МІНІСТЕРСТВООСВІТИ УКРАЇНИ
Бердичівськийполітехнічний коледж
КОНТРОЛЬНАРОБОТА
з предмета“Комп’ютерні мережі”
Виконав: студентгрупи ПЗС-504
ШПАК Р.В.
Перевірив викладач:КОЗІК В.Ю.
м. Бердичів
2007 р.
1. Характеристика тапризначення Прикладного рівня еталонної моделі OSI?
Розташований на вершині стеку протоколів Прикладний рівеньє джерелом і приймачем для всіх переданих через мережу повідомлень. Усі процесиініціюються доданком, якому потрібно одержати доступ до мережного ресурсу, алепроцеси Прикладного рівня, не обов’язково є самими додатків. Наприклад, привикористанні текстового процесора для відкриття документа, збереженого насервері, запит перенаправляється в локальну мережу. Сам текстовий процесор непередбачає процесу Прикладного рівня, необхідного для доступу до файлу. Убільшості випадків цю функцію виконує елемент операційної системи, що вмієрозрізняти запити, спрямовані до файлів на локальних дисках і до файлів,розташованим у мережі.
Деякі доданки, розроблені спеціально для доступу домережних ресурсів. Спеціалізований доданок FTP-клієнта, невіддільний відпротоколу Прикладного рівня, який використовує його для взаємодії через мережу.Деякі протоколи, що нерозривно пов’язані з доданками:
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol, протокол динамічноїконфігурації хостов);
TFTP (Trivial File Transfer Protocol, найпростіший протоколпередачі файлів); П DNS (Domain Name System, система доменних імен); П NFS(Network File System, мережна файлова система);
RIP (Routing Information Protocol, протокол обмінуінформацією маршрутизації);
OSPF (Open Shortest Path First, протокол маршрутизації з виборомнайкоротшого маршруту);
BGP (Border Gateway Protocol, протокол граничного шлюзу).
Деякі доданки звертаються до протоколів, що призначенні дляспецифічних типів мережних запитів, наприклад:
SMTP (Simple Mail Transport Protocol, простий протоколпересилання пошти) і РОРЗ (Post Office Protocol, поштовий протокол), яківикористовуються для електронного поштового зв’язку;
Протокол віддаленного адміністрування мережі SNMP (SimpleNetwork Management Protocol, простий протокол керування мережею);
HTTP (Hypertext Transfer Protocol, протокол передачігіпертексту), який застосовується для взаємодії в WWW (World Wide Web,всесвітня «павутина»);
NNTP (Network News Transfer Protocol, протокол передачімережних новин).
Наприклад стандарт 10BaseТ визначає, що така мережабудується на основі кабелю з неекранованої кручений пари, який містить чотирипари проводів (з яких використовується тільки дві), укладених в одну оплетку. Вданий стандарт входять специфікації, на правила прокладання прокладання кабелю,максимальну довжину сегментів і відстані до джерел живлення, види роз’ємів,необхідних для приєднання кабелю, тип плати мережного адаптера, що встановлюєтьсяв комп’ютер, тип концентратора, що необхідний для об’єднання комп’ютерів умережу топології «зірка», визначаються умови, за якими мережний адаптер повиненперетворювати дані, в електричні сигнали, для їх передачі по мережному кабелю.
/>/>/>До складу мережного устаткуванняФізичного входить трансивер, який розміщається на платах мережних адаптерів,ретранслюючих концентраторів та інших пристроїв. Трансивер (transceiver)відповідає за передачу і прийом сигналів з мережного середовища. У мережах, щовикористовують мідний кабель, трансивер – це електричний пристрій, він одержуєвід протоколу Канального рівня двійкові дані і перетворює їх в електричнісигнали різного рівня. Фізичний рівень відрізняється від всіх інших рівнівстека тим, що вміст переданої інформації не має для нього ніякого значення.Трансивер просто перетворить нулі й одиниці в напругу, світлові імпульси, аборадіохвилі, зовсім не приймаючи до уваги існування пакетів, кадрів, адрес інавіть системи, що приймає ці сигнали.
