Історія розвитку та класифікація мереж ЕОМ

В 50-х роках ХХ ст., з появою більш потужніших комп’ютерів виникла потреба сполучати їх, для більш ефективного використання їхніх ресурсів. Перші системи були з розподілом часу роботи центрального процесора, тобто кожному терміналу по черзі виділявся квант часу.
Рис. 1 Початкова структура системи телеопрацювання даних.
Канали зв’язку в такій системі були дорогими і використовувались терміналами неефективно. Пізніше були розроблені спеціальні пристрої (мультиплексори та концентратори), які збирали трафік (інформаційні потоки) з розташованих поблизу терміналів і направляли його в центральний процесор, який виконував функції організації зв'язку (рис.2).
Рис.2.Структура системи телеопрацювання з фронтальним процесором.
Сучасна мережа вже має не один, а багато центральних процесорів, терміналів та мережу зв’язку, яка складається з вузлів. Кожен вузол мережі – це спеціалізована на виконанні комунікаційних функцій ЕОМ (маршрутизатор). Для передавання даних між вузлами використовують призначені канали телефонної мережі. Замість терміналів використовують персональні комп’ютери.
Рис. 3. Структура сучасних глобальних мереж.
За результатами аналізу, понад 80% інформаційних потоків концентрується в локальній зоні - у межах відділу, організації, підприємства (правило 80—20). У 80-х роках були спроби організувати зв'язок між машинами на рівні одного підприємства з використанням місцевої АТС. Однак справжній розвиток локальних мереж розпочався завдяки появі дешевих мікропроцесорів та персональних ЕОМ. Масове використання мікропроцесорів у вузлах та пристроях (так званого розподіленого інтелекту), а також персональних ЕОМ спонукало організувати надійний зв'язок між ними для сумісного розв'язування задач та використання ресурсів. З
появою персонального комп'ютера стало можливим наблизити місце опрацювання інформації до місця її виникнення і таким чином
збільшити ефективність роботи інформаційної системи.
Комп’ютерні мережі класифікуються за:
географічною площею – локальні, глобальні, регіональні;
сферою застосування – офісні, промислові, побутові;
комплексом архітектурних рішень – Ethernet, Arcnet, Tolken Ring;
топологією – шинна, зіркоподібна, кілцева, деревоподібна, змішана;
фізичним середовищем – мережа з симетричним, коаксіальним, оптоволоконним кабелями, інфрачервоним, мікрохвильовим каналами, витою парою;
методом доступу до фізичного середовища – мережі з опитуванням, маркерним доступом, конкурентним доступом, уставлянням регістра;
набором протоколів (протокольний стек) – мережі TCP/IP, SPX/IPX.
2. Дайте головні означення та поняття мереж ЕОМ
Реальна система – це сукупність однієї або кількох ЕОМ, відповідного програмного забезпечення, периферійного обладнання, терміналів, персоналу, яка є повністю автономною й опрацьовує та передає інформацію.
Реальна остаточна система – реальна система, яка виконує в мережі функції станції даних, тобто є джерелом або споживачем інформації.
Відкрита система – це система, яка побудована та функціонує з дотриманням вимог міжнародних стандартів.
Комунікаційна система – це реальна відкрита система, яка забезпечує обмін даними між абонентами системи у відкритій інформаційній системі.
Абонентська система – це реальна відкрита система, яка є постачальником або споживачем інформації, забезпечує доступ до них користувачів і керує взаємозв’язком відкритих систем.
Прикладний процес – це процес у реальній остаточній системі, який опрацьовує інформацію для визначених потреб.
Середовище передавання даних – це сукупність ліній передавання даних та іншого обладнання, яке забезпечує передавання даних між станціями.
Середовище зв’язку відкритих систем – це сукупність функцій, які дають змогу реальним відкритим системам виконувати обмін даними відповідно до вимог міжнародних стандартів.
Протокол – це набір семантичних правил, що визначають поведінку об’єктів під час їх взаємодії.
Інтерфейс – це межа між двома рівнями, яка має певні функціональні характеристики.
3. Охарактеризуйте різновиди мереж ЕОМ
Різні види комп’ютерних мереж характеризуються за швидкістю і відстанню передачі даних.
Шина ЕОМ – забезпечує швидке передавання даних (>100 Мбіт/с) на короткі відстані (1-10 м);
Система передавання стандарту ІЕЕЕ-488 – гарантує швидкісне передавання даних для лабораторної апаратури (швидкість до 10 Мбайт/с, відстань 1-10 м );
Рекомендації V.24 – визначають швидкісні характеристики інтерфейсу терміналу з модемом (швидкість до 10 Кбіт/с, до 100 м);
Лінійні підсилювачі – дають змогу терміналам приєднуватись до ЕОМ через виту пару на відстань до 10 км з обмеженою швидкістю до 100 Кбіт/с;
З усіх засобів телеопрацювання даних млжна виділити два типи мереж, що суттєво відрізняються за технологічними вирішеннями: локальні і глобальні інформаційні мережі.
Локальні мережі (ЛМ) – за допомогою високошвидкісного каналу передачі даних інформацію передають на невелику відстань з високою швидкістю, яка вища ніж швидкість периферійних пристроїв і наближається до швидкості внутрішньої шини комп’ютера (відстань 10-100000 м, швидкість до 1 Гбіт/с). наявність високошвидкісного каналу передачі даних дало змогу створити на базі ЛМ єдину цілісну інформаційну систему, в якій витрати часу на зв'язок суттєво не впливають АН час виконання функцій. Основним завданням такої системи є опрацювання інформації і тому її називають розподіленою інформаційною системою. Інформація в такій системі опрацьовується паралельно, що значно підвищує потужність та ефективність інформаційної системи. В локальних мережах виділяють три ступені використання розподіленої інформаційної системи:
розподіл ресурсів – для вирішення задач сумісно використовуються апаратні ресурси системи (пам'ять, дискові накопичувачі, принтери);
розподіл навантаження – задачі, що поступають в систему відправляються на вільні ЕОМ;
розподілене опрацювання даних – сукупність елементів опрацювання, пов’язаних логічно та фізично децентралізованим керуванням ресурсами з метою сумісного використання прикладних програм. Всі ці елементи розподілу навантаженя та розподіленого опрацювання даних реалізовані в нових версіях операційних системах NetWare, Unix, Windows NT.
