Протоколи канального рівня визначають зручний для мережевого обміну спосіб представлення інформації, а також необхідний набір правил, що дозволяє упорядковувати взаємодію абонентів.

На канальному рівні дані розглядаються як послідовний потік бітів. Перед передачею по фізичних каналах цей потік, відповідно до принципу пакетної комутації, розділяється на «порції», кожна з яких забезпечується заголовком, що містить деяку службову інформацію, тобто формується пакет. На канальному рівні пакет називається кадром (frame).

Структура заголовка кадру залежить від набору завдань, які вирішує протокол. Складність канальних протоколів багато в чому визначається складністю топології мережі. Очевидно, що організувати спілкування всього двох абонентів істотно простіше, ніж упорядковувати інформаційний обмін в мережах, де можлива паралельна взаємодія декількох пар абонентів. Тому канальні протоколи зручно розділяти на дві групи:

— протоколи для з'єднань типу «крапка-крапка»;
— протоколи для мереж складних топологій.

14) Мережевий рівень?

Мережевий рівень (Network layer) служить для створення єдиної транспортної системи, що об'єднує декілька мереж, причому ці мережі можуть використовувати зовсім відмінні принципи передачі повідомлень між кінцевими вузлами і мати довільну структуру зв'язків. Функції мережевого рівня досить різноманітні. Почнемо їх розгляд на прикладі об'єднання локальних мереж. Протоколи канального рівня локальних мереж забезпечують доставку даних між будь-якими вузлами тільки в мережі з відповідною типовою топологією, наприклад топологією ієрархічної зірки. Це дуже жорстке обмеження, що не дозволяє будувати мережі з розвиненою структурою, наприклад, мережі, що об'єднують декілька мереж підприємства в одну, або високонадійні мережі, у яких існують надлишкові зв'язки між вузлами. Можна було б ускладнювати протоколи канального рівня для підтримки петлеподібних надлишкових зв'язків, але принцип поділу обов'язків між рівнями призводить до іншого рішення. Щоб, з одного боку, зберегти простоту процедур передачі даних для типових топологій, а з іншого – дозволити використання довільних топологій, вводиться додатковий мережевий рівень. На мережевому рівні сам термін мережа наділяють специфічним значенням. У даному випадку під мережею розуміється сукупність комп'ютерів, сполучених між собою відповідно до однієї зі стандартних типових топологій і протоколів, що використовуються для передачі даних, визначених для цієї топології. Всередині мережі доставка даних забезпечується відповідним канальним рівнем, а от доставкою даних між мережами займається мережевий рівень, що і підтримує можливість правильного вибору маршруту передачі повідомлення навіть у тому випадку, коли структура зв'язків між складовими мережами має характер, відмінний від прийнятого в протоколах канального рівня. Мережі з'єднуються між собою спеціальними пристроями, що називаються маршрутизаторами. Маршрутизатор – це пристрій, що збирає інформацію про топологію міжмережевих з'єднань і на її підставі пересилає пакети мережевого рівня в мережу призначення. Щоб передати повідомлення від відправника, що знаходиться в одній мережі, адресату, що знаходиться в іншій мережі, потрібно виконати деяку кількість транзитних передач між мережами, або хопів (від hop – стрибок), щораз обираючи потрібний маршрут. Таким чином, маршрут – це послідовність маршрутизаторів, через які проходить пакет. На Мал. 1 показані чотири мережі, пов'язані трьома маршрутизаторами. Між вузлами А і В даної мережі пролягають два маршрути: перший через маршрутизатори 1 і 3, а другий через маршрутизатори 1, 2 і 3. Проблема вибору найкращого шляху називається маршрутизацією, і її вирішення є однією з головних задач мережевого рівня. Ця проблема ускладнюється тим, що найкоротший шлях не завжди найкращий. Часто критерієм при виборі маршруту є час передачі даних, який залежить від пропускної спроможності каналів зв'язку й інтенсивності трафіка, що може змінюватися. Деякі алгоритми маршрутизації намагаються пристосуватися до зміни навантаження, у той час як інші приймають рішення на основі середніх показників за тривалий час. Вибір маршруту може здійснюватися і за іншими критеріями, наприклад, надійності передачі. У загальному випадку функції мережевого рівня ширше, ніж функції передачі повідомлень зв'язками із нестандартною структурою, що ми їх розглянули на прикладі об'єднання декількох локальних мереж. Мережевий рівень вирішує також задачу узгодження різних технологій, спрощення адресації в значних мережах і створення надійних і гнучких бар'єрів на шляху небажаного трафіка між мережами. Повідомлення мережевого рівня прийнято називати пакетами (packets). При організації доставки пакетів на мережевому рівні використовується поняття «номер мережі». У цьому випадку адреса одержувача складається зі старшої частини – номера мережі і молодшої – номеру вузла в цій мережі. Всі вузли однієї мережі повинні мати ту саму старшу частину адреси, тому терміну «мережа» на мережевому рівні можна дати й інше, більш формальне визначення: мережа – це сукупність вузлів, мережева адреса яких містить той сам номер мережі. На мережевому рівні визначаються два види протоколів. Перший вид – мережеві протоколи (routed protocols) – реалізують просування пакетів через мережу. Саме ці протоколи звичайно мають на увазі, коли говорять про протоколи мережевого рівня. Проте часто до мережевого рівня відносять і інший вид протоколів – протоколи обміну маршрутною інформацією або просто протоколи маршрутизації (routing protocols). За допомогою цих протоколів маршрутизатори збирають інформацію про топологію міжмережевих з'єднань. Протоколи мережевого рівня реалізуються програмними модулями операційної системи, а також програмними й апаратними засобами маршрутизаторів. На мережевому рівні працюють протоколи ще одного типу, що відповідають за відображення адреси вузла, використовуваного на мережевому рівні, у локальну адресу мережі. Такі протоколи часто називають протоколами дозволу адрес – Address Resolution Protocol, ARP. Іноді їх відносять не до мережевого рівня, а до канального, хоча тонкощі класифікації не змінюють їхньої суті. Прикладами протоколів мережевого рівня є протокол міжмережевої взаємодії IP стека TCP/IP і протокол міжмережевого обміну пакетами IPX стека Novell.