Сигнали, що виробляються трансивером, можуть бутианалоговими або цифровими. Аналогові сигнали плавно змінюються між двомазначеннями, утворюючи синусоїду, такий сигнал може бути представлений зміноюамплітуди, частоти, фази або сполученням цих елементів. Цифрові сигнализастосовуються в мережних технологіях більш часто. Усі стандартні мідні таоптоволоконні середовища передачі даних використовують різні форми цифровихсигналів. Спосіб кодування сигналу визначається конкретним протоколомКанального рівня. Усі мережі Ethernet, наприклад, використовують манчестерскусистему кодування. Зміна цифрового сигналу між двома рівнями завждивідбувається миттєво, з утворенням прямокутної хвилі. В залежності відсередовища передачі значення сигналу можуть бути представлені електричноюнапругою, наявністю або відсутністю проміня світла
Протокол Канального рівня забезпечує інтерфейс між фізичноюмережею і стеком протоколів комп’ютера, зазвичай складається з трьох елементів:
Кадру спеціального формату, що він капсулює дані протоколуМережного рівня;
Механізму, що регулює доступ до спільно використовуваного мережногосередовища;
Принципів, що мають бути реалізовані при розробці Фізичногорівня мережі.
Заголовок і хвіст, що додаються цим протоколом до данихМережного рівня, під час передачі пакета по мережі є його самими крайнімиполями. Власне кажучи, такий кадр — це оболонка, що переносить пакет до йогонаступного місця призначення і забезпечує адресну інформацію, необхідну длядоставки пакета до одержувача. На протоколи Канального рівня покладаютьсяфункції контролю помилок. В заголовку пакету Канального рівня міститьсяіндикатор, який вказує на протокол Мережного рівня системи-одержувача, що має бутивикористаний для обробки даних пакета.
У більшості ЛОМ безліч систем звертається до одного спільновикористовуваного вузькосмугового середовища передачі даних. Це означає, що вбудь-який момент часу може передавати дані тільки один комп’ютер. Якщо передачуодночасно починають дві і більш системи, то виникає колізія, і дані губляться.На протокол Канального рівня покладено контроль за доступом до спільно використовуваногосередовища і запобігання виникаючих конфліктів.
/>/>/>Заголовок протоколу Канального рівнямістить адресу комп’ютера-джерела і адресу комп’ютера-одержувача. На цьому рівнівикористовуються апаратні (MAC) адреси, що у більшості випадків «зашиті»виробником у процесор плати мережного адаптера. У мережах Ethernet і Token Ringвикористовуються адреси довжиною 6 байт, з яких перші 3 байти є ідентифікаторвиробника, a 3 останніх байти призначаються самим виробником.
Протоколи Канального рівня не піклуються про доставкупакета кінцевому адресату. Коли маршрут проходження пакета до його місцяпризначення проходить через кілька мереж, протокол Канального рівня відповідаєтільки за доставку пакета маршрутизатору локальної мережі, що забезпечує доступдо наступного мережі маршруту проходження пакета. Таким чином, адресаодержувача в заголовку протоколу Канального рівня завжди відноситься допристрою, розташованому в локальній мережі, навіть якщо кінцевий комп’ютер,якому відправлене повідомлення, знаходиться в мережі, яка віддалена на великувідстань.
Через те, що протоколи Канального рівня, використовуютьспільно задіяне середовище передачі даних, усі комп’ютери сегмента мережі одержуютькожен пакет, але тільки система, адреса якої збігається з адресою, зазначеною узаголовку пакета, зчитує пакет у буфер пам’яті й обробляє його. Всі інші вузлипросто відкидають пакет, не починаючи яких-небудь дій.
