- •Тема 15. Мережні технології
- •5.1. Історія виникнення та техніко-економічні передумови появи комп'ютерних мереж
- •5.2. Різновиди комп'ютерних мереж
- •5.3. Класифікація комп'ютерних мереж
- •5.4. Стандартизація у комп'ютерних мережах
- •5.5. Стандартна модель osi
- •5.6. Фізичні середовища встановлення з'єднання
- •5.7. Специфікації категорій витої пари
- •5.8. Коаксіальний кабель
- •5.9. Волоконно-оптичний кабель
- •5.10. Типи технологій локальних мереж
Тема 15. Мережні технології
5.1. Історія виникнення та техніко-економічні передумови появи комп'ютерних мереж
З глибокої давнини людство намагалося винайти засоби організації зв'язку на далеку відстань. До таких засобів можна віднести димовий телеграф, там-тами, сигнальні вогні та ін. Безпосереднім провісником сучасних комп'ютерних мереж (KM) були телеграфна та телефонна мережі XIX ст. Створення мереж передавання даних та розподіленого їх опрацювання було результатом науково-технічної революції та розвитку мікроелектроніки. Ще в 50-х роках XX ст., коли з'явилися досить потужні ЕОМ, виникла потреба сполучати їх з одним або багатьма терміналами для ефективнішого використання їхніх ресурсів. Було створено системи з розподілом часу роботи центрального процесора, де кожному терміналу по черзі виділявся квант часу.
Канали зв'язку в такій системі були досить дорогими і використовувалися терміналами неефективно. Тому згодом учені розробили спеціальні пристрої (мультиплексори та концентратори), які збирали трафік (інформаційні потоки) з розташованих поблизу терміналів для спрямування його до центрального процесора (ЦП). Елементом такої системи також був фронтальний процесор, який виконував функції організації зв'язку.
Унаслідок еволюції мережа поступово набула свого сучасного вигляду (рис. 5.1). Тепер вона має не один, а багато центральних процесорів, терміналів та мережу зв'язку, яка складається з вузлів. Кожен вузол мережі - це спеціалізована на виконанні комунікаційних функцій ЕОМ (маршрутизатор). Для передавання даних між вузлами використовують призначені канали наявної телефонної мережі. Замість терміналів щораз частіше використовують персональні комп'ютери.
Рис. 5.1. Структура сучасних глобальних мереж.
Поряд зі створенням глобальних мереж науковці намагалися організувати передавання даних у локальній зоні. Це зрозуміло, адже, за результатами аналізу, понад 80% інформаційних потоків концентрується в локальній зоні - у межах відділу, організації, підприємства (правило 80-20). У 80-х роках були спроби організувати зв'язок між машинами на рівні одного підприємства з використанням місцевої АТС. Однак справжній розвиток локальних мереж розпочався завдяки появі дешевих мікропроцесорів та персональних ЕОМ. Масове використання мікропроцесорів у вузлах та пристроях (так званого розподіленого інтелекту), а також персональних ЕОМ спонукало організувати надійний зв'язок між ними для сумісного розв'язування задач та використання ресурсів. З появою персонального комп'ютера стало можливим наблизити місце опрацювання інформації до місця її виникнення і таким чином збільшити ефективність роботи інформаційної системи.
5.2. Різновиди комп'ютерних мереж
Найліпше проілюструвати місце та співвідношення різних видів KM серед систем теле-опрацювання даних можна за допомогою діаграми "швидкість - відстань передавання" (рис. 5.2). По осі ординат цієї діаграми відкладено швидкості передавання, а по осі абсцис - відстань, на яку воно виконується.
Рис. 5.2. Діаграма “швидкість — відстань передавання”
На діаграмі показано такі системи телеопрацювання даних: шина ЕОМ (забезпечує дуже високі швидкості передавання даних (> 100 Мбіт/с) на короткі відстані (1-10 м)), система передавання даних стандарту ІЕЕЕ-488 (гарантує швидкісне передавання даних для лабораторної апаратури (швидкість передавання до 10 Мбайт/с, дальність від 1 до 10 м)), рекомендації V.24 (визначають швидкісні характеристики інтерфейсу термінала з модемом), лінійні підсилювачі (дають змогу терміналам приєднатися до ЕОМ через скручену пару на відстані до декількох кілометрів, але з обмеженою швидкістю) Глобальні мережі загального користування охоплюють усю земну кулю, але мають малу швидкість передавання даних Наприклад, тривалість передавання одного інформаційного пакета в глобальній мережі становить кілька секунд, а в локальній - кілька мілісекунд.