15) Транспортний рівень?

На шляху від відправника до одержувача пакети можуть бути перекручені або втрачені. Хоча деякі додатки мають власні засоби опрацювання помилок, існують і такі, що працюють безпосередньо з надійним з'єднанням. Транспортний рівень (Transport layer ) забезпечує додаткам або верхнім рівням стека – прикладному і сеансовому – передачу даних із тим ступенем надійності, яка їм потрібна. Модель OSI визначає п'ять класів сервісу, наданих транспортним рівнем. Ці види сервісу відрізняються якістю наданих послуг: терміновістю, можливістю відновлення перерваного зв'язку, наявністю засобів мультиплексування декількох з'єднань між різноманітними прикладними протоколами через загальний транспортний протокол, а головне – спроможністю до виявлення і виправлення помилок передачі, таких як перекручування, втрата і дублювання пакетів.
Як правило, усі протоколи, починаючи з транспортного рівня і вище, реалізуються програмними засобами кінцевих вузлів мережі – компонентами їх мережевих операційних систем. Як приклад транспортних протоколів, можна навести протоколи TCP і UDP стека TCP/IP і протокол SPX стека Novell.
Протоколи нижніх чотирьох рівнів узагальнено називають мережевим транспортом або транспортною підсистемою, тому що вони цілком вирішують задачу транспортування повідомлень із заданим рівнем якості в складових мережах із довільною топологією і різноманітними технологіями. Інші три верхніх рівні вирішують задачі надання прикладних сервісів на підставі наявної транспортної підсистеми.

16) Трикладний рівень?

Прикладний рівень (англ. Application layer) — верхній (7-й) рівень моделі OSI, забезпечує взаємодію мережі й користувача. Рівень дозволяє додаткам користувача доступ до мережних служб, таким як оброблювач запитів до баз даних, доступ до файлів, пересиланню електронної пошти. Також відповідає за передачу службової інформації, надає додаткам інформацію про помилки й формує запити до рівня подання.

17) Стек TCP/IP?