2. Загальні відомості пролокальні та глобальні комп’ютерні мережі
Початком для здійснення можливості спільних обчислень булопоширення великих ЕОМ — мейнфреймів, до яких підключалися декілька терміналів,кожний з який обслуговував окремого користувача. В даному випадку, терміналиявляли собою — комунікаційні пристрої, які здійснюють передачу даних, введенихіз клавіатури або отриманих з іншого пристрою введення, від користувача до ЕОМ.Прийняті в такий спосіб дані надалі відображаються на екрані термінала абодрукуються на папері. Такий тип термінальних пристроїв іноді називають«неінтелектуальними» терміналами (dumb terminal), тому що обчислення на них невиконуються. У подібній мережі взаємодія між терміналами та ЕОМ порівнянонескладна, оскільки кожен термінал може контактувати тільки з одним пристроєм — мейнфреймом, а самі термінали ніколи не обмінюються інформацією один з одним.
Перші комп’ютерні мережі використовували одиночні лініїзв’язку, такі як телефонні проводи, для з’єднання тільки двох окремихкомп’ютерів. На початку 80-х з’явилися перші моделі IBM PC. Стали очевидніпереваги спільної роботи цих невеликих по розмірах комп’ютерів, об’єднанихразом. Комп’ютери, зв’язані мережею, могли використовувати один принтер, а привиникненні необхідності передачі файлу від одного користувача до іншого, мережадозволяла обходитися без дискет. Але проблема залишалася й полягала у тому, щоз’єднати дюжину офісних комп’ютерів одиночними двоточковими каналами зв’язкубуло практично неможливо. Остаточним рішенням цієї проблеми стала поява локальнихобчислювальних мереж (LAN, local area network),
Локальна обчислювальна мережа, або, скорочено, ЛОМ — цегрупа комп’ютерів, об’єднаних спільно використовуваним середовищем передачіданих, як правило, кабелем. Використовуючи єдиний кабель, кожен комп’ютер вимагаєтільки однієї точки підключення до мережі, при цьому він може повноцінновзаємодіяти з будь-яким іншим комп’ютером у групі. Геометрично ЛОМ завждиобмежена по розмірах невеликою площею в силу електричних властивостей кабелю,який використано для побудови мережі, і відносно невеликою кількістюкомп’ютерів, що можуть розділяти одне мережне середовище передачі даних. ЛОМзвичайно, розташовується в межах одного будинку, або декількох близькорозташованих будинків. Деякі технології, такі як волоконна оптика, дозволяютьзбільшити довжину ліній ЛОМ до одного-двох кілометрів, але застосування ЛОМ дляз’єднання комп’ютерів, що знаходяться, наприклад, у різних містах, неможливо.Таке обмеження знімається застосуванням глобальних (територіально розподілених)мереж (WAN, wide area network).
У більшості випадків ЛОМ — це комп’ютерна мережа звузькосмуговою передачею й комутацією пакетів.
Вузькосмуговою локальною мережею називається така мережа, уякій мережний кабель (або інше мережне середовище) може передавати тільки одинсигнал у будь-який момент часу. Широкосмугова мережа, відповідно, здатнапередавати кілька сигналів одночасно, використовуючи для кожного з них своючастоту передачі (наприклад, мережа кабельного телебачення).
Вузькосмугова мережа використовує імпульси, переданібезпосередньо в мережне середовище, для створення простого сигналу, в якому взакодованій формі представлені двійкові дані. В порівнянні з широкосмуговимимережами вузькосмугові можуть бути протягнені на менші відстані через утратипотужності сигналу, пов’язаних з електричними перешкодами та іншими факторами.Гранично припустима довжина відрізка кабелю вузькосмугової мережі зменшуєтьсяпропорційно падінню пропускної здатності. От чому протоколи локальнихобчислювальних мереж, такі як Ethernet, вимагають строгого дотримання правилмонтажу цих мереж.
