Комп'ютерні мережі та комунікації

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського

Кафедра інформаційно-управляючих систем

Контрольна робота

Комп'ютерні мережі та комунікації

Виконав студент групи ДЗ-14-1з

Удовенко О.С.

Перевірив :

Самойлов Андрій Миколайович

Кременчук 2015

Вступ

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.

Комп'ютерна мережа - це сукупність комп'ютерів і телекомунікаційного устаткування, що забезпечує інформаційний обмін комп'ютерів у мережі. Основне призначення комп'ютерних мереж - забезпечення доступу до розподілених ресурсів. Телекомунікації (грец. tele - далеко, удалину, і лат. communicatio - спілкування) - це передача на відстань і прийом будь-якої інформації (звуку, зображення, даних, тексту) різними електромагнітними системами (кабельним і волоконно-оптичним каналом, радіоканалом і іншими проводовими і безпроводовими каналами зв'язку).

Тепер дуже важко уявити наше життя без комп'ютерних мереж та комунікацій, и, багато що залежить від них.

1. Утворення віртуального каналу передачі даних

Техніка віртуальних каналів, яка використовується у всіх територіальних мережах з комутацією пакетів, крім TCP/IP, полягає в наступному.

Перш ніж пакет буде переданий через мережу, необхідно встановити віртуальне з'єднання між абонентами мережі -- терміналами, маршрутизаторами чи комп'ютерами. Існують два типи віртуальних з'єднань -- віртуальний канал, що комутується (Switched Virtual Circuit, SVC) і постійний віртуальний канал (Permanent Virtual Circuit, РVС). При створенні віртуального каналу, що комутується, комутатори мережі настроюються на передачу пакетів динамічно, по запиті абонента, а створення постійного віртуального каналу відбувається заздалегідь, причому комутатори настроюються вручну адміністратором мережі, можливо, із залученням централізованої системи керування мережею.

Зміст створення віртуального каналу полягає в тому, що маршрутизація пакетів між комутаторами мережі на основі таблиць маршрутизації відбувається тільки один раз -- при створенні віртуального каналу (мається на увазі створення віртуального каналу, що комутується, оскільки створення постійного віртуального каналу здійснюється вручну і не вимагає передачі пакетів по мережі). Після створення віртуального каналу передача пакетів комутаторами відбувається на основі так званих номерів чи ідентифікаторів віртуальних каналів (Virtual Channel Identifier, VCI). Кожному віртуальному каналу присвоюється значення VCI на етапі створення віртуального каналу, причому це значення має не глобальний характер, як адреса абонента, а локальний -- кожен комутатор самостійно нумерує новий віртуальний канал. Крім нумерації віртуального каналу, кожен комутатор при створенні цього каналу автоматично настроює так звані таблиці комутації портів -- ці таблиці описують, на який порт потрібно передати пакет, що прийшов, якщо він має визначений номер VCI. Так що після прокладки віртуального каналу через мережу комутатори більше не використовують для пакетів цього з'єднання таблицю маршрутизації, а передають пакети на основі номерів VCI невеликої розрядності. Самі таблиці комутації портів також включають звичайно менше записів, чим таблиці маршрутизації, тому що зберігають дані тільки про діючі на даний момент з'єднання, що проходять через даний порт.

2. Мережеве комунікаційне обладнання: хаб, комутатор. Їх функціональні можливості

Мережемве обламднання - пристрої, необхідні для роботи комп'ютерної мережі, наприклад: маршрутизатор,комутатор, концентратор, патч-панель та ін. Також існує активне та пасивне мережеве обладнання.

2.1 Хаб або мережевий концентратор

Працює на фізичному рівні мережевих протоколів - розмножує дані, що надходять на один порт з усіх інших. Саме побудова мереж за допомогою хабів і було джерелом можливості сніффінга - підслуховування даних, переданих іншим користувачем. Принцип сніфінга простий - мережева карта переводиться в режим слухання всіх пакетів, що приходять на комп'ютер , а не тільки призначених для нього.

