Міністерство транспорту Росії
Далекосхідна державна морська академія імені адмірала Г.І. Невельського
Н. Н. Жеретінцева
Курс лекції по комп'ютерних мережах
Рекомендовано Далекосхідним регіональним
навчально-методичним центром як навчальний посібник
для студентів вищих навчальних закладів регіону
Владивосток
2000
УДК
Жеретінцева М.М. Курс лекцій з комп'ютерних мереж - Владивосток: ДВГМА,
2000. - 158 с.
Курс лекцій присвячений комп'ютерним мережам, дані основні поняття мережевоїтермінології, описані види архітектури, наводиться опис топології іметодів доступу. Описано основні компоненти ЛОМ (мережеві адаптери, мережевіопераційні системи, мережеві служби та ін) та вимоги, що пред'являються домереж. Концепція побудови мереж представлена на основі Семирівневабазової еталонної моделі передачі даних в мережах (ISO). Дано поняттяфізичного середовища зв'язку, лінії зв'язку та каналів зв'язку, наведено типифізичних середовищ передачі даних в мережах. Описано популярні стекипротоколів. А також подано відомості з мережевого обладнання.
Призначено для студентів вищих навчальних закладів, які вивчають курс
«Комп'ютерні мережі».
Іл. 42, табл. 7.
Рецензенти:
Здор В.В., д.т.н., професор, генеральний директор ТОВ «фордевінд»;
Сафін В. І., доцент, к.ф-м.н., завідувач кафедрою інформаційних технологій ДВГАЕУ
© Жеретінцева М.М.
© Далекосхідна державна морська академія
ім. адм. Г. И. Невельського, 2000
Зміст
Введення 4
Лекція 1. Огляд та архітектура обчислювальних мереж 6
Тема 1. Основні визначення та терміни 6
Тема 2. Переваги використання мереж 8
Тема 3. Архітектура мереж 10
Архітектура термінал - головний комп'ютер 10
Peer-архітектура 11
Архітектура клієнт - сервер 12
Вибір архітектури мережі 14
Питання до лекції 14
Лекція 2. Семирівнева модель OSI 16
Тема 1. Взаємодія рівнів моделі OSI 16
Тема 2. Прикладний рівень (Application layer) 19
Тема 3. Рівень представлення даних (Presentation layer) 21
Тема 4. Сеансовий рівень (Session layer) 22
Тема 5. Транспортний рівень (Transport Layer) 23
Тема 6. Мережевий рівень (Network Layer) 24
Тема 7. Канальний рівень (Data Link) 26
Тема 8. Фізичний рівень (Physical Layer) 28
Тема 9. Сетезавісімие протоколи 30
Тема 10. Стеки комунікаційних протоколів 31
Питання 31
Лекція 3. Стандарти і стеки протоколів 33
Тема 1. Специфікації стандартів 33
802.1 33
802.2 33
802.3 33
802.4 34
802.5 35
802.6 35
802.7 35
802.8 35
802.9 35
802.10 36
802.11 36
802.12 36
Тема 2. Протоколи і стеки протоколів 36
Мережеві протоколи 37
Транспортні протоколи 37
Прикладні протоколи 38
Тема 3. Стек OSI 38
Тема 4. Архітектура стека протоколів Microsoft TCP/IP 39
Рівень Програми 40
Рівень транспорту 41
Протокол управління передачею (TCP) 41
Користувальницький протокол дейтаграм (UDP) 42
Межсетевой рівень 42
Протокол Інтернету IP 42
Адресація в IP-мережах 43
Протоколи зіставлення адреси ARP і RARP 43
Протокол ICMP 44
Протокол IGMP 44
NDIS 44
Рівень мережевого інтерфейсу 44
Запитання 45
Лекція 4. Топологія обчислювальної мережі та методи доступу 46
Тема 1. Топологія обчислювальної мережі 46
Види топологій 46
Загальна шина 47
Кільце 48
Зірка 48
Тема 2. Методи доступу 49
CSMA/CD 50
TPMA 51
TDMA 52
FDMA 53
Питання 54
Лекція 5. ЛОМ та компоненти ЛОМ 56
Тема 1. Основні компоненти 56
Тема 2. Робочі станції 57
Тема 3. Мережеві адаптери 58
Тема 4. Файлові сервери 58
Тема 5. Мережеві операційні системи 60
Тема 6. Мережеве програмне забезпечення 60
Тема 7. Захист даних 61
Тема 8. Використання паролів і обмеження доступу 61
Тема 9. Типовий склад устаткування локальної мережі 61
Питання 62
Лекція 6. Фізична середа передачі даних 64
Тема 1. Кабелі зв'язку, лінії зв'язку, канали зв'язку 64
