Урок 2 (згідно робочої навчальної програми) Огляд історії розвитку комп'ютерних мереж Питання для вивчення
 Скачать 0.53 Mb.
|
|
Питання для контролю вивченого матеріалу: 1. Назвіть основні характеристики мережі. 2. Які характеристики необхідно враховувати провайдеру для забезпечення потреб користувача? 3. Що являє собою керованість мережі? 4. Що таке прозорість мережі? Література: Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы/В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. — СПб.: Питер, 2001. — 672 е.: ил., стор.162-182 Урок № 7 (згідно робочої навчальної програми) Протоколи для роботи з електронною поштою, інші протоколи Питання для вивчення: 1. Огляд протоколів для роботи з електронною поштою. 2. Огляд інших протоколів. Огляд протоколів для роботи з електронною поштою. Без цих протоколів неможлива робота електронної пошти. Особливістю цих протоколів є їх вузька спрямованість — використання їх для інших цілей принципово неможливо, та й не має сенсу. Їх задача - організація обміну електронними повідомленнями. Ще однією особливістю поштових протоколів є однозадачность, наприклад, протокол, вміє відсилати повідомлення, не вміє їх приймати, і навпаки. Саме тому такі протоколи працюють парами. SMTP (Simple Message Transfer Protocol) - поштовий протокол для передачі електронних повідомлень. Він накопичує листи і розсилає їх за тими адресами, які вказані в заголовках. Серед недоліків даного протоколу можна відмітити відсутність механізму аутентифікації вхідних з'єднань та шифрування передачі даних між серверами. SMTP розрахований на передачу тільки текстової інформації, тому для розсилання файлів розроблений стандарт UUENCODE. Перевагою протоколу SMTP є можливість відправляти повідомлення з будь-яким форматом вкладення, будь то простий текстовий файл або файл з, наприклад музикою. Однак, повідомлення, що пройшло через кодову обробку UUENCODE, збільшується в розмірі в середньому на 30%. Перед тим як відправити лист, SMTP встановлює попереднє з'єднання з адресатом, що дозволяє йому отримати лист у найкоротші строки. У разі якщо адресат, зазначений у заголовку листа, не знайдений, користувач отримує про це повідомлення від поштового сервера. POP2 (Post Office Protocol) - один з найпоширеніших поштових протоколів. З його допомогою користувач може завантажувати адресовані йому листи з поштового сервера. Даний протокол має простий інтерфейс, який на всі запити відповідає недвозначно: ОК або ERR. Можливо, це і не дозволяє використовувати де-які бажані функції, наприклад читання листів без копіювання їх на локальний комп'ютер або вибірковий прийом листів. Для виконання цих та інших корисних функцій разом із POP використовують протокол IMAP. IMAP (Interactive Mail Access Protocol) - ще один поштовий протокол. Він був розроблений пізніше протоколу РОРЗ, що дозволило врахувати всі недоліки і додати багато нових функцій. Найбільш корисними серед них є можливість завантажування заголовків повідомлень, аналізуючи які можна ефективно налаштовувати фільтри, що сортують листи або можливість відсіювати спам. Протокол HTTP є одним з прабатьків обміну інформацією в Інтернеті. Кожного разу, переходячи з однієї веб-сторінки на іншу або вибираючи посилання, приводиться в дію механізм, який безпосередньо пов'язаний з HTTP- протоколом. Особливістю протоколу є те, що він може передавати будь-яку інформацію - текстову і графічну. Це дозволяє використовувати додаткові засоби в розробці веб-сторінок і веб-ресурсів, роблячи їх оформлення різноманітним, барвистим і навіть анімованим. FTP (File Transfer Protocol) - «побратим» HTTP-протоколу, так як вони завжди працюють разом. Головна відмінність полягає в тому, що FTP-протокол був розроблений спеціально для передачі файлів в Інтернеті. SLIP (Serial Line Internet Protocol) створений спеціально для організації постійного підключення до Інтернету з використанням наявної