Глобальні інформаційні мережі (ГМ) – ГМ територіально не обмежені. Для передачі даних найчастіше використовують наявні телефонні канали з малою швидкістю передачі і великим впливом завад. Через невелику швидкість передачі неможливо використовувати ГМ в реальному масштабі часу, тому їх використовують для вирішення задач, які не потребують оперативності (електронна пошта, ел. довідники, та ін.).
Регіональні мережі – мережі масштабу міста, району, області. Залежно від конкретної реалізації ці мережі можуть базуватися на технології локальних або глобальних мереж.
Корпоративні мережі – це об’єднання деякої кількості ЛМ за допомогою телефонних, супутникових, Т1 або інших каналів ГМ у єдину мережу фірми.
4. Наведіть класифікацію мереж ЕОМ
Комп’ютерні мережі класифікують за такими ознаками:
географічна площа – локальні, регіональні, глобальні;
сфера застосування – офісні, промислові, побутові мережі;
комплекс архітектурних вирішень – Ethernet, Arcnet, Tolken Ring.
топологія – шинна, кільцева, зіркоподібна, деревоподібна і змішані мережі;
фізичне середовище передавання даних – мережа з симетричним, коаксіальним, оптоволоконним кабелем, інфрачервоним, мікрохвильовим каналом, витою парою.
метод доступу до фізичного середовища – мережі з опитуванням, маркерним доступом, конкурентним доступом, уставлянням регістра.
набір протоколів – мережі TCP/IP, SPX/IPX.
За основними технічними рішеннями мережі бувають:
Локальні мережі (ЛМ) – за допомогою високошвидкісного каналу передачі даних інформацію передають на невелику відстань з високою швидкістю, яка вища ніж швидкість периферійних пристроїв і наближається до швидкості внутрішньої шини комп’ютера (відстань 10-100000 м, швидкість до 1 Гбіт/с). наявність високошвидкісного каналу передачі даних дало змогу створити на базі ЛМ єдину цілісну інформаційну систему, в якій витрати часу на зв'язок суттєво не впливають
Глобальні інформаційні мережі (ГМ) – ГМ територіально не обмежені. Для передачі даних найчастіше використовують наявні телефонні канали з малою швидкістю передачі і великим впливом завад. Через невелику швидкість передачі неможливо використовувати ГМ в реальному масштабі часу, тому їх використовують для вирішення задач, які не потребують оперативності (електронна пошта, ел. довідники, та ін.).
5. З якою метою здійснюється стандартизація у мережах ЕОМ
Характерною особливістю науки про розподілені інформаційні системи є тенденція до стандартизації та формалізації матеріалу. Стандартизація у мережах ЕОМ здійснюється для того щоб розподілені системи могли нормально функціонувати, усі складові частини повинні працювати за однаковими правилами.
Міжнародний консультативний комітет з телеграфії та телефони (МККТТ) (Consultative Comittee on Telegraphy and Telephony (CCITT)) був створений у 1957 p. У 1993 p. його реорганізували в Міжнародний Телекомунікаційний Союз (МТС) (International Telecommunication Union (ITU)). Стандарти ITU поділяють на серії. Кожна серія присвячена конкретній тематиці і позначена великою латинською літерою. Наприклад, літерою V позначені стандарти передавання даних по телефонних каналах, літерою X - стандарти мереж передавання даних, літера Q означає стандарти телефонної комутації та сигналізації. Стандарти ITU позначають S.NNN, де S - літера серії, a NNN - номер стандарту. Приклади позначень стандартів ITU: X.21, V.42, X.400, X.500. Інколи до позначень стандартів додають суфікси bis, terbo, наприклад V.42bis. Стандарти з такими суфіксами не мають прямого зв'язку зі стандартами 'без суфікса'. Застосування суфіксів у позначеннях зумовлене вузькістю простору імен.
У 1977 р при Міжнародній організації зі стандартизації (International Standard Organisation (ISO)) був організований технічний комітет 97, який розробляє стандарти для опрацювання інформації на ЕОМ. Стандарти цієї організації позначені NNNN ISO, де NNNN - номер стандарту. Наприклад: 7498 ISO.
Деякі організації розробляють стандарти певного технологічного напряму або мережі. До таких організацій належать Комісія з питань діяльності Internet (Internet Activities Board (1AB) - розробляє питання стандартизації діяльності Internet). Форум ATM ((ATM Forum) - розробляє комплекс стандартів з технології ATM).
Інформація щодо інших організацій, стандарти яких ми розглядатимемо, наведена в табл. 1.1.
6. Архітектура мережі
Мережа являє собою сукупність комп'ютерів об'єднаних засобами передачі даннних Засоби передачі даних в загальному випадку можуть
складатися із слідуючих елементів: звязку, каналів звязку (супутникових телефонних цифрових волоконно-оптичних радіо-1 Інших)
комутуючої апаратури ретрансляторів різного роду перетворювачів сигналів і інших елементів і засобів.
Архітектурна мережа ЕОМ визначає принципи побудови і функціонування апаратного програмного забезпечення мережі
Сучасні мережі можна класифікувати по різним ознакам: по віддаленості компютерів топології призначенню переліком запропонованих
послуг принципам керування (централізовані і децентралізовані) методам комутації (без комутації телефонна комутація, комутації кіл
повідомлень пакетів і дейтаграм і т.д.) видами середовища і т. д.
В залежності від віддаленості компютерів мережі умовно поділяються на локальні і глобальні.
Довільна глобальна мережа може включати інші глобальні мережі локальні мережі а також окремі підключаючи до неї компютери (віддалені компютери) або окремі підключаючи пристрої вводу-виводу. Глобальні мережі бувають чотирьох основних видів місцеві регіональні національні і транснаціональні. В якості пристроїв вводу- виводу можуть використовуватись наприклад друкуючі І копіюючи пристрої касові і банківські апарати дисплеї (термінали) і факси. Перечислюючи елементи мережі можуть бути віддалені один від одного на значні віддалі.
