їх інструментарієм, а для більшої чіткості можна йогоконкретизувати, назвавши програмним інструментарієм інформаційноїтехнології. Визначимо це поняття.

Інструментарій інформаційної технології - один або декілька

взаємозалежних програмних продуктів для певного типу комп'ютера,технологія роботи в яких дозволяє досягти поставленої користувачем,мета.

У якості інструментарію можна використовувати такіпоширені види програмних продуктів для персонального комп'ютера:текстовий процесор (редактор), настільні видавничі системи,електронні таблиці, системи керування базами даних, електронні записнікнижки, електронні календарі, інформаційні системи функціональногопризначення (фінансові, бухгалтерські, для маркетингу та ін), експертнісистеми і т.д.

3. Обробка даних

Сучасне виробництво вимагає високих швидкостей обробкиінформації, зручних форм її збереження і передачі. Необхідно також матидинамічні способи звернення до інформації, способи пошуку даних в заданітимчасові інтервали; реалізовувати складну математичну і логічнуобробку даних. Управління великими підприємствами, управління економікоюна рівні країни вимагають участі в цьому процесі досить великихколективів. Такі колективи можуть розташовуватися в різних районахміста, в різних регіонах країни і навіть у різних країнах. Для вирішеннязавдань управління, що забезпечують реалізацію економічної стратегії,стають важливими і актуальними швидкість і зручність обміну інформацією, атакож можливість тісної взаємодії всіх що беруть участь у процесівироблення управлінських рішень.

3.1. Централізоване опрацювання даних.

В епоху централізованого використання ЕОМ з пакетної обробкоюінформації користувачі обчислювальної техніки вважали за краще купуватикомп'ютери, на яких можна було б вирішувати майже всі класи їхніх завдань.
Однак складність вирішуваних завдань обернено пропорційна їх кількості, іце призводило до неефективного використання обчислювальної потужності ЕОМпри значних матеріальних затрат. Не можна не враховувати і той факт, щодоступ до ресурсів комп'ютерів був утруднений через існуючу політикицентралізації обчислювальних засобів в одному місці.

Принцип централізованої обробки даних (мал. 6.1) не відповідаввисоким вимогам до надійності процесу обробки, утруднював розвитоксистем і не міг забезпечити необхідні тимчасові параметри при діалоговоїобробці даних у многопользовательском режимі. Короткочасний вихід зладу центральної ЕОМ приводив до фатальних наслідків для системи в цілому,гак як доводилося дублювати функції центральної ЕОМ, значнозбільшуючи витрати на створення та експлуатацію систем обробки даних.

Система централізованої обробки даних

Поява малих ЕОМ, мiкроЕОМ і, нарешті, персональних комп'ютеріввимагало нового підходу до організації систем обробки даних, достворення нових інформаційних технологій. Виникло логічно обгрунтованевимога переходу від використання окремих ЕОМ в системахцентралізованої обробки даних до розподіленої обробки даних.

3.2.Распределенная обробка даних - обробка даних, що виконуєтьсяна незалежних, але пов'язаних між собою комп'ютерах, що представляютьрозподілену систему.

Система розподіленої обробки даних

Для реалізації розподіленої обробки даних були створенібагатомашинні асоціації, структура яких розробляється по одному знаступних напрямків:
* Багатомашинні обчислювальні комплекси (МВК);
* Комп'ютерні (обчислювальні) мережі.

багатомашинний обчислювальний комплекс - група встановлених порядобчислювальних машин, об'єднаних за допомогою спеціальних засобів сполученняі виконують спільно єдиний інформаційно-обчислювальний процес.

4. Комп'ютерні мережі

Комп'ютерні мережі аж ніяк не є єдиним видом мереж,створеним людською цивілізацією. Навіть водопостачання Стародавнього Риму можнарозглядати як один з найбільш древніх прикладів мереж, що покриваютьвеликі території і обслуговуючих численних клієнтів. Інший, меншекзотичний приклад - електричні мережі. У них легко можна знайти всікомпоненти будь-якої територіальної мережі: джерела ресурсів - електростанції,магістралі - високовольтні лінії електропередач, мережа доступу --трансформаторні підстанції, клієнтське обладнання - освітлювальні іпобутові електроприлади.

