Поняття і призначення комп’ютерних мереж
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.
Зміст
Вступ
Теоритична частина
1.Поняття і призначення комп’ютерних мереж
1.1.Процес передачі даних в комп’ютерній мережі
1.2.Апаратна реалізація передавання даних
1.3.Класифікація комп’ютерних мереж
2.Топології комп'ютерних мереж
2.1. Топологія «зірка»
2.2.Топологія «кільце»
2.3.Топологія «загальна шина»
3.Мережева архітектура
3.1. Семирівнева модель комп’ютерних мереж
3.2. Протоколи комп’ютерних мереж
Практична частина
Розділ 1
1.1Призначення локальних обчислювальних мереж.
1.2 Визначення локальної обчислювальної мережі
1.3.Місце та значення запропонованої теми у галузі компю’терних мереж.
Розділ 2
2.1.Аналіз та обгрунтування вибору топології мережі
Розділ 3
3.1. Конфігурація обчилювальної мережі
3.2 Вибір мережного обладнання
3.3 Фізичне розташування комп’ютерів та іншого обладнання
3.4. План структурованої кабельної системи
3.5. Захист інформації в мережі
Розділ 4
4.1.Мережне програмне забезпечення
4.2.Способи підключення до Інтернет
Розділ 5
Розділ 6
6.1.Можливості подальшого розвитку мережі
Розділ 7
7.1 Загальна вартість проекту мережі
Висновок
Список використаної літератури
Теоритична частина
- Поняття і призначення комп’ютерних мереж
1.1Процес передачі даних в комп’ютерній мережі
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.
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 ноль 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.
1.2 Апаратна реалізація передавання даних
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
У світі існують тисячі різноманітних комп’ютерних мереж. Найбільш істотними ознаками, що визначають тип мережі, є ступінь територіального розсередження, топологія і застосовані методи комутації.
1.3 Класифікація комп’ютерних мереж
В залежності від принципу побудови мережі розрізняють локальні та глобальні мережі. Локальні мережі призначені для використання в межах одного приміщення чи однієї організації. Глобальні ж мережі створюються для з'єднання комп'ютерів, що розташовані на значних відстанях один від одного. Локальні мережі поділяються на однорангові та багаторангові. В однорангових мережах всі користувачі мають однакові права. Користувачі такої мережі можуть здійснювати обмін даних між собою, використовувати спільні ресурси (принтери, диски і т.д.) Прикладом такої мережі може служити мережа на базі операційної системи Wіndows`95.
Багаторангова мережа відрізняється від однорангової тим, що в ній використовується один або декілька (у випадку використання великої кількості робочих місць) більш потужних комп'ютерів, які називаються сервером. Всі інші комп'ютери такої мережі називаються робочими станціями. Сервер призначений для керування роботою мережі, збереження загальної інформації. Перевагою мереж такого типу є можливість здійснювати керування правами користувачів такої мережі.
Однак локальні мережі не можуть повністю задовольнити всі потреби в обміні інформацією між комп'ютерами. Локальні мережі різних установ можна з'єднувати між собою за допомогою каналів зв'язку (телефонного, радіорелейного, супутникового та ін.), тим самим, утворюючи розподілені обчислювальні системи і мережі різного призначення. Головне призначення глобальних мереж – використання різноманітних інформаційних ресурсів користувачами з різних організацій, міст, країн. Глобальні мережі поділяються на регіональні та міжнародні. Регіональні мережі призначені для використання користувачами певного регіону. В Україні існує декілька мереж регіонального призначення – УкрПак, мережа податкової адміністрації, залізниці, УМВС та інш. Глобальні мережі мають користувачів у всьому світі.
Існує декілька загальновідомих всесвітніх мереж. Це такі мережі як: FіdoNet, ІnterNet, EuroNet, система міжбанківських розрахунків SWFІT. Широке розповсюдження отримала в країнах колишнього Радянського Союзу мережа RelCom.
Однак найвідомішою з них є всесвітня мережа ІnterNet - найбільша глобальна комп'ютерна мережа, що зв'язує десятки мільйонів абонентів у більш як 170 країнах світу.
