Конспект лекцій з дисципліни "Комп’ютерні мережі І телекомунікації" Львів 2006 ббк 32. 97




Сторінка1/2
Дата конвертації30.04.2017
Розмір0.53 Mb.
ТипКонспект
  1   2

Львівський регіональний інститут державного управління
Національної академії державного управління при Президентові України
С.Ромашко
Конспект лекцій з дисципліни “Комп’ютерні мережі і телекомунікації”
Львів 2006

УДК 621.363.6
ББК 32.97
Схвалено навчально-методичною радою Львівського регіонального інституту державного управління Національної академії державного управління при Президентові України.
Протокол № __ від ______ 2006р.
Ромашко С.М. Конспект лекцій з дисципліни "Комп’ютерні мережі і телекомунікації" -
Львів: ЛРІДУ НАДУ, 2006. - 61с.
Конспект лекцій з дисципліни "Комп’ютерні мережі і телекомунікації" розроблений для допомоги у вивченні відповідного модуля студентами спеціальностей "Менеджмент організацій" і "Управління персоналом та економіка праці" денної та заочної форми навчання.
Матеріали посібника можуть також бути використані як допоміжний засіб слухачами та студентами інших спеціальностей під час вивчення відповідних курсів як, наприклад, "Інформаційні технології в державному управлінні" і "Концептуальна
інформатика та інформаційні технології"
Рецензенти:
Новосад В.П. - к.ф.-м.н., доц., завідувач кафедри математичного моделювання та
інформаційних технологій ЛРІДУ НАДУ
Юринець Р.В. - к.ф.-м.н., доц., доцент кафедри математичного моделювання та
інформаційних технологій ЛРІДУ НАДУ
©
Ромашко С.М., 2006р.
©
ЛРІДУ НАДУ, 2006р.
- 2 -

Зміст
Лекція 1. Історія розвитку та класифікація комп’ютерних мереж
5 1.1. Історія виникнення та техніко-економічні передумови появи комп’ютерних мереж
5 1.2. Різновиди комп’ютерних мереж
8 1.3. Класифікація комп’ютерних мереж
10 1.4. Стандартизація у комп’ютерних мережах
10
Лекція 2. Архітектурні принципи побудови комп’ютерних мереж
12 2.1. Основні визначення та поняття
12 2.2. Семирівнева модель взаємодії відкритих систем (стандарт 7498 ISO)
. 13 2.3. Основні функції протоколів різних рівнів
15
Лекція 3. Середовища передавання даних
17 3.1. Структура ланки передавання даних
17 3.2. Ефірне середовище
18 3.3. Коаксіальний кабель
18 3.4. Волоконно-оптичний кабель
19 3.5. Кабель "скручена пара"
20 3.6. Плаский кабель
20
Лекція 4. Передавання даних за допомогою модема
22 4.1. Способи організації передавання даних з персонального комп’ютера
. 22 4.2. Передавання даних з використанням нуль-модема та простих комунікаційних програм
23 4.3. Модеми. Класифікація модемів
24
Лекція 5-6. Методи доступу до середовища передавання
26 5.1. Метод опитування. Централізоване керування
26 5.2. Метод доступу з використанням провідникового “&”. Малі локальні мережі I2C та D2B
27 5.3. Методи конкурентного доступу
28 5.4. Маркерні методи доступу
29 5.5. Метод уставляння регістра
29 5.6. Метод доступу із запитом пріоритету
30
Лекція 7. Методи маршрутизації
32 7.1. Маршрутизація та класифікація методів маршрутизації
32 7.2. Адаптивні методи маршрутизації
33 7.3. Маршрутизація в протоколах TCP/IP
33 7.4. Алгоритм вибору маршруту
35
Лекція 8. Сервіси Internet
36 8.1. Структура мережі Internet
36 8.2. Порти
38 8.3. Сервіси Internet
41
Лекція 9. Програми - браузери
44 9.1. Комерційні програмні продукти
44
- 3 -

9.2. Вільне програмне забезпечення
46
Лекція 10-11. Основи програмування для Web
47 10.1. web-документи і web-сторінки
47 10.2. Структура web-документів
47 10.3. Основні теги мови HTML
48 10.4. МІМЕ-типи документів
57 10.5. Програмне забезпечення для створення web-документів
58
- 4 -