2.2 Мережеві комутатори

Вони зараз широко поширені. Працюють на канальному рівні мережевих протоколів записують MAC-адреси приєднаних комп'ютерів-деякі ідентифікатори мережевих карт - і далі переправляє пакет тільки на той комп'ютер , чия MAC-адреса написана в пакеті. Перехід на свічі ліквідує проблему сніфінгу, крім того істотно знижує навантаження на лінії. Свіч може мати виділений порт, так званий UpLink, призначений для відправки пакетів, що не знайшли адресата в локальній мережі . Найбільш поширені, керовані світчі , дозволяють до себе приєднатися - для початку через спеціальний порт (не мережевий) і налаштовувати його з комп'ютера. Далі світч можна задати IP-адресу і надалі керувати ним по мережі. Незважаючи на наявність IP-адреси, світч залишається прозорим для мережевого рівня - наприклад, його неможливо виявити при трасуванні.

3. Стек протоколів TCP/IP. Протоколи які входить до стеку, їх функціональне призначення

Взаємодія комп'ютерів в мережах відбувається відповідно до певних правил обміну повідомленнями та їх форматами, тобто відповідно до певних протоколів. Ієрархічно організовану сукупність протоколів, що вирішують завдання взаємодії вузлів мережі, називають стеком комунікаційних протоколів.

Існує достатньо багато стеків протоколів, що широко використовуються в мережах. Це і стеки за міжнародними чи національними стандартами, і фірмові стеки, що набули поширення завдяки поширеності устаткування тієї або іншої фірми. Прикладами популярних стеків протоколів є стек TCP/IP, що використовується в мережі Інтернет і в багатьох мережах на основі операційної системи UNIX.

TCP/IP було розроблено за ініціативою Міністерства оборони США у 80-их роках для зв'язку експериментальної мережі ARPAnet з іншими мережами. Його було розроблено як набір загальних протоколів для різнорідного обчислювального середовища. TCP/IP отримав свою назву за назвами популярних протоколів TCP і IP.

Великий внесок в розвиток стека TCP/IP внесли дослідники з університету Берклі, які реалізували протоколи стека в своїй версії операційної системи UNIX. В подальшому, популярність цієї операційної системи привела до широкого поширення протоколів TCP, IP та інших протоколів стека. Сьогодні він використовується для зв'язку комп'ютерів мережі Інтернет та в численних обчислювальних мережах.

Основними протоколами стеку є протоколи TCP і IP. Ці протоколи в термінології моделі OSI відносяться до мережного і транспортного рівнів відповідно. IP забезпечує просування пакету по складній мережі, а ТСР гарантує надійність його доставки.

На нижньому рівні TCP/IP підтримує популярні стандарти фізичного і канального рівнів.

Стек TCP/IP використовується вже багато років в мережах підприємств і організацій різних країн, і за ці роки увібрав в себе велику кількість протоколів прикладного рівня. До них відносяться добре відомі протоколи, як протокол HTTP для служби WWW, протокол пересилання файлів FTP, протокол емуляції терміналу TELNET, поштовий протокол SMTP, що використовується в електронній пошті мережі Інтернет та багато інших.

За рахунок стрімкого зростання популярності стека TCP/IP вже практично витісняється з світу комутаційних протоколів безперечний лідер минулих років - стек IPX/SPX компанії Novell.

Існує велика кількість локальних, корпоративних і територіальних мереж, що безпосередньо не є частинами Інтернет, але і вони використовують протоколи ТСР/IР. Щоб відрізняти їх від Інтернет ці мережі називають мережами ТСР/IР або просто IР-мережами.

Оскільки стек ТСР/IР спочатку створювався для глобальної мережі Інтернет, він має багато особливостей, що надають йому перевагу перед іншими протоколами, коли мова заходить про розбудову мереж, що містять глобальні зв'язки.

Зокрема, дуже корисною властивістю є його здатність фрагментувати пакети. Дійсно, велика складена мережа часто складається з мереж, що побудовані за абсолютно різними принципами. В кожній з цих мереж може бути встановлена власна величина максимальної довжини одиниці переданих даних (кадру). В такому разі при переході з однієї мережі, що має велику максимальну довжину кадру, в мережу з меншою максимальною довжиною кадру може виникнути необхідність розділення переданого кадру на кілька частин. Протокол IР стека ТСР/IР ефективно вирішує цю задачу.

Іншою особливістю технології ТСР/IР є гнучка система адресації, що дозволяє простіше у порівнянні з іншими протоколами аналогічного призначення включати в інтрамережу мережі інших технологій. Ця властивість значно сприяє застосуванню стека ТСР/IР для розбудови великих гетерогенних мереж.