Отже, з усіх засобів телеопрацювання сьогодні можна виділити два типи мереж, що суттєво відрізняються за технологічними вирішеннями локальні інформаційні мережі (ЛМ) та глобальні інформаційні мережі (ГМ) В англомовній літературі для них використовують відповідно терміни Local Area Network (LAN) та Wide Area Network (WAN)
• Локальні інформаційні мережі. За допомогою ЛМ інформацію передають на невелику відстань Однією з визначальних ознак ЛМ є наявність високошвидкісного каналу передавання даних, швидкість у ньому на порядок вища, ніж швидкість периферійних пристроїв комп'ютерів, та наближається до швидкості внутрішньої шини комп'ютера Тому в деяких популярних виданнях ЛМ трактують як комп'ютер з комп'ютерів Наявність швидкісного каналу дала змогу створити на базі ЛМ єдину цілісну інформаційну систему, в якій витрати часу на зв'язок суттєво не впливають на час виконання функцій Таку систему телеопрацювання даних називають розподіленою Оскільки головним завданням такої системи є опрацювання інформації, її ще називають розподіленою інформаційною системою (РІС) У РІС реалізовано новий (не фон-Нейманівський), паралельний порядок опрацювання інформації, що створює нові можливості для підвищення потужності та ефективності інформаційних систем А це ставить перед ученими та інженерами нові теоретичні та практичні проблеми Науковці виділяють три ступені використання РІС
1 Розподіл ресурсів Задачі сумісно використовують ресурси системи (пам'ять, дискові накопичувачі, принтери) Таке використання РІС сьогодні найпоширеніше
2 Розподіл навантаження Задачі, які надходять у систему, передаються на вільні ЕОМ
3 Розподілене опрацювання даних Сукупність елементів опрацювання, пов'язаних логічно та фізично децентралізованим керуванням ресурсами з метою сумісного виконання прикладних програм Елементи розподілу навантаження та розподіленого опрацювання даних реалізовані в нових версіях операційних систем Netware, Unix, Windows NT
У локальних мережах найдорожчими є пристрої опрацювання інформації, а не комунікації Ефективність системи ЛМ можна підвищити, якщо головну увагу приділити ефективному використанню прикладної частини (апаратура+програми+персонал)
• Глобальні інформаційні мережі. ГМ територіально не обмежені Для передавання даних у ГМ найчастіше використовують наявні телефонні канали з малою швидкістю передавання (=1-3 Кбіт/с) та великим впливом завад Тому вислідна швидкість передавання в ГМ, як уже зазначалося, невелика Це унеможливлює використання ГМ у реальному масштабі часу Тому й не дивно, що найчастіше ГМ сьогодні застосовують для вирішення завдань, які не погребують оперативності (електронна пошта, електронні довідники тощо)
З економічного погляду найдорожчий компонент ГМ - обладнання зв'язку Для ефективнішого використання системи зв'язку в ГМ застосовують спеціальні процесори зв'язку Розбіжність між локальними та глобальними мережами в майбутньому можна буде ліквідувати за допомогою ATM технології передавання даних (див розділ 29)
• Крім локальних та глобальних, виділяють регіональні мережі (Metropolitain Area Networks (MAN)) - мережі масштабу міста, району, області Залежно від конкретної реалізації ці мережі можуть базуватися на технології локальних (FDDІ) або глобальних мереж
• Останнім часом, у результаті розвитку мережевих технологій та об'єднання окремих локальних мереж великих фірм у єдине ціле, виникло поняття корпоративних (територіальних) мереж Корпоративна мережа - це об'єднання деякої кількості ЛМ за допомогою телефонних, супутникових, Т1 або інших каналів ГМ у єдину мережу фірми