Лекція 1. Історія розвитку та класифікація комп’ютерних мереж
План
1. Історія виникнення та техніко-економічні передумови появи комп’ютерних мереж
2. Різновиди комп’ютерних мереж
3. Класифікація комп’ютерних мереж
4. Стандартизація у комп’ютерних мережах
1.1. Історія виникнення та техніко-економічні передумови появи
комп’ютерних мереж
Безпосередньою основою комп’ютерних мереж (КМ) були телефонні і телеграфні мережі, створені у ХІХ ст. У 50-х роках ХХ ст. внаслідок розвитку мікроелектроніки з’явились потужні електронно-обчислювальні машини. Для використання обчислювальних потужностей цих ЕОМ виникла необхідність сполучати їх з кількома віддаленими терміналами. Таким чином виникли системи з розподілом часу роботи центрального процесора, в яких кожному терміналу почергово виділявся квант часу. Мережа такої структури наведена на рис.1.
Центральний процесор
Термінал
Термінал
Термінал
Термінал
Рис.1. Схема комп’ютерної мережі з терміналами
Особливостями таких систем було неефективне використання доволі дорогих каналів зв’язку між центральним процесором і терміналами. Згодом були розроблені спеціальні пристрої - мультиплексори і концентратори, - які дозволяли збирати трафік від розташованих поруч терміналів і передачі його
- 5 -
одним спільним каналом зв’язку до центрального процесора. Обов’язковим елементом такої системи був фронтальний процесор, на який покладались функції організації зв’язку. Схема такої мережі наведена на рис.2.
Центральний процесор
Термінал
Термінал
Термінал
Термінал
Термінал
Термінал
Термінал
Концентратор
Мультиплексор
Рис.2. Комп’ютерна мережа з фронтальним процесором, концентратором і мультиплексором
Сучасні комп’ютерні мережі будують з використанням багатофункціональних пристроїв - концентраторів, - які одночасно виконують також функції маршрутизації та коригування сигналів. В таких мережах може бути багато центральних процесорів і терміналів чи робочих станцій. Структура сучасних глобальних мереж наведена на рис.3.
- 6 -

ЕОМ
ЕОМ
Термінал
Термінал
ЕОМ
Термінал
Термінал
Термінал
Термінал
Термінал
Маршрутизатори
Рис.3. Структура сучасних глобальних мереж
Усі ці рішення стосувались комп’ютерних мереж, які охоплювали території великих підприємств та установ, а навіть території держав.
З розвитком персональних комп’ютерів постало питання про створення локальних комп’ютерних мереж - в межах невеликих організацій, дільниць підприємств та офісів. Розвиток мікропроцесорної техніки і здешевлення персональних комп’ютерів дозволило розвинути технології локальних комп’ютерних мереж, в яких зараз за результатами спостережень концентрується до 80% інформаційних потоків.
Загалом із розвитком персональних комп’ютерів з’явилась можливість наблизити територіально місце обробки даних до місця їх виникнення, і, таким чином, підвищити ефективність роботи інформаційних систем.
- 7 -

Отже, технічною передумовою появи комп’ютерних мереж став розвиток комп’ютерної техніки та технологій зв’язку.
Натомість економічною передумовою появи комп’ютерних мереж стала постановка таких задач, вирішення яких давало значно більший прибуток, ніж становили затрати на створення комп’ютерних мереж.
До таких задач відносились зокрема задачі в царині оборони, освоєння космосу, наукових досліджень в метеорології, матеріалознавстві, фундаментальній фізиці і хімії тощо.
1.2. Різновиди комп’ютерних мереж
Співвідношення між різними видами обробки даних найкраще простежити на діаграмі “відстань - швидкість”, наведеній на рис.4.
0,1 1
10 10 2
10 3
10 4
10 5
10 6
10 7
10 8
відстань, м
100 1К
10К
100К

10М
100М
1Г швидкість
Шина ЕОМ
АТМ
Локальні мережі
Глобальні мережі
Лінійні підсилювачі
Рис.4. Діаграмам “відстань - швидкість”
На діаграмі наведено характеристики наступних видів обробки даних:

