ID: 67855

Название работы: Комп’ютерні мережі як інформаційні системи

Категория: Лекция

Предметная область: Информатика, кибернетика и программирование

Описание: Сучасній людині важко уявити собі життя без різних засобів зв’язку. Пошта, телефон, радіо та інші комунікації перетворили людство в єдиний “живий” організм, змусивши його обробляти величезний потік інформації. Підручним засобом для обробки інформації став комп’ютер.

Язык: Украинкский

Дата добавления: 2014-09-15

Размер файла: 43.29 KB

Работу скачали: 2 чел.

МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА ЛЕКЦІЙНОГО ЗАНЯТТЯ №1

Змістовий модуль І. Комп’ютерні мережі як інформаційні системи

Тема 1: Загальні відомості про комп’ютерні мережі

Навчальна дисципліна: Прикладна інформатика

Курс: 4

Кількість годин: 2

Мета лекції: ознайомити студентів із основними відомостями про комп’ютерні мережі, топологіями мереж, провести порівняльну характеристику різних топологій

Міжпредметні зв’язки: інформатика

Обладнання: ПК, локальна мережа.

Список використаної літератури

1. О.Ф Клименко та інші “Інформатика та комп’ютерна техніка”. Навчальний посібник – К: КНЕУ. 2002

2. В.Д. Руденко, О.М. Макарчук, та інші “Курс інформатики” Київ 2001

3. І. Т. Зарецька та інші “Інформатика” Київ 2002

4. С. Симонович, Г. Евсеев, А. Алексеев “Специальная информатика” Москва 2002

5. Д. О.Рзаєв та інші. “ Інформатика та комп’ютерна техніка ”Навчально – методичний посібник для самостійного вивчення дисципліни – К: КНЕУ, 2003.

Вступ

Сучасній людині важко уявити собі життя без різних засобів зв’язку. Пошта, телефон, радіо та інші комунікації перетворили людство в єдиний “живий” організм, змусивши його обробляти величезний потік інформації. Підручним засобом для обробки інформації став комп’ютер.

Однак масове використання окремих, не взаємозв’язаних комп’ютерів породжує ряд серйозних проблем: як зберігати використовувану інформацію, як зробити її загальнодоступною, як обмінюватися цією інформацією з іншими користувачами, як спільно використовувати дорогі ресурси (диски, принтери, сканери, модеми) декільком користувачам. Рішенням цих проблем є об’єднання комп’ютерів у єдину комунікаційну систему – комп’ютерну мережу.

1.  Комп’ютерна мережа – це система розподіленої обробки інформації між комп’ютерами за допомогою засобів зв’язку.

Комп’ютерна мережа являє собою сукупність територіально рознесених комп’ютерів, здатних обмінюватися між собою повідомленнями через середовище передачі даних.

1.1 Локальною обчислювальною мережею (ЛОМ) (Local Area Network) наз. КМ, в котрій комп’ютери розміщені на обмеженій території (в межах кімнати, поверху, будівлі або сусідніх будівель) і з’єднані між собою з допомогою високошвидкісних мережевих адаптерів та іншої апаратури. Для забезпечення функціонування ЛОМ необхідна мережева ОС. ЛОМ можуть розміщуватись на площі з радіусом в декілька км і мати сотні ПК.

ЛОМ забезпечує: 1) колективну обробку даних користувачами, підключених в мережу ПК та обмін даними між цими користувачами; 2) сумісне використання програм і даних; 3) сумісне використання принтерів,  модемів…

В ЛОМ компи, за якими працюють користувачі наз. робочими станціями, але в ЛОМ можуть бути компи, котрі використовуються в якості керуючих центрів мережі і наз. серверами (файл-сервер, принт-сервер, сервер зв’язку).

1.2 Глобальною обчислювальною мережею (ГОМ) (Wide Area Network) наз. КМ, в котрій багато ЛОМ і окремих компів, розміщені на великих територіях і з’єднані між собою за допомогою відносно низько швидкісних каналів зв’язку (телефонні лінії зв’язку з модемами).

1.3 Регіональні обчислювальні мережі (РОМ) (Metropolitan Area Network) створюються в межах великих мегаполісів навколо найбільших міст світу.

1.4 Корпоративною обчислювальною мережею (КОМ) наз. КМ, утворену шляхом об’єднання різнорідних ЛОМ. Найчастіше КОМ створюють великі фірми і організації, об’єкти котрих розкидані на великих територіях.

