Компютерна мережа

Вступ

Мережа – це два або більше комп’ютери, об’єднані кабелем таким чином, щоб вони могли обмінюватись інформацією.

Комп'ютерна мережа (Network) – це два i більше ПК з'єднаних мiж собою з метою швидкого обміну даними та спільного використання ресурсів. Для реалізації мережі необхідні компоненти двох типів: aпapaтнi та програмні. Апаратна частина забезпечує фізичне з'єднання комп'ютерів.

З'єднання ПК може відбуватись за допомогою кабелю та мережевих адаптерів, або кабелю під'єднаного до портів (пряме кабельне з'єднання), телефонної чи оптоволоконної лінії та модему, або радіозв'язком за допомогою радіомодему.

Програмна частина мережі – це мережева операційна система, що забезпечує роботу ПК, протоколи i прикладні програми, що підтримують роботу в мережі. Комп'ютерні мережі поділяють на:

1. Локальні мережі (LAN - Local Area Network) – з'єднання двох i більше ПК в умовно замкнутому просторові на порівняно невеликих відстанях. Простір не обов'язково повинен бути замкнений в одному приміщенні, адже може бути локальна мережа, що об’єднує декілька досить віддалених будівель. Особливістю локальних мереж є також висока швидкодія при обміні інформацією;

2. Глобальні мережі (WAN - Wide Area Network) – з'єднання окремих мереж, що знаходяться в різних географічних регіонах. Серед глобальних мереж можна відмітити такі, як The Microsoft Network, American Online, CompuServe та ін. На даний час всі глобальні мережі об’єднанні в єдину мережу Internet.

Огляд та конфігурація комп’ютерних мереж

Локальні комп’ютерні мережі

Локальні мережі бувають різних типів. Наприклад, можна виділити в окрему групу мережі організовані за принципами Internet, хоча вони залишаються локальними. Такі мережі називають Internet. Kpiм цього локальні мережі бувають звичайними та з віддаленим доступом. Мережа з віддаленим доступом, це з'єднання, як правило, двох ПК, що переважно знаходяться на досить великій відстані. Один з них може при цьому залишатись учасником іншої локальної мережі. З'єднання може відбуватись або через звичайний кабель або за допомогою модему та телефонної лінії, коли ПК знаходяться на дуже великій відстані. Використовується така мережа для того, щоб віддалений ПК отримав доступ як до даного ПК, так і до всієї локальної мережі, учасником якої може бути цей ПК. Причому, він може використовувати ресурси цього ПК та всієї локальної мережі так, ніби вiн підключений до мережі безпосередньо. Kpiм віддаленого доступу можна використовувати віддалене керування. Воно відрізняється від віддаленого доступу тим, що при віддаленому доступі ПК може користуватись дисками, файлами та папками іншого ПК, aлe програму завантажити з іншого ПК неможливо. При віддаленому керуванні можна навіть завантажити програму, що знаходиться на іншому ПК, або створювати документ, що буде зберігатись на іншому ПК.

Локальні мережі за правами учасників поділяють на:

• однорангові – коли всі ПК, що є учасниками мережі мають приблизно однакові права на користування ресурсами як самої мережі так i інших її учасників. В однорангових мережах жоден ПК не має переваг над іншими в доступі до будь-якого iншогo учасника мережі, до принтерів та інших пристроїв, відданих для загального користування в мережі. Разом з тим вiн не мoжe обмежити права будь-якого іншого, окремо взятого ПК у доступі до своїх ресурсів. Обмеження можна встановити одночасно лише на всі ПК, що є учасниками мережі. Учасниками однорангових мереж можуть бути ПК, на яких встановлено операційні системи DOS, Windows 95, Windows 98, Windows ME. Найбільш поширеними одноранговими мережами є Artisoft LANtastic, LANsmart, Invisible Software NET-3O, Web NOS та iн.

• Працюючі за принципом клієнт-сервер – це мережі, в яких один ПК (сервер) керує доступом до ресурсів мережі та роботою всіх інших, залежних від нього (клієнтів). Термін "клієнт-сервер" характеризує перш за все використання ПК, що з'єднані в локальні мережі або через шлюзи глобальної мережі до головного комп'ютера (mainframe). Клієнти залежать від головного комп'ютера (сервера) i в будь-який момент він може обмежити права довільного клієнта у доступі або навпаки надати йому більші права.

Мережі типу клієнт-сервер бувають:

• з виділеним сервером – це мережі, в яких сервер (Server) використовується лише для керування мережею та зберігання накопичених даних. При цьому сервер не використовується для виконання інших операцій;

• з невиділеним сервером – це мережі, в яких головний комп'ютер (сервер) служить не тільки для керування мережею, але й для роботи з прикладними програмами, як звичайний ПК.

