Мережне програмне забезпечення

Вступ

Методичнi рекомендації розробленi для студентів 3-х курсів денної та заочної форм навчання з дисциплін “Комп’ютерні мережі та телекомунікації” до вивчення тем: «Локальні та глобальні інформаційні мережі» та «HTML – мова розмітки гіпертекстових сторінок».

Основна мета – розглянути етапи створення й розвитку комп'ютерних мереж і мережних служб, дати загальні поняття їх роботи, принципи використання Інтернет з метою здійснення своєї діяльності, принципи побудови веб-сторінок та методи використання гіпертекстових зв’язків для тематичного об’єднання веб-сторінок у веб-сайти. Методичні рекомендації містять матеріал, необхідний для засвоєння теоретичних відомостей використання інформаційних ресурсів Інтернет та практичних навичок побудови гіпертекстових сторінок.

Опанувавши поданий матеріал, студенти повинні навчитися переглядати каталоги FTP і завантажувати файли з Інтернету, підписуватися на телеконференцію, одержувати заголовки повідомлень із сервера і читати наявні повідомлення, створювати веб-вузли тематично об’єднаних веб-публікацій.

Методичні рекомендації розраховані на модульну структуру курсу. Знання студентів оцінюються в балах.

РОЗДІЛ 1. Основні поняття комп’ютерних мереж

Мережа - це сукупність програмних, технічних і комунікаційних засобів, що забезпечують ефективний розподіл обчислювальних ресурсів.

До мереж, як і до окремих ПК, застосовується поняття «архітектура», що означає конструювання складних об'єднань ПК, які надають користувачам широкий набір різних інформаційних ресурсів. Архітектура мереж має набір характеристик:

· Відкритість.

· Ресурси.

· Надійність.

· Динамічність.

· Інтерфейс.

· Автономність.

· Комунікації.

Найважливішою характеристикою мережі є топологія, зумовлена структурою з'єднання ПК у мережі. Розрізняють два види топологiй - фізичну і логічну. Під фізичною топологією розуміється реальна схема з'єднання вузлів мережі каналами зв'язку, а під логічною топологією - структура маршрутів потоків даних між вузлами.

Існує кілька топологічних структур мереж: шинна, зіркоподібна, деревоподібна, кільцева і багатозв’язна. Для опису взаємодії компонентів у мережі використовуються протоколи й інтерфейси.

Протокол в інформаційній мережі - це документ, що однозначно визначає правила взаємодії однойменних рівнів працюючих один з одним абонентів.

Найбільш важливими функціями протоколів на всіх рівнях мережі є: захист її від перевантажень; виконання операцій за маршрутизацією повідомлень і оптимізацією використання ресурсів у мережі, що забезпечує великий ступінь доступності послуг мережі шляхом утворення декількох маршрутів між двома абонентами.

Інтерфейс - зведення правил щодо взаємодії між функціональними компонентами, розташованими в суміжних рівнях і такими, що входять у ту ж систему.

При розробці протоколів та інтерфейсів враховується властивість відкритості з метою їх подальшого розвитку і забезпечення взаємодії з іншими засобами та абонентами.

Виділені за способом організації дворівневі технології мають, крім ПК, з якими безпосередньо спілкуються користувачі і які називаються робочими станціями, спеціальні комп'ютери, названі серверами (англ. to serve - обслуговувати). Завданням сервера є обслуговування робочих станцій з наданням їм своїх ресурсів, суттєво вищих, ніж ресурси робочої станції. Залежно від виду роботи, для якої призначений сервер, він і називається по-різному:

n файловий сервер – прості операції читання запису даних з файлів;

n принт-сервер – операції друку;

n SQL-сервер – складні операції пошуку і витягування даних з баз даних.

В одноранговій технології (однорівневій, рівноправній) функції робочої станції і сервера сполучені - використовуваний ПК може бути одночасно і сервером, і робочою станцією. Кожен ПК здатен надавати іншому ПК свої ресурси чи, навпаки, приймати їх від іншого.

Зрозуміло, у системі «клієнт-сервер» завдяки спеціалізації робіт досягається вища продуктивність мережі, ширші її спектр і якість послуг. Однак однорангові мережі дешевші та простіші в експлуатації.

За способом зв'язку здійснюється класифікація комунікацій (каналів передачі даних), що забезпечують рух інформації між елементами мережі. У провідних технологіях як фізичне середовище в каналах використовуються:

n плоский двожильний кабель;

n коаксіальний кабель;

n світловід.

Найбільш повно представлена класифікація мережних технологій за ознакою «охоплення території».