- Топології комп'ютерних мереж
При проектуванні мережі в першу чергу треба розробити її топологію. При правильному підході до цього питання мають бути ретельно проаналізованими такі характеристики мережі, як передбачувані обсяги інформації, яка буде оброблюватися, кількість робочих станцій та серверів, типи з’єднань, необхідна швидкість передачі данних, поділ мережі на сегменти тощо. Від неупередженого підходу до цього питання залежить майбутня продуктивність мережі.
В загальному випадку, топологією можна назвати форму розміщення кабелів, які з’єднують всі компоненти мережі. Існують три основних типи топологій: в вигляді шини, зірки та кільця. Використовуються також різні варіанти їх комбінацій. Розрізняють також фізичну топологію, яка визначає фізичне розміщення вузлів та з’єднань (шина, зірка, кільце), і логічну, при якій визначаються напрям і порядок обробки потоків данних (шина, кільце).
2.1. Топологія «зірка»
Кожен комп'ютер
через мережевий адаптер під-
Зіркоподібна
структура частіше за все передбачає
знаходження в центральному вузлі
спеціалізованої ЕОМ або
Переваги «зірки»:
• простота периферійного обладнання;
• кожен користувач може працювати незалежно від решти вачів;
• високий рівень захисту даних;
• легке виявлення несправності в кабельній мережі.
Недоліки «зірки»:
• вихід з ладу центрального пристрою веде до зупинки всієї мережі;
• висока вартість центрального пристрою;
• зменшення продуктивності мережі з збільшенням числа комп'ютерів, підключених до мережі.
2.2. Топологія «кільце»
Всі комп'ютери з'єднуються один з одним в кільце. Тут користувачі мережі рівноправні. Інформація по мережі завжди передаються в одному напрямку (рис.2). Кільцева мережа вимагає спеціаль-них повторювачів, які, взявши інформацію, передають її далі як би по естафеті; копіюють в свою пам'ять (буфер), якщо інформація перед-призначається їм; змінюють деякі службові розряди, якщо це їм раз-вирішено. Інформацію з кільця видаляє той вузол, який її послав.
Переваги «кільця»:
• відсутність дорогого центрального пристрою;
• легкий пошук несправних вузлів;
• відсутня проблема маршрутизації;
• пропускна здатність мережі ділиться між усіма поль-зователя, тому всі користувачі гарантовано після-послідовно отримують доступ до мережі;
• простота контролю помилок.
Недоліки «кільця»:
• важко включити в мережу нові комп'ютери;
• кожен комп'ютер повинен активно брати участь у пересиланні інформації, для цього потрібні ресурси, щоб не було, затримання і жек в основній роботі цих комп'ютерів;
• у разі виходу з ладу хоча одного комп'ютера або відрізка кабелю вся мережа паралізується.
2.3. Топологія «загальна шина»
Загальна шина найбільш широко розповсюдженим в локальних обчислювальних мережах. Топологія «загальна шина» передбачає використання одного кабелю (шини), до якого безпосереднім-ного підключаються всі комп'ютери мережі (рис.3). У даному випадку ка-бель використовується всіма станціями по черзі, тобто шину може захопити в один момент тільки одна станція. Доступ до мережі (до кабелю) здійсню-ється шляхом змагання між користувачами. У мережі приймаються спеці-альні заходи для того, щоб при роботі з загальним кабелем комп'ютери не заважали один одному передавати дані. Конфлікти, що виникають доз-шаются відповідними протоколами. Інформація передається на всі станції відразу.
Переваги «обший шини»:
• простота побудови мережі;
• мережу легко розширюється;
• ефективно використовується пропускна здатність каналу;
• надійність вище, тому що вихід з ладу окремих комп'ютерів не порушить працездатності мережі в цілому.
Недоліки «загальної шини»:
• обмежена довжина шини;
• немає автоматичного
підтвердження прийому
• можливість виникнення зіткнень (колізій) на ши-ні, коли намагаються передати інформацію відразу кілька станцій;
• низький захист даних;
• вихід з ладу будь-якого відрізка кабелю веде до порушення працездатності мережі;
• труднощі знаходження місця обриву.