Комп'ютерні мережі, звані також обчислювальними мережами, абомережами передачі даних, є логічним результатом еволюції двохнайважливіших науково-технічних галузей сучасної цивілізації --комп'ютерних і телекомунікаційних технологій. З одного боку, мережіявляють собою окремий випадок розподілених обчислювальних систем, вяких група комп'ютерів злагоджено виконує набір взаємозв'язанихзавдань, обмінюючись даними в автоматичному режимі. З іншого боку,комп'ютерні мережі можуть розглядатися як засіб передачі інформації навеликі відстані, для чого в них застосовуються методи кодування імультиплексування даних, що одержали розвиток у різнихтелекомунікаційних системах.

Комп'ютерна (обчислювальна) мережа - сукупність комп'ютерів ітерміналів, з'єднаних за допомогою каналів зв'язку в єдину систему,задовольняє вимогам розподіленої обробки даних.

Основне призначення будь-якої комп'ютерної мережі - наданняінформаційних і обчислювальних ресурсів підключеним до неї користувачiв.

4.1. Узагальнена структура комп'ютерної мережі

Комп'ютерні мережі є вищою формою багатомашинних асоціацій.
Виділимо основні відмінності комп'ютерної мережі від багатомашинногообчислювального комплексу.

Перша відмінність - розмірність. До складу багатомашинногообчислювального комплексу входять зазвичай два, максимум три ЕОМ,розташовані переважно в одному приміщенні. Обчислювальна мережа можескладатися з десятків і навіть сотень ЕОМ, розташованих на відстані один віддруга від декількох метрів до десятків, сотень і навіть тисяч кілометрів.

Друга відмінність - розподіл функцій між ЕОМ. Якщо в багатомашинноїобчислювальному комплексі функції обробки даних, передачі даних іуправління системою можуть бути реалізовані в одній ЕОМ, то в обчислювальнихмережах ці функції розподілені між різними ЕОМ.

Третя відмінність - необхідність вирішення в мережі задачі маршрутизаціїповідомлень. Повідомлення від однієї ЕОМ до іншої в мережі може бути передане порізних маршрутах в залежності від стану каналів зв'язку, що з'єднують
ЕОМ один з одним.

Об'єднання в один комплекс засобів обчислювальної техніки,апаратури зв'язку і каналів передачі даних пред'являє специфічнівимоги з боку кожного елемента багатомашинної асоціації, а такожвимагає формування спеціальної термінології.

Абоненти мережі - об'єкти, які створюють або що споживають інформацію вмережі. Ними можуть бути окремі ЕОМ, комплекси ЕОМ, термінали, промисловіроботи, верстати з числовим програмним управлінням і т.д. Будь-який абонент мережіпідключається до станції.

Станція - це апаратура, яка виконує функції, пов'язані зпередачею і прийомом інформації.

Сукупність абонента та станції прийнято називати абонентськоїсистемою Для організації взаємодії абонентів необхідна фізичнапередавальна середу.

На базі фізичної передавальної середовища будується комунікаційна мережа,яка забезпечує передачу інформації між абонентськими системами.

Такий підхід дозволяє розглядати будь-яку комп'ютерну мережу яксукупність абонентських систем і комунікаційної мережі. Узагальненаструктура комп'ютерної мережі наведена на рис:

Узагальнена структура комп'ютерної мережі.

5. Класифікація обчислювальних мереж

В залежності від територіального розташування абонентських системобчислювальні мережі можна розділити на три основні класи:глобальні мережі (WAN - Wide Area Network);регіональні мережі (MAN - Metropolitan Area Network);локальні мережі (LAN - Local Area Network).

Глобальна обчислювальна мережа об'єднує абонентів, розташованих урізних країнах, на різних континентах. Взаємодія міжабонентами такої мережі може здійснюватися на базі телефонних ліній зв'язку,радіозв'язку та систем супутникового зв'язку. Глобальні обчислювальні мережідозволять вирішити проблему об'єднання інформаційних ресурсів усьоголюдства і організації доступу до цих ресурсів.

Регіональна обчислювальна мережа пов'язує абонентів, розташованихна значній відстані один від одного. Вона може включати абонентівусередині великого міста, економічного регіону, окремої країни. Зазвичайвідстань між абонентами регіональної обчислювальної мережі складаєдесятки - сотні кілометрів.