TCP/IP — це абревіатура терміну Transmission Control Protocol / Internet Protocol (Протокол керування передачею / міжмережевий протокол). Фактично TCP/IP не один протокол, а декілька. Саме тому його часто називають набором, або комплектом протоколів, серед яких TCP і IP — два основні. Фактично TCP/IP представляє цей базовий набір протоколів, відповідальний за розбивання вихідного повідомлення на пакети (TCP), доставку пакетів на вузол адресата (IP) і збирання (відновлення) вихідного повідомлення з пакетів (TCP).

Стек TCP/IP, называемый также стеком DoD и стеком Internet, является одним из наиболее популярных и перспективных стеков коммуникационных протоколов. Если в настоящее время он распространен в основном в сетях с ОС UNIX, то реализация его в последних версиях сетевых операционных систем для персональных компьютеров (Windows NT, NetWare) является хорошей предпосылкой для быстрого роста числа установок стека TCP/IP. Стек был разработан по инициативе Министерства обороны США (Department of Defence, DoD) более 20 лет назад для связи экспериментальной сети ARPAnet с другими сателлитными сетями как набор общих протоколов для разнородной вычислительной среды. Сеть ARPA поддерживала разработчиков и исследователей в военных областях. В сети ARPA связь между двумя компьютерами осуществлялась с использованием протокола Internet Protocol (IP), который и по сей день является одним из основных в стеке TCP/IP и фигурирует в названии стека. Большой вклад в развитие стека TCP/IP внес университет Беркли, реализовав протоколы стека в своей версии ОС UNIX. Широкое распространение ОС UNIX привело и к широкому распространению протокола IP и других протоколов стека. На этом же стеке работает всемирная информационная сеть Internet, чье подразделение Internet Engineering Task Force (IETF) вносит основной вклад в совершенствование стандартов стека, убликуемых в форме спецификаций RFC. Так как стек TCP/IP был разработан до появления модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI, то, хотя он также имеет многоуровневую структуру, соответствие уровней стека TCP/IP уровням модели OSI достаточно условно. Структура протоколов TCP/IP приведена на рисунке 1.4. Протоколы TCP/IP делятся на 4 уровня. Самый нижний (уровень IV) - уровень межсетевых интерфейсов - соответствует физическому и канальному уровням модели OSI. Этот уровень в протоколах TCP/IP не регламентируется, но поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровня: для локальных каналов это Ethernet, Token Ring, FDDI, для глобальных каналов - собственные протоколы работы на аналоговых коммутируемых и выделенных линиях SLIP/PPP, которые устанавливают соединения типа "точка - точка" через последовательные каналы глобальных сетей, и протоколы территориальных сетей X.25 и ISDN. Разработана также специальная спецификация, определяющая использование технологии ATM в качестве транспорта канального уровня. Следующий уровень (уровень III) - это уровень межсетевого взаимодействия, который занимается передачей дейтаграмм с использованием различных локальных сетей, территориальных сетей X.25, линий специальной связи и т. п. В качестве основного протокола сетевого уровня (в терминах модели OSI) в стеке используется протокол IP, который изначально проектировался как протокол передачи пакетов в составных сетях, состоящих из большого количества локальных сетей, объединенных как локальными, так и глобальными связями. Поэтому протокол IP хорошо работает в сетях со сложной топологией, рационально используя наличие в них подсистем и экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных линий связи. Протокол IP является дейтаграммным протоколом.К уровню межсетевого взаимодействия относятся и все протоколы, связанные с составлением и модификацией таблиц маршрутизации, такие как протоколы сбора маршрутной информации RIP (Routing Internet Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First), а также протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol). Последний протокол предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизатором и шлюзом, системой-источником и системой-приемником, то есть для организации обратной связи. С помощью специальных пакетов ICMP сообщается о невозможности доставки пакета, о превышении времени жизни или продолжительности сборки пакета из фрагментов, об аномальных величинах параметров, об изменении маршрута пересылки и типа обслуживания, о состоянии системы и т.п. Следующий уровень (уровень II) называется основным. На этом уровне функционируют протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP обеспечивает устойчивое виртуальное соединение между удаленными прикладными процессами. Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным методом, то есть без установления виртуального соединения, и поэтому требует меньших накладных расходов, чем TCP. Верхний уровень (уровень I) называется прикладным. За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и сервисов прикладного уровня. К ним относятся такие широко используемые протоколы, как протокол копирования файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet и ее российской ветви РЕЛКОМ, гипертекстовые сервисы доступа к удаленной информации, такие как WWW и многие другие. Остановимся несколько подробнее на некоторых из них, наиболее тесно связанных с тематикой данного курса. Протокол SNMP (Simple Network Management Protocol) используется для организации сетевого управления. Проблема управления разделяется здесь на две задачи. Первая задача связана с передачей информации. Протоколы передачи управляющей информации определяют процедуру взаимодействия сервера с программой-клиентом, работающей на хосте администратора. Они определяют форматы сообщений, которыми обмениваются клиенты и серверы, а также форматы имен и адресов. Вторая задача связана с контролируемыми данными. Стандарты регламентируют, какие данные должны сохраняться и накапливаться в шлюзах, имена этих данных и синтаксис этих имен. В стандарте SNMP определена спецификация информационной базы данных управления сетью. Эта спецификация, известная как база данных MIB (Management Information Base), определяет те элементы данных, которые хост или шлюз должен сохранять, и допустимые операции над ними. Протокол пересылки файлов FTP (File Transfer Protocol) реализует удаленный доступ к файлу. Для того, чтобы обеспечить надежную передачу, FTP использует в качестве транспорта протокол с установлением соединений - TCP. Кроме пересылки файлов протокол, FTP предлагает и другие услуги. Так пользователю предоставляется возможность интерактивной работы с удаленной машиной, например, он может распечатать содержимое ее каталогов, FTP позволяет пользователю указывать тип и формат запоминаемых данных. Наконец, FTP выполняет аутентификацию пользователей. Прежде, чем получить доступ к файлу, в соответствии с протоколом пользователи должны сообщить свое имя и пароль. В стеке TCP/IP протокол FTP предлагает наиболее широкий набор услуг для работы с файлами, однако он является и самым сложным для программирования. Приложения, которым не требуются все возможности FTP, могут использовать другой, более экономичный протокол - простейший протокол пересылки файлов TFTP (Trivial File Transfer Protocol). Этот протокол реализует только передачу файлов, причем в качестве транспорта используется более простой, чем TCP, протокол без установления соединения - UDP. Протокол telnet обеспечивает передачу потока байтов между процессами, а также между процессом и терминалом. Наиболее часто этот протокол используется для эмуляции терминала удаленной ЭВМ.

