Основні поняття комп'ютерних мереж

Комп’ютерні мережі є одним з основних видів телекомунікацій. Комп’ютерна мережа - це сукуп­ність каналів передавання даних і/або засобів комунікації, які з’єднують окремі ЕОМ і дають змогу вико­ристовувати спільні програмні й технічні засоби для організації зв’язку.

Основним призначенням комп’ютерних мереж є: обмін даними; розподіл ресурсів - спільне вико­ристання обчислювальних потужностей (ресурсів процесора), периферійних пристроїв (принтерів, графі­чних пристроїв); розподіл даних і програмних засобів.

Існування та функціонування мереж визначається протоколами і стандартами.

Протокол - це сукупність правил (визначень, домовленостей), які регламентують формат і проце­дури обміну інформацією між двома або більшою кількістю незалежних пристроїв чи процесів.

Створення протоколів диктується необхідністю організації повноцінної взаємодії технічних і програмних засобів різних вузлів мережі. З’єднати два комп’ютери кабелем - цього ще замало, аби забезпечити комуніка­ції: кожен учасник зв’язку надсилатиме повідомлення, які не будуть зрозумілі одержувачам. Такий процес мо­жна порівняти із засіданням, де немає головуючого і всі учасники говорять водночас, та до того ж різними мовами без перекладача. Із цього погляду, протокол, затверджений як стандарт, містить правила, дотриму­ватись яких неодмінно мають розробники мережного технічного та програмного забезпечення.

Роботи зі стандартизації провадять як національні, так і міжнародні організації. Серед найбільш впливових можна назвати такі: Міжнародна організація зі стандартизації, Міжнародний союз з телекому­нікацій, Європейська асоціація виробників комп’ютерів, Американський інститут національних стандартів, інститут інженерів з електроніки і радіоелектроніки.

Класифікація комп’ютерних мереж

Сьогодні у світі налічуються сотні тисяч обчислювальних мереж. Загальноприйнятої стійкої класи­фікації мереж не існує, тому розглянемо класифікацію за найважливішими та найчастіше використовува­ними ознаками.

За розмірами розрізняють локальні та глобальні мережі. Локальна обчислювальна мережа (ЛОМ), як правило, зв’язує не більше сотні вузлів в одній локальній зоні (не більше 10 км). Глобальна мережа може охоплювати територію регіону, держави чи кількох країн, з’єднувати як окремі ЕОМ, так і локальні мережі (більше 1000 км). Проміжним класом є корпоративні (муніципальні) мережі - будь-який із перерахованих вище видів, однак апаратура, програмне забезпечення, канали зв’язку та право доступу до них належать конкретній організації.

Усі пристрої мережі можна розділити на три великі функціональні групи: робочі станції (РС); сер­вери мережі (СМ); комунікаційні вузли (КВ).

РС - це, як правило, звичайний комп’ютер мережі із своєю операційною системою, однак такому ПК доступні загальні ресурси системи. СМ - це більш потужний мережевий ПК із своєю операційною системою, який виконує загальні для певних користувачів дії: створення, зберігання, копіювання та доступ до даних (наприклад, файловий сервер, сервер баз даних, сервер прикладних програм тощо).

До КВ належать: повторювач (repeater) - пристрій для регенерації сигналу; міст або комутатор (bridge or switch) - пристрії для розв’язки сегментів мережі для можливості одночасного надійного обміну даними між кількома РС; маршрутизатор (router) - пристрій для оптимального з’єднання різних мереж, які мають один протокол обміну; шлюз (gateway) - пристрій або окремий ПК для організації обміну даними між мережами з різними протоколами обміну, концентратор (hub) - центральний з’єднувальний пристрій, до якого підключаються всі кабелі мережі. Hub отримує дані, які надсилає той чи інший комп’ютер мережі, та передає їх у мережу.

За типом з’єднуваних ЕОМ розрізняють однорідні та неоднорідні мережі. Вузли ЛОМ здебільшого комплектуються однотипним апаратним і програмним забезпеченням, що практично неможливо забезпе­чити у глобальних мережах.

Проблема визначення рангів тісно пов'язана з вибором способу організації оброблення інфор­мації.

У розподіленій мережі всі вузли виконують подібні між собою функції, причому кожний окремий вузол може використовувати ресурси інших вузлів і надавати у спільне використання свої ресурси.

Централізовані мережі (із хост-машиною) складаються з особливо надійного й потужного центра­льною вузла та неінтелектуальних терміналів. На центральному вузлі здійснюється обробка даних, вико­нуються функції керування мережею (діагностування, збирання статистики тощо), установлюється зв'язок з іншими мережами.

Проміжне місце між централізованими і розподіленими мережами посідають мережі із серверами. Сервер - це потужний комп'ютер, призначений для виконання певних завдань за допомогою відповідного ПЗ. Решта машин у мережі, які звертаються до послуг сервера, називаються клієнтськими (клієнтами), інша назва - робочі станції.

