Глобальна комп'ютерна мережа Інтернет

Поняття про комп’ютерну мережу

Комп’ютерна мережа – це комп’ютери та інші пристрої (принтери, плотери, сканери тощо), пов’язані між собою системою пересилання даних.

Локальна мережа об’єднує комп’ютери, розташовані в одному приміщенні чи одній організації.

Прикладами локальних мереж є мережі у Центрі, університеті, банку, офісі, на підприємстві тощо.

Головна ознака локальної мережі – порівняно короткі, швидкісні й часто добре захищені лінії зв’язку. Швидкість пересилання даних у цій становить 10, 100 або 1000 Мбіт/с і більше.

Глобальна мережа – це декілька об’єднаних між собою локальних мереж за територіальною чи галузевою ознакою

Глобальні мережі – це банківські мережі, мережі авіакомпаній тощо. Для пересилання даних тут використовуються супутникові чи інші спеціальні засоби.

Прикладом глобальної мережі є мережа УРАН, яка об’єднує наукові центри України. Інший приклад глобальної мережі – Інтернет.

Міські (регіональні) мережі – це комп’ютери, з’єднані в межах міста чи деякого регіону

Вони мають великий, як у глобальної мережі, радіус дії та швидкісні, як у локальній мережі, середовища передавання даних.

Приклади міських мереж: мережі банкоматів, мережі для оплати комунальних послуг тощо.

Види локальних мереж

За способом взаємодії комп’ютерів локальні мережі бувають двох головних видів:

—  однорангові;

—  клієнт-серверні.

—                В одноранговій мережі всі її комп’ютери рівноправні.

—        Користувачі однорангової локальної мережі зазвичай мають доступ до відкритих даних на кожному комп’ютері.

—                Найпростіший приклад такої мережі – два комп’ютери, з’єднані спеціальним кабелем.

—               Такий спосіб з’єднання називають прямим.

—        Якщо в мережі  є комп’ютер, з яким взаємодіють усі інші комп’ютери, то його називають сервером, інші комп’ютери – клієнтами, а з’єднання – мережею типу клієнт-сервер.

—            Комп’ютер-клієнт називають також робочою станцією.

—            За допомогою ПК, об’єднаних у локальну мережу, розв’я­зуються такі задачі:

—    Розділення файлів. Локальна мережа дає можливість багатьом користувачам одночасно працювати з одним файлом, який збері­гається на центральному файл-сервері.

—          Передавання файлів. Комп’ютерна мережа дає можливість швидко копіювати файли будь-якого розміру з одного комп’юте­ра на інший без використання дискет.

—    Доступ до інформації та файлів. Комп’ютерна мережа дає можливість завантажувати прикладні програми з будь-якої робо­чої станції, байдуже, де вона розташована.

—     Розділення прикладних програм. Комп’ютерна мережа дає мо­жливість двом користувачам використовувати одну копію програми, наприклад текстового редактора MSWord. Проте два ко­ристувачі не можуть одночасно редагувати один і той самий до­кумент.

—        Одночасне введення даних у прикладні програми. Мережеві прикладні програми дають змогу кільком користувачам одночас­но вводити дані, необхідні для роботи цих програм. Наприклад, вести записи в бухгалтерській книзі так, що вони не заважають один одному. Проте тільки спеціальні мережеві програми дозво­ляють одночасно вводити інформацію.

—     Розподіл принтера. Комп’ютерна мережа дає можливість кі­льком користувачам на різних робочих станціях спільно викори­стовувати один або кілька принтерів.

—     Електронна пошта. Можна використовувати комп’ютерну мережу як поштову службу та розсилати службові записки, допо­віді, повідомлення іншим користувачам.

Апаратне забезпечення мереж

Обчислювальна мережа — це складний комплекс взає­мозалежних програмних і апаратних компонентів, що узгоджено функціонують. Вивчення мережі в цілому потребує знання прин­ципів роботи її окремих елементів:

•  комп’ютерів;

•  комунікаційного устаткування;

•  операційних систем;

•  мережних додатків.

Для з’єднання комп’ютерів у локальну мережу застосовують:

1)    технологію, яку називають скручена пара (вита пара);

2)    бездротові технології;

3)    дорогі оптичні світлодіоди (оптоволокно);

4)    коаксіальні (подібні до телевізійних) кабелі;

5)    будинкові лінії електропостачання та ін.

Пакети і мережні протоколи

Дані в мережі пересилаються пакетами.

Пакет – це порція даних, яку пересилає комп’ютер.

Довжина одного пакета може становити від кількох десятків байтів до кількох кілобайтів залежно від властивостей мережі та протоколів.

Розрізняють:

· керівні пакети;

· інформаційні пакети.

Керівний пакет містить інструкції, а інформаційний – дані.