телефонної лінії і звичайного модему. Через високу вартість цей тип підключення можуть дозволити собі не багато користувачів. Як правило, таке підключення застосовується в організаціях, що мають сервери, на яких знаходяться їхні веб- сторінки та інші ресурси (бази даних, файли). Даний протокол працює разом з протоколом TCP/IP, перебуваючи на більш низькому рівні. Перед тим як інформація з модему надійде на обробку TCP/IP протоколу, її попередньо обробляє SLIP-протокол. Виконавши, всі необхідні дії, він створює інший пакет і передає його TCP/IP. В інший бік формування пакетів відбувається в зворотному порядку. Отримавши пакет даних від TCP/IP, SLIP створює інший пакет, попередньо вибравши всю цінну інформацію. РРР (Point-to-Point Protocol) виконує ту ж роботу, що й описаний вище SLIP. Однак він більш пристосований до неї, оскільки володіє додатковими функціями. Крім того, на відміну від SLIP, РРР може взаємодіяти не лише з TCP/IP, але і з IPX/SPX, NetBIOS, DHCP, які отримали розповсюдження в локальних мережах. Протокол РРР більш поширений також завдяки використанню на веб-серверах з встановленою операційною системою Windows NT (SLIP застосовують для з'єднання з серверами, працюючими в операційній системі UNIX). Огляд інших протоколів. Х.25 був створений в 1976 році і вдосконалений в 1984-му, працює на фізичному, канальному і мережевому рівнях моделі взаємодії ISO/OSI. Його розробкою займався консорціум, що складається з представників багатьох телефонних компаній, і створювали його спеціально для використання на телефонних лініях. Враховуючи рік створення протоколу, а відповідно і якість тодішніх телефонних ліній, можна з упевненістю сказати, що протокол Х.25 - один з найнадійніших. Коли створювався Х.25, цифрова телефонна лінія була рідкістю - використовувалася в основному аналогова. З цієї причини в ньому присутня система виявлення і корекції помилок, що суттєво покращує надійність зв'язку. У той же час вона уповільнює швидкість передачі даних (максимальна - 64 Кбіт/с). Однак, цей факт не заважає використовувати його там, де насамперед потрібна висока надійність. Frame Relay - ще один протокол, призначений для передачі даних по телефонній лінії, який, крім високої надійності Х.25, володіє додатково корисними нововведеннями. Оскільки передані дані можуть мати формат відео, аудіо або містити електронну інформацію, є можливість вибирати пріоритет вмісту, що пересилається. Ще одна особливість протоколу Frame Relay - його швидкість, яка сягає 45 Мбіт/с. AppleTalk є власністю компанії Apple Computer, був розроблений для встановлення зв'язку між комп'ютерами Macintosh. Так само як і TCP/IP, протокол AppleTalk являє собою набір протоколів, кожен з яких відповідає за роботу певного рівня моделі ISO/OSI. На відміну від протоколів TCP/IP і IPX/SPX, стек протоколу AppleTalk використовує власну реалізацію фізичного і канального рівнів, а не протоколи моделі ISO/OSI. Протоколи стека AppleTalk: – DDP (Datagram Delivery Protocol) - відповідає за роботу мережевого рівня. Його основне призначення - організація та обслуговування процесу передачі даних без попереднього встановлення зв'язку між комп'ютерами; – RTMP (Routing Table Maintenance Protocol) - працює з маршрутними таблицями AppleTalk. Будь-яка така таблиця містить інформацію по кожному сегменту, куди можлива доставка повідомлень. Таблиця складається з номерів маршрутизаторів (порту), які можуть доставити повідомлення до обраного комп'ютера, кількості пунктів «пересадки» 1, параметрів вибраних сегментів мережі - швидкості, завантаженості і т.