18) Багатошарова модель мережі?

Навіть в результаті достатнього поверхневого розгляду роботи в мережі стає ясно, що обчислювальна мережа – це складний комплекс взаємозв’язаних і погоджено функціонуючих програмних і апаратних компонентів. Вивчення мережі в цілому припускає знання принципів роботи її окремих елементів:

r комп’ютерів;

r комунікаційного устаткування;

r операційних систем;

r мережевих додатків.

Весь комплекс програмно-апаратних засобів мережі може бути описаний багатошаровою моделлю. У основі будь-якої мережі лежить апаратний шар стандартізованних комп’ютерних платформ. В даний час в мережах широко і успішно застосовуються комп’ютери різних класів – від персональних комп’ютерів до мейнфреймів і СУПЕРЕОМ.
Набір комп’ютерів в мережі повинен відповідати набору різноманітних завдань, що вирішуються мережею.

Другий шар – це комунікаційне устаткування. Хоча комп’ютери і є центральними елементами обробки даних в мережах, останнім часом не менш важливу роль стали грати комунікаційні пристрої.
Кабельні системи, повторітелі, мости, комутатори, маршрутизатори і модульні концентратори з допоміжних компонентів мережі перетворилися на основні разом з комп’ютерами і системним програмним забезпеченням як по впливу на характеристики мережі, так і за вартістю.
Сьогодні комунікаційний пристрій може бути складним спеціалізованим мультипроцесором, який потрібно конфігурувати, оптимізувати і адмініструвати. Вивчення принципів роботи комунікаційного устаткування вимагає знайомства з великою кількістю протоколів, використовуваних як в локальних, так і глобальних мережах.