Передача інформації 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 хвилі у задану одиницю часу. Аналогові сигнали також використовуються модеми, які двійковий нуль перетворюють у сигнал низької частоти, а одиницю – високої частоти.

Комп’ютери підключаються до мережі через вузли комутації. Вузли комутації з’єднуються між собою канали зв’язку. Вузли комутації разом з каналами зв’язку утворюють середовище передачі даних. Комп’ютери, підключені до мережі, у літературі називають вузлами, абонентськими пунктами чи робочими станціями. Комп’ютери, що виконують функції керування мережею чи надають які-небудь мережеві послуги, називаються серверами. Комп’ютери, що користуються послугами серверів, називаються клієнтами.

Кожен комп’ютер, підключений до мережі, має ім’я (адресу). Комп’ютерні мережі можуть обмінюватися між собою інформацією у вигляді повідомлень. Природа цих повідомлень може бути різна (лист, програма, книга і т.д.). У загальному випадку повідомлення по шляху до абонента-одержувача проходить декілька вузлів комутації. Кожний з них, аналізуючи адресу одержувача в повідомленні і володіючи інформацією про конфігурацією мережі, вибирає канал зв’язку для наступного пересилання повідомлення. Таким чином, повідомлення “подорожує” по мережі, поки не досягає абонента-одержувача.

Для підключення до мережі комп’ютери повинні мати:

апаратні засоби, що з’єднують комп’ютери із середовищем передачі даних;

мережеве програмне забезпечення, за допомогою якого здійснюється доступ до послуг мережі.

У світі існують тисячі різноманітних комп’ютерних мереж. Найбільш істотними ознаками, що визначають тип мережі, є ступінь територіального розсередження, топологія і застосовані методи комутації.

По ступеню розсередження комп’ютерні мережі поділяються на локальні, регіональні і глобальні.

1.  Топологія 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.

Мережа у вигляді зірки містить центральний вузол комутації, до якого посилаються всі повідомлення з вузлів.

Мережа у вигляді кільця має замкнений канал передачі даних в одному напрямку. У кільцевій топології вузли, з’єднуючись послідовно один з одним, утворюють кільце. Дані по мережі передаються від вузла до вузла. Передача інформації з кільця здійснюється тільки в одному напрямку, наприклад, по годинній стрілці. Така мережа проста в керуванні, однак її надійність цілком визначається надійністю центрального вузла.

У мережі з деревоподібною чи ієрархічною топологією кожен вузол зв’язаний з одним вищестоячим керуючим вузлом і одним чи декількома нижчестоячими керованими вузлами. Назва топології зв’язана з тим, що вона нагадує дерево, гілки якого ростуть з кореня вниз до самого нижнього рівня. Топологія деревоподібної мережі найчастіше відображає ієрархічну організаційну структуру установи, у рамках якої вона створена. Така мережа приваблива з погляду простоти керування, розширюваності.

Інформація передається послідовно між адаптерами робочих станцій доти, доки не буде прийнята отримувачем.

Топологія “Шина” використовує як канал для передечі даних, коаксіальний кабель. Усі комп’ютери підєднуються безпосередньо до шини.

У мережі з топологією “Шина” дані передаються в обох напрямках одночасно.

У локальних мережах інформація передається на невелику відстань. Локальні мережі поєднують комп'ютери, що розташовані недалеко один від одного. Для передачі інформації використо-вуються високошвидкісний канал передачі даних, швидкість у якому приблизно така сама, як швидкість внутрішньої шини комп'ютера. Найбільш відомими типами локальних мереж є Ethernet і Token Ring.

2.1 Мережеві протоколи. З появою мереж була усвідомлена необхідність створення правил і процедур, що визначають принципи взаємодії користувачів у мережі. Такі правила називаються протоколами. Для мереж розроблена семирівнева ієрархічна структура протоколів. Відповідно до цієї структури протоколів потік інформації в мережах має дискретну структуру, логічною одиницею якої є пакет (кадр). Вся інформації між вузлами мережі передається у вигляді пакетів, що мають інформаційні і керуючі поля: порядковий номер, адреса одержувача, контрольна сума і т.д.

2.2 З’єднання мереж. Раніше згадувалося, що мережа, особливо глобальна, може включати декілька підмереж. Природно, що в кожній з підмереж можуть бути реалізовані свої мережеві протоколи, у загальному випадку несумісні з протоколами інших підмереж. При передачі пакетів з однієї підмережі в іншу необхідно здійснювати перетворення несумісних протоколів.