Тема 2. Типи кабелів і структуровані кабельні системи 65
Тема 3. Кабельні системи 66
Тема 4. Типи кабелів 67
Кабель типу «кручена пара» (twisted pair) 67
Коаксіальні кабелі 68
Оптоволоконний кабель 68
Тема 5 . Кабельні системи Ethernet 69
10Base-T, 100Base-TX 69
10Base2 70
10Base5 70
Тема 6. Бездротові технології 71
Радіозв'язок 71
Зв'язок в мікрохвильовому діапазоні 71
Інфрачервона зв'язок 71
Питання 71
Лекція 7. Мережеві операційні системи 73
Тема 1. Структура мережної операційної системи 74
Клієнтське програмне забезпечення 75
Редиректори 75
Розподільники 75
Імена UNC 76
Серверне програмне забезпечення 76
Клієнтське і серверне програмне забезпечення 76
Вибір мережевої операційної системи 77
Тема 2. Однорангові NOS і NOS з виділеними серверами 78
Тема 3. NOS для мереж масштабу підприємства 80
Мережі відділів 80
Мережі кампусів 81
Корпоративні мережі 81
Тема 4. Мережеві ОС NetWare фірми Novell 82
Призначення ОС NetWare 82
Структурна схема OC 82
Мережева файлова система 83
Основні мережеві можливості 83
Захист інформації 84
Тема 5. Сімейство мережних ОС Windows NT 85
Структура Windows NT 85
Мережеві засоби 86
Склад Windows NT 86
Властивості Windows NT 87
Області використання Windows NT 88
Тема 6. Сімейство ОС UNIX 88
Програми 90
Ядро ОС UNIX 90
Файлова система 91
Принципи захисту 91
Ідентифікатори користувача і групи користувачів 91
Захист файлів 92
Тема 7. Огляд системи Linux 92
Графічний інтерфейс користувача 93
Робота з мережею 93
Мережеві файлові системи 94
Пошта 94
Питання 94
Лекція 8. Вимоги, що пред'являються до мереж 96
Тема 1. Продуктивність 96
Тема 2. Надійність і безпека 97
Тема 3. Прозорість 98
Тема 4. Підтримка різних видів трафіку 99
Тема 5. Керованість 100
Управління ефективністю 100
Управління конфігурацією 100
Управління урахуванням використання ресурсів 101
Управління несправностями 101
Управління захистом даних 101
Тема 6. Працює 102
Питання 103
Лекція 9. Мережеве обладнання 104
Тема 1. Мережеві адаптери, або NIC (Network Interface Card). 104
Призначення. 104
Налаштування мережевого адаптера і трансівера 104
Функції мережевих адаптерів 106
Базовий, чи фізичний, адреса 107
Типи мережевих адаптерів 107
Тема 2. Повторювачі та концентратори 109
Планування мережі з хабом 111
Переваги концентратора 111
Тема 3. Мости й комутатори 112
Різниця між мостом і комутатором 113
Коммутатор 114
Коммутатор локальної мережі 115
Тема 4. Маршрутизатор 116
Різниця між маршрутизаторами і мостами 117
Тема 5. Шлюзи 118
Питання 119
Украинские терміни 120
Англійські терміни 133
Англійські скорочення 144
Література 153
Введення
Курс лекцій з комп'ютерних мереж базується на програмі «Основимережевих технологій »В.Г. Оліфер, Н.А. Оліфер, розміщеної за адресоюhttp://www.citmgu.ru/courses/f9101.html.
Курс являє собою введення в мережеву тематику і дає базовізнання з організації та функціонування мереж. У лекціях дані загальніпоняття комп'ютерних мереж, їх структури, мережевих компонентів в простій ідоступній формі. Тут наведені види топології, що використовуються дляфізичного з'єднання комп'ютерів в мережі, методи доступу до каналу зв'язку,фізичні середовища передачі даних. Передача даних у мережі розглядається набазі еталонної базової моделі, розробленої Міжнародною організацією зстандартів взаємодії відкритих мереж. Описуються правила і процедурипередачі даних між інформаційними системами. Наводяться типи мережногообладнання, їх призначення і принципи роботи. Описується мережевепрограмне забезпечення, що використовується для організації мереж. Вивчаютьсянайбільш популярні мережеві операційні системи, їх гідності танедоліки. Розглядаються принципи міжмережевої взаємодії. Наводятьсяосновні поняття з області мережевої безпеки.