Незалежно від того, що комп'ютери в Інтернеті відрізняються своїми плат­формами, операційними системами, вони прекрасно "спілкуються" один з одним. Це можливо завдяки тому, що вони послуговуються однаковими правилами передавання даних - протоколом ТСР/ІР. Він прийнятий усіма учасниками Інтернету і підтримується більшістю виробників мережного обладнання.

Протокол – це сукупність правил і процедур, які регламентують порядок налагодження зв’язку і пересилання пакетів у мережі.

ТСР/ІР - основний транспортний протокол передавання даних в Інтернеті. Абревіатура ТСР/ІР складається з двох частин : ТСР (Transmition Control Protocol - протокол керування передаванням) і ІР (Internet Protocol - протокол Internet).

Перша складова протоколу (ТСР) забезпечує надійний зв'язок між комп'ютерамн і керує передаванням даних. Протокол ТСР поділяє інформацію на порції - пакети, кожному з яких надає номер для правильного відновлення інформації під час одержання. Далі інша складова (протокол ІР) додає до кожного пакета службову інформацію з адресами відправників і одержувачів, забезпечуючи доставку всіх пакетів одержувачеві. Окремі пакети можуть подорожувати різними шляхами Інтернету та дістатися до одержувача у будь-кому порядку. По надходженні всіх пакетів протокол ТСР розміщує їх один за одним і забезпечує складання повідомлення. Якщо деякі пакети загубилися – протокол ТСР вирішує і цю проблему. Маршрути руху пакетів мережею розраховує спеціальна програма - маршрутизатор.

Найважливішою властивістю протоколу ТСР/ІР є його здатність забезпечити взаємодію комп'ютерів за допомогою необмеженої кількості мереж. Зовсім неважливо, скільки мереж подолає інформація на шляху від віддаленого серверу до клієнта. Протокол ТСР/ІР застосовується не лише в Інтернеті, а й, наприклад, для зв'язку локальних мереж на одному великому підприємстві, в якого можуть бути відсутні зв'язки із зовнішніми мережами. ТСР/ІР іноді застосовується для зв'язку двох віддалених один від одного комп'ютерів.

 Протоколи реалізовані зазвичай програмним шляхом у драйверах для мережних карт.

За призначенням протоколи поділяються на кілька груп:

· прикладні (HTTP, SMTP, FTP, Telnet та ін.);

· транспортні (ТСР та ін.);

· мережні (ІР, ІРv6 та ін.).

Сучасні локальні мережі діють як за власними протоколами, так і за протоколами глобальної мережі Інтернет, що гарантує їхню сумісність.

Такі локальні мережі називають мережами класу Інтранет.

Розглянемо призначення транспортного протоколу передавання даних і структуру сеансу зв’язку. Спочатку комп’ютер-передавач надсилає керівний пакет із запитом, чи готовий інший комп’ютер отримувати дані. Комп’ютер-отримувач надсилає передавачеві керівний  пакет про свою готовність. Передавач надсилає перший інформаційний пакет (із даними) і отримує у відповідь керівний пакет, що підтверджує отримання пакета і правильність передавання. Тепер передавач надсилає наступний пакет даних й т. д. Останнім адресату (отримувачу) надходить керівний пакет про закінчення сеансу зв’язку.

Транспортний протокол ТСР і мережний протокол ІР утворюють повний комплект мережних протоколів, який позначають ТСР/ІР.

Важливим також є протокол ARP.Він забезпечує правильну взаємодію локальної мережі з Інтернетом, установлюючи відповідність між Інтернет-адресами ПК та їхніми адресами в локальній мережі.

Призначення та структура Internet

Найбільшою та найвідомішою у світі комп’ютерною мережею є Internet. Ця мережа не лише впевнено увійшла в наше життя, а й стала явищем загальносвітової культури з власними законами й правилами, незаперечними перевагами й неминучими недоліками.

Дані і Internet містяться на комп’ютерах, які розташовані в різних місцях і належать різним особам та організаціям, а тому єдиного власника Internet не існує. Неможливо повністю вимкнути Всесвітню мережу, оскільки централізоване керування мережними маршрутизаторами не проводиться. Завдяки цим особливостям Internet став надбанням усього людства та засобом відкритого зберігання й розповсюдження інформації. Потенціал Internet як інформаційної системи величезний, ця глобальна мережа надає нам безмежні можливості для спілкування та швидкого доступу до інформації.

Приєднання до Internet

З технічного погляду Internet – це мережа мереж, оскільки вона об’єднує локальні та міські мережі, мережі установ, наукових і навчальних закладів, підприємств та організацій. Ці мережі, а також індивідуальні користувачі підключаються до глобальної мережі через постачальників послуг Internet – провайдерів.

Інтернет-провайдер – це компанія, яка має постійний вихід у глобальну мережу та надає його за плату іншим.