Повторювачі регенерують пакети даних при передачі, не змінюючи їхню структуру. Повторювачі застосовують для з’єднання мереж з різним середовищем передачі даних чи для збільшення довжини мережі. Мости використовуються для об’єднання мереж, що розрізняються форматом кадру. Маршрутизатори використовуються для обєднання мереж, що розрізняються способами адресації абонентів. У такому випадку маршрутизатор транслює адреси однієї мережі в адреси іншої. Маршрутизатор може також використовуватися для комутації пакетів, що надійшли, у залежності від адреси одержувача в ту чи інші мережу. Шлюзи використовуються для сполучення різнорідних мереж, що розрізняються протоколами вищих рівнів. Так, наприклад, у світі існує кілька систем електронної пошти, що функціонують у різних мережах. Кожна має свій, не сумісний з іншими, протокол електронної пошти. Протокол електронної пошти являє собою реалізацію вищих рівнів протоколів для конкретного виду послуг – пересилання листів. Очевидно, що для пересилання листів з однієї системи в іншу необхідно здійснювати перетворення формату листа, використовуваного алфавіту і т.д. Таке перетворення повинен виконувати шлюз.

2.3 Послуги комп’ютерних мереж.

Комп’ютерні мережі в залежності від призначення можуть надавати користувачам різні послуги. Найбільш розповсюдженими видами послуг є:

· електронна пошта;

· телеконференції;

· передача файлів;

· віддалене керування комп’ютером.

Кожен вид послуг регламентується протоколами. Ці прото-коли реалізують відповідні служби.

Електронна пошта. Найбільш широко використовуваною послугою комп’ютерних мереж є електронна пошта. Електронна пошта схожа на звичайну пошту. З її допомогою лист (текст), постачений стандартним заголовком, доставляється на зазначену адресу і міститься у файл, поштову скриньку. Поштова скринька може знаходитися на будь-якому компютері мережі, до якого є доступ від компютера-адресата. Для обслуговування електронної пошти на комп’ютері встановлюються спеціальні програми, що утворюють поштову службу.

Існує безліч систем електронної пошти, що розрізняються протоколами реалізації поштової служби. Ці протоколи визначають формат поштового повідомлення. Звичайно це повідомлення включає такі поля:

· адреса відправника й адреса одержувачів;

· ідентифікатор повідомлення, унікальний для кожного листа. Його можна використовувати для посилань на лист як на вихідний номер;

· відмітки про походження листа через проміжні комп’ютери;

· тема листа. Поштова служба може відсортувати листи по темах;

· власне текст листа.

Не всі поля обов’язково повинні бути присутні. Деякі поля поштова служба додає автоматично, інші задає автор листа. Сучасні поштові служби дозволяють також виконувати операції форматування для тексту листа. Деякі поштові служби допускають можли-вість наявності в листі вкладення у вигляді файлу. Файл може знаходитися всередині листа чи лист може містити тільки посилання на файл у вигляді піктограми. В остатньому випадку файл із листом не передається. Посилатися можна як на файл, що знаходиться на комп’ютері відправника, так іна будь-якому іншому доступному комп’ютері мережі. Для одержання файла досить клацнути мишею на піктограмі файла. Поштова служба самостійно виконає всі опе-рації по пересиланню файла.

Телеконференція. Ідея телеконференції полягає в тому, що будь-який користувач, що бажає щось висловити, посилає в мережу повідомлення. Це повідомлення стає доступним для всіх коритсувачів мережі і кожен його може прочитати. Щоб читачу користувачу було легше було орієнтуватися в потоці повідомлень, усі повідомлення розбиваються на групи по темах. Такі групи називаються групами новин. На кожнім повідомленні, що посилаються на телеконференцію, автор вказує, до якої групи новин воно відноситься. Імена груп новин складаються з декількох слів, розділених крапками. Перше слово позначає широку область, до якої відноситься група, а кожне наступне уточнює тему. Для того, щоб одержувати повідомлення тієї чи іншої групи, читач повинен на неї підписатися. Підписка полягає в посилці на сервер груп новин спеціального повідомлення, у якому вказуються групи новин, на які підписується користувач. Після підписки користувач може читати всі повідомлення групи. Він може також посилати повідомленя в гупу новин. При необхідності можна відмовитися від підписки на будь-яку групу. Для підтримки телеконференції використовуються спеціальні програми, що реалізують протоколи обміну новинами. У деяких мережах для обміну повідомленнями груп використовуються поштова служба.