п; – NBP (Name Binding Protocol) - відповідає за адресацію, яка зводиться до прив'язки логічного імені комп'ютера до фізичної адреси в мережі. Крім процесу прив'язки імені, він відповідає за реєстрацію, підтвердження, стирання і пошук цього імені; – ZIP (Zone Information Protocol) - протокол, що працює в парі з NBP, допомагаючи йому проводити пошук імені в робочих групах, або зонах. Для цього він використовує інформацію найближчого маршрутизатора, який створює запит по всій мережі, де можуть знаходитися комп'ютери, що входять в задану робочу групу; – ATP (AppleTalk Transaction Protocol) - один з протоколів транспортного рівня, який відповідає за транзакції. Транзакція - це набір з запиту, відповіді на цей запит та ідентифікаційного номера, який надається даному набору. Крім того, АТР вміє робити розбивку великих пакетів на більш дрібні з подальшою їх збіркою після підтвердження про прийом або доставку. – ADSP (AppleTalk Data Stream Protocol) - протокол, аналогічний АТР, який відповідає за доставку пакетів. Проте, в даному випадку здійснюється не одна транзакція, а гарантована доставка, яка може спричинити за собою кілька транзакцій. Крім того, протокол гарантує, що дані при доставці не будуть загублені або продубльовані. Питання для контролю вивченого матеріалу: 1. Назвіть та дайте характеристику протоколам для роботи з електроною поштою. 2. Дайте характеристику протоколам HTTP та FTP . 3. Для чого призначені протоколи РОР, SMTP, ІМАР, SLIP? 4. Які ще існують протоколи для роботи в мережі Інтернет? Назвіть та охарактеризуйте дані протоколи. Література: А.И.Ватаманюк. «Создание, обслуживание и администрирование сетей на 100%», электронный справочник Урок №8 (згідно робочої навчальної програми) Поняття комутації. Комутація каналів та пакетів Питання для вивчення: 1. Поняття комутації. 2. Огляд видів комутації. Поняття комутації. Комутація - процес з'єднання абонентів мережі через транзитні вузли. Комунікаційні мережі повинні забезпечувати зв'язок своїх абонентів між собою. Абонентами можуть виступати ПК, сегменти локальних мереж та інші співрозмовники. Як правило, в мережах загального доступу неможливо надати кожній парі абонентів власну фізичну лінію зв'язку, якою б вони могли монопольно «володіти» і використовувати в будь-який час. Тому в мережі завжди застосовується який-небудь спосіб комутації абонентів, який забезпечує поділ наявних фізичних каналів між кількома сеансами зв'язку і між абонентами мережі. Кожен абонент з'єднаний з комутаторами індивідуальною лінією зв'язку, закріпленою за цим абонентом. Дані лінії зв'язку поділяються між кількома абонентами, тобто використовуються спільно. Огляд видів комутації. Існує чотири принципово різні схеми комутації абонентів у мережах: – Комутація каналів - організація каналу через кілька транзитних вузлів з декількох послідовно «з'єднаних» каналів на час передачі повідомлення (оперативна комутація) або на більш тривалий термін (постійна/довготривала комутація - час комутації визначається адміністративно). – Комутація повідомлень - розбиття інформації на повідомлення, які передаються послідовно до найближчого транзитного вузла, який, прийнявши повідомлення, запам'ятовує його і передає далі сам таким же чином. Виходить щось на зразок конвеєра. – Комутація пакетів - розбиття повідомлення на «пакети», які передаються окремо. Різниця між повідомленням і пакетом: розмір пакета обмежений технічно, повідомлення - логічно. При цьому, якщо маршрут руху пакетів між вузлами визначений заздалегідь, говорять про віртуальний канал (з встановленням з'єднання). – Комутація осередків - поєднує в собі властивості мереж з комутацією каналів і мереж з комутацією пакетів, при комутації осередків пакети завжди мають фіксований і відносно невеликий розмір. Питання для контролю вивченого матеріалу: 1. Охарактеризуйте поняття комутації. 2. Для чого використовується комутація? 3. Назвіть види комутації та їх призначення. 4. Дайте характеристику кожному з видів комутації. Література: Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы/В. Г. Олифер, Н. А. Олифер: Учебник для вузов. 