В локальних обчислюючих мережах (ЛОМ) комп’ютери розташовані на відстані до декількох кілометрів І звичайно з’єднані за допомогою швидкісних ліній зв’язку зі швидкістю обміну від1 до 10 і більше Мбіт/с (не виключаючи випадків з’єднання комлютерів за допомогою низькошвидкісних телефонних ліній.) ЛОМ звичайно розгортається в рамках деякої організації (корпорації) Тому їх деколи називають корпоративними системами або мережами. Комп’ютери при цьому, як правило знаходяться в межах одною приміщення Ьудинку або зєднаних будинків. Незалежно від того в якій мережі працює даний компютер функції встановленого на ньому програмною забезпечення умовно можна розділити на дві групи: керування ресурсами самого компютера (в тому числі І в Інтересах рішення задач дня Інших компютерів) і керування обміном з іншими компютерами (мереживні функції].
Власними ресурсами компютера традиційно керує ОС. Функціїу управління мережі реалізує мережне ПО яке може бути виконано як у
вигляді окремих пакетів програм мережі так і у вигляді мереживної ОС.
При розробці мережного ПО використовується ієрархічний підхід передбачаючий визначеними сукупностями зрівнянно-незалежних рівнів
і інтерфейсів між ними. Це позеоляє легко модифікувати алгоритми програм довільного рівня без істотних змін інших рівнів. В загальному
випадку допускається спрощення функцій деякого рівня або навіть його повна ліквідація.
Для порядку розробки мереживного ПО і забезпечення можливостей взаємодії любих обчислюючих систем. Міжнародна Організація по Стандартизації (International Standart Organization-OSI) розробила Еталонну модель взаємозв’язку відкритих систем (Open System Interconnection-OSI).
Еталонна модель OSI слідуючи сім функціональних рівнів:
. фізичний (phsical layer);
. керування лінією (звеном) передачі або канальний (data link);
. мереживний (network layer);
. сеансовий (session layer);
. транспортний (transport layer);
. представницький (presentation layer);
. прикладний або рівень додатків (application layer);
Фізичний рівень забезпечує інтерфейс між ЕОМ мережі і середньої передачі дискретних сигналів. На фізичному рівні через абонементі канали передаються в послідовності бітів. Керування фізичним каналом зводиться до виділення початку і кінця кадру пересуваючи в себе передавальні дані, а також до формуванню і прийому сигналів визначеної фізичної природи.
Стандарти фізичного рівня включають рекомендації Х.21 або Х.21 біс визначаючий механічні електричні функціональні і процедурні характеристики необхідні для установлення (активізації) підтримки і розриву (деактивізації) фізичних зєднань.
Функції канального рівня полягають в керуванні вводом-виводом інформації в каналі звязку. Для підвищення достовірності передачі процедури канального рівня можуть передбачати введення збиткових кодів повторну передачу даних і інші методи. Формуючи цим рівнем дані групуються в так звані кадри. Обмін даними між двомав обєктами канального рівня може здійснюватись одним з трьох способів:дуплексним (одночасно в обох напрямках) напівдуплексним (перемінне в обох напрямках) або симплексним(в одному напрямкку)
Мережний рівень забезпечує передачу мережних блоків (пакетів) між вузлами мережі. Тут виконуються задачі вибору маршруте з числа можливих (при зміні навантаження або конфігурації мережі ) керування вхідним потоком буферизації пакетів і т. д. Основна функція мережного протоколу -прокладка в кожному фізичному каналі сокупності логічних канаів (до 4096 ) що істотно підвищує ефективність використання ресурсів фізичного каналу.
7. Дайте класифікацію та характеристику апаратним засобам локальних мереж
Основними апаратними компонентами ЛОМ являються:
робочі станції; . сервери; . Інтерфейси! плати; . кабелі І
Робочі станції (PC)- це як правило персональні ЕОМ, які являються робочими місцями користувачів мережі. Вимоги предявлені до складу (PC) визначаються характеристиками виконуючих в мережі задач, принципами організації обчислюючого процесу використованої ОС І деякими іншими факторами. Так якщо в мережі використовується операційна система MS Windows for Workgroups то процесор PC повинен бути як мінімум 80386 або 80486 Інколи в PC безпосередньо підключеної до кабеля мережі можуть бути відсутні накопичувачі на магнітних дисках Такі PC називають бездисковими робочими станціями. Але в цьому випадку для завантаження в PC операційної системи з файл- сервера потрібно мати в мережному адаптері цієї станції мікросхему дистанційного завантаження Послідня знаходиться окремо набагато дешевша накопичуваній і використовується, як розширення базової системи вводу -виводу BIOS В мікросхемі записана програма завантаження ОС в оперативну память PC. Основною перевагою бездискових PC низька вартість, а також висока захищеність від несанкціонованого проникнення в систему користувачів і компютерних вірусів. Недолік бездискової PC заключається в неможливості роботи в автономному режимі (без підключення до серверу), а також мати свої власні архіви даних і програм
Сервери в ЛОМ виконують функції розподілення мережних ресурсів. Звичайно його функції розраховані на достатньо потужний ПК міні-ЕОМ велику ЕОМ або спеціальну ЕОМ-сервер. В одній мережі може бути один або декілька серверів . Кожний із серверів може бути окремим або сумісним з PC В даному випадку не всі. а тільки частина ресурсів сервера виявляється загальнодоступною.
При наявності в ЛОМ декількох серверів кожен із яких керує роботою підключених до нього PC. Сокупність компютерів сервера і належних до нього PC часто називають доменом. Деколи в одному домені знаходиться декілька серверів Звичайно один із них рахується головним а інші виконують роль резерва (на випадок відмови головного сервера) або логічного розширення основного сервера. Важливими параметрами, які повинні враховуватись при виборі компютера -сервера являється тип процесора, обєм оперативної памяті тип і обєм жорсткого диска і тип дискового контролера Значення вказаних характеристик так як і у випадку PC істотно залежать від рішаючих задач організації обчислень в мережі завантаження мережі використованої ОС і інших факторів
Так мінімальні вимоги до процесора і памяті представлені зі сторони простих мереживних ОС Novell NetWare 2.2 і Novell NetWare Lite являється належністю процесора 80286 з 4Мбайтами памяті. Якщо запропоновано використовувати Novell, NetWare 386 або MS Windows for Workgroups то бажано мати процесор не нище 80386 з 8 або більше Мбайтами оперативної памяті.
Оперативна память в сервері використовується не тільки для власного виконання програм а й для розміщення в ній буферів дискового вводу -виводу.Визначивши оптимальну кількість і розмір буферів можно істотно прискорити виконання операцій вводу-виводу.