Локальна обчислювальна мережа об'єднує абонентів, розташованих умежах невеликій території. В даний час не існує чіткихобмежень на територіальний розкид абонентів локальної обчислювальноїмережі. Зазвичай така мережа прив'язана до конкретного місця. До класу локальнихобчислювальних мереж відносяться мережі окремих підприємств, фірм, банків,офісів і т.д. Протяжність такої мережі можна обмежити межами 2 - 2,5км.

Об'єднання глобальних, регіональних і локальних обчислювальнихмереж дозволяє створювати многосетевие ієрархії. Вони забезпечують потужні,економічно доцільні засоби обробки величезних інформаційнихмасивів і доступ до необмежених інформаційних ресурсів. На рис. 6.4наведено один з можливих ієрархій обчислювальних мереж. Локальніобчислювальні мережі можуть входити як компоненти до складу регіональноїмережі, регіональні мережі - об'єднуватися у складі глобальної мережі і,нарешті, глобальні мережі можуть також утворювати складні структури.

Ієрархія комп'ютерних мереж

Комп'ютерна мережа Internet є найбільш популярною глобальноїмережею. До її складу входить безліч вільно з'єднаних мереж. Всерединікожної мережі, що входить?? Internet, існують конкретна структура зв'язку тапевна дисципліна управління. Всередині Internet структура і методиз'єднань між різними мережами для конкретного користувача не маютьніякого значення.

Персональні комп'ютери, що стали в даний час неодмінноюелементом будь-якої системи управління, призвели до буму в області створеннялокальних обчислювальних мереж. Це, у свою чергу, викликало необхідністьу розробці нових інформаційних технологій.

Практика застосування персональних комп'ютерів в різних галузяхнауки, техніки і виробництва показала, що найбільшу ефективність відвпровадження обчислювальної техніки забезпечують не окремі автономні ПК, алокальні обчислювальні мережі.

6. Глобальні мережі

А ось потреба в поєднанні комп'ютерів, що знаходяться на великійвідстані один від одного, до цього часу цілком назріла. Почалося все звирішення більш простої задачі - доступу до комп'ютера з терміналів, віддаленихвід нього на багато сотень, а то й тисячі кілометрів. Термінали сполучалися зкомп'ютерами через телефонні мережі за допомогою модемів. Такі мережі дозволяличисленним користувачам отримувати віддалений доступ до поділюванихресурсів декількох могутніх комп'ютерів класу суперЕОМ. Потім з'явилисясистеми, в яких поряд з віддаленими з'єднаннями типу термінал-комп'ютербули реалізовані і віддалені зв'язки типу комп'ютер-комп'ютер. Комп'ютериотримали можливість обмінюватися даними в автоматичному режимі, що,власне, і є базовим механізмом будь-якої обчислювальної мережі. Наоснові цього механізму в перших мережах були реалізовані служби обмінуфайлами, синхронізації баз даних, електронної пошти та інші, що сталитепер традиційними мережеві служби.

Таким чином, хронологічно першими з'явилися глобальні мережі
(Wide Area Networks, WAN), тобто мережі, що поєднують територіальнорозосереджені комп'ютери, можливо що знаходяться в різних містах ікраїнах. Саме при побудові глобальних мереж були уперше запропоновані івідпрацьовані багато основні ідеї та концепції сучасних обчислювальнихмереж. Такі, наприклад, як багаторівнева побудова комунікаційнихпротоколів, технологія комутації пакетів, маршрутизація пакетів вскладових мережах.

Глобальні комп'ютерні мережі дуже багато чого успадкували від інших,набагато більш старих і поширених глобальних мереж - телефонних.
Головним результатом створення перших глобальних комп'ютерних мереж була відмовавід принципу комутації каналів, протягом багатьох десятків років успішновикористовувався в телефонних мережах.

виділяється на весь час сеансу зв'язку складовою канал з постійноюшвидкістю не міг ефективно використовуватися пульсуючим трафікомкомп'ютерних даних, у якого періоди інтенсивного обміну чергуються зтривалими паузами. Натурні експерименти і математичнемоделювання показали, що пульсуючий і в значній мірі нечутливий до затримок комп'ютерний трафік набагато ефективнішепередається мережами, що використовують принцип комутації пакетів, коли даніподіляються на невеликі порції - пакети, - які самостійнопереміщаються по мережі за рахунок вбудовування адреси кінцевого вузла в заголовокпакету.