Проте, за отримані переваги треба платити, і платою тут виявляються високі вимоги до ресурсів і складність адміністрування IР-мереж. Могутні функціональні можливості протоколів стека ТСР/IР вимагають для своєї реалізації високих обчислювальних витрат.

На сьогодні ТСР/IР є популярним стеком протоколів, що використовується як в глобальних, так і локальних мережах.

4. Ip - адресація та імена об'єктів в мережі Internet

Адреси потрібні для ідентифікації об'єктів, які можуть цікавити користувача в мережі. Найчастіше такими об'єктами є вузли мережі (сайти), поштові скриньки, файли, Web-сторінки. Для кожного з них існує свій формат адреси. Однак, оскільки об'єкти зосереджено у вузлах мережі, в їхніх ідентифікаторах обов'язково присутня адреса вузла.

Для ідентифікації вузлів і маршрутизації пакетів служить IP-адреса. IP-адреса - це чотирибайтне число, перших два байти якого визначають адресу підмережі, а два інших - адресу вузла в ній. За допомогою IP-адреси можна ідентифікувати більш як 4 млрд. вузлів. На практиці ж через особливості адресації до деяких типів локальних мереж кількість можливих адрес становить понад 2 млрд. Для користувача працювати з числовим зображенням IP-адреси незручно, тому йому пропонується більш проста логічна система доменних імен DNS (Domain Name System) - послідовність імен, сполучених крапками, наприклад, microsoft.com, rambler.ru, itl.net.ua, lviv.ua і т.д.

Домен - група вузлів, об'єднаних за деякою ознакою (наприклад, вузли навчальних закладів, вузли якої-небудь країни, вузли однієї організації і т. д.). Система доменів має ієрархічну деревоподібну структуру, тобто кожний домен проміжного рівня містить групу інших доменів. Кореневий домен є умовним, на верхньому рівні можуть бути розташовані початкові (територіальні) домени різних країн. Ім'я вузла (машини) становить нижній рівень доменного імені та позначається крайнім лівим доменом (рис. 1).

Наведемо доменні імена деяких країн та організацій: us- США, au- Австралія, fr- Франція, са- Канада, jp- Японія, ru- Росія, uа- Україна, de- Німеччина, com- комерційні організація, edu - навчальні заклади, gov - урядові установи, net - постачальники мережних послуг, org - неприбуткові організації. Слід зазначити, що IP та DNS - різні форми запису адреси одного й того самого мережного комп'ютера. Для переведення доменних імен у IP-адресу служить сервіс DNS.

Для ідентифікації ресурсів мережі (файлів, Web-сторінок) використовується адреса URL (Uniform Resource Locator - уніфікований покажчик ресурсу), яка складається з трьох частин:

зазначення сервісу, що забезпечує доступ до ресурсу (як правило, це ім'я протоколу). Після імені йдуть двокрапка: і два знаки / (коса риска): http://... ;

зазначення DNS імені комп'ютера: http://www.itl.net.ua... ;

зазначення повного шляху доступу до файлу на даному комп'ютері: http://www.itl.net.ua/Faes/Arcbiv/pagel.html

Як роздільник у повному імені використовується знак /. Вводячи ім'я, потрібно точно дотримувати регістр символів, оскільки в Internet малі та великі літери вважаються різними. В електронній пошті адреса складається з імені одержувача (поштової скриньки), знака "@" та доменної адреси поштового сервера (локальної мережі), до якого приєднано одержувача. Наприклад: kovalenko@polynet.lviv.ua .

5. Ієрархія IP адрес, класи мереж, маска підмережі

Першим обов'язковим параметром у властивостях протоколу TCP/IP будь-якого комп'ютера є наявність його IP-адреси.

IP-адреса - це унікальна 32-розрядна послідовність двійкових цифр, за допомогою якої комп'ютер однозначно ідентифікується в IP-мережі.

Багато країн, які активно розвиваються у технічному відношенні (Китай, Японія, Корея та ін.) починають відчувати дефіцит IP-адрес, що ідентифікують не тільки комп'ютери, але й інші пристрої з функціями доступу в Інтернет. Прийнятий зараз 32-бітовий стандарт забезпечує кількість IP-адрес, яка дорівнює майже 4,3 млрд., але їх більша частина закріплена за США (близько 70%), Канадою та європейськими країнами, а от, наприклад, КНР отримала їх всього 22 млн., що для них є недостатнім.