Для сервера з ємністю ОЗУ більше 16Мбайт цілеспрямовано використовувати 32-розрядний дисковий контролер. Інакше можуть зявляться труднощі з 16-розрядним каналом DMA (Direct Memory Access) прямого доступу до памяті. Обєм вибраного накопичувача повинен бути достатнім для розміщення на ньому необхідного програмного забезпечення (особливо при бездискових PC ), а також сумісного використованих файлів і баз даних. PC і сервери в ройоні розміщення мережі зєднуються один з одним безпосередньо лінією передачі даних в ролі яких найчастіше виступаюить кабелі. Підключення компютера до кабеля виконується з допомогою інтерфейсних плат- мереживних адаптерів. В останній час стали появляться безпровідні мережі середньої передачі даних в яких є радіоканал. В подібних мережах компютерів обладнуються на невеликих відстанях один від одного: в рамках одного або декількох зєднаних приміщеннях.
Використовувані мереживні адаптери мають три основні характеристики: тип шини компютера в якому вони зєднані (ISA EISA MICRO CHANNEL І Інші), розрядність (8, 16, 32, 64 ) і топологія утворюючої мережі ( Ethernet Arcnet Token -Ring ). Так для мережі з топологією Ethernet І мережними ОС Novell NetWare або MS Wsndows for Workgroups найліпше всього використовувати мереживні адаптери фірми Novell: NE 1000(86іт) NЈ2000(1 ббіт) або NE3200 (32біт).
У випадку якщо файл -сервером являється компютер з памятю не менше 16Мбайт то для цього ліпше використовуватити 32-розрядний мережний адаптер і дисковий контролер. Вибір мереживного кабеля ( він буває, як грубий так і тонкий (визначається специфікацією наведених в документації на мережний адаптер. Найліпше використовувати імпортний кабель. Для мережі Ethernet на основі тонкого кабеля невеликої довжини можна використовувати і вітчизняний кабель РК-50
До додаткового обладнання ЛОМ відноситься джерело безперебійного живлення, модеми, трансивери. репітери, а також різні розйоми (коннектори, термінатори).
Джерело безперебійного живлення (ДБЖ) використовується для підвищення надійності роботи мережі і забезпечує надійність даних на сервері. При відмовах по живленню ДБЖ підключаючий до сервера через спеціальний адаптер видає сигнал серверу забезпечуючи на протязі деякого часу стабільної напруги. Тому сигнал сервер виконує процедуру закінчення своєї роботи, яка виключає втрату даних. Основним критерієм вибору ДБЖ являється потужність, яка повинна бути не менше потужності споживаючої підключаючим до ДБЖ сервером.
Трансивер- цей пристрій підключаючий PC до грубого коксіального кабеля. Репітер використовується для зєднання сегментів мережі. Коннектори (зєднювачі) необхідні для зєднання мереживних адаптерів компютерів з тонким кабелем, а також для зєднання кабелів один з одним. Термінатори служать для підключення до відкритих кабельних мереж, а також для заземлення (так називаєм! термінатори з заземленням) Модем використовується в якості пристрою підключеного до ЛОМ або окремого компютера до глобальної мережі через телефонний звязок. Більш доступно питання функціонування і використання модема розглянуті в розділі 29.
8. Структура і функціональна організація локальних мереж
Під топологією обчислювальної мережі розуміють конфігурацію фізичних з’єднань компонентів мережі. Тип топології суттєво впливає на продуктивність, надійність та вартість мережі. Існує 3 основні базові топології ЛОМ: шинна, кільце та зірка.
Шинна топологія : Вся інформація проходить через центральний вузол, який є комутатором. Переваги: порівняно невисокі затрати кабеля; порівняна легкість локалізації несправності в кабельній системі; відсутність обмежень на розмір мережі
Недоліки: тривалість передачі залежить від кількості станцій в кільці; при несправності кабельної системи в одному місці паралізується вся мережа; підключення нової станції вимагає тимчасового вимкнення мережі.
Кільцева топологія: Переваги: висока швидкість доступу до центрального вузла який, як правило, є сервером та інших вузлів за наявності достатньої пропускної здатності центрального вузла; відсутність колізій; високий ступінь захисту інформації.
Недоліки: високі затрати на прокладку кабеля; при виході з ладу центрального вузла мережа перестає функціонувати.
Зірко-подібна топологія: Переваги: порівняно невисокі затрати кабеля; відключення будь-якої станції не впливає на роботу в мережі;
Недоліки: пошкодження кабельної системи хоча б в одному місці паралізує всю мережу; підключення нової станції вимагає тимчасового вимкнення мережі.
Будь-яку з цих топологій рідко можна зустріти на практиці в чистому вигляді. Як правило, сучасні мережі є складним поєднанням базових топологій та їх видозмін.
9. Охарактеризуйте програмні засоби локальних мереж
Поняття мережної операційної системи
Програмне забезпечення ЛОМ, як сукупність комп’ютерів можна умовно поділити на системні і прикладні. Системне ПО використовується вЛОМ реалізує дві основні функції: керування ресурсами кожного окремого комп’ютера (пам’яттю засобами вводу - виводу, принтером, дисками і т, д. ) І керування сумісно використованих в мережі ресурсами (мережним прінтером, мережним сканером, розділяючими дисками, повідомленнями і т. д.) Прикладне ПО мережі включає пакети прикладних програм кінцевого користувача.
Системні програмні засоби керування процесами в ЛОМ обєднання загальною архітектурою комутаційного протоколу і механізму взаємодії обчислювальних процесів називаються мереживними ОС. Мережне ОС може бути організоване двума способами: як сукупність звичайної немереживної ОС (типу MS DOS, Unix, OS/2) і деякого допомагаючого пакета або, як самостійну власну мережу ОС. Мережні пакети а також самостійні мережні ОС в подальшому будуть називати мережними ОС у вузькому змісті або просто мереживним ОС (СОС). Структура і зміст СОС встановлюються на компютері ЛОМ залежать від типу керування в мережі. Так в однорангових мережах на робочих станціях знаходяться функціональні рівноправні компоненти такі, як наприклад Windows for Workgrjups.Основною частиною цих компонентів являються програми забезпечення звязку, які реалізують звязкові протоколи.