Комп’ютери провайдера постійно підключені до великих регіональних мереж, а ті – до однієї з високошвидкісних магістральних мереж країни, які, у свою чергу, сполучені між собою та підключені до магістральних мереж інших країв. Разом вони утворюють всесвітню мережу Internet.

Сьогодні обмін даними в Internet здійснюється не лише через обладнання комп’ютерних мереж, а й за допомогою супутників зв’язку, радіосигналів, кабельного телебачення, телефонів, стільникового зв’язку, спеціальних оптоволоконних ліній і навіть електромереж.

Для приєднання до Internet застосовують технологію, яка має загальну назву виокремлена лінія. Виокремлена лінія призначена для постійного і швидкісного доступу до Internet.

Модем – головний пристрій для приєднання комп’ютера до глобальної мережі. Використовують такі типи модемів:

·     вбудований або зовнішній звичайний факс-модем для традиційного дозвону;

·     ADSL-модем для швидкісного зв’язку;

·     Спеціальні USB-модеми чи мережні карти (PC-Card) для бездротового зв’язку (Wi-Fi);

·     Модеми, вбудовані в мобільні телефони і смартфони.

ADSL-технологія використовує звичайну телефонну лінію і дає змогу імітувати виокремлену лінію шляхом частотного розподілу сигналів. Це забезпечує постійний доступ до Internet, розблокування телефону для розмов і дає змогу також отримувати сигнали цифрового телебачення. Приєднання забезпечує провайдер, що надає послуги швидкісного зв’язку. Він може надавати цю послугу без обмежень на трафік. Це так званий безлімітний Internet.

Найбільшим провайдером швидкісного Internet засобами ADSL-з’єднання в Україні є компанія «Укртелеком», що надає для цього послугу, яку називають «Ого!». Важливо, щоб клієнта за місцем перебування обслуговувала сучасна цифрова АТС.

Бездротові приєднання до Internet забезпечують встановлення на ПК спеціальних модемів чи адаптерів і монтаж радіоточки (антени та іншого обладнання), яку називають точкою доступу. Недоліки: порівняно велика разова вартість монтажних робіт, а також абонентна плата або плата за трафік. Переваги: постійний доступ до Internet на великих швидкостях, вільний телефон.

Різновидом безкабельної мережі є з’єднання за технологією високочастотного випромінювання малого радіуса дії зі зміщенням частоти, що називають Bluetooth. Для цього необхідно мати Bluetooth-адаптер, який приєднують до USB-порта. Швидкість передавання даних невелика – від 0,4 до 0,7 Мбіт/с. З’єднання вважають перспективним, але капризним: два адаптери від різних виробників можуть не захотіти працювати у парі. Відстань з’єднання – 10-100 м. Рівень захисту інформації низький. Будь-які електромагнітні хвилі чи несприятливі погодні умови можуть створити перешкоди для правильного передавання даних. Технологію широко використовують у мобільних телефонах.

Служби Internet

 Інтернет охоплює декілька інформаційних служб.

Для функціонування кожної служби потрібне відповідне програмне забезпечення: веб-браузер, клієнт електронної пошти, програми для спілкування.

Що ж приваблює мільйони користувачів до Інтернету? Назвемо його ресур­си, які стають доступними за допомогою провайдера.

Ø Гіпертекстова система WWW (World Wide Web) - глобальна система поши­рення інформації, в якій для пошуку та перегляду файлів застосовуються гіпертекстові зв'язки.                                                      

Ø Електронна пошта - засіб обміну повідомленнями, який нагадує роботу звичайної пошти, але значно переважає її за швидкістю доставки пові­домлень.

Ø Віддалений доступ до мережі - забезпечує доступ до вашого комп'ютера з будь-якого, підключеного до Інтернету. Ви можете переглянути вашу елек­тронну пошту, виконати пошук у БД свого комп'ютера тощо.

Ø Тематичні конференції Usenet - це електронні дошки, куди учасники конфе­ренції можуть передавати повідомлення й отримувати відповіді на них.

Ø Розмова в мережі або ІRС (Internet Realy Chat) - спілкування співбесід­ників шляхом уведення тексту з клавіатури.

Ø Голосове спілкування і відеоконференції - надає можливість двом і більше абонентам чути і бачити один одного. Для проведення голосових та відеоконференцій абоненти повинні мати певне обладнання (мікрофон, динаміки, відеокамеру) і програмне забезпечення.

Ø FТР (File Transfer Protocol - протокол передавання файлів) - передавання програм і файлів даних між комп'ютерами глобальної мережі.

Режими інформаційного обміну

В Інтернеті можливі два режими інформаційного обміну - оn-lіnе і оff-linе. Перший термін перекладається як «на лінії», другий - «поза лінією». Йдеться не просто про існування лінії (підключення до телефонної лінії або до ЛОМ, яка мас вихід до Інтернету), а про наявність з'єднання через існуючу лінію зв'язку.

