Історія розвитку комп’ютерних мереж.

Однією з базових вимог сучасності є вчасне забезпечення особи, яка приймає рішення, актуальною інформацією. Не в останню чергу це стало можливим завдяки тому, що називають тепер «другою комп’ютерною революцією» — поєднанню обчислювальних і комунікаційних технологій у рамках глобальної мережі з неосяжним обсягом і необмеженим потенціалом. Сьогодні термін «телекомунікації» (від грец. «tele» — далеко та «communico» — спілкуюся) позначає здатність передавати текст, голос, зображення і навіть нематеріальні активи (грошові кошти) через мережі разом із функціональною інформацією, призначеною для управління комп’ютерними системами.

 

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, графопобудовників) та ін.; розподіл даних і програмних засобів.

 

Комп’ютерні мережі та мережі зв’язку

 

Комп’ютерні мережі є одним із видів мереж зв’язку. Закон України «Про зв’язок» містить таке визначення: мережа зв’язку — сукупність засобів та споруд зв’язку, поєднаних в єдиному технологічному процесі для забезпечення інформаційного обміну. При цьому розрізняються електричний зв’язок і поштовий зв’язок. Електричний зв’язок — це передавання, випромінювання чи прийом знаків, сигналів, письмового тексту, зображень і звуків або повідомлень будь-якого роду по радіо, проводових, оптичних або інших електромагнітних системах. Поштовий зв’язок — приймання, обробка, перевезення та доставляння письмових відправлень, матеріальних цінностей, виконання доручень фізичних та юридичних осіб щодо грошових переказів, банківських операцій.

Загалом мережні технології забезпечують скорочення витрат і підвищення продуктивності роботи, що є основним фактором їх поширення.

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. Іншими словами, протокол — це опис того, як програми, комп’ютери або інші пристрої мають функціонувати у процесі взаємодії між собою — від порядку передавання бітів до формату повідомлень електронної пошти.

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 (International Organization for Standardization, ISO), Міжнародний союз з телекомунікацій (International Telecommunication Union, ITU), Європейська асоціація виробників комп’ютерів (European Computer Manufactures Association, ECMA), Американський інститут національних стандартів (American National Standards Institute, ANSI), Інститут інженерів з електроніки і радіоелектроніки (Institute of Electronic and Electrical Engineers, IEEE).

З усвідомленням того, що передавання інформації між мережами різних країн матиме таке саме значення, як і з’єднання телефонних систем, Міжнародна організація зі стандартизації почала розробку еталонної моделі взаємодії відкритих систем (Open System Interconnection, OSI), яку сьогодні оформлено кількома стандартами. Модель OSI передбачає кілька рівнів, кожному з яких відводиться своя роль. Рівневе подання можна обґрунтувати за аналогією зі звичайним спілкуванням. Коли люди спілкуються, вони намагаються обмінятись ідеями. Якщо відправник А хоче передати повідомлення адресатові В, то він має перетворити ідею на слова, а згодом передати ці слова наявними засобами — поштою, за допомогою азбуки Морзе тощо. На цьому рівні ідея не істотна — важливо, які фізичні засоби можна застосувати для передавання символів. Отже, повідомлення проходить три рівні — когнітивний (рівень ідей), мовний (рівень слів) та фізичний. В адресата В проходження рівнів відбувається у зворотному порядку: він одержує лист, читає слова, а далі перетворює їх на ідею. Так само при передаванні даних через мережу повідомлення проходить сім рівнів: фізичний, канальний, мережний, транспортний, сеансовий, подання даних, прикладний. Рівні моделі OSI розроблено не повністю. Верхні три рівні реалізуються прикладними додатками й утворюють єдиний шар (його можна назвати логічним) над мережною інфраструктурою, яку утворюють нижні чотири рівні.

За розмірами розрізняють локальні та глобальні мережі. Локальна обчислювальна мережа (ЛОМ), як правило, зв’язує не більш ніж сотню вузлів в одній локальній зоні (не більш ніж кілька кілометрів). Глобальна мережа може охоплювати територію регіону, держави чи кількох країн, з’єднувати як окремі ЕОМ, так і локальні мережі. Проміжним класом є міські (муніципальні) мережі, зорієнтовані на географічні області невеликих розмірів. Відмінність між названими класами мереж полягає не тільки в розмірах охоплюваних ними територій, а й у швидкості передавання даних — технології, які забезпечують більші швидкості, працюють на менших відстанях. Існують і інші відмінності щодо використовуваного обладнання та принципів побудови мереж.

За типом з’єднуваних ЕОМ розрізняють однорідні (гомогенні, з однотипним складом технічних засобів) та неоднорідні (гетерогенні) мережі. Вузли ЛОМ здебільшого комплектуються однотипним апаратним i програмним забезпеченням, що практично неможливо забезпечити у глобальних мережах.

Доступ до комерційних мереж та послуги їхніх сервісних служб є платними. У некомерційних мережах («умовно безплатних») користувач платить тільки за підімкнення, експлуатацію системи зв’язку, використання мережних служб. Комерційні мережі підтримуються професійними організаціями, які існують з метою надання мережних послуг, а некомерційні, як правило, — навчальними закладами, інформаційними структурами та громадськими організаціями.

Якщо всі ЕОМ мережі мають однакову продуктивність і рівні права, мережа називається одноранговою. Однак у процесі нарощування мережі один або кілька комп’ютерів роблять більш потужними, їм надаються додаткові права — створюється мережа з виділеним сервером.

 

Проблема визначення рангів тісно пов’язана з вибором способу організації оброблення інформації. За цією ознакою мережі поділяються на централізовані, розподілені, із серверами.

 

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. Такий підхід забезпечує оптимальність використання ресурсів, стійкість мережі до відказів (вихід із ладу одного вузла не призводить до фатальних наслідків — його легко можна замінити), але при цьому постають проблеми забезпечення розподілу ресурсів, безпеки та прозорості.

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 і т. ін.), установлюється зв’язок з іншими мережами. Термінали називаються неінтелектуальними, оскільки вони позбавлені обчислювальних можливостей, на них виконуються тільки функції введення i виведення інформації та керування процесом її оброблення. Роль терміналів можуть виконувати персональні комп’ютери і навіть дисплейні станції. Нині централізовані мережі практично не застосовуються.

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 підмикати кілька принтерів для створення єдиного вузла друку та сортування документів у разі великого документообігу. До різних портів принт-сервера можна підмикати лазерні, матричні, струменеві принтери, копіри;

- 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. Мережі з файл-сервером мають два основні недоліки. По-перше, не забезпечується одночасний доступ кількох користувачів до одного набору даних (файл, з яким працює один користувач, блокується і стає недоступним для інших). По-друге, за великої кількості запитів до файл-сервера мережа швидко насичується і продуктивність системи різко знижується;

- 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. Окремим випадком організації такого середовища є використання серверів баз даних, які мають таке призначення: управління єдиною базою даних і доступом до неї багатьох користувачів; захист бази даних за допомогою засобів відновлення та створення резервних копій; контроль за дотриманням правил глобальної цілісності даних. Оскільки клієнт і сервер працюють спільно і розподіляють завантаження (звідси термін «розподілена обробка»), така система може забезпечити більшу продуктивність порівняно з файл-серверною. До того ж клієнтська частина додатка працює не з цілими файлами, а з невеликими наборами даних (рядками таблиць), що забезпечує паралельність роботи користувачів і мінімальний мережний трафік. Перевагами таких систем є також гнучкість, адаптованість до вимог додатків, оптимальне використання ресурсів, нарощуваність.

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.