шина ЕОМ - швидкість передавання від 5Мбіт/с 1 Гбіт/с на відстань до 5 м;

лінійні підсилювачі - швидкість передавання від 500 біт/с до 100
Кбіт/с на відстань до 10 км;

локальні мережі - швидкість передавання від 100 Кбіт/с до 1 Гбіт/
с на відстань до 100 км;
- 8 -


глобальні мережі - швидкість передавання від 1 Кбіт/с до 100
Кбіт/с на необмежену відстань;

мережі АТМ - швидкість передачі понад 10 Мбіт/с на необмежену відстань.
Принципово можна виокремити два види обробки даних засобами мережевих технологій: локальні комп’ютерні мережі ЛКМ (LAN - Local Area
Networks) та глобальні комп’ютерні мережі ГКМ (WAN - Wide Area
Networks).
Одною з визначальних ознак локальної мережі є наявність високошвидкісного каналу зв’язку, яка на порядок перевищує швидкість передачі даних до периферійних пристроїв. Ця швидкість наближається до швидкості передачі даних системною шиною комп’ютера. В таких мережах швидкість обробки даних залежить в основному від швидкодії комп’ютерів, а не від швидкості передачі даних у каналі зв’язку. Якщо трактувати локальну мережу як один великий комп’ютер, який складається з багатьох окремих комп’ютерів, то цю систему можна з певними припущеннями назвати розподіленою інформаційною системою (РІС).
Розрізняють три ступені використання РІС:

розподілення ресурсів (пам’ять, дисковий простір, принтери).
Таке використання РІС зараз найпоширеніше;

розподіл навантаження. Задачі, які потрапляють у систему, надходять на вільні комп’ютери;

розподіл опрацювання даних. Йдеться про сукупність елементів обробки даних під логічно та фізично децентралізованим управлінням ресурсами з метою спільного використання прикладного програмного забезпечення.
Найдорожчими в локальних мережах є пристрої обробки інформації
(комп’ютери), а не комунікаційні пристрої. Ефективність локальних мереж визначається ефективністю використання прикладного програмного забезпечення.
Глобальні комп’ютерні мережі не обмежені якоюсь певною територією
і охоплюють всю планету. Основним фізичним середовищем для передачі даних у глобальних мережах є звичайні телефонні лінії з низькою швидкістю передачі (1 - 3 Кбіт/с) та великим рівнем завад. Відповідно, швидкість передачі даних в цих мережах не перевищує можливостей ліній зв’язку і є значно нижчою від швидкості обробки даних в комп’ютері.
В ГКМ найдорожчий елемент - обладнання та лінії зв’язку, які визначають ефективність та швидкість функціонування таких мереж.
Швидкість обробки даних в комп’ютері тут практично несуттєва.
Різницю між можливостями локальних та глобальних мереж з погляду швидкості обробки даних в майбутньому можливо вдасться ліквідувати за
- 9 -
допомогою технології АТМ (Asynchronous Transfer Mode - режим асинхронного передавання).
Останнім часом в зв’язку зі швидким розвитком мережевих технологій та розширенням сфери їх застосування в літературі можна зустріти випадки виділення в окрему групу регіональних та корпоративних комп’ютерних мереж.
Регіональні комп’ютерні мережі (РКМ) (MAN - Metropolitan Area
Networks) - це мережі масштабів району, міста, області, регіону. В залежності від конкретної реалізації ці мережі можуть створюватись і функціонувати на засадах локальних чи глобальних мереж.
Корпоративні комп’ютерні мережі (ККМ) - це об’єднання кількох ЛКМ одної організації чи підприємства у єдину мережу за допомогою ліній зв’язку
ГКМ.
1.3. Класифікація комп’ютерних мереж
Комп’ютерні мережі класифікують за наступними ознаками:

за територіальним розташуванням - локальні, регіональні, глобальні;

за сферою застосування - офісні, промислові, побутові;

за комплексом архітектурних рішень - Ethernet, Token Ring,
Arcnet;

за топологією - шинна, кільцева, зіркоподібна, деревоподібна, повнозв’язна;