Для підготовки курсу опрацьовано великий обсяг інформації,розташованої на інформаційно-пошукових серверах Internet, івикористовувалася література, наведена в списку. Основні терміни тавизначення в лекціях взяті з довідника Якубайтіса «Інформаційні мережіі системи »[1].
У першій лекції дані основні поняття мережевої термінології,територіальний поділ мереж, поняття інформаційної та комунікаційноїмереж і основні типи архітектури. За основу лекції були взяті матеріалисервера http://www.citmgu.ru та інформація з [1], [2], [5].
У другій лекції пояснюється передача даних у мережі на основіСемирівнева базової еталонної моделі зв'язку відкритих систем (OSI).
Представлений кожен рівень, його функції і протоколи, які використовуються на кожномурівні. За основу лекції були взяті матеріали сервера http://www.citmgu.ruта інформація з [1], [2], [5], [7], [11], [12].
Лекція 3 присвячена специфікації стандартів IEEE802. Тут же данопоняття стеків протоколів і приведені найбільш популярні стеки протоколів.
У стеку протоколів перераховані протоколи кожного рівня. При підготовцілекції були взяті матеріали з [1], [2], [5], [13], [14], [15].
У четвертій лекції дається поняття топології, наводяться видитопологій, їхні переваги і недоліки, тут же описані методи доступу доканалу зв'язку та їх використання. Для лекції використовувалася інформація з
[1], [5], [13], [16], [28].
У п'ятому лекції описані компоненти локальної обчислювальної мережі:робочі станції та сервери, адаптери, мережеві операційні системи,комунікаційні канали, мережеве програмне забезпечення та ін компоненти.
Дані типи серверів. При підготовці здебільшого використовувалася інформаціяз [1], [2], [5], [11], [13].
У шостій лекції дані поняття фізичного середовища передачі даних, видисередовищ. Перераховані типи кабелів і описано призначення кабельноїструктурованої системи. При підготовці лекції були взяті матеріали з
[1], [2], [5], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29].
Лекція сьома присвячена мережевих операційних систем, їх призначенням,перераховані їх функції, наведені популярні СОС (NetWare фірми Novell,
Windows NT фірми Microsoft, UNIX фірми Bell Laboratory), їх структура ізастосування. При підготовці лекції були взяті матеріали з [1], [2], [5],
[9], [11], [21].
У лекції восьмий описані вимоги, що пред'являються до мереж:продуктивність, надійність і безпека, розширюваність імасштабованість, прозорість, підтримка трафіку, керованість, безпекаданих, сумісність. При підготовці лекції були взяті матеріали з [1],
[2], [4], [5], [11], [13], [16]
У лекції дев'ятого описано мережеве обладнання, призначене дляпередачі даних на всіх рівнях моделі OSI. При підготовці лекції буливзяті матеріали з [1], [2], [5], [22], [28], [30], [31], [32].
«Курс лекцій з комп'ютерних мереж» призначений для курсантів,студентів та викладачів вищих навчальних закладів.
Огляд та архітектура обчислювальних мереж
1 Основні визначення та терміни
Мережа - це сукупність об'єктів, утворених пристроями передачі іобробки даних. Міжнародна організація по стандартизації визначилаобчислювальну мережу як послідовну біт-орієнтовану передачуінформації між пов'язаними один з одним незалежними пристроями.
Мережі зазвичай знаходиться в приватному веденні користувача і займаютьдеяку територію і за територіальною ознакою поділяються на:
- Локальні обчислювальні мережі (ЛОМ) або Local Area Network (LAN), розташовані в одному або декількох близько розташованих будівлях. ЛВС зазвичай розміщуються в рамках будь-якої організації (корпорації, установи), тому їх називають корпоративними.
- Розподілені комп'ютерні мережі, глобальні або Wide Area Network (WAN), розташовані в різних будівлях, містах і країнах, які бувають територіальними, змішаними і глобальними. Залежно від цього глобальні мережі бувають чотирьох основних видів: міські, регіональні, національні і транснаціональні. Як приклади розподілених мереж дуже великого масштабу можна назвати: Internet, EUNET, Relcom,
FIDO.
До складу мережі в загальному випадку включається наступні елементи:
- мережеві комп'ютери ( оснащені мережевим адаптером);
- канали зв'язку (кабельні, супутникові, телефонні, цифрові, волоконно-оптичні, радіоканали тощо);
- різного роду перетворювачі сигналів;
- мережеве устаткування.
Розрізняють два поняття мережі: комунікаційна мережа та інформаційна мережа
(рис. 1.1).
Комунікаційна мережа призначена для передачі даних, також вонавиконує завдання, пов'язані з перетворенням даних. Комунікаційні мережірозрізняються за типом використовуваних фізичних засобів з'єднання.