4-е изд. — СПб.: Питер, 2011., стор.77-93 Урок № 9 (згідно робочої навчальної програми) Поняття ліній зв'язку Питання для вивчення: 1. Основні терміни щодо поняття ліній зв'язку. 2. Фізичне середовище передачі даних. Основні терміни щодо поняття ліній зв'язку. При описі технічної системи, яка передає інформацію між вузлами мережі, в літературі можна зустріти кілька назв: лінія зв'язку, складений канал, канал, ланка. Часто ці терміни використовуються як синоніми, і в багатьох випадках це не викликає проблем. У той же час є й специфіка в їх вживанні. Ланка (link) - це сегмент, що забезпечує передачу даних між двома сусідніми вузлами мережі. Тобто, ланка не містить проміжних пристроїв комутації і мультиплексування. Каналом (channel) найчастіше позначають частину пропускної здатності ланки, що використовується незалежно під час комутації. Наприклад, ланка первинної мережі може складатися з 30 каналів, кожен з яких має пропускну здатність 64 Кбіт / с. Складений канал (circuit) - це шлях між двома кінцевими вузлами мережі. Складений канал утворюється окремими каналами проміжних ланок і внутрішніми з'єднаннями в комутаторах. Часто епітет «складений» опускається, і терміном «канал» називають як складений канал, так і канал між сусідніми вузлами, тобто в межах ланки. Лінія зв'язку може використовуватися як синонім для будь-якого з трьох інших термінів. Фізичне середовище передачі даних. Лінії зв'язку відрізняються також фізичним середовищем, яке використовується для передачі інформації. Фізичне середовище передачі даних може являти собою набір провідників, по яких передаються сигнали. На основі таких провідників будуються провідні (повітряні) або кабельні лінії зв'язку. Як середовище також використовується земна атмосфера або космічний простір, через яке поширюються інформаційні сигнали. У першому випадку говорять про проводове (дротове) середовище, а в другому - про бездротове. У сучасних телекомунікаційних системах інформація передається за допомогою електричного струму або напруги, радіосигналів або світлових сигналів - всі ці фізичні процеси являють собою коливання електромагнітного поля різної частоти. Дротові (повітряні) лінії зв'язку являють собою проводи без будь-яких ізолюючих або екрануючих оплеток, які прокладені між стовпами і висять у повітрі. Кабельні лінії мають досить складну конструкцію. Кабель складається з провідників, укладених в кілька шарів ізоляції: електричної, електромагнітної, механічної і, можливо, кліматичної. Крім того, кабель може бути оснащений роз'ємами, що дозволяють швидко виконувати приєднання до нього різного обладнання. У комп'ютерних (і телекомунікаційних) мережах застосовуються три основних типи кабелю: кабелі на основі витих пар мідних провідників - неекранована вита пара (Unshielded Twisted Pair, UTP) і екранована вита пара (Shielded Twisted Pair, STP), волоконно-оптичні кабелі та коаксіальні кабелі з мідною жилою. Радіоканали наземного і супутникового зв'язку утворюються за допомогою передавача і приймача радіохвиль. Існує велика різноманітність типів радіоканалів, що відрізняються як використовуваним частотним діапазоном, так і дальністю каналу. Діапазони широкомовного радіо (довгих, середніх і коротких хвиль), звані також АМ-діапазонами, або діапазонами амплітудної модуляції (Amplitude Modulation, AM), забезпечують телекомунікацію, але при невисокій швидкості передачі даних. Більш швидкісними є канали, які використовують діапазони дуже високих частот (Very High Frequency, VHF), для яких застосовується частотна модуляція (Frequency Modulation, FM). Для передачі даних також використовуються діапазони ультрависоких частот (Ultra High Frequency, UHF), звані ще діапазонами мікрохвиль (понад 300 МГц). При частоті понад 30 МГц сигнали вже не відображаються іоносферою Землі, і для стійкого зв'язку потрібна наявність прямої видимості між передавачем і приймачем. Тому, зазначені частоти використовуються в супутникових або радіорелейних каналах або в локальних чи мобільних мережах, в яких ця умова