- Мережева архітектура
3.1. Семирівнева модель комп’ютерних мереж
Розбиття на рівні, або рівнева архітектура, є формою функціональної модульної, яка є центральною при проектуванні сучасних цифрових систем передачі даних. Поняття функціональної модульної (але, можливо, не сам термін) таке ж старе, як і техніка. Надалі слово модуль використовується для позначення як пристрою, так і процесу в деякій обчислювальній системі. Важливо, що модуль виконує деяку виділену функцію. Розробники модуля повинні глибоко розуміти внутрішні деталі і роботу цього модуля. Проте той, хто використовує цей модуль як компонент при побудові складнішої системи, вважатиме його «чорним ящиком», тобто користувача цікавлять входи, виходи і особливо функціональний зв'язок виходів з входами, а не внутрішня робота модуля. Таким чином, чорний ящик — це модуль, який описується характеристикою вхід-вихід. Він може використовуватися разом з іншими чорними ящиками для побудови складнішого модуля, який знову розглядатиметься на вищих рівнях як великий чорний ящик.
Цей підхід до проектування, природно, приводить до ієрархії вкладених модулів. Складна система повинна бути побудована як взаємозв'язана безліч модулів високого рівня і, можливо, деяких додаткових простих модулів, необхідних для реалізації взаємозв'язків і виконання додаткових простих функцій. З погляду найвищого рівня - рівня всієї системи — кожний з цих модулів вважається чорним ящиком, але на наступному нижчому рівні кожен модуль високого рівня розглядається як взаємозв'язана безліч модулів наступного нижчого рівня, знову, можливо, доповнене простими модулями. (Простим модулем називається такий модуль, який не розбивається на модулі нижчого рівня.) Кожен модуль наступного нижчого рівня знову розбивається на модулі ще нижчого рівня і так далі до найнижчого рівня ієрархічного ланцюга.
Як приклад ієрархічного підходу можна представити обчислювальну систему як безліч процесорних модулів, безліч модулів пам'яті і шинний модуль. Процесорний модуль можна в свою чергу представити як сукупність пристрою управління, арифметичного пристрою, пристрою вибірки команд і пристрою введення-висновку. Аналогічно арифметичний пристрій може бути розбите на суматори, що накопичують регістри і т.д.
В більшості випадків користувачу
чорного ящика немає
Всі ці переваги функціональної
модульної (тобто простота проектування,
легкість розуміння і стандартні,
взаємозамінні, широко поширені модулі)
дали підстави для введення рівневої
архітектури мереж передачі даних.
Рівневу архітектуру можна
Незвичайним в рівневій
архітектурі мереж передачі даних
є те, що лінії зв'язку представляються
чорними ящиками на найнижчому рівні
ієрархії. Внаслідок цього чорні
ящики на кожному вищому рівні
є насправді розподіленими
У простому випадку чорний ящик складається з двох паритетних процесів, поодинці на кожний з двох вузлів, і чорного ящика, який знаходиться на нижчому рівні і представляє систему зв'язку, що сполучає ці два паритетні процеси. Кожен процес передає повідомлення паритетному процесу в іншому вузлі по нижньому рівню, тобто через чорний ящик, що представляє систему зв'язку. Чорний ящик цього нижнього рівня може складатися з двох паритетних процесів нижчого рівня, що належать різним вузлам і сполучених системою зв'язку — чорним ящиком ще нижчого рівня. Як приклад можна вказати ситуацію, коли два керівники держав не володіють спільною мовою. Кожен керівник може передавати повідомлення паритетному керівнику через свій транслятор (перекладач), який передає на мові, відомій паритетному транслятору, а той вже доставляє повідомлення на мові паритетного керівника держави.