Передача файлів. Однією із важливих послуг, наданих комп’ютерною мережею, є можливість доступу до файлів і каталогів користувачів, розміщених на інших, віддалених комп’ютерах мережі. Доступ до таких каталогів і файлів можливий тільки з дозволу користувача, на комп’ютері якого розміщені зазначені файли. У дозволі вказується імена користувачів, яким дозволений доступ, паролі, по яких здійснюється доступ, а також вид доступу. До деяких каталогів і файлів може бути дозволений вільний доступ по читанню без вказівки пароля. Користувач, що одержав доступ, може переглядати каталоги і файли, копіювати їх на свій комп’ютер чи виконувати інші дії в рамках наданих йому прав. Служби передачі файлів реалізують також послуги пошуку файлів по іменах чи індексах слів для файлів.

Віддалене керування. При віддаленому керуванні іншим комп’ютером мережі користувач зі свого комп’ютера може керувати роботою віддаленого комп’ютера. При цьому створюється ілюзія, що клавіатура, миша, дисплей користувача безпосередньо підключені до віддаленого комп’ютера. Всі введені користувачем команди передаються на віддалений комп’ютер і виконуються на ньому. Воно дозволено тільки з дозволу користувача, також необхідно вказати ім’я комп’ютера і пароль. Таке керування дозволяє використовувати ресурси віддаленого комп’ютера.

1.  Локальні обчислювані мережі

Досвід експлуатації обчислювальних мереж показує, що левова частка генерованої у таких мережах інформації використовуються тією ж установою, підприємством, що її породила, тобта значна частина мережевої інформації призначена для місцевих користувачів. Кріт того, багато користувачів мережі зацікавлені у вільному доступу та ефективній спільній експлуатації дорогого комп’ютерного устаткування. Ці задачі вирішують ЛОМ. Відмінними ознаками ЛОМ можна вважати охоплення невеликої території, висока надійність передачі даних.

3.1 Однорангові ЛОМ та ЛОМ з централізованим керуванням.

Однорангові ЛОМ складаються із сукупності рівноправних РС. Мережева ОС в таких ЛОМ розподіляється між всіма РС. В певний момент часу мережею керує одна з РС. котра отримала доступ до каналу і веде передачу. Таким чином в такій ЛОМ функції керування мережею передаються по черзі від однієї РС до іншої. Звичайно, в такій ЛОМ кожна машина має доступ до дисків і принтерів інших РС. Цей тип ЛОМ використовується переважно в невеликих ЛОМ.

В ЛОМ з централізованим керуванням використовується центральний керуючий пристрій – сервер і група рядових РС. Центральна частина розміщується на сервері. На РС розміщується клієнтська частина ЛОМ, які наз. мережевою оболонкою. Обмін даними забезпечується через диски файл-сервера. Використовуються в великих ЛОМ, мають кращий захист інфо.

Середовище передачі ЛОМ. Середовище передачі даних у ЛОМ може бути провідним і безпровідним. У провідному середовищі інформація передається по кабелю, у безпровідному – за допомогою електромагнітних хвиль різної природи: інфрачервоних, радіохвиль і т.д. У ЛОМ використовуються три типи кабелю: кручена пара, коаксіальний і оптоволоконний.

3.2  Передача даних в ЛОМ. Види каналів зв’язку.

Канал зв’язку складається з лінії зв’язку, по якій передаються сигнали, і апаратури передачі даних, котра перетворює дані в сигнали, що відповідають типу лінії зв’язку (кабелям).

Канал зв’язку оснащений апаратурою для передачі дискретної інфо і наз. каналом передачі даних. В якості  апаратури  використовуються передавачі і приймачі сигналів. які знаходяться в мережевих адаптерах і утворюють вузол, котрий наз. трансивером. В каналах дані передаються в послідовному коді – біт за бітом.

По методам встановлення зв’язку і передачі даних розрізняють КМ з комутацією каналів, з комутацією повідомлень, з комутацією пакетів. На практиці існують мережі, в яких використовується змішана комутація.

3.3 Фізичні канали зв’язку.