виконується. У комп'ютерних мережах сьогодні застосовуються практично всі описані типи фізичних середовищ передачі даних. Хороші можливості надають волоконно-оптичні кабелі, що володіють широкою смугою пропускання і низькою чутливістю до перешкод. На них сьогодні будуються як магістралі великих територіальних і міських мереж, так і високошвидкісні локальні мережі. Популярним середовищем є також вита пара, яка характеризується відмінним ставленням якості до вартості, а також простотою монтажу. Бездротові канали використовуються найчастіше в тих випадках, коли кабельні лінії зв'язку застосувати не можна, наприклад, при проходженні каналу через малонаселену місцевість або ж для зв'язку з мобільними користувачами мережі. Питання для контролю вивченого матеріалу: 1. Що являють собою лінії зв'язку? 2. Поняття фізичного середовища передачі даних. 3. Які існують види ліній зв'язку? 4. Що являє собою бездротові канали зв'язку? Література: Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы/В. Г. Олифер, Н. А. Олифер: Учебник для вузов. 4-е изд. — СПб.: Питер, 2011., стор. 228-232 Урок № 10 (згідно робочої навчальної програми) Огляд характеристик ліній зв'язку Питання для вивчення: 1. Спектральний аналіз сигналів на лініях зв'язку. 2. Загасання та хвильовий опір. 3. Стійкість до перешкод. Продуктивність і надійність мережі безпосередньо залежить від характеристик ліній зв'язку. Характеристики ліній зв'язку можна розділити на дві групи: – параметри поширення характеризують процес поширення корисного сигналу залежно від власних параметрів лінії, наприклад, індуктивності мідного кабелю; – параметри впливу описують ступінь впливу на корисний сигнал інших сигналів - зовнішніх перешкод, наведень від інших пар провідників у мідному кабелі. У свою чергу, в кожній з цих груп можна виділити первинні та вторинні параметри. Первинні - характеризують фізичну природу лінії зв'язку: наприклад, активний опір, індуктивність, ємність і провідність ізоляції мідного кабелю або залежність коефіцієнта заломлення оптичного волокна від відстані від оптичної осі. Вторинні параметри висловлюють деякий узагальнений результат процесу поширення сигналу по лінії зв'язку і не залежать від її природи - наприклад, ступінь ослаблення потужності сигналу при проходженні ним певної відстані вздовж лінії зв'язку, так зване загасання сигналу. Для мідних кабелів не менш важливий і такий вторинний параметр впливу, як ступінь ослаблення перешкоди від сусідньої витої пари. Вторинні параметри визначаються по відгуку лінії передачі на деякі еталонивпливу. Подібний підхід дозволяє досить просто і однотипно визначати характеристики ліній зв'язку будь-якої природи, не вдаючись до складних теоретичних досліджень та побудови аналітичних моделей. Для дослідження реакції ліній зв'язку найчастіше як еталонні використовуються синусоїдальні сигнали різних частот. Спектральний аналіз сигналів на лініях зв'язку. Важлива роль при визначенні параметрів ліній зв'язку відводиться спектральному розкладанню переданого по цій лінії сигналу. З теорії гармонійного аналізу відомо, що будь- який періодичний процес можна представити у вигляді суми синусоїдних коливань різних частот і різних амплітуд. Кожна складова синусоїда називається також гармонікою, а набір всіх гармонік називають спектральним розкладанням, або спектром, вихідного сигналу. Під шириною спектра сигналу розуміється різниця між максимальною і мінімальною частотами того набору синусоїд, які в сумі дають вихідний сигнал. Неперіодичні сигнали можна представити у вигляді інтеграла синусоїдальних сигналів з безперервним спектром частот. Зокрема, спектральне розкладання ідеального імпульсу (одиничної потужності і нульовий тривалості) має складові всього спектру частот, в діапазоні від - ∞ (нескінченності) до + ∞ (нескінченності). Техніка знаходження спектра будь-якого початкового сигналу добре відома. Для деяких