Зазначимо, що у процесу передачі інформації між двома паритетними модулями рівня n, що належать різним вузлам, є два абсолютно різних аспекти. Перший з них — це протокол (або розподілений алгоритм), за допомогою якого паритетні модулі обмінюються повідомленнями для того, щоб забезпечити необхідне обслуговування для наступного більш верхнього рівня. Другий — це опис точного інтерфейсу між модулем рівня n деякого вузла і модулем рівня n — 1 того ж вузла; через цей інтерфейс відбувається фактичний обмін вказаними повідомленнями між рівнем n і чорним ящиком — системою зв'язку нижчого рівня. Перший з відмічених аспектів є важливішим (і цікавішим) для концептуального розуміння роботи рівневої архітектури, а другий має істотне значення при проектуванні і стандартизації системи. У попередньому прикладі спілкування керівників держав перший аспект пов'язаний з переговорами між керівниками держав, тоді як другий зв'язаний про тим, що кожен керівник держави повинен бути упевнений у тому, що транслятор дійсно може переводити повідомлення вірно.
3.2. Протоколи комп’ютерних мереж
Basic Reference Model (базова еталонна модель) - модель мережевої архітектури, становляча методичну основу сучасних інформаційних систем. Розроблена в 1977–1984 рр. і закріплена стандартом Міжнародної організації стандартів (International Standards Organization – ISO). Визначає принципи взаємодії відкритих систем (Open Systems Interconnection – OSI). Цю модель скорочено називають також моделлю ISO/OSI. Будується у вигляді багаторівневої ієрархічної структури, що включає в загальному випадку сім рівнів взаємодії з чітко визначеним для кожного з них функціональним призначенням. Ці сім рівнів такі (у порядку розташування від до верху низу): рівень 1 -- фізичний (див. Physical layer); рівень 2 -- канальний (див. Data link layer); рівень 3 --мережевий (див. Network layer); рівень 4 -- транспортний (див. Transport layer); рівень 5 -- сеансовий, або рівень сесій (див. Session layer); рівень 6 -- рівень представлення (див. Presentation layer); рівень 7 -- прикладний (див. Application layer). Кожен рівень в цій ієрархії взаємодіє з сусідніми, причому нижчі рівні є помічниками верхніх, приймаючи на себе виконання можливо більшого числа допоміжних функцій. Модель ISO/OSI лежить в основі побудови більшості сучасних мереж, зокрема ISDN і Internet.
Physical layer (фізичний рівень) – перший
(нижній) рівень семирівневої
Data Link Layer (канальний рівень)
- другий рівень багаторівневої
ієрархічної структури
Network Layer (мережевий рівень)
- третій рівень семирівневої
ієрархічної структури
Transport Layer (транспортний рівень)
- четвертий рівень в
Session Layer (сеансовий рівень) - п'ятий рівень в ієрархічній семирівневій еталонній моделі взаємодії відкритих систем OSI (див. Basic Reference Model), організуючий способи взаємодії прикладних процесів кореспондентів, що зв'язуються. Встановлення зв'язку, виконуване сеансовим рівнем, включає адресацію і аутентифікацію користувача (обробку імен, паролів і прав доступу). Встановивши зв'язок, сеансовий рівень управляє передачею інформації між прикладними процесами, поставляючи прикладним функціям користувача порції даних за допомогою транспортного рівня.
Presentation layer (рівень представлення)
– шостий (у порядку розташування
від до верху низу) рівень багаторівневої
ієрархічної структури
Application Layer (прикладний рівень рівень)
- рівень 7 (верхній) багаторівневої
ієрархічної структури
Практична частина
Розділ 1
1.1Призначення локальних обчислювальних мереж.
На базі економічної та високопродуктивної електронної техніки у 80-х роках визначилась нова тенденція розвитку інформаційно-обчислювальної техніки - створення локальних обчислювальних мереж LAN (Local Area Network) різноманітного призначення. Локальна обчислювальна мережа - це комунікаційна мережа, яка забезпечує в межах деякої обмеженої території взаємозв’язок для широкого кола програмних продуктів. Вона підтримує зв’язок між ЕОМ, терміналами, обладнанням, забезпечує сумісне використання ресурсів.