6.1 Інтернет

Інтернет (цей термін можна перекласти як «всесвітня мережа») --порівняно молода технологія. Її попередницею була військова мережа
Міністерства оборони США ARPANet, що почала функціонувати на початку 70-хроків.

Хоча технологія, що застосовувалася в ARPANet, і послужила основою
Інтернет, вона не забезпечувала головного достоїнства Інтернет - загальноїдоступності. Цей недолік виправила що з'явилася на початку 80-х роківкомп'ютерна мережа Національного Наукового Фонду США NSFNet. NSFNet складаласяз декількох комп'ютерів, з'єднаних між собою високошвидкіснимилініями зв'язку. Кожен користувач (спочатку ними були наукові центри)підключався до найближчого з цих комп'ютерів і таким чином отримувавповноцінний доступ до всіх ресурсів мережі.

Мережі, подібні NSFNet, були створені і в інших країнах. Всі вонишвидко розвивалися і в кінці 80-х були з'єднані між собою. Так на початку
90-х років і з'явилася знайома тепер усім глобальна мережа Інтернет.

Якщо говорити про Росію, то розвиток Інтернет почалося в середині 90 --х і на даний момент воно йде досить швидкими темпами. І в Росії, і вусьому іншому світі Інтернет є однією з найбільш динамічнощо розвиваються галузей промисловості (так, саме промисловості!) іпривертає пильну увагу інвесторів, великих і дрібних фірм.

Структура Internet.

Інтернет - що динамічно розвивається, яка не належитьніякому приватній особі або фірмі. Її використанням і подальшим розвиткомзаймаються тисячі різних організацій. Проте в Інтернетпідтримується певний порядок, і мережа розвивається відповідно допевними правилами.

Інтернет являє собою глобальну комп'ютерну мережу. Сама їїназва означає «між мереж». Це мережа, що з'єднує окремі мережі.

Логічна структура Інтернет являє собою якесь віртуальнеоб'єднання, що має своє власне інформаційне простору.

Інтернет забезпечує обмін інформацією між усіма комп'ютерами,які входять до мережі, підключені до неї. Тип комп'ютера і використовується їмопераційна система не мають. З'єднання мереж володіє величезнимиможливостями. З власного комп'ютера будь-який абонент може internetпередавати повідомлення в інше місто, переглядати каталог бібліотекиконгресу у Вашингтоні, знайомитися з картинками на останній виставці вмузеї Метрополітен у Нью-Йорку, брати участь у конференції IEEE і навіть уіграх з абонентами мережі з різних країн. Internet надає врозпорядження своїх користувачів безліч всіляких ресурсів.

Основні осередки internet - локальні обчислювальні мережі. Цеозначає, що internet не просто встановлює зв'язок між окремимикомп'ютерами, а створює шляхи сполучення для більших одиниць - групкомп'ютерів. Якщо деяка локальна мережа безпосередньо підключена доinternet, то кожна робоча станція цієї мережі також може підключатися доinternet. Існують також комп'ютери, підключені до самостійноinternet. Вони називаються хост-комп'ютерами (host-господар). Коженпідключений до мережі комп'ютер має свою адресу, за яким його може знайтиабонент з будь-якої точки світу.

Схема підключення локальної мережі до internet наведена на малюнку:

Підключення локальної мережі до internet

Важливою internet особливістю є те, що вона, поєднуючи різнімережі, не створює при цьому жодної ієрархії - всі комп'ютери, підключені домережі, рівноправні. Для ілюстрацій можливостей структури деякогоділянки мережі internet наведена схема з'єднання різних мереж. (6.26)

Підключення різних мереж до internet.

7. Локальні мережі

Локальні мережі (Local Area Networks, LAN) - це об'єднаннякомп'ютерів, зосереджених на невеликій території, звичайно в радіусі небільше 1-2 км, хоча в окремих випадках локальна мережа може мати і більшепротяжні розміри, наприклад, у кілька десятків кілометрів. Загаломвипадку локальна мережа являє собою комунікаційну систему,належить одній організації.