Оп-liпе (на комп'ютерному жаргоні - «онлайновий» режим) - постійний зв'язок користувача з сервером провайдера. Під час відкриття Web-сторінок, відправлення повідомлень електронної пошти, "перекачування" файлів-архівів користувач лишається підключеним до мережі. Він може отримувати інформацію з мережі і негайно реагувати на неї, тому оn-linе - це режим реаль­ного часу.

Off-line - це режим «відкладеного» зв'язку. Користувач передає порцію інфор­мації або отримує її протягом коротких сеансів зв'язку, а в інший час комп'ютер відключений від Інтернету. Зрозуміло, що це економічніший режим, ніж оn-linе. У режимі оff-linе, наприклад, обробляються повідомлення електронної пошти та групи новин

Адресація в Інтернет

Усі комп’ютери в мережі Інтернет ідентифікуються унікальними IP-адресами. Ця адреса складається із чотирьох байт і її достатньо для того, щоб визначити, куди і як слід передати пакет даних.

 IP-адреса записується чотирибайтним числом, наприклад 194.44.198.45. Перші два її байти визначають адресу підмережі, третій, четвертий – адресу вузла в ній. Теоретично, за допомогою IP-адреси можна ідентифікувати більш як 4 млрд. вузлів. На практиці ж через  особливості адресації деяких типів локальних мереж кількість можливих адрес становить більше 2 мільярдів.

Але ці числа, якими представлена адреса, не мають певного змістовного значення, тому використовувати та запам’ятовувати їх є досить складно. Для зручності серверам Інтернету присвоюють символьні адреси. Такі символьні адреси можуть бути використані усіма прикладними програмами, що взаємодіють з Інтернетом. 

Присвоєння символьного імені конкретному серверу проводиться з використанням так званої доменної системи імен (Domain Name System, DNS), що базується на ієрархії доменів. У відповідності з нею домен на кожному рівні визначає імена підпорядкованих рівнів. Доменна адреса складається  із послідовності ідентифікаторів, розділених крапками:

domain_n.domain_n-1. … .domain_1.

Домен, що розміщений правіше, охоплює більшу область. Так, крайній справа домен представляє двобуквений шифр країни, наприклад ua, uk, de, або із трьох букв шифр виду діяльності власника  – com, edu, org. Система трибуквених імен спочатку використовувалась виключно у США. Сьогодні багато таких імен належить компаніям або організаціям з інших країн. Нижче наведено перелік доменів найвищого рівня та їх значення.

com – комерційні організації;

edu – освітні заклади;

gov – урядові організації;

int – міжнародні організації;

mil – військові установи;

net – організації, що працюють з мережею;

org – некомерційні організації;

tv – телевізійні компанії.

Реєстрація і розподіл доменних імен проводиться міжнародною організацією InterNIC. При зверненні до сервера за деяким символьним іменем здійснюється запит до DNS-сервера, в якому міститься відповідна база даних, і це ім'я перетворюється в IP-адресу. Отримана IP-адреса дозволяє точно ідентифікувати комп'ютер, але цього не завжди достатньо, оскільки на кожному вузлі одночасно може бути запущено декілька служб Інтернет, які використовують свої протоколи. Наприклад, одночасно можуть використовуватися протоколи для передачі гіпертекстових документів HTTP, передачі файлів FTP, електронної пошти POP3 та ін. Для впорядкування роботи кожній службі відведено окремий порт, який задається числом від 0 до 65534. Для найпоширеніших служб використовуються стандартні номери портів: для HTTP – 80, FTP – 21, POP3  – 110, SMTP – 25. Ці значення є стандартними, прийнятими за замовчуванням, але власник вузла може налаштувати служби на роботу з іншими портами.

Для адресації мережевих ресурсів використовуються уніфіковані вказівники ресурсів (Uniform Resource Locator, URL). Найбільш загальний вигляд URL є наступним:

[прокол]://[ім’я][:пароль]@[адреса][:порт][/шлях/][документ]

[?додаткова інформація]

протокол – символьне позначення протоколу, що використовується для доступу до ресурсу (наприклад, ftp, http);

ім’я – ім’я користувача;

пароль – використовується разом з іменем для ресурсів з обмеженим доступом;

адреса – адреса вузла у доменній чи цифровій формі;

порт – номер порта. У випадку відсутності використовується стандартний;

шлях  – шлях на сервері від його кореневого каталогу або відносно поточного каталогу;

документ – назва документу;

додаткова інформація – використовується для роботи із серверними додатками.

Слід відмітити, що далеко не завжди слід вказувати усі параметри. Часто достатньо вказати тільки адресу вузла.