В мережах з централізованим керуванням програми СОС установлюються на сервери і робочі станції істотно розрізняються. Для таких мереж часто говорять що СОС складається із двох основних компонентів: СОС сервера і СОС робочої станції (клієнта). Функції забезпечення зв’язку між тими компонентами також, як і в однорангових мережах виконують відповідними програмами забезпечення зв’язку. Основною заламую СОС сервера являється керування загальними мережними ресурсами ЛОМ. Програми СОС робочої станції в основному забезпечує нормальне функціонування клієнтських програм. Взаємозв’язок між програмами представляючи ресурсами сервера (серверні програми) і програми виконуючи на PC (клієнтські програми ) в сучасних ЛОМ звичайно будуються по технології "клієнт -сервер", яка описується дальше. В ЛОМ в ролі мереживних ОС сервера і PC можуть виступати програми розроблені різними фірмами.
Популярні системи як правило отримують режим сумісного функціонування з іншими продуктами. Оскільки в даний час існує множина мережних ОС для користування і організації ЛОМ представляє цікавість до проблем вибору.
Характеристика мережних ОС
Існує багато СОС. які розрізняються за своїми можливостями і умовами експлуатації. Основними параметрами, які враховуються при зрівнянні систем являються слідуючими:
залежність виробничності від кількості PC;
надійність роботи мережі;
рівень сервісу (обєм і якість запропонованих послуг можливості розробки прикладних програм в мережі, керування функціонування, зручність проведення інсталяції настройки профілактики і інших операцій);
захист інформації від несанкціонованого доступу;
вживання ресурсів мережними засобами (обєм оперативної і дискової памяті споживаюча частина виробничності обчислювальної системи);
Можливість використання в мережі декількох серверів;
Типи підтримки топології мережі а також можливість зміни складу мережі;
Перелік підтримуючих мережних засобів (мережних плат, прінтерів, сканерів, модемів і т. д.);
Наявність інтерфейсів з іншими ЛОМ і вихід в Internet і т. д.
Однозначна перевага в користь тої чи іншої СОС при її виборі не просто. Це пояснюється декількома причинами:
різновидом важливості тих чи інших показників якості СОС;
особливості рішаючих задач;
структурних апаратних засобів,
собівартість;
постійною появою нових версій СОС в яких поліпшені деякі параметри по зрівнянню з конкуренційними системами і т.д.
У випадку мережі територіальної роздрібненості неоднорідної по складу апаратних і програмних засобів а також з складними прикладними програмами може показатися важливим простором на базі декількох СОС.
10. В чому полягають головні функції протоколу N- рівня
Вибір протоколу. Якщо на N-рівні використовується декілька протоколів, то потрібно вибрати відповідний.
Налагодження та розривання сполучень. Перед обміном об’єкта потрібно сполучитися з відповідно віддаленим об’єктом та з’ясувати, чи готовий він до обміну. Сполучення налаштовується за згодою обох об’єктів. Розірвати сполучення може N-об’єкт за ініціативою N+1-об’єкта (якщо нормально завершилось передавання) або N-об’єкт за ініціативою N-1-об’єкта (якщо були помилки);
Мультиплексування та розчеплення сполучень. Між N+1- та N-сполученнями може бути декілька співвідношень:
одне N-сполучення використовує одне N+1-сполучення;
кілька N+1-сполучень використовують одне N-сполучення – в цьому випадку використовується мультиплексування;
одне N+1-сполучення використовує кілька N-сполучень – відбувається розчеплення.
Передавання даних. Взаємодія реалізується за допомогою N-протокольних блоків даних, які містять N-протокольну інформацію керування та дані користувача, передані N+1-об’єктом.
Керування потоком даних. Протокольне керування регулює швидкість обміну між двома об’єктами одного рівня в різних системах, його виконує відповідний протокол. Інтерфейс не керування регулює передавання даних між об’єктами двох суміжних рівнів, його описують локальні домовленості.
Сегментування, блокування, зчеплення даних. Якщо інтерфейсний блок N+1-рівня більший, ніж допустимий розмір протокольного блоку N-рівня, то треба виконати сегментування, розділити блок на частини і розмістити у блоках N-рівня. Зчеплення - операція зворотна. Блокування – це функція N-рівня, яка дає змогу об’єднати кілька N+1-блоків в один N-блок(якщо N+1-блоки малі);
Організація послідовності. Ця функція забезпечує на приймальному кінці одержання блоків у такому ж порядку, в якому їх передавали.
Захист від помилок. Цю функцію виконують протоколи багатьох рівнів. Вона підтверджує правильне передавання, виявляє помилки, повідомляє про них, повертає в початковий стан;
Маршрутизація. Функція маршрутизації на N-рівні забезпечує проходження даних через ланцюжок N-об’єктів. Під час цього процесу за певним алгоритмом будується ланцюжок N-об’єктів, через які послідовно проходить інформація;
Селекція інформації. Прослуховування каналу і відбирання з блоків, які проходять через канал, тих, що мають певну адресу.
11. Охарактеризуйте методи комутації в мережах ЕОМ
Мережа складається з сукупності вузлів та каналів зв’язку, що їх сполучають. Вузли забезпечують зберігання та опрацювання даних, а також їх комутацію. Канали зв’язку реалізують передавання даних. Комп’ютери можуть сполучатися каналами зв’язку по-різному. Спосіб сполучення комп’ютерів каналами зв’язку для передавання даних між ними називається методом комутації. Методи комутації поділяються на:
з призначеним каналом;
з комутацією.
В свою чергу методи комутації з призначеним каналом поділяються на двопунктові і багато пунктові.
Двопунктові – це сполучення призначеним каналом двох комп’ютерів. Використовують для передавання великих обсягів інформації;
Багатопунктові – це сполучення трьох або більше комп’ютерів призначеним каналом. Сам канал експлуатується в цьому випадку в режимі розподілу.
У сполучення з комутацією зв'язок не є постійним, а відбувається за запитом. Ці методи комутації поділяють на дві групи: з комутацією каналів та проміжним зберіганням;
з комутацією каналів – канал налаштовується за запитом одного із учасників зв’язку між двома комп’ютерами. Він може складатися з багатьох ланок
з проміжним зберіганням – інформація затримується, накопичується і аналізується в проміжних вузлах передавання. В проміжних вузлах необхідно мати буфери достатніх розмірів для зберігання інформації, процесори для її опрацювання. Щоб уникнути переповнення використовують механізми керування потоком. Серед методів з проміжним зберіганням розрізняють комутацію повідомлень та комутацію пакетів;
комутація повідомлень – під повідомленням розуміють інформаційний об’єкт який необхідно передати (файл, зображення). Таке повідомлення передається, як одне ціле. Оскільки, повідомлення може бути великого розміру, то використання такого методу комутації потребує великих буферів, тривалих затримок передавання (поки не буде прийняте все повідомлення в проміжному вузлі). Тому цей метод не ефективний і на практиці використовується рідко.