Інформаційна мережа призначена для зберігання інформації і складається зінформаційних систем. На базі комунікаційної мережі може бути побудованагрупа інформаційних мереж:
Під інформаційною системою слід розуміти систему, яка єпостачальником чи споживачем інформації.
Рис. 1.1 Інформаційні та комунікаційні мережі
Комп'ютерна мережа складається з інформаційних систем та каналів зв'язку.
Під інформаційною системою слід розуміти об'єкт, здатнийздійснювати зберігання, обробку або передачу інформація. До складуінформаційної системи входять: комп'ютери, програми, користувачі та іншіскладові, призначені для процесу обробки і передачі даних. УНадалі інформаційна система, призначена для вирішення завданькористувача, буде називатися - робоча станція (client). Робоча станціяв мережі відрізняється від звичайного персонального комп'ютера (ПК) наявністюмережевої карти (мережевого адаптера), каналу для передачі даних і мережевогопрограмного забезпечення.
Під каналом зв'язку слід розуміти шлях або засіб, за якимпередаються сигнали. Засіб передачі сигналів називають абонентським, абофізичним, каналом.
Канали зв'язку (data link) створюються по лініях зв'язку за допомогою мережевогообладнання та фізичних засобів зв'язку. Фізичні засоби зв'язкупобудовані на основі кручених пар, коаксіальних кабелів, оптичних каналів абоефіру. Тим взаємодіючими інформаційними системами через фізичніканали комунікаційної мережі й вузли комутації встановлюються логічніканали.
Логічний канал - це шлях для передачі даних від однієї системи доінший. Логічний канал прокладається по маршруту в одному або декількохфізичних каналах. Логічний канал можна охарактеризувати, як маршрут,прокладений через фізичні канали та вузли комутації.
Інформація в мережі передається блоками даних щодо процедур обміну міжоб'єктами. Ці процедури називають протоколами передачі даних.
Протокол - це сукупність правил, що встановлюють формат і процедуриобміну інформацією між двома або декількома пристроями.
Завантаження мережі характеризується параметром, що називаються трафіком. Трафік
(traffic) - це потік повідомлень в мережі передачі даних. Під ним розуміютькількісний вимір у вибраних точках мережі числа що проходять блоківданих та їх довжини, виражене в бітах в секунду.
Істотний вплив на характеристику мережі надає метод доступу.
Метод доступу - це спосіб визначення того, яка з робочих станційзможе наступного використовувати канал зв'язку і як керувати доступом до каналузв'язку (кабелю).
У мережі всі робочі станції фізично з'єднані між собою каналамизв'язку по певній структурі, яку називають топологією. Топологія - цеопис фізичних з'єднань в мережі, що вказує які робочі станціїможуть зв'язуватися між собою. Тип топології визначає продуктивність,працездатність і надійність експлуатації робочих станцій, а також часзвернення до файлового сервера. Залежно від топології мережі використовуєтьсятой чи інший метод доступу.
Склад основних елементів у мережі залежить від її архітектури.
Архітектура - це концепція, що визначає взаємозв'язок, структуру і функціївзаємодії робочих станцій в мережі. Вона передбачає логічну,функціональну і фізичну організацію технічних і програмних засобівмережі. Архітектура визначає принципи побудови і функціонуванняапаратного та програмного забезпечення елементів мережі.
В основному виділяють три види архітектур: архітектура термінал --головний комп'ютер, архітектура клієнт - сервер та однорангова архітектура.
Сучасні мережі можна класифікувати за різними ознаками: завіддаленості комп'ютерів, який навчається за призначенням, переліку надаванихпослуг, принципам управління (централізовані і децентралізовані),методів комутації, методам доступу, видами середовища передачі, швидкостямипередачі даних і т. д. Всі ці поняття будуть розглянуті більш детальнопри подальшому вивченні курсу.
2 Переваги використання мереж
Комп'ютерні мережі являють собою варіант співпраці людей ік?? мпьютеров, що забезпечує прискорення доставки та обробки інформації.
Об'єднувати комп'ютери в мережі почали більше 30 років тому. Коли можливостікомп'ютерів виросли і ПК стали доступні кожному, розвиток мереж значноприскорилося.
Сполучені в мережу комп'ютери обмінюються інформацією і спільновикористовують периферійне обладнання та пристрої зберігання інформації рис.
1.2.