1.1. Локальні мережі

Використання персональних комп'ютерів (ПК) у складі локальних обчислювальних мереж (ЛОМ) забезпечує постійну та оперативну взаємодію між окремими користувачами в межах комерційної, науково-виробничої структури або навчальної організаціії та ін. Свою назву ЛОМ одержала від того, що всі її компоненти (ПК, канали комунікацій, засоби зв'язку) фізично розміщуються на невеликій території однієї організації чи її окремих підрозділів.

1.2. Глобальні мережі

Глобальні мережі забезпечують можливість спілкування листуванням та телеконференціями. Основне завдання глобальної мережі - забезпечення абонентам не тільки доступу до комп'ютерних ресурсів, а й можливості взаємодії між собою різних професійних груп, розкиданих по великій території.

При виборі інформаційно-обчислювальної мережі користувач у першу чергу вирішує питання про прикладну систему, тобто про комплекс завдань предметної галузі.

Мережа кільцевої топології використовує замкнуте коло з прийомо-передавачів, з'єднаних коаксіальним чи оптичним кабелем. Метод доступу в такій мережі – Token – Ring – метод доступу з передачею маркера. Маркер – це пакет, забезпечений спеціальною послідовністю біт. Його послідовно передають по колу від вузла до вузла в одному напрямку. Кожен вузол ретранслює переданий маркер. Вузол може передавати свої дані, якщо він одержав порожній пакет. Маркер з пакетом передається, поки не знайдеться вузол, якому призначений пакет. У цьому вузлі дані приймаються, але маркер не звільняється, а передається по колу далі. Лише повернувшись до відправника, який може переконатися, що передані ним дані отримані, маркер від цих даних звільняється. Порожній маркер передається наступному вузлу, який при наявності в ньому даних, готових до передачі, заповнює маркер і передає його по колу. Несправність в одному з вузлів мережі роз’єднує всю мережу.

Мережа зіркоподібної топології має активний центр (АЦ) – комп'ютер, який поєднує всі комп'ютерні мережі. АЦ повністю керує комп'ютерами, підключеними до нього через концентратор, який виконує функції розподілу і посилення сигналів. Цей метод теж використовує маркер. Маркер передається від вузла до вузла, обходячи вузли в порядку зростання їхніх адрес. Кожен вузол регенерує маркеру швидкість передачі – 2 Мбіт/с.

У міру поширення ЛОМ виникають проблеми обміну інформацією між мережами. Для забезпечення таких зв'язків використовуються засоби міжмережної взаємодії, що називаються мостами – bridges і маршрутизаторами – routers. Як міст і маршрутизатори використовуються комп'ютери, у яких установлено по 2 і більше адаптерів. Кожен з адаптерів забезпечує зв'язок з однією з таких мереж. Міст чи маршрутизатор одержує пакети, що посилаються комп'ютером однієї мережі комп'ютеру іншої, переадресовує їх і відправляє за зазначеною адресою. Мости, як правило, використовуються для зв'язку мереж з однаковими комунікаційними системами, наприклад, двох мереж Ethernet чи двох мереж Arknet.

Маршрутизатори зв'язують мережі з різними комунікаційними системами. Вони мають засоби перетворення пакетів одного формату на інший. Бувають мости - маршрутизатори (brouters), що поєднують функції і того, й іншого.

Для забезпечення зв'язку мереж з різними комп'ютерами системи існують шлюзи (gateway).

Мережне програмне забезпечення

1 концепція.

ПЗ орієнтоване на надання багатьом користувачам ресурсів деякого загальнодоступного головного комп'ютера мережі, який називають файловим сервером. Його основними ресурсами є файли. Файли, що містять програмні модулі чи дані. Файловий сервер – найбільш загальний тип сервера.

Інші ресурси файлового сервера, надані в спільне використання користувачами мережі, – принтер, модем, пристрій для факсимільного зв'язку.

Мережне ПЗ, що керує ресурсами файлового сервера і надає до них доступ багатьом користувачам мережі, називається мережною операційною системою. Її основна частина розміщується на файловому сервері, на робочих станціях установлюється невелика оболонка, яка виконує роль інтерфейсу між програмами, що звертаються за ресурсами, і файловим сервером. Програмні системи, орієнтовані на роботу в рамках цієї концепції, дозволяють користувачу використовувати ресурси файлового сервера. Як правило, самі ці програмні системи також зберігаються на файловому сервері і можуть використовуватися всіма користувачами одночасно, але для виконання модулі цих програм за необхідністю переносяться на комп'ютер користувача – робочу станцію і там виконують роботу.