комутація пакетів – передбачає що все повідомлення розбивається на пакети фіксованої довжини. Кожен пакет передається незалежно від інших. Такий метод зручний так, як не потрібно чекати у проміжних вузлах приймання повного повідомлення. Одним каналом зв’язку можна одночасно передавати пакети з різних повідомлень різних абонентів мережі, що підвищує ефективність використання каналу. Методи комутації пакетів найбільш поширені. Серед них можна виділити метод комутації віртуальних каналів та передачу данограм.
комутація віртуальних каналів – полягає в тому, що перед початком сполучення в мережу надсилається спеціальний пакет, який проходячи нею, налаштовує з окремих її ланок віртуальний канал. Кожному віртуальному каналу присвоюється унікальний номер. У кожен момент часу в мережі не може бути двох віртуальних каналів з однаковими номерами. Після налагодження віртуального каналу пакети повідомлення надсилаються визначеним каналом. З адресної інформації пакети містять тільки номер віртуального каналу. Після закінчення передавання віртуальний канал розпадається.
передавання данограм – у цьому випадку повідомлення поділяються на окремі незалежні пакети – данограми. Кожна данограма обов’язково містить адреси відправника та одержувача. Данограми нумеруються та передаються незалежно одна від одної. Одержувач формує повідомлення з данограм. Данограми потребують більшого аналізу в поміжних вузлах, ніж пакети віртуальних каналів, але данограми одного повідомлення не прив’язані до якогось визначеного маршруту в мережі. Їх можна передавати різними маршрутами
одночасно, зменшуючи тривалість передавання всього повідомлення.
12. Середовища передавання даних у мережах ЕОМ
4.1. Середовища передавання у комп'ютерних мережах
Техніко-експлуатаційні характеристики середовищ передавання такі: час і швидкість розповсюдження сигналів, вартість, швидкість загасання сигналу на одиницю довжини кабелю з урахуванням його частоти, опір одного метра, маса одного метра, завадостійкість у різних навколишніх середовищах, випромінювання в довкілля.
Важливим параметром якості кабелю є перехідне загасання на ближньому кінці (Near End Crosstalk (NEXT)). Електричний струм у дроті створює електромагнітне поле, яке відповідно спричинює завади в сусідніх дротах, причому чим більша частота сигналу, тим більші завади NEXT характеризує ступінь цих завад У якісних кабелях з високим загасанням рівень корисного сигналу значно вищий, ніж рівень завад, які генеруються в цьому випадку.
Параметр випромінювання в довкілля (Electromagnetic Interference (EMI)) характеризує ступінь та параметри паразитного випромінювання, яке генерується під час передавання сигналу кабелем (див. Додатки до розділу 3.
У KM можна використовувати такі середовища передавання.
Ефірні середовища
Передавання в ефірних середовищах відбувається без використання кабелів. Залежно від частоти передавання ефірні шшпи поділяють на радіо-, інфрачервоні, ультракороткохвильові, мікрохвильові.
Будь-який радіоканал формується на певній частоті-носію. Інформація по ньому передається за допомогою модульомноіо радіосигналу. Канал характеризується невисокою швидкістю передавання (20-150 Кбіт/с), середньою вартістю, доступністю для неп видів радіозавад, працює тільки в межах радіодосяжності. Його використовують головно в пересувних станціях.
В інфрачервоному каналі сигнали інфрачервоних частот передають малогабаритні передавачі та приймають чуїлиш приймач! Канал працює тільки в межах прямої оптичної видимості. Він нечутливий до електромагнітних завад. Відстань між станціями по .І км швидкість передавання - 2-4 Мбіт/с. Приймачі та передавачі інфрачервоного діапазону досить дешеві. Недоліки каналу нвдошпмчнісп, апаратури, велике загасання сигналів, якщо погана прозорість повітря (наприклад, є запиленість).
Для налагодження ультракороткохвильового каналу потрібна ультракороткохвильова приймальна та первдяишімш апаратура. Передавання відбувається за допомогою частотно-модульованих сигналів у досить широкому діапазоні часюі Це дяс .Імоіу створити велику кількість каналів. Інформація передається на відстань 0.7-1.5 км зі швидкістю 20-40 Мбіт/с Переваги каналу І .ті миші потужність апаратури, наявність великої кількості каналів, можливість роботи в умовах поганої та непрямої видимості :ІиІ,Іпом ультракороткохвильовий канал має таку ж ефективність, як і радіоканал.
У мікрохвильовому каналі використано нову форму середовища передавання даних. Сигнали випромінюють сплмішії.ні лазери, а приймають фотозчитувачі. Канал добре працює в зоні прямої видимості. Інформація передається на відстань 15 Л) км .її швидкістю до 20 Гбіт/с. Апаратура каналоутворення сьогодні є досить дорогою і недостатньо досконалою.
Загалом ефірними середовищами передається до кількох відсотків загального обсягу інформації КМ. Сьогодні значення таких сврвдоіищ у КМ зростає, що пов'язане з розвитком мереж безпроводового передавання (див. розділ 26)
Коаксіальний кабель
Коаксіальні кабелі поряд зі скрученою парою є найпоширенішим середовищем передавання даних у КМ Вони мають Іисоку швидкість передавання, завадостійкість, довговічність, помірну вартість. Для них розроблені прості засоби спряження з ПМ
За техніко-експлуатаційними характеристиками розрізняють широко- та вузькосмугові коаксіальні кабелі.
Широкосмугові коаксіальні кабелі мають швидкість передавання сигналу 300-500 Мбіт/с, загасання сигналу на частоті 100 МГц -до 7Дбна 100м. Термін придатності-10-12 років. Погонна затримка поширення сигналів - 2-5 нс/м.
Вузькосмугові кабелі мають швидкість передавання до 50 Мбіт/с, загасання сигналів на частоті 10 МГц - 4 Дб на 100 м Решта параметрів збігається з аналогічними в широкосмугових кабелях.