сигналів, які описуються аналітично, спектр легко обчислюється на підставі формул Фур'є. Для сигналів довільної форми, що зустрічаються на практиці, спектр можна знайти за допомогою спеціальних приладів - спектральних аналізаторів, які вимірюють спектр реального сигналу і відображають амплітуди складових гармонік на екрані, роздруковують їх на принтері або передають для обробки і зберігання в комп'ютер. Загасання та хвильовий опір. Ступінь спотворення синусоїдних сигналів лініями зв'язку оцінюється за допомогою таких характеристик, як згасання і смуга пропускання. Загасання показує, наскільки зменшується потужність еталонного синусоїдного сигналу на виході лінії зв'язку по відношенню до потужності сигналу на вході цієї лінії. Загасання, зазвичай, вимірюється в децибелах (дБ) і обчислюється за такою формулою: А = 10 lg Р вих /Р вх (1), де А — загасання сигналу; Р вих — потужність сигналу на виході лінії; Р вх - потужність сигналу на вході лінії. За відсутності проміжних підсилювачів потужність вихідного сигналу кабелю завжди менше потужності вхідного, тому загасання кабелю, як правило, має негативну величину. Ступінь загасання потужності синусоїдного сигналу, при проходженні ним по лінії зв'язку, зазвичай, залежить від частоти синусоїди, тому повну характеристику дає лише залежність загасання від частоти у всьому діапазоні, використовуваному на практиці. Загасання являє собою узагальнену характеристику лінії зв'язку, так як дозволяє судити не про точну формі сигналу, а про його потужності. На практиці загасання є важливим атрибутом опису ліній зв'язку: зокрема, в стандартах на кабель цей параметр вважається одним з основних. Найчастіше при описі параметрів лінії зв'язку наводяться значення загасання всього в декількох точках загальної залежності, при цьому кожна з них відповідає певній частоті, на якій вимірюється загасання. Окреме значення загасання називають коефіцієнтом загасання. Застосування всього декількох значень замість повної характеристики пов'язано, з одного боку, з прагненням спростити вимірювання при перевірці якості лінії, а з іншого, основна частота переданого сигналу часто заздалегідь відома - це та частота, гармоніка якої має найбільшу амплітуду і потужність. Тому досить знати рівень загасання на даній частоті, щоб приблизно оцінити спотворення переданих по лінії сигналів. Чим менше загасання, тим вище якість лінії зв'язку або кабелю, по якому вона прокладена. Зазвичай загасання визначають для пасивних ділянок лінії зв'язку, що складаються з кабелів і кросових секцій, без підсилювачів і регенераторів. Стійкість до перешкод. Завадостійкість лінії визначає її здатність зменшувати рівень перешкод з боку зовнішнього середовища або провідників самого кабелю. Вона залежить від типу фізичного середовища, яке використовується. Найменш перешкодостійкими є радіолінії, хорошою стійкістю володіють кабельні лінії і відмінною — волоконно-оптичні, які малочутливі до зовнішнього електромагнітного випромінювання. Зазвичай, зменшення перешкод від зовнішніх електромагнітних полів домагаються екрануванням і / або скручуванням провідників. Величини, що характеризують завадостійкість, відносяться до параметрів впливу лінії зв'язку. На пропускну здатність лінії впливає не тільки фізичне, а й логічне кодування, яке виконується до фізичного кодування та передбачає заміну біт вихідної інформації новою послідовністю біт, що несуть ту ж інформацію, але що володіє, крім цього, додатковими властивостями, зокрема можливістю для прийомної сторони виявляти помилки в прийнятих даних. Іншим прикладом логічного кодування може служити шифрування даних, що забезпечує їх конфіденційність при передачі через загальнодоступні канали зв'язку. При логічному кодуванні найчастіше початкова послідовність біт замінюється більш довгою послідовністю, тому пропускна здатність каналу стосовно корисної інформації при цьому зменшується. |