Лекція 3. Апаратні та програмні засоби підключенняі роботи в Internet

 Лекція 3. Апаратні та програмні засоби підключенняі роботи в Internet

Ø Апаратні засоби розширення локальних мереж та підключення їх до глобальної мережі: типи, особливості використання і критерії вибору.

Ø Настройка параметрів Windows для роботи з Internet.

Ø Функції та призначення proxy-серверів.

3.1. АПАРАТНІ ЗАСОБИ РОЗШИРЕННЯ ЛОКАЛЬНИХ МЕРЕЖ ТА ПІДКЛЮЧЕННЯ ЇХ ДО ГЛОБАЛЬНОЇ МЕРЕЖІ

Наприкінці 60-х і початку 70-х років XX ст. в історії комп'ютерних мереж відбулася значна подія — було розроблено метод комп'ютерного зв'язку, який дістав назву локальної мережі (LAN — Local Area Network). Цей метод принципово відрізняється від дорогих мереж дальнього зв'язку тим, що в його основі лежить спільний доступ до мережі. Кожна локальна мережа має спільне середовище передачі (це, як правило, кабель, до якого підключено багато комп'ютерів). Для відправлення даних комп'ютери використовують середовище передачі по черзі.

Для функціонування локальних мереж потрібно, аби комп'ютери розбивали дані на невеликі пакети, які називаються фреймами. У кожний момент часу локальною мережею може передаватися тільки один пакет, тобто під час передачі пакета комп'ютером локальна мережа перебуває винятково в його використанні. Щоб доступ комп'ютерів до середовища передачі був рівноправним, кожному з них дозволено використовувати середовище передачі тільки для передачі одного фрейму, після чого починає працювати інший комп'ютер.

У результаті досліджень з'явилось кілька проектів локальних мереж. Ці проекти відрізняються використовуваними напругами сигналу і способом модуляції, а також організацією спільного доступу (тобто тим, які механізми використовуються для координації доступу і передачі пакетів).

Оскільки розроблено багато технологій створення локальних мереж, важливо враховувати їх подібність і відмінність. Для цього кожну мережу зараховують до конкретної категорії відповідно до її топології, що описує логічні з'єднання між комп'ютерами. Переважно в локальних мережах використовуються три топології: зіркоподібна, кільцева та шинна.

У мережі із зіркоподібною топологією всі комп'ютери підключаються до єдиного центру, який називається концентратором (рис. 11).

Рис. 11. Зіркоподібна топологія

Мережа з кільцевою топологією передбачає з'єднання комп'ютерів у замкнуту петлю: один кабель з'єднує перший комп'ютер з другим, другий кабель з'єднує другий комп'ютер з третім і так доти, доки останній комп'ютер не буде з'єднаний з першим (рис. 12).

Рис. 12. Кільцева топологія

Мережа, в якій використовується шинна топологія, складається з одного довгого кабелю, до якого під'єднані комп'ютери (рис. 13).

Puc. 13. Шинна топологія

Кожна топологія має свої переваги та недоліки. Кільцева топологія спрощує координацію доступу комп'ютерів і перевірку правильності роботи мережі. Проте при пошкодженні одного з кабелів вся кільцева система стає непрацездатною.

Зіркоподібна топологія дає змогу захищати мережу від пошкодження окремого кабелю, але потребує додаткового пристрою — концентратора. Шинна топологія потребує менше кабелів, ніж зіркова, але має той самий недолік, що й кільцева: мережа стає непрацездатною у разі пошкодження магістрального кабелю.

Для забезпечення роботи локальних мереж кожної з топологій існують певні технології. У локальній мережі Ethernet, а також мережі LocalTalk використовується шинна топологія. Мережі Token Ring та FDDI мають кільцеву топологію. Найбільш поширеними мережами із зірковою топологією є мережі ATM.

Максимальна відстань, яка може охоплюватися локальною мережею, не перевищує кількох сотень метрів. Тому локальні мережі найбільшою мірою пристосовані для об'єднання комп'ютерів у межах однієї будівлі. Причиною цього є необхідність забезпечення рівноправного доступу комп'ютерів до спільного середовища передачі. Як зазначалося, комп'ютери мережі повинні координувати його використання. Оскільки координація потребує зв'язку, а час, необхідний для встановлення зв'язку, залежить від відстані, то через велику віддаленість комп'ютерів виникають тривалі затримки.

Ще одне обмеження пов'язане з тим, що електричний сигнал у міру проходження мережею поступово послаблюється і тому не може поширюватись на довільні відстані.

Проте існують механізми, які дають змогу розширити область дії локальної мережі на великі відстані.

1. Використання оптоволоконного кабелю.

Найпростіший механізм розширення локальної мережі передбачає використання пари оптоволоконних модемів і оптоволоконного кабелю (рис. 14).