Фізичний канал зв’язку – це фізичний матеріал, на якому розміщується і переміщується інфо. В якості фізичного каналу використовуються різні типи кабелів: кабелі на скручених парах, коаксіальні, оптоволокняні кабелі. Існують також радіоканали і ІЧ канали зв’язку.

Скручена пара являє собою скручені у вигляді спіралі по всій довжині два ізольованих провідника. Використовується в багатожильних телефонних кабелях. Є неекранована скручена пара (Unshielded Twisted Pair) та екранована скручена пара (Shielded Twisted Pair), яка обгортається по всій довжині тонкою металевою фольгою або знаходиться всередині тонкої циліндричної оплітки.

Коаксіальний кабель складається з центрального провідника в ізоляційному матеріалі, оточеного металевою опліткою з тонких провідників циліндричної форми.

Фізично coax являє собою двопровідну лінію зв’язку, в котрій центральний провідник знаходиться немовби всередині другого провідника – металевої оплітки. В якості центрального провідника може використовуватись як одножильний так і багатожильний мідний провід. В ЛОМ Ethernet використовується товстий coax товщиною  1 см (0,4 inch) і тонкий coax товщиною  0,5 см (0,2 inch). По coax можна передавати сигнали у вигляді імпульсів постійного струму зі швидкістю 100 Мбіт/с. В ЛОМ Ethernet використовується coax з хвильовим опором 50 Ом.

Оптоволокняний кабель забезпечує передачу інфо в ЛОМ з найбільшою швидкістю на великі відстані і є найбільш перспективним. Інфо передається по ньому у вигляді імпульсів світла. В якості середовища передачі в оптоволокняному кабелі використовується тонка скляна або пластмасова нитка (світловод) товщиною  10 мкм в скляній оболонці з іншим коефіцієнтом заломлення. Вони знаходяться в непрозорих захисних оболонках.

Оптоволокняні кабелі мають високу перешкодостійкість та захищеність від несанкціонованого доступу. Випускаються як одинокі, так і спарені – для двосторонньої передачі. Оптоволокняні кабелі значно дорожчі і їх досить важко монтувати (потрібне дороге обладнання).

В ЛОМ іноді використовують ІЧ канал зв’язку, який не потребує з’єднувальних кабелів. Передача інфо відбувається ІЧ променем від ІЧ лазера до ІЧ фотодіода або фототранзистора. Цей вид зв’язку забезпечує надійний зв’язок в межах кімнати в умовах прямої видності. ІЧ канал не чутливий до електромагнітних перешкод. і його можна використовувати в промислових умовах, але він має високу вартість, а також обмежену швидкість передачі.

Радіоканал також не потребує з’єднувальних кабелів. Передача здійснюється радіохвилями. Радіоканал здатний забезпечувати зв’язок на сотні км зі швидкістю десятків Мбіт/с. Вони широко використовуються в супутникових системах зв’язку (Internet).

3.4 Особливості логічної організації інфо в ЛОМ.

Файл – сукупність зв’язаних даних, котрі виступають як ціле при зберіганні, пошуку і передачі інфо (наприклад, текстові та графічні файли).

Всі файли при передачі в ЛОМ поділяються на блоки даних. які наз. пакетами (кадрами). Пакет – це блок даних, який передається між пристроями КМ як одне нероздільне ціле (розміри пакету від 46 до 1500 байт). Пакети передаються по моноканалу послідовно.

В каналі зв’язку із-за дії перешкод можливе спотворення передаваємих даних. Тому в кінці кожного пакета додається CRC, котра дозволяє зробити висновок про правильність пакета. Передачу спотвореного пакета повторюють.

При великих об’ємах файлів виникають проблеми при їх зберіганні та при передачі в ЛОМ. Ущільненням (компресією) файлів наз. зменшення розмірів файлів з використанням спеціальних програм і математичних алгоритмів. В основі всіх методів ущільнення лежить принцип заміни повторюючихся елементів, котрі обов’язково є в будь-яких файлах, більш компактними числами. При передачі ущільненого файлу в ЛОМ потім необхідно його відновити до вихідного стану, придатного для використання. Перевагою ущільнення є скорочення часу передачі (наприклад, в видавничих системах для підготовки видань).