за фізичним середовищем передавання - з симетричним кабелем, з коаксіальним кабелем, з кабелем “кручена пара”, з волоконно- оптичним кабелем, з інфрачервоним каналом, з мікрохвильовим каналом;

за методом доступу до фізичного середовища передавання - з опитуванням, з маркерним доступом, із суперництвом, з уставлянням регістра;
Детальніше про особливості реалізації мереж різних класифікаційних груп йтиметься у відповідних розділах конспекту.
1.4. Стандартизація у комп’ютерних мережах
Створення, розвиток та поширення використання комп’ютерних мереж були б неможливими без використання однакових правил передачі та обробки даних - стандартів.
Основними організаціями, які розробляють та сприяють впровадженню стандартів в галузі комп’ютерних мереж є:
1.
Міжнародний телекомунікаційний союз (МТС) (ITU -
International Telecommunication Union). Стандарти МТС
- 10 -
поділяються на серії. Стандарти кожної серії присвячені одній тематиці і позначаються великою літерою латинського алфавіту.
Після літери ставиться крапка і номер стандарту. Так, наприклад, літерою V позначаються стандарти щодо передавання даних телефонними каналами, літерою X - стандарти щодо мереж передавання даних, літерою Q - стандарти щодо телефонної комутації та сигналізації
2.
Технічний комітет 97 - комітет міжнародної організації зі стандартизації (ISO - International Standard Organization). Технічний комітет розробляє стандарти щодо опрацювання інформації за допомогою ЕОМ. Стандарти цієї організації позначаються чотиризначним числом та суфіксом ISO. Так, наприклад, стандарт, який стосується протокольного стеку ТСР/ІР має позначення 7498
ISO
3.
Комісія з питань діяльності Internet (IAB - Internet Activities
Board) - розробляє стандарти щодо діяльності Internet
Дотримання стандартів, які розроблені цими організаціями, обов’язкове під час проектування, створення та експлуатації будь-яких комп’ютерних мереж.
- 11 -

Лекція 2. Архітектурні принципи побудови комп’ютерних мереж
План
1. Основні визначення та поняття
2. Семирівнева модель взаємодії відкритих систем (стандарт 7498 ISO)
3. Основні функції протоколів різних рівнів
2.1. Основні визначення та поняття
Розглядаючи питання створення та експлуатації комп’ютерних мереж слід мати на увазі наступні визначення та поняття:

реальна система (real system) - сукупність одної або кількох ЕОМ, програмного забезпечення, периферійного обладнання, терміналів та персоналу, яка повністю автономна й отримує та передає дані;

реальна остаточна система (real end system) - реальна система, яка виконує в мережі функції станції даних, тобто є джерелом або приймачем даних;

відкрита система (open system) - система, яка побудована і функціонує з дотриманням вимог міжнародних стандартів;

комунікаційна система (communication system) - реальна відкрита система, яка забезпечує обмін даними між абонентськими системами у відкритій інформаційній системі;

абонентська система (user system) - реальна відкрита система, яка
є постачальником або споживачем ресурсів мережі, забезпечує доступ до них користувачів і керує взаємозв’язком відкритих систем;

прикладний процес (application process) - процес у реальній остаточній системі, який обробляє дані для визначених потреб користувачів;

середовище передавання даних (transmission medium) - сукупність ліній передавання даних та, можливо, іншого обладнання, яке забезпечує передавання даних між абонентськими системами;

середовище зв’язку відкритих систем (open system interchange environment) - сукупність функцій, які дають можливість реальним відкритим системам обмінюватись даними відповідно до міжнародних стандартів.
Зв’язок між деякими основними поняттями у відкритій інформаційній системі ілюструє схема на рис.5.
- 12 -

Абонентська система
АС
АС
АС
АС
АС
АС
Комунікаційна система
Рис5. Відкрита інформаційна система
Структура середовища зв’язку відкритих систем визначається стандартом 7498 ISO. Середовище в цілому має складний набір функцій. Під час його створення використовують ієрархічний підхід, який ґрунтується на наступних засадах:

оскільки функція передавання у середовищі дуже складна, то її розділяють за рівнями;