На перших порах для з'єднання комп'ютерів один з однимвикористовувалися нестандартні програмно-апаратні засоби. Різноманітніпристрою сполучення, які використовують свій власний спосіб представленняданих на лініях зв'язку, свої типи кабелів і т. п., могли з'єднувати тількиті конкретні моделі комп'ютерів, для яких були розроблені, наприклад,міні-комп'ютери PDP-11 з мейнфреймів IBM 360 або комп'ютери «Наірі» зкомп'ютерами «Дніпро». Така ситуація створила великий простір для творчостістудентів - назви багатьох курсових і дипломних проектів починалися тодізі слів «Пристрій сполучення ...».

Різні типи зв'язків в перших локальних мережах

У середині 80-х років стан справ в локальних мережах сталокардинально змінюватися. Затвердилися стандартні технології об'єднаннякомп'ютерів в мережу-Ethernet, Arcnet, Token Ring, Token Bus, кількапізніше - FDDI. Потужним стимулом для їх появи послужили персональнікомп'ютери. Ці масові продукти були ідеальними елементами дляпобудови мереж - з одного боку, вони були достатньо потужними для роботимережевого програмного забезпечення, а з іншого - явно потребувалиоб'єднання своєї обчислювальної потужності для вирішення складних завдань, атакож розділення дорогих периферійних пристроїв і дискових масивів.
Тому персональні комп'ютери стали переважати в локальних мережах, причомуне тільки в якості клієнтських комп'ютерів, але і як центризберігання і обробки даних, тобто мережевих серверів, потіснивши з цихзвичних ролей міні-комп'ютери і мейнфрейми.

Всі стандартні технології локальних мереж спиралися на той жепринцип комутації, який був успішно випробуваний і довів своїпереваги при передачі трафіку даних у глобальних комп'ютерних мережах --принцип комутації пакетів.

Стандартні мережеві технології перетворили процес побудовилокальної мережі з мистецтва в рутинну роботу. Для створення мережі доситьбуло придбати мережеві адаптери відповідного стандарту, наприклад
Ethernet, стандартний кабель, приєднати адаптери до кабелю стандартнимироз'ємами і встановити на комп'ютер одну з популярних мережевих операційнихсистем, наприклад Novell NetWare. Після цього мережа починала працювати іподальше приєднання кожного нового комп'ютера не викликало ніякихпроблем - природно, якщо на ньому був встановлений мережний адаптер тієї жтехнології.

Розробники локальних мереж привнесли багато нового в організаціюроботи користувачів. Так, набагато простіше і зручніше стало отримувати доступ доспільно використовуваних мережевих ресурсів - на відміну від глобальної влокальної мережі користувач звільняється від запам'ятовування складнихідентифікаторів поділюваних ресурсів. Для цих цілей система надаєйому всі ресурси, у зручній для сприйняття формі, наприклад у виглядідеревоподібній графічної структури ( «дерева» ресурсів). Ще один прийом,раціоналізуються роботу користувача в локальній мережі, полягає в тому, щопісля з'єднання з віддаленим ресурсом користувач отримує можливістьзвертатися до нього за допомогою тих самих команд, які він використав прироботі з локальними ресурсами. Наслідком і одночасно рушійною силоютакого прогресу стала поява величезного числа непрофесійнихкористувачів, які звільнені від необхідності вивчати спеціальні (ідосить складні) команди для мережевої роботи.

Може виникнути питання - чому всі ці зручності користувачіотримали тільки з приходом локальних мереж? Головним чином, це пов'язано звикористанням в локальних мережах якісних кабельних ліній зв'язку, наяких навіть мережеві адаптери першого покоління забезпечували швидкістьпередачі даних до 10 Мбіт/с. За невеликої довжини, властивоїлокальних мереж, вартість таких ліній зв'язку була цілком прийнятною.
Тому економне витрачання пропускної спроможності каналів, яке булооднією з головних цілей технологій ранніх глобальних мереж, ніколи невиходило на перший план при розробці протоколів локальних мереж. У такихумовах основним механізмом прозорого доступу до мережевих ресурсівлокальних мереж стали періодичні широкомовні оголошення серверів просвоїх ресурсах і послуги. На підставі таких оголошень клієнтськікомп'ютери складали списки наявних в мережі ресурсів та надавали їхкористувачеві.