Порівняння комутації пакетів ікомутації каналів. Локальні мережі називаютьсямережами з комутацією пакетів (packet-switching network) тому, що комп’ютери,що входять у мережу, розподіляють дані на окремі невеликі порції, якіназиваються пакетами (packets), безпосередньо перед їхньою передачею. Існуєподібна технологія, називана комутацією комірок (cell switching), щовідрізняється від комутації пакетів тільки стабільним, постійним розміромкомірок, тоді як розмір пакетів варіюється. Більшість технологій ЛОМ, таких якEthernet, Token Ring, і FDDІ, використовують саме комутацію пакетів. ATM(Asynchronous Transmission Mode, режим асинхронної передачі) — єдиний протоколЛОМ із комутацією осередків.
Поділ даних зазначеним образом потрібен, оскількикомп’ютери в складі ЛОМ використовують один загальний кабель, і передача помережі нерозділеного потоку даних одним комп’ютером займе дуже багато часу ізаблокує на цей час мережу для інших комп’ютерів. Якщо проаналізувати дані,передані по мережі з комутацією пакетів, можна побачити, що тут потік сигналівскладається з пакетів, згенерованих різними системами (комп’ютерами) іперемішаних «всередині» кабелю. Для даного типу мереж характерно, що пакети, щоє частиною того самого повідомлення, передаються по різних маршрутах і часомнавіть доходять до місця призначення в іншому порядку, ніж були послані.Приймаюча система, у свою чергу, повинна мати механізм для перестановки пакетіву потрібному порядку й відстеження пакетів, що втратилися, або пошкоджених припересиланні.
Поряд із комутацією пакетів існує «зворотна» технологія,яка називається комутацією каналів (circuit switching), при якій одна сторонавстановлює прямий канал зв’язку з іншою стороною безпосередньо перед передачеюданих. У сфері передачі даних по мережах комутація каналів використовується дляобмеженого числа типів мережних технологій, таких як ISDN (Integrated ServiceDigital Network, цифрова мережа зв’язку з інтеграцією послуг). Класичнийприклад використання мережі з комутацією каналів — телефонна мережа. Коли видодзвонюєтеся до визначеного абонента, між вашими телефонами встановлюєтьсяпрямий канал зв’язку. Цей канал залишається відкритим до закінчення розмови, ібільше ніхто інший не може його використати, навіть у випадку, коли сигнали непередаються (тобто коли ви не розмовляєте).
Більшість ЛОМ створені з використанням мідних кабелів, щовикористовують звичайний електричний струм для передачі сигналів. В минулому більшістьЛОМ складалися з комп’ютерів, з’єднаних коаксіальним кабелем. На теперішній часкоаксіальний кабель вважається морально застарілим і мережі будуються на основікабелю типу «кручена пара» (ТР, twisted pair). Також використовується — оптоволоконий кабель, при проходженні по ньому двійкова інформація кодуєтьсяімпульсами світла. Існують мережні рішення, які не використовують кабель, і,передають сигнали по «необмежених середовищах», таким як радіохвилі,інфрачервоні хвилі і випромінювання мікрохвильового діапазону.
Шина — ця топологія реалізується кабелем, що прокладаєтьсявід одного комп’ютера до іншого у виді послідовного ланцюжка, що нагадуєгірлянду на новорічній ялинці. Усі сигнали, передані будь-яким комп’ютером умережу, йдуть по шині в обох напрямках до всіх інших комп’ютерів. Два кінцішини повинні бути «закриті» за допомогою електричних опорів, які занулюютьнапругу, що поступає на кінці кабелю, для того, щоб сигнали не відбивалися і непрямували у зворотному напрямку. Основний недолік шинної топології полягає втому, що, дефект кабелю в будь-якім місці його довжини паралізує роботу всієїмережі. Така топологія використовується у мережах 10base-2, 10base-5.