3.5 Мережеві адаптери. Підключення комп’ютерів до мережі передачі даних можна здійснювати через стандартні послідовні і паралельні порти, що знаходяться на системному боці. Однак через істотні недоліки, у першу чергу низьку швидкість передачі даних цей спосіб підключення використовується тільки в недорогих ЛОМ з малим числом вузлів. Частіше для цих цілей використовуються спеціальні плати, що вставляються в гнізда розширення системного блоку комп’ютера – мережеві адаптери чи мережеві карти. Мережеві адаптери підтримують протоколи нижнього рівня для ЛОМ. Мережеві адаптери можуть налагоджуватися на певний режим роботи програмно чи за допомогою перемикачів.

Деякі мережі адаптери мають програми виклику операційної системи із сервера ЛВС. Такі програми зберігаються у мікросхемах постійної пам’яті. Це дає можливість використовувати в ЛОМ бездискові комп’ютери.

1.  ЛОМ типу Ethernet. Мережі типу Ethernet з’явилися на початку 70-х років. Мережі цього класу як правило мають шинну топологію. Середовище передачі даних у мережі Ethernet – кручена пара чи коаксіальний кабель з опором 50 Ом. Використовується два види коаксіального кабелю: товстий діаметром близько 1 см і тонкий діаметром близько 0,5 см. Метод доступу до шини випадковий з контролем несучої і виявленням зіткнень. Для роботи комп’ютера в мережі неодхідна мережева плата Ethernet. На кінцях шини встановлюються термінатори. Один і тільки один з термінаторів повинний бути заземлений. До такої шини може бути підключено не більш 30 чи 100 станцій.

При необхідності охопити локальною мережею Ethernet територію більшу, ніж це дозволяє коаксіальний кабель, застосовують додаткові пристрої – повторювачі. Їхнє завдання в мережі – ретранслювати всю інформацію, що надходить, відновлюючи амплітуду, фазу і форму сигналу. У мережі може бути тільки до 4-х повторювачів. Це дозволяє збільшити максимальну довжину шини до 925 метрів для тонкого і до 2500 метрів для товстого кабелю.

Кручена пара використовується переважно в мережах Ethernet зіркоподібної топології. Комп’ютери з’єднуються в мережу за допомогою концентраторів. Кожен комп’ютер підключається до концентратора за допомогою відповідного роз’єму. Відстань комп’ютера від концентратора не повинна перевищувати 100 метрів.

1.  Мережі типу TokenRing. Мережі типу Token Ring з’явилися на початку 80-х років. Мережі цього класу мають кільцеву топологію. Середовище передачі даних – кручена пара, коаксіальний кабель, оптоволоконний кабель. У кільці можуть бути використані змішані типи кабелю. Метод доступу до середовища передачі детермінований з передачею права. Швидкість передачі даних у мережі Token Ring складає величину порядка 4-16 Мбіт в секунду. Максимальна довжина мережі – близько 6 кілометрів. Максимальна кількість станцій – 255.
2.  Світова глобальна комп’ютерна мережа INTERNET

Internet – це світова глобальна комп’ютерна мережа, що поєднує мільйони комп’ютерів і десятки мільйонів користувачів в всьому світі. Вона охоплює практично всю земну кулю і включає тисячі мережевих підсистем з комп’ютерами різних типів: від персональних до суперкомпютерів. Ніяка організація і ніхто особисто не адмініструє мережу, вона існує і розвивається завдяки загальним зусиллям сотен тисяч добровільних активістів і багатьох організацій у різних куточках світу. Кожен користувач мережі Internet має унікальне ім’я (адресу).

6.1 Протоколи Інтернет

Глобальна мережа Інтернет містить велику кількість комп'ютерів, що працюють під управлінням різних операційних систем, на різних апаратних платформах. Проте, під час обміну інформацією всі комп’ютери повинні користуватися єдиними правилами (угодами, протоколами) про способи передачі повідомлень. Тоді, любий комп’ютер буде здатний «зрозуміти» інформацію, що отримана від іншого комп’ютера.

Протокол - це узгоджені, стандартні правила передачі інформації в мережі.

Розрізняють два типи протоколів Інтернету:

Базові протоколи, що відповідають за фізичну пересилку електронних повідомлень будь-якого типу між комп'ютерами Інтернету. Ці протоколи (IP і TCP)  настільки тісно пов'язані між собою, що, зазвичай, їх позначають єдиним терміном «протокол TCP/IP».

Прикладні протоколи більш високого рівня, що відповідають за роботу служб Інтернету.