Уся обробка даних, навіть якщо вони є загальним ресурсом і зберігаються на файловому сервері, виконується на комп'ютері користувача. Для цього файли, де зберігають дані, переміщуються на комп'ютер користувача.

2 концепція.

Архітектура клієнт – сервер. ПЗ орієнтоване не тільки на колективне використання ресурсу, а й на обробку в місці розміщення ресурсу за запитами користувача. Програмні системи архітектури клієнт–сервер складаються з двох частин: ПЗ сервера і ПЗ користувача–клієнта. Основна обробка даних виконується сервером, а на комп'ютер користувача посилаються тільки результати виконання запиту.

1.4. Модель взаємодії відкритих систем

Відповідно до рекомендацій Міжнародного інституту стандартизації ISOсистеми комп'ютерного зв'язку рекомендується розглядати на семи різних рівнях (див. таблицю).

Таблиця. Рівні моделів зв'язку

Рівень	Аналогія
Прикладний рівень	Лист написаний на папері. Визначено його зміст.
Рівень уявлення	Лист поміщено у конверт і заклеєно. Конверт заповнений. Наклеєно марку. Клієнт дотримав необхідних вимог протоколу.
Сеансовий рівень	Лист опущено в поштову скриньку. Обрано службу доставки
Транспортний рівень	Лист доставлено на поштамт. Він відокремлений від листів, з доставкою яких місцева поштова служба справилася б самостійно
Мережний рівень	Після сортування лист покладено в мішок. Виникла нова одиниця доставки – мішок.
Рівень з'єднання	Мішки листів покладено у вагон. Виникла нова одиниця доставки - вагон
Фізичний рівень	Вагон причеплено до локомотива. Виникла нова одиниця доставки - потяг. За доставку взялося інше відомство, яке діє за іншими протоколами.

З таблиці видно, що кожен новий рівень збільшує функціональність системи зв'язку.

1.5. Інтернет. Основні поняття

У дослівному перекладі українською мовою інтернет — це міжмережа, об'єднання мереж, деякий інформаційний простір.

Таким чином, Інтернет – це так званий “простір”, усередині якого здійснюється безупинна циркуляція даних. У цьому значенні його можна порівняти з теле- і радіоефіром, хоча є очевидна різниця хоча б у тому, що в ефірі ніяка інформація зберігатися не може, а в Інтернеті вона переміщується
між комп'ютерами, що складають вузли мережі, і якийсь час зберігається на їхніх носіях.

Ранні експерименти щодо передачі і прийому інформації за допомогою комп'ютерів почалися ще в 50-х роках і мали лабораторний характер. Лише наприкінці років на кошти Агентства Перспективних Розробок міністерства оборони США (DARPA — Defense Advanced Research Project Agency) було створено мережу національного масштабу. За іменем агентства вона дістала назву ARPANET. Ця мережа зв'язала кілька великих наукових, дослідницьких та освітніх центрів. Її основним завданням стала координація груп колективів, які працюють над єдиними науково-технічними проектами, а основне призначення полягало в обміні електронною поштою і файлами з науковою і проектно-конструкторською документацією.

Мережа ARPANET запрацювала в 1969 році. Нечисленні вузли, що входили до неї на той час, були зв'язані виділеними лініями. Прийом і передача інформації забезпечувалися програмами, що працювали на вузлових комп'ютерах. Мережа поступово розширювалася завдяки підключенню нових вузлів, а до початку 80-х років на базі найбільших вузлів були створені свої регіональні мережі, що відтворюють загальну архітектуру ARPANET на нижчому рівні (у регіональному чи локальному масштабі).

Кожного разу, коли ми говоримо про обчислювальну техніку, нам треба мати на увазі принцип єдності апаратного і програмного забезпечення. Поки глобальне розширення ARPANET відбувалося завдяки механічному підключенню все нових і нових апаратних засобів (вузлів і мереж), до Інтернету в сучасному розумінні цього слова було ще дуже далеко. По-справжньому народженням Інтернету прийнято вважати 1983 рік. Цього року відбулися революційні зміни в програмному забезпеченні комп'ютерного зв'язку. “Днем народження” Інтернету стала дата стандартизації протоколу зв'язку TCP/IP, що лежить в основі Всесвітньої мережі по нинішній день.

Слід уточнити, що в сучасному розумінні TCP/IP — це не один мережний протокол, а два протоколи, які знаходяться на різних рівнях (це так званий стек протоколів). Протокол TCP — протокол транспортного рівня. Він керує тим, як відбувається передача інформації. Протокол IP — адресний. Він належить мережному рівню і визначає, куди здійснюється передача.