Рис. 1.1 Використання периферійного обладнання
За допомогою мереж можна розділяти ресурси та інформацію. Нижче перерахованіосновні завдання, які вирішуються за допомогою робочої станції в мережі, іякі важко вирішити за допомогою окремого комп'ютера:
Комп'ютерна мережа дозволить спільно використовувати периферійні пристрої,включаючи:
- принтери;
- плоттери;
- дискові накопичувачі;
- приводи CD-ROM;
- дисководи;
- стримери;
- сканери;
- факс-модеми;
Комп'ютерна мережа дозволяє спільно використовувати інформаційні ресурси:
- каталоги;
- файли;
- прикладні програми;
- ігри;
- бази даних;
- текстові процесори.
Комп'ютерна мережа дозволяє працювати з розрахованими на багато програмами,забезпечують одночасний доступ усіх користувачів до загальних базданих з блокуванням файлів і записів, що забезпечує цілісність даних.
Будь-які програми, розроблені для стандартних ЛВС, можна використовувати вінших мережах.
Спільне використання ресурсів забезпечить істотну економію коштів ічасу. Наприклад, можна колективно використовувати один лазерний принтерзамість покупки принтера кожному співробітнику або біганини з дискетами доєдиному принтера за відсутності мережі.
Організація електронної пошти. Можна використовувати ЛОМ як поштову службу ірозсилати службові записки, доповіді та повідомлення іншим користувачам.
3 Архітектура мереж
Архітектура мережі визначає основні елементи мережі, характеризує їїзагальну логічну організацію, технічне забезпечення, програмнезабезпечення, описує методи кодування. Архітектура також визначаєпринципи функціонування та інтерфейс користувача.
У даному курсі буде розглянуто три види архітектур:
- архітектура термінал - головний комп'ютер;
- однорангова архітектура;
- архітектура клієнт - сервер.
Архітектура термінал - головний комп'ютер
Архітектура термінал - головний комп'ютер (terminal - host computerarchitecture) - це концепція інформаційної мережі, в якій вся обробкаданих здійснюється одним або групою головних комп'ютерів.
Рис. 1.1 Архітектура термінал - головний комп'ютер
Розглянута архітектура передбачає два типи обладнання:
- Головний комп'ютер, де здійснюється управління мережею, зберігання і обробка даних.
- Термінали, призначені для передачі головному комп'ютера команд на організацію сеансів та виконання завдань, введення даних для виконання завдань і отримання результатів.
Головний комп'ютер через мультиплексори передачі даних (МПД)взаємодіють з терміналами, як представлено на рис. 1.3.
Класичний приклад архітектури мережі з головними комп'ютерами --системна мережева архітектура (System Network Architecture - SNA).
Peer-архітектура
Peer-архітектура (peer-to-peer architecture) - це концепціяінформаційної мережі, в якій її ресурси розосереджені по всіх систем.
Дана архітектура характеризується тим, що в ній всі системи рівноправні.
До тимчасових мереж відносяться малі мережі, де будь-яка робоча станціяможе виконувати одночасно функції файлового сервера і робочої станції. Уоднорангових ЛВС дисковий простір і файли на будь-якому комп'ютері можутьбути спільними. Щоб ресурс став загальним, його необхідно віддати в загальнекористування, використовуючи служби віддаленого доступу мережних одноранговихопераційних систем. Залежно від того, як буде встановлена захистданих, інші користувачі зможуть користуватися файлами відразу ж після їхстворення. Однорангові ЛВС досить хороші тільки для невеликих робочихгруп.
Рис. 1.1 Peer-архітектура
Однорангові ЛВС є найбільш легким і найдешевшим типом мереж дляустановки. Вони на комп'ютері вимагають, крім мережевої карти і мережевогоносія, тільки операційної системи Windows 95 або Windows for
Workgroups. При з'єднанні комп'ютерів, користувачі можуть надаватиресурси і інформацію в спільне користування.
Однорангові мережі мають такі переваги:
- вони легкі в установці і настройці;
- окремі ПК не залежать від виділеного сервера;
- користувачі в стані контролювати свої ресурси;
- мала вартість та легка експлуатація;
- мінімум обладнання і програмного забезпечення;
- немає необхідності в адміністратора;
- добре підходять для мереж з кількістю користувачів, що не перевищує десяти.
Проблемою однорангової архітектури є ситуація, коли комп'ютеривідключаються від мережі. У цих випадках з мережі зникають види сервісу, яківони надавали. Мережну безпека одночасно можна застосувати тількидо одного ресурсу, і користувач повинен пам'ятати стільки паролів, скількимережевих ресурсів. При отриманні доступу до ресурсів, що розділяються відчуваєтьсяпадіння продуктивності комп'ютера. Істотним недолікомоднорангових мереж є відсутність централізованого адміністрування.