Для зручності роботи з IP-адресами 32-розрядну послідовність зазвичай поділяють на 4 частини по 8 бітів (на октети), кожен октет переводять у десяткове число і при записі поділяють ці числа крапками. У такому вигляді (це подання називається "десяткові числа з крапками", або, англійською, "dotted-decimal notation") IP-адреси займають набагато менше місця і набагато легше запам'ятовуються (табл. 1).

Проте однієї тільки IP-адреси комп'ютеру для роботи в мережі TCP/IP недостатньо. Другим обов'язковим параметром, без якого протокол TCP/IP працювати не буде, є наявність маски підмережі.

Маска підмережі - це 32-розрядне число, яке складається з одиниць, які йдуть спочатку, та з нулів, які йдуть наприкінці, наприклад (в десятковому поданні) 255.255.255.0 або 255.255.240.0.

Маска підмережі відіграє винятково важливу роль в IP-адресації і маршрутизації. Мережа може бути неоднорідною (гетерогенною), тобто складатися з фрагментів різної топології та різнотипних технічних засобів. Для правильної взаємодії в такій мережі кожен учасник повинен вміти визначати, які IP-адреси належать його локальній мережі, а які - є віддаленим мережами.

Тут і використовується маска підмережі, за допомогою якої здійснюється поділ будь-якої IP-адреси на дві частини: ідентифікатор мережі (Net ID) та ідентифікатор вузла (Host ID). Такий поділ виконується дуже просто: там, де в масці підмережі стоять одиниці, знаходиться ідентифікатор мережі, а де стоять нулі - ідентифікатор вузла.

Наприклад, у IP-адресі 192.168.5.200 при використанні маски підмережі 255.255.255.0 ідентифікатором мережі буде число 192.168.5.0, а ідентифікатором вузла - число 200. Варто нам змінити маску підмережі, скажімо, на число 255.255.0.0, як і ідентифікатор вузла, і ідентифікатор мережі зміняться на 192.168.0.0 і 5.200, відповідно, і в залежності від цього інакше буде вести себе комп'ютер під час відправлення IP-пакетів.

5.1 Класи мереж

З метою отримання можливості опису мереж різного розміру та по-легшити їх класифікацію, IP-адреси було розділено на групи, які називають класами. Така схема адресації називається класовою. Кожна повна 32-бітна IP-адреса поділяється на дві частини, що описують мережу та вузол. Біт або послідовність бітів на початку кожної адреси задають її клас (рис. 1.2). Є п'ять класів IP-адрес .

Адреса класу А призначена для дуже великих мереж. В ній використовується тільки перший октет як ідентифікатор мережі. Три октети, що залишились, ідентифікують адресу вузлів. Перший біт в адресі класу А завжди нульовий. Враховуючи це, найменше допустиме число буде рівне 00000000 (десятковий 0), а найбільше - 01111111 (десяткове число 127). Варто відзначити, що обидва номери 0 та 127 є зарезервованими і не можуть бути використані як мережеві адреси. Будь-які адреси, що починаються з числа в діапазоні від 1 до 126 в першому октеті є адресами класу А. Мереж класу А небагато, але кількість вузлів у них може досягати 224 - 2 = = 16 777 214 вузлів (два номери ідентифікують номера мережі та широкомовну адресу).

Мережа з номером 127.0.0.0 не може бути присвоєна мережі, оскільки зарезервована для зворотного петлевого (loopback) тестування (маршрутизатори або локальні вузли можуть використовувати його для передавання пакетів самим собі).

Рисунок 1.2 - Структура IP-адрес різних класів

Адреса класу B використовується для мереж середнього та великого розмірів. В IP-адресі класу B два перших октети використовується для мережевої адреси, а два других являють собою адресу вузла.

Перші два біти першого октета завжди приймають значення „1” і „0”, шість бітів, що залишились, можуть містити будь-які комбінації нулів та одиниць. Таким чином, найменше число, яке може бути використане для адрес цього класу рівне 10000000 (десяткове 128), і найбільше - 10111111 (десяткове значення рівне 191). Будь-які адреси, що містять в першому октеті числа від 128 до 191, є адресами класу В. Мережа класу В може містити максимум 216 - 2 = 65 534 вузлів.