на кожному рівні виконується конкретний скінчений набір завдань;

на межі між рівнями обмін даними повинен бути мінімальним;

рівні повинні описуватись так, щоб зміни на одному з них не викликали необхідності внесення змін на інших рівнях;
2.2. Семирівнева модель взаємодії відкритих систем (стандарт
7498 ISO)
У відповідності до стандарту 7498 ISO процес обробки даних під час передавання їх у сеансі зв’язку відкритих систем поділений на сім рівнів, перелічених нижче:

рівень 7 - прикладний;

рівень 6 - відображення;

рівень 5 - сеансовий;

рівень 4 - транспортний;

рівень 3 - мережевий;
- 13 -


рівень 2 - канальний;

рівень 1 - фізичний.
Передавання даних з використанням семирівневої моделі взаємодії відкритих систем (OSI - Open System Interconnection) відбувається так, як це наведено на рис.6.
транспортний відображення сеансовий транспортний мережевий канальний фізичний прикладний транспортний відображення сеансовий транспортний мережевий канальний фізичний прикладний канал зв’язку комп’ютер-передавач комп’ютер-приймач
Рис.6. Передавання даних з використанням семирівневої моделі взаємодії відкритих систем
Перед початком процесу передавання файл даних чи потік даних розбивається на фрейми розміром, наприклад 64К. Кожний фрейм передається окремо (рис.7).
До недавнього часу в практиці організації комп’ютерного зв’язку широко використовувалась модель взаємодії відкритих систем DoD
(Department of Defence) міністерства оборони США. На рис.7 наведено схему процесу обробки даних у відповідності до цієї моделі.
- 14 -
прикладний рівень (http, ftp) транспортний рівень (ТСР) мережевий рівень (ІР)
ТСР-заголовок
ІР-заголовок ТСР-заголовок
ІР-заголовок ТСР-заголовок заголовок фіз. рівня
Перед передаванням файла даних він розбивається
на фрейми. При переході на наступні рівні
формується ТСР-пакет (за протоколом tcp), потім
ІР-пакет (за протоколом ір)і, нарешті, пакет для
передавання в канал передачі, до якого додається
заголовок, що залежить від типу середовища
передавання.
фізичний рівень фрейми в канал передавання файл даних
Рис.7. Обробка фреймів пакету на різних рівнях чотирирівневої моделі зв’язку відкритих систем DoD
2.3. Основні функції протоколів різних рівнів
Передусім потрібно зрозуміти суть часто використовуваного в подальшому поняття "протокол".
Протокол - це набір правил, угод, сигналів, повідомлень і процедур,
який регламентує взаємодію між двома пристроями (зокрема
формати і процедури обміну даними). Розрізняють протоколи
нижнього і верхнього рівнів, а також стеки протоколів.
протоколи можна підтримувати і реалізовувати апаратно,
програмно та апаратно-програмно.
Зараз використання семирівневої моделі взаємодії відкритих систем стало стандартом у комп’ютерному зв’язку (і не лише). У відповідності зі стандартом 7498 ISO обробка даних на різних рівнях цієї моделі відбувається у відповідності з протоколами цих рівнів. На різних рівнях моделі протоколи виконують різні функції.
Зведені дані щодо протоколів різних рівнів моделі взаємодії відкритих систем наведені в табл.1.
Таблиця 1
Рівні моделі взаємодії відкритих систем
- 15 -

№ рівня
Рівень
Англійська назва рівня
Основні задачі
Приклади протоколів
7
Прикладний
A - Application
Форми взаємодії прикладних процесів
TP, TELNET
6
Відображення
P - Presentation
Перетворення даних
5
Сеансовий
S - Session
Організація та проведення діалогу
SMTP
4
Транспортний
T - Transport
Налагодження наскрізних сполучень
TCP
3
Мережевий
N - Network
Прокладання сполучень між системами
IP
2
Канальний
DL - Data Link
Передавання між суміжними системами
1
Фізичний
PL - Physical Link
Спряження з фізичними середовищами передавання
Ethernet, Token
Ring, Novell
У третьому стовпчику табл.7 наведено англійські скорочені та повні назви рівнів, оскільки вони часто зустрічаються в літературних джерелах, а в четвертому - основні функції протоколів цих рівнів.
Протоколи рівнів 1 - 3 керують фізичною доставкою даних мережею і
їх називають рівнями середовища передавання даних.
- 16 -