Використання однорангової архітектури не виключає застосування в тійж мережі також архітектури «термінал - головний комп'ютер» або архітектури
«Клієнт - сервер".
Архітектура клієнт - сервер
Архітектура клієнт - сервер (client-server architecture) - цеконцепція інформаційної мережі, в якій основна частина її ресурсівзосереджена в серверах, які обслуговують своїх клієнтів (рис. 1.5).
Розглянута архітектура визначає два типи компонентів: сервери іклієнти.
Сервер - це об'єкт, що надає сервіс іншим об'єктам мережі по їхзапитам. Сервіс - це процес обслуговування клієнтів.
Рис. 1.1 Архітектура клієнт - сервер
Сервер працює за завданнями клієнтів і керує виконанням їхзавдань. Після виконання кожного завдання сервер посилає отриманірезультати клієнта, що послав це завдання.
Сервісна функція в архітектурі клієнт - сервер описується комплексомприкладних програм, відповідно до якого виконуються різноманітніприкладні процеси.
Процес, який викликає сервісну функцію за допомогою певнихоперацій, називається клієнтом. Ним може бути програма або користувач. Нарис. 1.6 наведено перелік сервісів в архітектурі клієнт - сервер.
Клієнти - це робочі станції, які використовують ресурси сервера інадають зручні інтерфейси користувача. Реалізації цепроцедури взаємодії користувача з системою або мережею.
Клієнт є ініціатором і використовує електронну пошту або іншісервіси сервера. У цьому процесі клієнт запитує вид обслуговування,встановлює сеанс, отримує потрібні йому результати і повідомляє про закінченняроботи.
Рис. 1.2 Модель клієнт-сервер
У мережах з виділеним файловим сервером на виділеному автономному ПКвстановлюється серверна мережева операційна система. Цей ПК стаєсервером. Програмне забезпечення (ПЗ), встановлене на робочій станції,дозволяє їй обмінюватися даними з сервером. Найбільш поширенімережеві операційна системи:
- NetWare фірми Novel;
- Windows NT фірми Microsoft;
- UNIX фірми AT &T;
- Linux.
Крім мережевої операційної системи необхідні мережеві прикладніпрограми, що реалізують переваги, надані мережею.
Мережі на базі серверів мають кращі характеристики і підвищенунадійність. Сервер володіє головними ресурсами мережі, до яких звертаютьсяінші робочі станції.
У сучасній клієнт - серверної архітектури виділяється чотири групиоб'єктів: клієнти, сервери, дані та мережні служби. Клієнти розташовуютьсяв системах на робочих місцях користувачів. Дані в основному зберігаються всерверах. Мережеві служби є спільно використовуваними серверами іданими. Крім того служби керують процедурами обробки даних.
Мережі клієнт - серверної архітектури мають такі переваги:
- дозволяють організовувати мережі з великою кількістю робочих станцій;
- забезпечують централізоване управління обліковими записами користувачів, безпекою та доступом, що спрощує мережеве адміністрування;
- ефективний доступ до мережевих ресурсів;
- користувачеві потрібен один пароль для входу в мережу і для отримання доступу до всіх ресурсів, на які поширюються права користувача.
Поряд з перевагами мережі клієнт - серверної архітектури мають іряд недоліків:
- несправність сервера може зробити мережу непрацездатною, як мінімум втрату мережевих ресурсів;
- вимагають кваліфікованого персоналу для адміністрування;
- мають більш високу вартість мереж та мережевого обладнання.
Вибір архітектури мережі
Вибір архітектури мережі залежить від призначення мережі, кількості робочихстанцій і від виконуваних на ній дій.
Слід вибрати однорангову мережу, якщо:
- кількість користувачів не перевищує десяти;
- всі машини знаходяться близько один від одного;
- мають місце невеликі фінансові можливості;
- немає необхідності в спеціалізованому сервері, такому як сервер БД, факс-сервер або який-небудь інший;
- немає можливості або необхідності в централізованому адмініструванні.
Слід вибрати клієнт серверну мережу, якщо:
- кількість користувачів перевищує десяти;
- потрібно централізоване управління, безпека, управління ресурсами або резервне копіювання;
- необхідний спеціалізований сервер;
- потрібен доступ до глобальної мережі;
- потрібно розділяти ресурси на рівні користувачів.
Питання до лекції
1. Дати визначення мережі.
2. Чим відрізняється комунікаційна мережа від інформаційної мережі?
3. Як розділяються мережі за територіальною ознакою?
4. Що таке інформаційна система?
5. Що таке канали зв'язку?
6. Дати визначення фізичного каналу зв'язку.
7. Дати визначення логічного каналу зв'язку.