Кінець 90-х виявив явного лідера серед технологій локальних мереж --сімейство Ethernet, до якого увійшли класична технологія Ethernet 10
Мбіт/с, а також Fast Ethernet 100 Мбіт/с і Gigabit Ethernet 1000 Мбіт/с.
Прості алгоритми роботи визначили низьку вартість обладнання
Ethernet. Широкий діапазон ієрархії швидкостей дозволяє раціонально будуватилокальну мережу, застосовуючи ту технологію сімейства, що найбільшоюмірою відповідає завданням підприємства і потребам користувачів. Важливотакож, що всі технології Ethernet дуже близькі один до одного за принципамироботи, що спрощує обслуговування та інтеграцію цих мереж.

7.1. Ethernet

Ethernet - це найпоширеніший на сьогоднішній день стандартлокальних мереж. Загальна кількість мереж, що працюють по протоколу Ethernet вданий час, оцінюється в декілька мільйонів.

Коли говорять Ethernet, то під цим звичайно розуміють будь-який зваріантів цієї технології. У більш вузькому сенсі Ethernet - це мережевийстандарт, заснований на експериментальній мережі Ethernet Network, якуфірма Xerox розробила і реалізувала в 1975 році. Метод доступу буввипробуваний ще раніше: у другій половині 60-х років у радіомережі Гавайськогоуніверситету використовувалися різні варіанти випадкового доступу до загальноїрадіосреде, які отримали загальну назву Aloha. У 1980 році фірми DEC, Intel і
Xerox спільно розробили й опублікували стандарт Ethernet версії II длямережі, побудованої на основі коаксіального кабелю. Цю останню версіюфірмового стандарту Ethernet називають стандартом Ethernet DIX, або
Ethernet П.

На основі стандарту Ethernet DIX був розроблений стандарт IEEE 802.3,який багато в чому збігається зі своїм попередником, але деяківідмінності все ж є. У той час як у стандарті IEEE 802.3 функціїпротоколу розділені на рівні MAC і LLC, в оригінальному стандарті Ethernetвони об'єднані в єдиний канальний рівень. У Ethernet DIX визначаєтьсяпротокол тестування конфігурації (Ethernet Configuration Test Protocol),який відсутній у IEEE 802.3. Дещо відрізняється і формат кадру, хочамінімальні і максимальні розміри кадрів у цих стандартах збігаються.
Часто для того, щоб відрізнити стандарт Ethernet, визначений IEEE, іфірмовий стандарт Ethernet DIX, перший називають технологією 802.3, а зафірмовим стандартом залишають назва Ethernet без додатковихпозначень.

Залежно від типу фізичного середовища стандарт IEEE 802.3 маєрізні модифікації - 10Base-5, 10Base-2, 10Base-T, 10Base-FL, lOBase-FB.

У 1995 році був прийнятий стандарт Fast Ethernet, який багато в чому неє самостійним стандартом, про що говорить і той факт, що йогоопис просто є додатковим розділом до основного стандарту
802.3 - розділом 802.3і. Аналогічно, прийнятий у 1998 році стандарт Gigabit
Ethernet описаний у розділі 802.3z основного документа.

Для передачі двійкової інформації по кабелю для всіх варіантівфізичного рівня технології Ethernet, що забезпечують пропускнуздатність 10 Мбіт/с, використовується манчестерський код. У більш швидкіснихверсіях Ethernet застосовуються більш ефективні відносно смугипропускання надлишкові логічні коди.

Всі види стандартів Ethernet (у тому числі Fast Ethernet і Gigabit
Ethernet) використовують один і той самий метод поділу середовища передачі даних --метод CSMA/CD.

Розглянемо, яким чином описані вище загальні підходи до вирішеннянайбільш важливих проблем побудови мереж втілені в найбільш популярноїмережевої технології - Ethernet.

Мережева технологія - це узгоджений набір стандартних протоколіві реалізують їх програмно-апаратних засобів (наприклад, мережевихадаптерів, драйверів, кабелів і роз'ємів), достатній для побудовиобчислювальної мережі. Епітет "достатній" підкреслює ту обставину,що цей набір являє собою мінімальний набір засобів, за допомогоюяких можна побудувати працездатну мережу. Можливо, цю мережу можнаполіпшити, наприклад, за рахунок виділення в ній підмереж, що відразу зажадаєкрім протоколів стандарту Ethernet застосування протоколу IP, а такожспеціальних комунікаційних пристроїв - маршрутизаторів. Покращена мережабуде, швидше за все, більш надійною та швидкодіючої, але за рахунокнадбудов над засобами технології Ethernet, яка становить базисмережі.