Третім шаром, створюючим програмну платформу мережі, є опе-раціонні системи (ОС). Від того, які концепції управління локальними і розподіленими ресурсами покладені в основу мережевої ОС, залежить еффектів-ность роботи всієї мережі.
При проектуванні мережі важливо враховувати, наскільки просто дана операційна система може взаємодіяти з іншими ОС мережі, наскільки вона забезпечує безпеку і захищеність даних, до якого ступеня вона дозволяє нарощувати число користувачів, чи можна перенести її на комп’ютер іншого типа і багато інших міркувань.

Самим верхнім шаром мережевих засобів є різні мережеві додатки, такі як мережеві бази даних, поштові системи, засоби архівації даних, системи автоматизації колективної роботи і ін.
Дуже важливо представляти діапазон можливостей, що надаються додатками для різних областей застосування, а також знати, наскільки вони сумісні з іншими мережевими додатками і операційними системами.

1. Основні програмні і апаратні компоненти мережі Висновки
2. Корпоративні мережі Висновки
3. Мережі масштабу підприємства
4. Використання мереж на підприємстві
5. Мережеві служби і операційна система

19) Основні поняття локальних мереж?

Комутатор (switch) – це багатопортовий мультипроцесорний міст. Кожний порт комутатора керується окремим мікропроцесором, має свою буферну пам’ять та формує власні адресну таблицю. Пакет, який поступає в один з портів комутатора направляється тільки в той вихідний порт, в якому знаходиться адресат. Якщо вихідний порт зайнятий передавання іншої інформації, то пакет записується у буферну пам’ять та ставиться у чергу на вивід. Сучасні комутатори виконують цілий ряд додаткових функцій, направлених на підвищення продуктивності та надійності роботи мережі і захисту інформації.

Шлюз (gateway) – це комунікаційний пристрій, який об’єднує мережі, побудовані за різними технологіями і з різними типами протоколів.

Маршрутизатор (router) - це багатофункціональний комунікаційний пристрій, який визначає маршрут пакетів в обє’днаних мережах та локалізує трафік в границях логічного сегменту на основі аналізу числових ієрархічних адресів.

Міст – це комунікаційний пристрій з вбудованим процесором, призначений для ізоляції трафіка однієї мережі (сегменту) від іншої на основі аналізу апаратної адреси отримувача пакетів інформації.

Концентратор (hab) –це багатопортовий повторювач призначений для фізичного з’єднання декількох сегментів мережі. З допомогою концентратора будують фізичну топологію типу "зірка

Мережеві адаптери призначені для під’єднання комп’ютерів до кабельної системи мережі і підтримують протоколи певної мережевої технології.

Повторювач – це комунікаційний пристрій, який використовується для фізичного з’єднання двох сегментів фізичного середовища і відновлення якості (характеристик) електричних сигналів.

20) Способи побудови локальних мереж?

Локальною мережею визначають мережу однієї організації, яка компактно розміщуються у одній або декількох будівлях. Розмір локальної мережі не перевищує декількох кілометрів. Невеликі розміри мережі виправдовують використання високоякісного кабелю, що дозволяє працювати з дешевими комунікаційними пристроями та простими процедурами передачі даних.

Для побудови локальної мережі потрібна додаткова відносно базової апаратура і програмні засоби.

Мережна плата (Network Interface Card – NIC), або інакше мережний адаптер – це плата розширення, яка встановлюється у вільний слот системної плати та виконує функції сполучення комп’ютера з каналами зв’язку. Існують мережні карти, які виконані на системній платі, тому для таких системних плат немає необхідності застосовувати додаткову плату розширення.

Фізичне з’єднання комп’ютерів у локальній мережі виконується кабелем. За стандартом 10Base-T з’єднання виконується кабелем звита пара п’ятої категорії, яка забезпечує швидкість передачі інформації 100 Мбіт/с. Кабель являє собою декілька (2 або 4 або 8) пар провідників, які закручені один відносно другого і з більшим кроком – одна пара відносно другої. Відстань між з’єднаними абонентами може бути до 100 метрів.

За стандартом 10Base-2 з’єднання виконується тонким коаксіальним кабелем. Швидкість передачі даних може досягати 10 Мбіт/с. Відстань між абонентами може складати до 185 метрів.