Основною перевагою оптоволоконних модемів є їхня здатність підтримувати з'єднання з локальною мережею без внесення змін в існуючій мережі або в комп'ютері. Оскільки затримка проходження сигналів оптоволоконним кабелем невелика, а пропускна здатність висока, такий механізм успішно працює на відстані кількох кілометрів.

2. Застосування повторювачів.

Довжина локальної мережі обмежується також тим, що електричний сигнал у міру проходження кабелем послаблюється. Перешкодити цьому можна завдяки використанню повторювачів. Повторювач становить собою аналоговий електронний пристрій. Він з`єднує два сегменти кабелю, посилює всі електричні сигнали, що з являються в одному сегменті, і передає їх в інший сегмент.

 

Рис. 14.Розширення локальної мережі за допомогою оптоволоконного кабелю

 

Для мережі Ethernet максимальна довжина сегменту становить 500 метрів. Використання повторювана дає змогу фактично подвоїти її ефективну довжину (рис. 15). Аналогічно через з'єднання трьох сегментів Ethernet за допомогою пари повторювачів можна збільшити довжину мережі втричі (до 1500 метрів). Проте розширювати мережу таким чином до нескінченності неможливо, оскільки кожний додатковий повторювач і сегмент збільшують затримку. Застосування повторювачів регламентується стандартом Ethernet, де зазначено, що мережа не працюватиме правильно, якщо між будь-якою парою станцій розміщуватиметься більш як чотири повторювачі.

Повторювачі не аналізують формат фрейму і не мають фізичної адреси. Вони підключаються безпосередньо до кабелів Ethernet і передають копії електричних сигналів з одного кабелю в інший, не очікуючи надходження всього фрейму. Звідси випливає один з головних недоліків повторювачів: вони поширюють на інші сегменти не тільки корисні сигнали, а й електромагнітні перешкоди.

Спочатку повторювачі призначались для з'єднання двох сегментів Ethernet, розташованих недалеко один від одного (наприклад, в одній будівлі). Таке з'єднання можна розширити на велику відстань за допомогою оптоволоконних модемів. Ця технологія, що дістала назву FOIRL — Fiber Optic Intra-Repeater Link (оптоволоконна лінія зв'язку між повторювачами), передбачає використання двох пристроїв, з'єднаних оптоволоконним кабелем. Оскільки оптоволоконний кабель має низьку затримку, лінія FOIRL дає змогу зв'язати сегменти, розташовані в окремих будівлях.

3. Застосування мостів.

Як і повторювач, міст являє собою електронний пристрій, який з'єднує два сегменти локальної мережі (рис. 16). Проте на відміну від повторювача міст передає тільки повні фрейми. Міст приймає трафік, що проходить сегментом, у невибірному режимі. Під час отримання фрейму міст перевіряє, чи надійшов фрейм у незмінному вигляді, а потім, за необхідності, направляє копію фрейму в інший сегмент. Мости дістали ширше застосування, ніж повторювачі, оскільки вони дають змогу усувати порушення в роботі. Якщо перешкоди виникли в одному із сегментів, з'єднаних мостом, то, отримавши фрейм з порушеним форматом, міст просто відкидає його, як звичайний комп'ютер відкидає фрейм, що містить помилку.

Рис. 16. З'єднання сегментів мережі за допомогою моста

Більшість мостів виконують складнішу роботу, аніж перенаправлення копії фрейму з одного сегмента в інший. Реально типовий міст складається зі звичайного комп'ютера з двома мережними платами. Міст виділяється для виконання єдиного завдання і на ньому не експлуатується прикладне програмне обладнання. Найбільш цінною функцією, яку виконує міст, є фільтрація фреймів: тобто міст перенаправляє фрейм тільки якщо це необхідно. В результаті продуктивність локальної мережі, з'єднаної мостами, перевищує продуктивність єдиної локальної мережі.

У системах, об'єднаних мостами, для з'єднання сегментів можуть застосовуватися мідні кабелі, оптоволоконні кабелі, орендовані телефонні лінії або орендовані супутникові канали зв'язку.

4. Механізм комутації.

Комутатор зовні нагадує концентратор; його корпус також має кілька портів для підключення комп'ютерів. Проте призначення цих пристроїв різне: концентратор емулює спільне середовище передачі, а комутатор — локальну мережу, об'єднану мостами, до кожного сегмента якої підключено один комп'ютер (рис. 17).

Основна перевага мережі на основі комутатора — її висока продуктивність. Оскільки в такій мережі кожний комп'ютер сам є моделлю сегмента локальної мережі і цей сегмент зайнятий тільки тоді, коликомп'ютер передає або приймає фрейм, то передавати дані може од­ночасно половина всіх комп'ютерів, під'єднаних до комутатора (за умови, що вони передають дані на комп'ютери, які в цей момент самі не передають даних). Тобто за допомогою комутатора довільна пара комп'ютерів може обмінюватися даними одночасно з усіма іншими парами комп'ютерів.

Рис. 17. Принцип роботи комутатора