Зірка — ця топологія використовує окремий кабель длякожного комп’ютера, прокладений від центрального пристрою, який називають хабом(hub) або концентратором. Концентратор транслює сигнали, що надходять на кожнійз його портів, на всі інші порти; у результаті чого сигнали, що посилаютьсяодним вузлом, досягають інших вузлів. Мережа на основі такої топології більшстійка до ушкоджень, ніж мережа на базі шинної архітектури, тому що ушкодженнякабелю торкається безпосередньо тільки того комп’ютера, до якого вінприєднаний, а не всієї мережі. Така топологія використовується у мережах10baseT, 100baseT.
Кільце — ця топологія функціонально еквівалентна шині, уякої кінці з’єднані один з одним; таким чином, сигнали передаються від одногокомп’ютера до іншого, рухаючись по колу. Однак комунікаційне кільце — це тількилогічна абстракція, а не фізична конструкція. Фактично мережа являє собоюзірку, але при цьому спеціальний концентратор реалізує логічне кільце шляхомпересилання вхідного сигналу тільки через спадний порт. Кожен комп’ютер,одержавши вхідний сигнал, обробляє його (якщо це необхідно) і посилає назадконцентратору для передачі наступної робочої станції в мережі. Коли даніповертаються до системи, що їх згенерувала, остання видаляє їх із кільця.Мережі, сконструйовані на основі топології «кільце», можуть використовуватирізні типи кабелю. Наприклад, мережі Token Ring використовують кручену пару, утой час як FDDI-мережі реалізують топологію «кільце» за допомогою оптоволоконихкабелів.
Шина-зірка — ця топологія — один із способів розширенняодиночної «зірки». Така схема формується з безлічі «зірок», концентратори якихпоєднуються окремими сегментами загальної шини. Кожен комп’ютер можезв’язуватися з будь-яким іншим у мережі, оскільки пов’язаний з ним концентраторпередає вхідний трафик через порти «зірки». Ця топологія була розроблена длярозширення мереж Ethernet 10BaseТ, але в даний час мало поширена у зв’язку зобмеженнями інформаційної ємності шин на коаксіальному кабелі.
Коли комп’ютери підключені до одного і того ж середовища звузькосмуговою передачею, то повинен бути реалізований механізм керуваннядоступом до середовища (MAC, Media Access Control) для здійснення арбітражудоступу і запобігання одночасної передачі даних системами. Механізм керуваннядоступом до середовища є основою всіх протоколів для будь-яких ЛОМ. Дванайбільш розповсюджені механізми: множинний доступ з контролем несучої івиявленням колізій (CSMS/CD, Carrier Sense Multiple Access with CollisionDetection), застосовуваний у мережах Ethernet, і передача маркера, щовикористовується мережами Token Ring, FDDI і іншими типами ЛОМ. Ці двамеханізми принципово різні, але виконують ту саму задачу, забезпечую кожнусистему в мережі рівними можливостями для прийому/передачі даних.
Для ефективної взаємодії комп’ютерів через мережнесередовище з загальним доступом вони повинні правильно ідентифікувати одинодного, це здійснюється за допомогою цифрової адреси. У більшості випадківмережна плата кожного комп’ютера має жорстко «прошитий» при її виготовленні код- так звану апаратну адресу (МАС-адрес), унікальний для кожної плати. Будь-якийпакет даних, переданий комп’ютером, містить адресу цього комп’ютера і адресуцільового комп’ютера. Крім МАС-адрес комп’ютери можуть мати адреси дляоперацій, які виконуються на рівнях, відмінних від апаратного. Наприклад,протокол TCP/IP вимагає, щоб кожному комп’ютеру в мережі була привласненаунікальна IP-адреса, на додаток до вже наявної вбудованої адреси.