Лекція 3. Середовища передавання даних
План
1. Структура ланки передавання даних
2. Ефірне середовище
3. Коаксіальний кабель
4. Волоконно-оптичний кабель
5. Кабель “скручена пара”
6. Плоский кабель
3.1. Структура ланки передавання даних
Канали зв’язку у мережах складаються з ланок передавання даних, які за сучасного рівня розвитку технічних засобів мають наступну структуру
(рис.8):
Засоби керування ланкою
(ЗКЛ)
Пристрій спряження
(MAU -
Media
Access
Unit)
Фізичний канал
Засоби керування ланкою
(ЗКЛ)
Пристрій спряження
(MAU -
Media
Access
Unit)
Завади дані дані дані дані дані дані дані дані
Рис.8. Структура ланки передавання даних
Призначення кожного елементу цієї структури повністю описується його назвою.
Дані ланкою можуть передаватись в обох напрямах.
В залежності від послідовності передавання даних в обох напрямах ланки розрізняють такі режими роботи: симплексний (почерговий) (simplex), напівдуплексний (duplex) та дуплексний (одночасний) (full duplex).
Канал зв’язку складається з ланок передавання даних та каналоуворюючого обладнання, причому у кожному сеансі склад ланок в каналі може бути різним в залежності від обраного маршруту зв’язку.
Канал зв’язку у телекомунікації - одно- або двонаправлений спосіб
передавання даних між двома або більше точками зі спільним
середовищем.
Кожний канал зв’язку організований за принципом часового (time
division) або частотного (frequency division) поділу.
У випадку часового поділу через рівні проміжки часу лінією зв’язку
посилається кадр (фрейм), розділений усередині на фіксоване число
- 17 -

слотів (за кількістю користувачів). Кожному користувачеві
виділяється виділяється фіксований слот усередині кожного кадру.
Частотний поділ полягає у виділенні кожному користувачеві
фіксованої частотної смуги пропускання всередині заданого
діапазону частот.
Основним елементом ланки передавання даних є фізичний канал, характеристики і властивості якого залежать від середовища передавання.
Зараз в комп’ютерних мережах використовують наступні середовища передавання: ефір, мідні проводи, оптичні середовища.
Через ефір здійснюється радіозв’язок і лазерний зв’язок. До проводових середовищ відносяться телефонні проводи і кабелі, спеціалізовані кабелі (коаксіальний, "кручена пара", плаский кабель).
Оптичні середовища передавання представлені різними типами волоконно- оптичних кабелів.
3.2. Ефірне середовище
В залежності від частоти несучого сигналу розрізняють наступні види каналів:

радіоканал
(несуча частота - …). Вартість обладнання - середня.
Швидкість передавання від 20 до 150 Кбіт/с. Підлягає впливові усіх видів завад. Відстань зв’язку визначається радіо-досяжністю.
Використовується в основному в пересувних об’єктах;

інфрачервоний канал
(несуча частота - …). Достатньо дешеве обладнання. Швидкість передавання від 2 до 4 Мбіт/с.
Нечутливий до електромагнітних завад. Відстань зв’язку визначається прямою оптичною видимістю але не перевищує 3 км. Недоліком є недовговічність апаратури;

ультрахвильовий канал (несуча частота - …). Швидкість передавання від 20 до 40 Мбіт/с. Нечутливий до завад. Відстань зв’язку визначається прямою оптичною видимістю і не перевищує 1,5 км;

мікрохвильовий канал (несуча частота - …). Обладнання дуже дороге. Швидкість передавання до 20 Гбіт/с. Відстань зв’язку визначається радіо-досяжністю але не перевищує 20 км.
Недоліком є недосконалість апаратури.


Поділіться з Вашими друзьями:
  1   2


База даних захищена авторським правом ©divovo.in.ua 2017
звернутися до адміністрації

войти | регистрация
    Головна сторінка


загрузить материал