Адреси класу С - це найчастіше використовувані адреси, призначені для використання в малих мережах. Адреса даного класу починається з двійкової комбінації 110. Отже, найменше доступне число - 11000000 (десяткове 192), а найбільше - 1101111 (десяткове значення 223). Якщо адреса в першому октеті містить числа від 192 до 223, значить він на-лежить до класу С. Максимальна кількість вузлів у мережі - 28 - 2 = 254.

Адреси класу D були створені для реалізації в IP-адресах механізму багатоадресної розсилки. Багатоадресною або груповою адресою (multicast address) називається унікальна мережева адреса, що використовується для відправлення пакетів певним групам мережевих пристроїв. Таким чином, одна мережева станція може передавати один потік даних декільком отримувачам.

Діапазон адрес класу D, які називають багатоадресними IP-адресами також певним чином обмежений. Перші чотири біти такої адреси є 1110, тому перший октет адрес цього класу може приймати значення від 11100000 до 11101111 або в десятковому записі від 224 до 239.

Адреси класу Е також були описані в стандартах та виділені в окремий блок. Однак вони були зарезервовані проблемною групою проектування Internet (Internet Engineering Task Force - IETF) для власних дослідницьких потреб і не використовувались в мережі Internet. Перші чотири біти адрес класу Е завжди одиничні. Значення першого октета знаходиться в діапазоні від 11110000 до 11111111 або від 240 до 255 - в десятковому вигляді.

комп'ютерний локальний віртуальний мережевий

Висновок

Комп'ютерна мережа -- це сукупність комп'ютерів, кабелів, мережевих адаптерів, вони об'єднані технічними засобами передавання інформації і працюють під керуванням мережної операційної системи та прикладного програмного забезпечення.

За допомогою ПК, об'єднаних у локальну мережу, розв'язуються такі задачі:

розділення файлів;

передавання файлів;

доступ до інформації та файлів;

розділення прикладних программ;

одночасне введення даних у прикладні програми;

розподіл принтера;

електронна пошта;

глобальна мережа може включати інші глобальні мережі, локальні мережі, окремі віддалені комп'ютери.

Список використаної літератури

1. Сучасні комп'ютерні технології / за ред.. Швиденко М.З., Л.: ННЦ “Інститут аграрної економіки”. - 2007. - 705 с.

2. Швиденко М.З., Матус Ю.В.. Комп'ютерні мережні технології. / Навч.-метод. посібник. - Київ. - ТОВ “Авета”, - 2008.

3. Швиденко М.З., Матус Ю.В.. Технології комп'ютерних мереж. / Навч.-метод. посібник., Київ - Видавництво ООО “Береста”, - 2007.

4. Бірюков М.Л., Стеклов В.К., Костік Б.Я. Транспортні мережі телекомунікацій: Системи мультиплексування: Підручник для студентів вищ. техн. закладів; За ред. В.К. Стеклова. - К.: Техніка, 2005. - 312 с.

5. Буров Є.В.. Комп'ютерні мережі. / 2-е вид., оновл. і доп. - Львів -Бак, 2003.

6. Теоретичні основи завадостійкого кодування. Частина1: Підручник/ П.Ф.Олексенко, В.В.Коваль, Г.М.Розорінов, Г.О.Сукач. - К.: Наукова думка. - 2010. - 192 с.

7. Цифрова обробка аудіо- та відеоінформації у мультимедійних системах: Навчальний посібник / О.В. Дробик, В.В. Кідалов, В.В. Коваль, Б.Я. Костік, В.С. Лазебний, Г.М. Розорінов, Г.О. Сукач. - К.: Наукова думка, 2011. - 190с.

8. Габассов Ю.В.. “Internet 2000”. / С.-П.: BHV, 1999.

9. Теоретичні основи завадостійкого кодування. Частина 2: Підручник/ П.Ф.Олексенко, В.В.Коваль, Г.М.Розорінов, Г.О.Сукач. - К.: Наукова думка. - 2011. - 284 с.

10. Кристо Андерсон, Марк Минаси.. “Локальные сети”. / К.: ВЕК, 1999.

11. Пол Гистер. “Навигатор Internet”. / М.: “Джон Уайли єнд Санз”, 1994.

12. Питер Кент. “Internet : следующий шаг”. / М.: Компьютер, 1996. 13. Максим Кульгин. “Технологии корпоративных сетей”. / С.-П.: Питер, 1999.

Размещено на Allbest.ru