8. Як називається сукупність правил обміну інформацією між двома або декількома пристроями?
9. Як називається об'єкт, здатний здійснювати зберігання, обробку або передачу даних, до складу, якого входять комп'ютер, програмне забезпечення, користувачі та ін складові, призначені для процесу обробки і передачі даних?
10. Яким параметром характеризується завантаження мережі?
11. Що таке метод доступу?
12. Що таке сукупність правил, що встановлюють процедури та формат обміну інформацією?
13. Чим відрізняється робоча станція в мережі від звичайного персонального комп'ютера?
14. Які елементи входять до складу мережі?
15. Як називається опис фізичних з'єднань в мережі?
16. Що таке архітектура мережі?
17. Як назвати спосіб визначення, яка з робочих станцій зможе наступного використовувати канал зв'язку?
18. Перерахувати переваги використання мереж.
19. Чим відрізняється однорангова архітектура від клієнт серверної архітектури?
20. Які переваги великомасштабної мережі з виділеним сервером?
21. Які сервіси надає клієнт серверна архітектура?
22. Переваги і недоліки архітектури термінал - головний комп'ютер.
23. У якому випадку використовується однорангова архітектура?
24. Що характерно для мереж з виділеним сервером?
25. Як називаються робочі станції, які використовують ресурси сервера?
26. Що таке сервер?
Семирівнева модель OSI
Для єдиного уявлення даних у мережах з неоднорідними пристроямиі програмним забезпеченням міжнародна організація по стандартам ISO
(International Standardization Organization) розробила базову модельзв'язку відкритих систем OSI (Open System Interconnection). Ця модельописує правила і процедури передачі даних у різних мережевих середовищахпри організації сеансу зв'язку. Основними елементами моделі є рівні,прикладні процеси і фізичні засоби з'єднання. На рис. 2.1представлена структура базової моделі. Кожен рівень моделі OSI виконуєпевне завдання в процесі передачі даних по мережі. Базова модельє основою для розробки мережних протоколів. OSI розділяєкомунікаційні функції в мережі на сім рівнів, кожен з якихобслуговує різні частини процесу області взаємодії відкритихсистем.
Рис. 2.1 Моделі OSI
Модель OSI описує тільки системні засоби взаємодії, неторкаючись додатків кінцевих користувачів. Програми реалізують своївласні протоколи взаємодії, звертаючись до системних засобів. Якщододаток може взяти на себе функції деяких верхніх рівнів моделі
OSI, то для обміну даними воно звертається напряму до системних засобів,виконують функції, що залишилися нижніх рівнів моделі OSI.
1 Взаємодія рівнів моделі OSI
Модель OSI можна розділити на дві різні моделі, як показано наріс.2.2:
- горизонтальну модель на базі протоколів, що забезпечує механізм взаємодії програм і процесів на різних машинах;
- вертикальну модель на основі послуг, що забезпечуються сусідніми рівнями один одному на одній машині.
Рис. 2.1 Схема взаємодії комп'ютерів в базової еталонної моделі OSI
Кожен рівень комп'ютера-відправника взаємодіє з таким жерівнем комп'ютера-одержувача, як ніби він пов'язаний напряму. Такий зв'язокназивається логічної або віртуальному зв'язком. Насправдівзаємодія здійснюється між суміжними рівнями одного комп'ютера.
Отже, інформація на комп'ютері-відправника повинна пройти через усірівні. Потім вона передається з фізичної середовищі до комп'ютера-одержувача тазнову проходить крізь усі шари, поки не доходить до того ж рівня, зякого вона була послана на комп'ютері-відправника.
У горизонтальній моделі двох програмах потрібен загальний протокол дляобміну даними. У вертикальної моделі сусідні рівні обмінюються данимиз використанням інтерфейсів прикладних програм API (Application
Programming Interface).
Перед подачею в мережу дані розбиваються на пакети. Пакет (packet) --це одиниця інформації, що передається між станціями мережі. При відправціданих пакет проходить послідовно через всі рівні програмногозабезпечення. На кожному рівні до пакету додається керуюча інформаціяданого рівня (заголовок), яка необхідна для успішної передачі данихпо мережі, як це показано на рис. 2.3, де Заг - заголовок пакету, Кон --кінець пакету.
На приймаючій стороні пакет проходить через всі рівні в зворотномупорядку. На кожному рівні протокол цього рівня читає інформацію пакету,потім видаляє інформацію, додану до пакету на цьому ж рівнівідправляє стороною, і передає пакет наступного рівня. Коли пакетдійде до Прикладного рівня, вся керуюча інформація буде вилучена зпакету, і дані візьмуть свій первинний вигляд.