Комп'ютер не зможе працювати в Інтернеті, якщо на ньому не встановлено підтримку базових протоколів TCP/IP. Проте, на конкретному комп'ютері можуть бути відсутніми програми-клієнти, які використовують певний прикладний протокол. Наприклад, може не працювати електронна пошта або служба миттєвих повідомлень.

Кожен протокол виконує притаманну йому функцію і має бути сумісним з іншими протоколами. В комп’ютері, який під’єднано до локальної чи глобальної мережі протоколи мають бути встановлені і обов’язково виконуватися.

Протоколи прикладного рівня.

Протоколи прикладного рівня є посередником між програмою-клієнтом та мережею і є протоколами самими верхнього рівня. Вони перетворюють інформацію, що передається по мережі у форму, яка є зрозумілою для програми-клієнта.

Протокол HTTP (Hyper Text Transfer Protocol). За допомогою протоколу HTTP організується відправлення запитів до веб-серверу, обробка відповіді сервера у форматі HTML і відображення отриманої інформації у вікні браузера.

Протоколи для роботи з електронною поштою. Призначені для організації доставки та передачі повідомлень через поштовий сервер.

Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). Відправлення листів від клієнта до поштового серверу. Дозволяє відправляти повідомлення на кілька адрес, застосувати проміжне збереження, пересилати копії повідомлень на інші адреси.

Протокол РОР3 (Post Office Protocol). Доставка листів від поштового серверу до клієнта. Цей протокол має вбудовані механізми розпізнавання адрес електронної пошти, а також модулі підвищення надійності отримання повідомлень.

Протоколи FTP, TelNet та інші. Призначені для постачання інформації до програм-клієнтів відповідних служб.

Протокол WAP (Wireless Application Protocol).  Надає безпровідний доступ до інформаційних і сервісних служб Інтернету у разі під’єднання з мобільних пристроїв (телефонів, смартфонів, КПК).

Протоколи транспортного рівня

Керують передачею інформації. Основним завданням є контроль правильності передачі даних, а також забезпечення надійної доставки даних до призначеного комп’ютера.

Протокол отримує інформацію від протоколів прикладного рівня і розділяє її на окремі частинки – пакети. Важливою частиною пакету є його заголовок, в якому зазначається: номер пакету, інформація про комп’ютер-відправник та комп’ютер-приймач, а також контрольна сума, яка потрібна для перевірки цілісності пакету.

Для подальшої передачі пакет скеровується на наступний нижчий рівень (в межах цієї лекції - мережний) і далі по мережі до комп’ютер-приймача, звідки має надійти підтвердження про прийом пакету. Якщо пакет не дійшов, загубився  або пошкодився, його буде надіслано ще раз. Після надходження пакетів до місця призначення, протокол транспортного рівня комп’ютера-приймача аналізує їх заголовки, об’єднує пакети до єдиного цілого і відправляє інформацію до протоколів прикладного рівня.

Щоб запобігти спотворенню інформації при пакетуванні комп’ютер-відправник обчислює і вписує у заголовок контрольну суму. Комп’ютер-приймач за тим же алгоритмом зі свого боку обчислює контрольну суму для цього пакету і порівнює її з тою, що є у заголовку. Якщо сума не збігається, пакет вважається спотвореним і надсилається ще раз.

Такий спосіб передачі інформації є доволі зручним і швидким.

Самим поширеним і відомим є протокол TCP (Transmission Control Protocol), який має давню історію, є одним з найперших транспортних протоколів і постійно вдосконалюється.

Протоколи мережного рівня

Здійснюють взаємодію конкретних комп’ютерів мережі, тобто визначають маршрути просування інформації всередині мережі. Такий процес називається маршрутизацією. На шляху між комп’ютером-клієнтом та комп’ютером-сервером може знаходитися кілька проміжних комп’ютерів, які називаються маршрутизаторами. Маршрутизатор визначає, які з’єднання на даний момент існують і є менш завантаженими для передачі пакету. Пакети одного повідомлення можуть передаватися різними шляхами і за неоднаковий час.

На вході до комп’ютера-приймача пакети накопичуються (буферизуються) і об’єднуються до єдиного цілого.

Самим поширеним і відомим є ІР-протокол (InterNet Protocol).

ІР-адресація

Це унікальна числова адреса, що однозначно ідентифікує вузол, групу вузлів або цілу мережу. ІР-адреса має довжину 4 байти (4х8=32 біти). Для зручності ІР-адреса записується у вигляді 4 чисел (октетів), що розділені точками.