Термін «мережева технологія» найчастіше використовується в описаному вищевузькому сенсі, але іноді застосовується і його розширене тлумачення як будь-якогонабору засобів і правил для побудови мережі, наприклад «технологія наскрізноїмаршрутизації »,« технологія створення захищеного каналу »,« технологія IP -мереж ».

Протоколи, на основі яких будується мережу певної технології
(у вузькому сенсі), спеціально розроблялися для спільної роботи, томувід розробника мережі не потрібно додаткових зусиль по організації їхвзаємодії. Іноді мережеві технології називають базовими технологіями,маючи на увазі те, що на їх основі будується базис будь-якої мережі. Прикладамибазових мережевих технологій можуть служити поряд з Ethernet такі відомітехнології локальних мереж, як Token Ring і FDDI, або ж технологіїтериторіальних мереж Х.25 і frame relay. Для отримання працездатноюмережі в цьому випадку досить придбати програмні і апаратні засоби,відносяться до однієї базової технології - мережеві адаптери з драйверами,концентратори, комутатори, кабельну систему і т. п., - і з'єднати їх ввідповідно до вимог стандарту на дану технологію.

Основний принцип, покладений в основу Ethernet, - випадковий методдоступу до поділюваного середовища передачі даних. В якості такого середовища можевикористовуватися товстий або тонкий коаксіальний кабель, вита пара,оптоволокно або радіохвилі (до речі, першою мережею, яка побудована на принципівипадкового доступу до поділюваного середовищі, була радіомережа Aloha Гавайськогоуніверситету).

У стандарті Ethernet суворо зафіксована топологія електричнихзв'язків. Комп'ютери підключаються до поділюваного середовищі відповідно дотиповий структурою «загальна шина». За допомогою розділяється в часі шинибудь-які два комп'ютери можуть обмінюватися даними. Управління доступом долінії зв'язку здійснюється спеціальними контролерами - мережевимиадаптерами Ethernet. Кожен комп'ютер, а точніше, кожний мережевийадаптер, має унікальну адресу. Передача даних відбувається зі швидкістю 10
Мбіт/с. Ця величина є пропускною спроможністю мережі Ethernet.

Мережа Ethernet

Суть випадкового методу доступу полягає в наступному. Комп'ютер в мережі
Ethernet може передавати дані по мережі, тільки якщо мережа вільна, тоТобто якщо ніякий інший комп'ютер в даний момент не займається обміном.
Тому важливою частиною технології Ethernet є процедура визначеннядоступності середовища.

Після того як комп'ютер переконується, що мережа вільна, він починаєпередачу, при цьому «захоплює» середу. Час монопольного використаннярозділяється середовища одним вузлом обмежується часом передачі одногокадру. Кадр - це одиниця даних, якими обмінюються комп'ютери в мережі
Ethernet. Кадр має фіксований формат і нарівні з полем даних міститьрізну службову інформацію, наприклад адресу одержувача і адресувідправника.

Мережа Ethernet влаштована так, що при попаданні кадру в поділюванусередовище передачі даних всі мережеві адаптери одночасно починають прийматицей кадр. Всі вони аналізують адресу призначення, розташований в одному зпочаткових полів кадру, і, якщо ця адреса співпадає з їх власнимадресою, кадр вміщується у внутрішній буфер мережевого адаптера. Такимчином комп'ютер-адресат отримує призначені йому дані.

Іноді може виникати ситуація, коли одночасно дві або більшекомп'ютера вирішують, що мережа вільна, і починають передавати інформацію.
Така ситуація, звана колізією, перешкоджає правильній передачіданих по мережі. У стандарті Ethernet передбачений алгоритм виявлення ікоректної обробки колізій. Імовірність виникнення колізії залежитьвід інтенсивності мережевого трафіку.

Після виявлення колізії мережеві адаптери, які намагалисяпередати свої кадри, припиняють передачу і після паузи випадкової