Залежно від виконуваних завдань розрізняють:

- принт-сервер (сервер друку) - активний мережний пристрій (комп'ютер), який дає змогу під'єд- нувати кілька принтерів для створення єдиного вузла друку та сортування документів у разі великого документообігу.

- файл-сервер (файловий сервер) - центральний вузол мережі, на якому зберігаються файли да­них, доступні всім користувачам. Файл-сервер не бере участі у виконанні додатків - файл (або його частина) передається на робочу станцію, а після оброблення дані копіюються на файл-сервер. Він може не лише виконувати основні функції, а й бути засобом для спільного використання периферійних пристроїв.

- клієнт-сервер - це спосіб не стільки організації мережі, скільки логічного подання й обробки інформації, згідно з яким сервери виконують оброблення даних, а клієнтські машини - функції форму­вання запитів, відображення результатів та їх обробки.

Залежно від фізичного середовища передавання даних розрізняють мережі на основі витої пари, коаксіального кабелю, оптоволоконного кабелю, радіозв'язку, супутникового зв'язку.

За способом використання каналу передавання даних розрізняють мережі з комутацією каналів і мережі з комутацією пакетів. Комутація каналів - це процес з'єднання двох або більшої кількості станцій з монопольним використанням каналу до його роз'єднання. У разі комутації пакетів повідомлення розби­вається на частини - пакети, канал зайнятий тільки на час пересилання окремого пакета, після чого зві­льняється для передавання інших пакетів.

Іншою важливою характеристикою мережі є її топологія - конфігурація з'єднання елементів. Від топології мережі багато в чому залежать такі її характеристики, як надійність, продуктивність тощо. Най­простішим способом організації мережі є безпосереднє з'єднання всіх вузлів, які мають взаємодіяти, за допомогою ліній зв'язку від пристрою до пристрою. Таку мережу називають повнозв'язаною.

У мережі з топологією у вигляді зірки центральний вузол (концентратор) має зв'язки з робочими станціями, не зв'язаними між собою безпосередньо. Уся інформація між периферійними робочими міс­цями проходить через центральний вузол. Пропускна здатність і продуктивність мережі визначаються потужністю центрального вузла, який є найбільш уразливим місцем мережі.

У випадку кільцевої топології кожен вузол мережі має зв'язок з двома і тільки з двома іншими вузлами - перша робоча станція зв'язана з другою, друга з третьою і т. д., остання робоча станція зв'язана з першою. Якщо мережа не замкнена у коло, в ній є тільки два прикінцеві вузли і довільна кількість про­міжних, а між будь-якими двома вузлами є лише один шлях, то таку мережу називають лінійною.

Шинна топологія передбачає наявність комунікаційної лінії, доступної для всіх робочих станцій, які до неї під'єднано.

Окремо розглядають клас чарункових мереж, які містять принаймні два вузли, між якими є два чи більше шляхів.

Поряд із названими топологіями мереж застосовуються і комбіновані. Одним із прикладів є дере­воподібна топологія, яку можна розглядати як розвиток шинної топології - за допомогою спеціальних пристроїв об'єднуються кілька шин, або топології типу «зірка» - один чи кілька термінальних вузлів мо­жуть бути концентраторами іншої мережі.

Мережі також можна класифікувати за операційними системами, які забезпечують їх функціону­вання. До найпоширеніших мережних операційних систем належать Microsoft Windows NT, Novell NetWare, LAntastic, FreeBSD.

Відповідно до Закону України «Про Національну систему конфіденційного зв'язку» від 10 сі­чня 2002 р. № 2919-III (чинна редакція 27 березня 2014 р.) терміни вживаються в такому значенні:

- спеціальна телекомунікаційна система (мережа) - телекомунікаційна система (мережа), приз­начена для обміну інформацією з обмеженим доступом;

- спеціальна телекомунікаційна система (мережа) подвійного призначення - спеціальна телеко­мунікаційна система (мережа), призначена для забезпечення телекомунікацій (електрозв'язку) в інтере­сах органів державної влади та органів місцевого самоврядування, з використанням частини її ресурсу для надання послуг іншим споживачам;

- Національна система конфіденційного зв'язку - сукупність спеціальних телекомунікаційних си­стем (мереж) подвійного призначення, які за допомогою криптографічних та/або технічних засобів забез­печують обмін інформацією з обмеженим доступом, крім інформації, що становить державну таємницю, в інтересах органів державної влади та органів місцевого самоврядування, створюють належні умови для їх взаємодії в мирний час та у разі введення надзвичайного і воєнного стану;

- суб'єкти Національної системи конфіденційного зв'язку - органи державної влади та органи мі­сцевого самоврядування, юридичні та фізичні особи, що беруть участь у створенні, функціонуванні, роз­витку та використанні цієї системи.

3.2.