Залежні від серверу ПК називають клієнтами. За ступенем залежності клієнти бувають:

• частково залежні – це ПК-клієнти, що мають свої дискові ресурси. На них знаходиться ОС, які самостійно завантажуються i ціПК можуть працювати незалежно від сервера. Такі клієнти мають назву робочі станції (Workstation).

• повністю залежні – це комп'ютери, які, як правило, не мають своїх дискових ресурсів, a використовують для зберігання даних частину ресурсів сервера, з якого вони завантажуються. Їх називають терміналами (Terminal). Термінал не має своїх дисків, i тому завантажуватись йому доводиться з вінчестера сервера. Проте не кожен комп'ютер може бути терміналом, для цього необхідно, щоб на ньому був встановлений спеціальний BIOS, який підтримує технологію так званого віддаленого завантаження (Remote Boot), а мережева плата обладнана мікросхемою NetBIOS.

В ролі клієнта переважно використовують звичайні ПК без особливих вимог до їх апаратного забезпечення. Вони можуть керуватись ОС DOS, Windows 95, Windows 98, Windows ME, Windows NT Workstation, Windows 2000 Proffesional, OS/2, MacOS та iн. Якщо ОС клієнта багатозадачна, то клієнт, як правило, поряд із основною функцією може виконувати функції сервера для групи інших клієнтів, наприклад, для віддаленого доступу.

В ролі сервера переважно використовують більш потужні комп'ютери з високими характеристиками апаратного забезпечення. Для досить великих мереж - використовують комп'ютери на ocновi мультипроцесорних 64-розрядних архітектур. Операційною системою на серверні може бути UNIX, Linux, Windows NT Server, Windows 2000 Server та iн. Windows 98/ME не має засобів для використання її в ролі ОС сервера (за винятком можливостей віддаленого доступу).

Локальні мережі також класифікують за топологією (topology), яка описує структуру мережі. Дві складові частини поняття "топологія": фізична топологія, яка визначає розміщення зв’язків між мереживими пристроями та логічна топологія, що описує метод доступу цих пристроїв до фізичного зв’язку.

Існують такі типи фізичної топології:

1. Топологія "спільна шина" (Bus) передбачає використання одного кабеля, до якого підключені всі комп’ютери мережі. Топологія "спільна шина" має низьку надійність, оскільки у випадку обриву кабеля порушується працездатність всієї мережі. З’єднання по цій топології не вимагає використання комунікаційних пристроїв і дозволяє зекономити кошти. При використанні топології "спільна шина" без додаткових пристроїв, у мережу можна з’єднати до 30 компютерів при сумарній довжині кабеля не більш 185 метрів.

2. Топологія "зірка" (Star). За цією топологією кожен комп’ютер за допомогою мереженого адаптера під'єднується окремим кабелем до об’єднуючого пристрою, в ролі якого може бути концентратора (hub) або комутатор (Switch). на відміну від попередньої топології "зірка" має високу надійність, оскільки при обриві мережевого кабеля від’єднаним від мережі буде лише один ПК.

3. Топологія "розширена зірка" (Extended Star). Утворюється при об єднанні декількох сегментів мережі, кожен з яких організовано за топологією "зірка". Між сегментний зв'язок здійснюється між концентраторами та комутаторами, один з яких є центральним.

4. Деревовидна (Tree) або ієрархічна (Hierarchical) топологія. Подібна до топології Extended Star але відрізняється тим, що не всі сегменти під’єднані до центрального концентратора чи комутатора, утворюючи окремі гілки дерева.

5. Топологія "кільце" (Ring). Дана топологія утворює замкнуте кільце, де кожен з пристроїв безпосередньо з’єднаний з двома сусідніми.

6. Топологія "подвійне кільце" (Dual Ring) відрізняється від попередньої тим, що фізичне з’єднання утворює два кільця і кожен комп’ютер під’єднаний відразу до двох кілець. Це забезпечує високу надійність, гнучкість в експлуатації і обслуговуванні.

7. Завершена топологія (Complete, Mesh) характеризується тим, що кожен мережeвий пристрій має безпосередні зв’язки із всіма іншими пристроями.

8. Нерегульована топологія (Irregalar) немає чітко визначених правил, за якими з’єднуються мережеві пристрої.

9. Комірчата (cells) топологія. Кожен комп’ютер з’єднано з іншими, переважно за допомогою радіо модемів, які входять в зону дії його зв’язку.

Примітка: Найбільш поширені на даний час топології: "спільна шина", "зірка" (у всіх її варіантах), "кільце" і "подвійне кільце".