Рис. 2.2 Формування пакету кожного рівня Семирівнева моделі
Кожен рівень моделі виконує свою функцію. Чим вище рівень, тимбільш складне завдання він вирішує.
Окремі рівні моделі OSI зручно розглядати як групи програм,призначених для виконання конкретних функцій. Один рівень, наприклад,відповідає за забезпечення перетворення даних з ASCII у EBCDIC і міститьпрограми необхідні для виконання цього завдання.
Кожен рівень забезпечує сервіс для вищого рівня, запрошуючиу свою чергу, сервіс у нижчестоящого рівня. Верхні рівні запитуютьсервіс майже однаково: як правило, це вимога маршрутизації якихосьданих з однієї мережі в іншу. Практична реалізація принципів адресаціїданих покладена на нижні рівні.
Розглянута модель визначає взаємодію відкритих систем різнихвиробників в одній мережі. Тому вона виконує для них координуючіДійсна до:
- взаємодії прикладних процесів;
- форм представлення даних;
- однаковому зберігання даних;
- управління мережевими ресурсами;
- безпеки даних та захисту інформації;
- діагностиці програм і технічних засобів.
На рис. 2.4 наведено короткий опис функцій всіх рівнів.
Рис. 2.3 Функції рівнів
2 Прикладний рівень (Application layer)
Прикладної рівень забезпечує прикладним процесам засоби доступудо області взаємодії, є верхньою (сьомим) рівнем ібезпосередньо примикає до прикладних процесів. Насправдіприкладний рівень - це набір різноманітних протоколів, за допомогою якихкористувачі мережі отримують доступ до поділюваних р?? сурса, таким як файли,принтери або гіпертекстові Web-сторінки, а також організують своюспільну роботу, наприклад за допомогою протоколу електронної пошти [30].
Спеціальні елементи прикладного сервісу забезпечують сервіс для конкретнихприкладних програм, таких як програми пересилання файлів і емуляціїтерміналів. Якщо, наприклад програмі необхідно переслати файли, тообов'язково буде використаний протокол передачі, доступу та управлінняфайлами FTAM (File Transfer, Access, and Management). У моделі OSIприкладна програма, якою потрібно виконати конкретне завдання (наприклад,оновити базу даних на комп'ютері), посилає конкретні дані у вигляді
Дейтаграми на прикладний рівень. Одна з основних завдань цього рівня --визначити, як слід обробляти запит прикладної програми, іншимисловами, який вигляд має прийняти цей запит.
Одиниця даних, якою оперує прикладний рівень, звичайноназивається повідомленням (message).
Прикладної рівень виконує такі функції:
Опис форм і методів взаємодії прикладних процесів.
1. Виконання різних видів робіт.
- Передача файлів;
- управління завданнями;
- управління системою і т.д.
2. Ідентифікація користувачів по їх паролів, адресами, електронних підписів;
3. Визначення функціонуючих абонентів і можливості доступу до нових прикладних процесів;
4. Визначення достатності наявних ресурсів;
5. Організація запитів на з'єднання з іншими прикладними процесами;
6. Передача заявок представницькому рівню на необхідні методи опису інформації;
7. Вибір процедур планованого діалогу процесів;
8. Керування даними, якими обмінюються прикладні процеси та синхронізація взаємодії прикладних процесів;
9. Визначення якості обслуговування (час доставки блоків даних, допустимої частоти помилок);
10. Угода про виправлення помилок та визначення достовірності даних;
11. Узгодження обмежень, що накладаються на синтаксис (набір символів, що структура даних).
Вказані функції визначають види послуг, які прикладний рівеньнадає прикладним процесам. Крім цього, прикладний рівеньпередає прикладним процесам сервіс, що надається фізичним,канальним, мережевим, транспортним, сеансовий і представницьким рівнями.
На прикладному рівні необхідно надати в розпорядженнякористувачів вже перероблену інформацію. З цим може справитисясистемне і користувальницьке програмне забезпечення.
Прикладний рівень відповідає за доступ додатків в мережу. Завданнямицього рівня є перенесення файлів, обмін поштовими повідомленнями тауправління мережею.
До числа найбільш поширених протоколів верхніх трьох рівніввідносяться:
- FTP (File Transfer Protocol) протокол передачі файлів;
- TFTP (Trivial File Transfer Protocol) найпростіший протокол передачі файлів;
- X.400 електронна пошта;
- Telnet робота з віддаленою терміналом;
- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) Простий протокол поштового обміну;
- CMIP (Common Management Information Protocol) загальний протокол управління інформацією;
- SLIP