Наприклад,

Десяткова форма представлення:  128.10.2.30

Двійкова форма представлення:  0000000.0001010.0000010.00011110

Шіснадцяткова форма представлення: С0.94.1.3

Десяткова форма запису ІР-адреси використовується в операційних системах, бо вона є зручною для користувача, який налаштовує доступ до мережі. Двійкова форма є зручною для адміністрування і для внутрішніх операцій пристроїв. Шіснадцяткова форма використовується рідко.

ІР-адреса складається з двох логічних частин: номера мережі і номера вузла мережі. В залежності від класу мережі номер мережі може бути зазначено одним, двома чи трьома лівими октетами, а номер вузла, відповідно трьома, двома чи одним правим октетом.

Централізованим розподілом ІР-адрес займається державна організація Стенфордський міжнародний науково-дослідний університет, що знаходиться у Силіконовій долині.

Послуги з призначення ІР-адрес є безкоштовними і тривають близько тижня. Якщо адміністратор локальної мережі самостійно привласнює ІР-адресу, це згодом може привести до плутанини та помилок у роботі.

Така система адресації призначена для адресації комп’ютерів і є зручною та ефективною для адміністрування (керування) мережею.

Доменна система імен

Доменна адреса зазвичай привласнюється веб-серверам та веб-сайтам і використовується для зручності користування службою Веб. Для адресації веб-простір є поділеним на тематичні частини – домени. За назвами доменів можна визначити призначення веб-об’єктів, належність до певної організації, форми обслуговування та фінансування.

Доменна адреса (доменне ім’я) складається з кількох (від 2 до 5) символьних частин - доменів, що розділені точками.

Часто в доменній адресі вказують відповідну службу (www.edu.ua чи ftp.lviv.ua), а браузер автоматично дописує відповідний до даної служби протокол (http://www.edu.ua чи ftp://ftp.lviv.ua).

Домени І рівня

Від початку розвитку Інтернету, коли мережа поширювалася лише на теренах США, було створено перші 6 доменів:

.com	Commercial. Комерційні структури.
.net	Network. Організації, що забезпечують роботу мереж.
.org	Organization. Некомерційні організації.
.edu	Educational. Освітні заклади.
.mil	Military. Військові організації.
.gov	Goverment. Урядові організації.

На сьогодні з’являються нові тематичні домени:

.info	Information services. Інформаційні вузли.
.biz	Business. Бізнес.
.aero	Авіа індустрія.
.pro	Professional. Для професіоналів, зокрема, юристів, лікарів, бухгалтерів.
.name	Для особистого використання. Наприклад, щоб зареєструвати поштову скриньку имя@фамилия.name.
.museum	Музеї. Передбачається створення доменів другого рівня, для створення мережного каталогу музеїв миру.
.coop	Cooperative. Для кооперативних співтовариств.

Коли Інтернет вийшов на міжнародний рівень, створюють домени за територіальною ознакою:

.ua	Україна	.az	Азербайджан	.lv	Латвія
.ru	Росія	.kz	Казахстан	.lt	Литва
.by	Білорусь	.kg	Киргизстан	.ee	Естонія
.ge	Грузія	.tj	Таджикистан	.am	Вірменія
.md	Молдова	.tm	Туркменія	.uz	Узбекистан
				.su	Країни бувшого СРСР

.eu	Європейський Союз	.bg	Болгарія	.us	США
.gb .uk	Великобританія	.hu	Угорщина	.ca	Канада
.de	Германія	.gr	Греція	.cn	Китай
.fr	Франція	.pl	Польща	.va	Ватикан
.it	Італія	.ro	Румунія	.il	Ізраїль
.es	Іспанія	.sk	Словаччина	.co	Колумбія
.fi	Фінляндія	.si	Словенія	.tv	Тувалу
.at	Австрія	.cz	Чехія	.jp	Японія

Домени інших рівнів

Доменні адреси веб-сайтів складаються з доменів ІІ чи ІІІ рівня.

Домени ІІ рівня (наприклад, edu.ua, lviv.ua) може отримати будь яка приватна особа чи організація. Власник домену ІІ рівня може надавати домени ІІІ рівня (наприклад, lp.edu.ua, polynet.lviv.ua). Доменні імена можуть бути теоретично і більших рівнів, а практично використовують максимум 4 рівнів.