Стандарт 10Base-F – з’єднання виконує волоконно-оптичний кабель. Швидкість передачі даних до 10 Гбіт/с. Відстань між абонентами може складати до 2000 метрів (але з підвищенням швидкості передачі даних максимальна відстань буде скороченою).

Для з’єднання комп’ютерів кабелем звита пара потрібно застосувати 8-контактний роз’єм RJ‑45. За його допомогою, в залежності від топології мережі, з’єднуються або комп’ютер з комп’ютером, або комп’ютер з комутатором чи іншим пристроєм у мережі. Для використання коаксіального кабелю треба застосувати Т‑коннектори, роз’єми СР-50 та термінатори.

З’єднати комп’ютери у мережі можна різними способами. Схема з’єднань комп’ютерів та інших пристроїв у мережі називається топологією мережі. У комп’ютерній техніці існує декілька схем мереж, які виправдані практикою їх застосування.

21) Технології спільного використання мережевих ресурсів?

Технології, що реалізують модель процесу з розподіленими ресурсами, дають змогу всім користувачам мережі спільно використовувати дані та пристрої: принтери, дискові накопичувачі, модеми, тощо.

Найпоширенішими є три технології спільного використання інформаційних ресурсів: телеобробка;файл-серверна; клієнт-серверна.

В режимі телеобробки використовується один (центральний) комп'ютер і декілька терміналів. Їх кількість залежить від потужності центрального комп'ютера.

У файл-серверній технології центральний комп'ютер, файловий сервер (FS - File Server), використовується в локальній мережі як спільний віддалений накопичувач інформації великої ємності. Він працює під управлінням мережевої операційної системи і виконує функції доступу до інформаційних ресурсів (файлів). Обробка даних здійснюється на клієнтських комп'ютерах: система управління базами даних на кожній робочій станції при розв'язанні задач надсилає запити за всіма необхідними їй даними на файловий сервер.

При клієнт-серверній технології на сервері зберігається база даних і СУБД, яка здійснює управління цією базою. На робочій станції формується спеціальний запит до бази даних, який обробляється засобами серверної СУБД, і передається на робочу станцію.

22) Принципи побудови однорангових мереж?

Однорангова мережа містить під’єднані до фізичного середовища з допомогою мережевих адаптерів (МА) робочі станції (РС), на яких розміщені розподілені ресурси мережі. В такій мережі кожний комп’ютер виконує функції як клієнта, так і сервера. Тобто, він може виконувати задачі користувача і надавати іншим комп’ютерам ті ресурси, які він містить.

Однорангові локальні мережі мають наступні переваги:

1. Відрізняються простою структурою.

2. Прості в розгортанні та налаштовуванні.

3. Недорогі в експлуатації.

4. Стійкі до відмов.

До недоліків мереж такого типу можна віднести:

1. Невисока безпека даних.

2. Складна архівація інформації, яка знаходиться на багатьох комп’ютерах.

3. Ускладнений пошук потрібної інформації.

4. Складне адміністрування мережі.

5. Ускладнене нарощування мережі.

Проте цей тип мережі знайшов широке розповсюдження і може бути досить ефективним при невеликому числі комп’ютерів (до 10 робочих станцій).

23) Принципи побудови мереж на базі сервера?

24) Технологія «клієнт-сервер»?

Технологія "клієнт-сервер" прийшла на зміну централізованій схемі керування обчислювальним процесом. У централізованій схемі всі обчислювальні ресурси, дані та програми їхньої обробки були сконцентровані в одній машині (майнфреймі). Користувачі мали доступ до ресурсів машини за допомогою терміналів (дисплеїв). Основною функцією терміналу було відображення інформації, що надається користувачеві. В архітектурі "клієнт-сервер" місце терміналу посіла персональна електронно-обчислювальна машина (клієнтська), а майнфрейму - один або кілька потужних комп'ютерів, спеціально виділений для виконання загальних задач обробки інформації (комп'ютери-сервери). Під час взаємодії будь-яких двох об'єктів у мережі можна визначати той, що надає певний ресурс, і той, що використовує цей ресурс. Споживача ресурсів називають клієнтом, а постачальника - сервером.