Спочатку ЛОМ були створені для порівняно невеликоїкількості комп’ютерів — близько 30 для малих і 100 для великих Ethernet-мереж.Але потреби бізнесу дуже незабаром переросли ці обмеження. Для підтримкиобчислювальних систем більшого розміру були розроблені спеціальні пристрої, щодозволили поєднувати дві і більш мережі й утворювати мережні комплекси(інтермережі), які є «мережами мереж», тобто такі, що дозволяють комп’ютерамоднієї мережі взаємодіяти з комп’ютерами іншої. Окремі ЛОМ, що входять до такоїінтермережі можуть бути пов’язані одна з одною за допомогою використання різнихтипів пристроїв, одні з яких просто розширюють ЛОМ, а інші безпосередньопов’язані з формуванням інтермережі. До таких пристроїв відносять:.
Повторювач. Являє собою цілком електричний пристрій, щозбільшує максимальну довжину кабелю ЛОМ шляхом посилення сигналу, що проходитьчерез нього. Концентратори, що використовуються в мережах типу «зірка», інодіназиваються багатопортовими повторювачами, має здатність підсилювати сигнал.Автономні повторювачі можуть застосовуватися в мережах, створених ізвикористанням коаксіального кабелю, для збільшення довжини цих мереж. Використанняповторювача з метою розширення сегмента мережі не розділяє останній фізично надві ЛОМ.
Міст. Виконує функцію посилення сигналу, як і повторювач,але разом з тим має здатність вибірково фільтрувати пакети за їх адресами.Пакети, що приходять на вхід моста, пропускаються на вихід тільки в томувипадку, якщо вони адресовані комп’ютеру, що знаходиться по іншу сторону моста.Оскільки мости не перешкоджають проходженню широкомовних повідомлень, вонитакож не поділяють ЛОМ на сегменти і не створюють інтермережі.
Комутатор. Комутатор є багатопортовим мостом, але замістьроботи на чисто електричному рівні він зчитує адресу призначення кожноговхідного пакета і передає його тільки через той порт, із яким з’єднанийкомп’ютер-адресат. Комутатори можуть функціонувати на різних рівнях, поєднуючимережі з іншими мережами.
Маршрутизатор — це пристрій, що з’єднує різні ЛОМ і формуєінтермережу. Так само як і міст, маршрутизатор пропускає тільки інформацію,призначену для сегмента, із яким він з’єднаний. Однак, на відміну відповторювачів і мостів, маршрутизатори перешкоджають проходженню широкомовнихповідомлень. Вони можуть поєднувати і мережі різних типів (наприклад, Ethernetі Token Ring), у той час як мости і повторювачі можуть інтегрувати тількиоднотипні або мережі мережні сегменти.
Глобальна мережа — це безліч ЛОМ, розділених відносновеликими відстанями, і з’єднаних у різних точках. Типова глобальна мережамістить у собі два маршрутизатори, по одному з боку кожної локальної мережі,пов’язаних між собою засобами віддаленого зв’язку, наприклад, телефонноюлінією. Кожен комп’ютер однієї ЛОМ може взаємодіяти з будь-яким комп’ютероміншої ЛОМ, направляючи інформацію своєму маршрутизатору, який передає її запризначенням через лінію зв’язку глобальної мережі. Канали зв’язку в глобальнихмережах відрізняються від з’єднань у локальних обчислювальних мережах тим, щовони не використовують загальне середовище передачі даних і можуть бутивитягнуті на значно великі відстані. Оскільки в цьому випадку зв’язуютьсятільки дві системи, то немає необхідності контролю доступу до середовищапередачі даних і наявності строго визначеної топології мережі. Канали зв’язкуглобальних мереж можуть розрізнятися технологічно — від телефонних ліній досупутникових систем. Швидкість передачі даних по таких каналах повільніша, а їхвикористання дорожче.
Список використаної літератури:
1. Кульгин М. Технологиикорпоративных сетей. Энциклопедия – СПб.: Питер,2000.
2. Гук М. Аппаратные средствалокальных сетей. Энциклопедия. – СПб.: Питер, 2001.
3. «Практический курсинформатики». Руденко В.Д., Макарчик О.М., Пагланжоглу М.О. Киев: Феникс,1997.
4. Конспект лекцій.