Мережеві пристрої та середовища передачі даних

Дані в комп'ютерних мережах можна передавати через мережеві кабелі, за допомогою радіозв'язку або світлових променів. В переважній більшості мереж використовують мepeжeвi кабелі. В даний час практично використовують три типи кабелів: коаксіальний, скручена пара та оптоволоконний.

Коаксіальний кабель (coaxial cable) це двонаправлена лінія зв'язку, в якій один провідник (центральний) знаходиться всередині іншого i ізольований від нього. Центральним провідником є міцний провід, a зовнішнім може бути переплетення багатьох тонких провідників або фольга. Для досягнення максимального рівня сигналу i збільшення реального значення швидкості передачі інформації, poміp сегменту кабеля між двома ПК повинен бути кратним довжині хвилі сигналу, що передається.

Коаксіальний кабель є двох типів: "тонкий" кабель RJ-58 з діаметром приблизно 5мм i "товстий" з діаметром близько одного сантиметра. Обидва кабелі використовують для побудови мереж з фізичною топологією "спілна шина".

Скручена пара (twisted pair) це середовище передачі інформації виконане у вигляді декількох пар скручених провідників, кожен з яких електрично ізольований від інших i вci вони разом поміщені в єдину ізольовану оболонку. Скручена пара провідників може бути неекранована (UTP - Unshielded Twisted Pair), яка є більш економічною i екранована (STP - Shielded Twisted Pair), в якій вci пари захищені алюмінієвим екраном від зовнішніх електромагнітних полів.

Кабелі "скручена пара" в основному використовують для побудови мереж з фізичною топологією "зірка", "розширена зipкa" i деревовидною. Причому максимальна відстань між комп'ютером i мережевими пристроями може становити 100 метрів з врахуванням довжини з’єднувальних кабелів.

Оптичне волокно (Fiber Optic) – найбільш перспективне середовище передачі іформаії, що забезпечує швидкість декілька Гбіт/с. В ролі елементу, що передає іформацію, використовують оптичне волокно (світловід), яке являє собою тонку скляну (або пластикову) нитку, що поміщена в гнучку оболонку. Інформація по оптоволоконному кабелю передається за допомогою світлових променів. Розрізняють два основних типи оптичного волокна: одномодове (Single Mode) i багатомодове (Multimode mode).

Обов'язковим компонентом комп'ютера, який під'єднаний до мepeжi, є мережева плата (адаптер) – NIC (Network Interface Card). Мережевий адаптер (Network Adapter) – це електронна плата, що вставляється в слоти розширення материнської плати i забезпечує під'єднання до мережевого кабеля. Основна функція мережевого адаптера – перетворення двійкових даних в сигнали, які придатні для передачі по певному типу мережевого кабелю.

Мережеві адаптери є багатьох типів, які відрізняються інтерфейсами, типами використовуваних кабелів, сумісністю з певними операційними системами.

Встановлення прав доступу до ресурсів

Для задання схеми керування доступ необхідно викликати вікно Network (Сеть). Для цього можна використати два способи. Перший – в Start-меню вибрати пункт Settings (Настройка), а в ньому Control Panel (Панель управления) і в панелі керування вибрати піктограму Network (Сеть). Другий спосіб – в контекстному меню My Network Places (Мое сетевое окружение) вибрати команду Properties (Свойства). Незалежно від способу відкривається вікно, в якому потрібно перейти в третю закладку Access Control (Управление доступом). Ця закладка містить дві опції: Share-level access control (На уровне ресурсов) – всановлює керування доступом на рівні ресурсів та User-level access control (На уровне пользователя) – на рівні користувача.

У випадку, коли користувач постійно, або досить часто працює з диском (папкою), що знаходиться на віддаленому комп’ютері , зручно зробити так, щоб він звертався до нього, як до власного локального. Для виконання цієї операції можна скористатись одним з двох способів:

1. У вікні My Network (Мое сетевое окружение) чи Explorer (Проводник) необхідно вибрати потрібний ресурс з віддаленого комп’ютера і в його контекстному меню вибрати команду Map Network Drive (Подключить сетевой диск). Цю ж команду, при роботі в Explorer, можна вибрати з пункту меню Tools (Сервис). При цьому відкривається вікно. в полі Drive (Диск) потрібно вибрати літеру для даного ресурсу. За цією літерою буде проходити звертання до цього ресурсу з будь-якої прикладної програми. В полі Path (Путь) виводиться шлях до даного ресурсу за стандартом UNC, причому відредагувати його неможливо. В даному вікні є також опція Reconnect on Logon (Автоматически подключать при входе в систему), яка виконуватиме процедуру автоматичного під’єднання мережевого диску при кожному наступному завантаженні Windows.