Довжина кабелю в КМ переважно визначається загасанням сигналу. Якщо сигнал загасає дуже сильно, то ставлять повторювач, який поновлює його.
Волоконно-оптичний кабель
У цих кабелях як фізичне середовище використовують прозоре скловолокно. Найпростіший кабель складається з кварцової серцевини діаметром 20-60 мкм, навколо якої нанесена тонка плівка з меншим коефіцієнтом відбиття Швидкість передавання сигналів кабелем 0.2-1.0 Гбіт/с. Теоретично можлива максимальна швидкість передавання - 200 Гбіт/с Довжина сполучень -110 км.
Розрізняють два типи оптичних волокон: одно- та багатомодові. В одноиодових волокнах серцевина мас діаметр '70 мкм. Для генерації світла використовують напівпровідникові лазери. Передавання інформації відбувається на довжинах хвиль 1.3, 1.55 мкм. Смуга перепускання - 2 ГГц, її ширина не залежить від довжини лінії Загасання сигналу 0.7 Дб/км. У кожен момент часу може поширюватись сигнал тільки одного променя (моди). Максимальна відстань передавання -до 110 км. Однак вартість лазерів та фотоприймачів висока.
У багатоиодових волокнах діаметр серцевини = 50.0, 62.5, 700.0, 140.0 мки. Для генерації' світла використовують суперлюиінесцентні діоди. Передавання інформації' відбувається на хвилях. 1.3 та 0.85 мкм. Смуга перепускання - 800-900 МГц, її ширина залежить від довжини літі. Загасання сигналу 0.5-7.0 Дб/км. Максимальна відстань передавання—кілька кілометрів. Одночасно можуть передаватися сигнали кількох променів (мод), що входять у кабель під різними кутами.
У волоконно-оптичних кабелях значно менше (порівняно з коаксіальними) загасання сигналів, вища швидкість передавання, широка частотна смуга передавання, вони нечутливі до електромагнітних завад. Водночас такі кабелі мають малу механічну стійкість, їх не можна гнути, терти, пересувати, вони не витримують вібрації. Якщо виник розрив, то його треба заварити, для чого потрібне складне та дороге обладнання. Крім того, в місці зварювання буде втрачатися частина сигналу. Це стримує їхнє розповсюдження. Сьогодні волоконно-оптичні кабелі вважають найперспективнішими для нової ATM технології передавання даних, побудови магістральних інформаційних мереж.
Спочатку волоконно-оптичні кабелі виготовляли зі скла. Сьогодні щораз частіше застосовують прозорі пластикові волокна. Це значно підвищує механічну стійкість, однак зменшує допустиму відстань передавання.
Скручена пара дротів
Цей тип кабелю є найдешевшим і найпоширенішим. Максимальна відстань передавання у ньому 1.5-2.0 км, максимальна швидкість - 1.2 Гбіт/с Має гірший, ніж у коаксіальному кабелі, захист від завад. Тривалість поширення сигналу 8-12 нс/м. Загасання сигналу 12-28 Дб на 100 м на частоті 10 МГц. Термін експлуатації - 2-6 років. Канал найдешевший в укладанні. Сьогодні скручена пара є головним середовищем передавання в локальних мережах.
Розрізняють декілька типів скручених пар, Найрозповсюдженішою є неекранована (Unshielded Twisted Pair (UTP)). Вона найдешевша, однак під час її експлуатації виникають проблеми з ЕМІ. Крім того, використовують фольговану (Folged Twisted Pair (FTP)), та екрановану скручені пари (Shielded Twisted Pair (STP)), а також їхні комбінації.
Плаский кабель
Такий кабель складається з 12 і менше дротів, об'єднаних загальною екранною сіткою та ізольованих один від одного. Передавання відбувається на відстань до 15 м. Швидкість передавання така ж, як у скрученої пари.
13. Наведіть класифікацію модемів та дайте характеристику їх функціональним можливостям.
Модем – пристрій для передавання та приймання інформації з телефонного канлу зв’язку. Є велика кількість різноманітних модемів. Модеми розрізняють за розміщенням, різновидами каналів, сервісними можливостями, типом передавання, ступенем спеціалізації, набором протоколів.
Розміщення. Модеми бувають внутрішні (приєднують до роз’єднувача розширення) та зовнішні (приєднують до послідовного порту). Внутрішні модеми оформлені у вигляді окремої плати – зовнішні в окремому корпусі і мають додаткову індикацію стану передавання інформації. Зовнішні модеми бувають:
настільні – мають автономне живлення;
портативні – менші від настільних;
у вигляді карти інтерфейсу PC Cаrd;
виконані для роботи в модемному стояку.
Різновиди каналів.
Звичайні «телефонні» модеми – передають інформацію комутованими з’єднаннями по телефонному каналу;
Чотирипроводові модеми – передають інформацію по чотирьох лініях, дві для передачі, дві для прийому. Це дає змогу зменшити вплив завад та підвищити швидкість передавання.
Мережеві модеми – мають вбудований адаптер локальної мережі, працюють, безпосередньо, як вузол локальної мережі.
Модем для швидкісного передавання даних прямим кабелем – використовують не телефонний канал, а пряме проводові сполучення, швидкість передавання значно більша.
Радіомодеми – передають пакети інформації в діапазоні частот радіотелефону, мають вбудований радіопередавач.
Стільникові модеми – призначені для передавання інформації в стільниковій телефонній мережі. Використовують спеціальні протоколи.
Сервісні можливості.
Факс-модеми (з інтегрованою можливістю передачі факс-повідомлень).
Звукові модеми ( дають можливість записувати мовлення з каналу і відтворювати його).
Модеми одночасного передавання мовлення та даних.
Типи передавання. Розрізняють синхронні та асинхронні модеми. Найпоширенішими є асинхронні модеми для передавання даних комутованими телефонними лініями. Синхронні модеми передають дані між мейнфреймами, а також у мережах Х.25.Всі професійні модеми синхронні.
Ступінь спеціалізації. Модеми бувають дешеві широкого використання та дорогі мережеві. Мережеві модеми передають інформацію пакетами і надають користувачу значно більший обсяг послуг, ніж модеми широкого використання. Мережев модеми можуть також реалізовувати дво- та чотирипроводове передавання, виконувати мулььтиплексування даних.