Спочатку локальні обчислювальні мережі створювалися для наукових цілей з метою сумісного використання загальних ресурсів. Це пояснювалось тим, що в багатьох випадках широко розповсюджені персональні комп’ютери не забезпечували створення та функціонування достатньо потужних автоматизованих інформаційних систем через недостатність власних ресурсів. Для таких автоматизованих інформаційних систем необхідно було застосовувати потужніші комп’ютери - сервери, які дозволяли б концентрувати мережні ресурси і були б розраховані на ефективну роботу в мережі для сумісного використання користувачами. Сьогодні найпоширенішими стають локальні обчислювальні мережі комерційного призначення.
1.2 Визначення локальної обчислювальної мережі.
Як випливає із назви, локальна комп’ютерна мережа є системою, яка охоплює відносно невеликі віддалі. Міжнародний комітет IEEE802 (Інститут інженерів по електроніці і електротехніці, США), що спеціалізується на стандартизації в галузі локальних комп’ютерних мереж, дає наступне визначення цим системам: “Локальні комп’ютерні мережі відрізняються від інших видів мереж тим, що вони звичайно обмежені невеликим географічним районом, таким, як група поруч розташованих будівель, і, в залежності від каналів зв’язку здійснюють передачу даних в діапазонах швидкостей від помірних до високих з низьким рівнем помилок...” Значення параметрів району, загальна протяжність, кількість вузлів, швидкість передачі і топологія локальної обчислювальної мережі можуть бути різними, але комітет IEEE802 обмежує використання в локальних мережах кабелів довжиною до кількох кілометрів, підтримки декількох сотень станцій різноманітної топології при швидкості передачі інформації порядку 1-2 і більше Мбіт/с”.
Локальні комп’ютерні мережі - це системи розподіленої обробки даних і, на відміну від глобальних та регіональних комп’ютерних мереж, охоплюють невеликі території (діаметром 5-10 км) всередині окремих контор, банків, бірж, вузів, установ, науково-дослідних організацій і т.д. При допомозі загального каналу зв’язку локальна мережа може об’єднувати від десятків до сотень абонентських вузлів, що включають персональні комп’ютери, зовнішні запам’ятовуючі пристрої, дисплеї, друкуючі і копіюючі пристрої, касові і банківські апарати, інтерфейсні схеми та інші. Локальні мережі можуть під’єднуватися до інших локальних і великих (регіональних або глобальних) мереж ЕОМ за допомогою спеціальних шлюзів, мостів і маршрутизаторів, які реалізуються на спеціалізованих пристроях або на персональних комп’ютерах з відповідним програмним забезпеченням.
Відносно невелика складність і вартість локальних обчислювальних мереж, основу яких складають персональні комп’ютери, забезпечують широке використання їх в сферах автоматизації комерційної, банківської та інших видів діяльності, діловодства, технологічних і виробничих процесів, для створення розподілених управлінських, інформаційно-довідкових, контрольно-вимірювальних систем, систем промислових роботів і гнучких промислових виробництв. В більшості випадків успіх використання локальних мереж обумовлений їх доступністю масовому користувачу, з одного боку, і тими соціально-економічними наслідками, які вони вносять в різноманітні види людської діяльності з іншого. Якщо на початку своєї діяльності локальні мережі здійснювали обмін міжмашинною і міжпроцесорною інформацією, то на наступних стадіях свого розвитку вони дозволяють передавати, в доповненні до цього, текстову, цифрову, графічну і мовну інформацію. Завдяки цьому почали з’являтися центри машинної обробки ділової (документальної) інформації - наказів, звітів, відомостей, калькуляцій, рахунків, листів і т.д. Такі центри об’єднали певну кількість автоматизованих робочих місць і стали новим етапом на шляху створення в майбутньому безпаперових технологій для застосування в керівних, фінансових, облікових та інших підрозділах. Це дозволило відмовитись від громіздких, незручних і трудомістких карткових каталогів, конторських і бухгалтерських книг та іншого, замінивши їх компактними і зручними комп’ютерними носіями інформації - магнітними і оптичними дисками, магнітними стрічками і т.д. У разі необхідності можна легко отримати копію документа на паперовому носії.