Набір протоколів. Набір протоколів визначає швидкість передавання даних модема, алгоритми виправлення помилок, сумісність та можливість роботи з модемами інших виробників. Це головний параметр вибору модема.
14. Інформаційна безпека в мережі.
Як і всяка досить розвинена сфера досліджень і прикладних розробок, комп'ютерна безпека має свій термінологічний апарат Тут ключовими словами є уразливість, загроза, атака і контрзаходи. Загалом, "на війні, як на війні".
Уразливість означає схильність системи компрометації (несанкціонованому доступу, розкриттю або втраті захищеної інформації) Класичний приклад уразливості можна знайти ще в древньогрецький міфології -- це Історія Ахиллеса і та сама ахіллесова п'ята Сама по собі уразливість може доставити, а може і не доставити прикрості -* все залежить від того, як її використати
Загроза являє собою дію або інструмент, які можуть скористатися уразливістю для компрометації системи Не всі загрози здатні в рівній мірі нанести збитків, "граючи" на конкретній уразливості. Наприклад, вірус Microsoft Concept використовує уразливість макросів MS Word, що дозволяє отримати доступ до файлової системи користувача, але сам по собі вірус відносно нешкідливий. Інші віруси спроможний заподіяти набагато більше прикрощів.
Атака визначає деталі того, як може бути використана та або інша загроза, побудована на якій-небудь уразливості. Цілком реальна ситуація, коли відома уразливість і розроблені відповідні загрози, однак не можна уявити собі, яким чином реалізувати відповідну атаку Прикладом цього є атака за допомогою "троянського коня" -- шкідливої програми замаскованої під корисну і утиліту, що безкоштовно надається.
Контрзаходи - це дії, що робляться з метою захисту системи від атак, які загрожують вразливим точкам системи. Якщо повернутися до Ахіллесу, то як контрзахід від потенційних атак він прикрив п'ятку металевою пластинкою. Прикладами контрзаходів в сфері комп'ютерної безпеки можуть служити такі інструменти, як виявлення і знищення вірусів, аутентификація користувача, шифрування даних.
У контексті безпека використовується ще ряд термінів, яким ми приділимо більшу або меншу увагу. Так, цілісність даних має на увазі повноту і точність повідомлення, переданого через мережу. Основна тонкість збереження цілісності даних полягає в тому, щоб забезпечити їх проходження від відправника до одержувача без змін, що не виявляються. Акцент на слові що "не виявляються" зроблений тут спеціально. Служба безпеки може спромогатися не запобігти перехопленню повідомлення і спробі його модифікації, однак вона повинна бути здатна виявити цю спробу і відхилити повідомлення, якщо воно змінене. Безпека повинна також забезпечувати конфіденційність даних, тобто упевненість в тому, що повідомлення прочитає тільки адресат і ніхто інакший. Частіше за все для збереження конфіденційність використовує шифрування повідомлень. Управління доступом - одна з ключових концепцій в забезпеченні безпеки. Вона полягає в дозволі або забороні користувачеві доступу до мережевих служб, що зажадалися ним або даних. Одним з основних сервісів управління доступом, що здійснює перевірку реєстраційної інформації користувача, є його аутентификація (authentication). Існує безліч механізмів її реалізації. У зв'язку з важливістю цієї служби розглянемо деякі з них.
Традиційно для визначення прав доступу до обчислювального ресурсу використовувався пароль. Однак практика показала слабість подібного захисту. Тому були розроблені більш хитромудрі і надійні механізми ідентифікації.
Взагалі кажучи, сьогодні існують три загальноприйняті технології'для аутентификація користувача.
Аутентификація за допомогою інформації, відомою користувачеві. Цей механізм базується на вищезазначеному принципі ім"я_користувача/пароль. Тут є два підходи, відомих як протокол- аутентификація за допомогою пароля (Password Authentication Protocol --)(PAP) і протокол аутентификація з попереднім узгодженням виклику (Challenge Handshake Authentication Protocol --)(CHAP) PAP просто запитує у користувача пароль, і якщо він правильний, то користувач отримує доступ до необхідного ресурсу. У відповідності з CHAP аутентифікаційний агент (звичайно сервер) посилає клієнту ключ для шифрування його імені і пароля. Це дозволяє передавати ім'я користувача і пароль в зашифрованому вигляді, захищаючись таким чином від можливості перехоплення повідомлення. У деяких реалізаціях цього механізму як ключ використовується смарт-картка.
Аутентификація за допомогою коштів, що є у користувача. Згідно з цією технікою користувач наділяється деяким маркером доступу Це може бути магнітна картка, смарт-картка з мікросхемою, що генерує зашифрований код, який передається комп'ютерній системі, що зберігає набір атрибутів користувача.
Аутентификація на основі фізичних характеристик. Тут використовуються різноманітна біометрична техніка і індивідуальні особливості, які не можуть повторюватися. Ідентифікація можлива за допомогою сканування сітчатки ока, по папілярному малюнку на пальцях рук. систем розпізнавання голосу і т. п.
Тепер спробуємо сформулювати деякі основні задачі, які повинна вирішувати служба безпеки. Власне кажучи, вони неявко вже були викладені вище: це забезпечення цілісності і конфіденційності Інформації аутентификація користувачів і управління доступом до мережевих ресурсів Одне з формалізованих визначень комп'ютерної безпеки свідчить, що вона полягає в тому Щоб зробити неможливим неавторизоеаний доступ або неавторизоване використання комп'ютерних або мережевих ресурсів
Виділяють такі десять вимог до захисту даних:
Користувачі, перш ніж розпочати роботу, повинні ідентифікувати себе.
Система повинна мати змогу контролювати дії користувачів.
Над діями користувачів потрібно вести постійний контроль - моніторинг – з метою виявлення неправомірних дій.
Дані, апаратуру та програми потрібно захищати від пожежі, крадіжки та інших форм руйнування.
Дані, апаратура та програми повинні мати замки від несанкціонованого використання.
Дані повинні бути поновлюваними.
Дані повинні передбачати можливість ревізії. Завжди можна перевірити та довести їхню правильність.
Дані, апаратуру та програми потрібно захистити від зловмисників.
Передавання даних захищають від помилок.
Передавання даних повинно бути конфіденційним. У випадку потреби їх шифрують.

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать