Комп'ютерні мережі

Вступ

В наш час життя без компьютерів майже неможливо. Компьютери необхідні вдома, на виробництві, в банковській справі, в кіно-індустрії і ще багато-багато де. Зараз не можна навіть уявити життя без компьютерів. Вони відкрили якісно новий етап в житті і розвитку людської цивілізації. Проте інформацію, яка міститься на одному комп’ютері, досить важко, особливо при великих об’ємах інформації, перенести на інших інший комп’ютер для подальшої роботи. Ці труднощі значно знижували продуктивність праці на комп’ютері, але вони майже повністю відпали з появою комп’ютерних мереж. Комп’ютерні мережі відкрили зовсім нові і значно ширші можливості використання комп’ютерів. Тепер комп’ютери – це не тільки засоби для обробки інформації, це – також засоби для отримання та обміну інформацією!

Види мереж

На ось цьому малюнку показано різні види мереж.

Локальні мережі

Локальні мережі створюються, як правило, в одній організації чи в одному приміщенні. Локальна комп’ютерна мережа – це група з кількох комп’ютерів, поєднаних між собою за допомогою кабелів (іноді також телефонних ліній або радіоканалів), які використовуються для передавання інформації між комп’ютерами. Для з’єднання комп’ютерів в локальну мережу необхідне спеціальне обладнання і програмне забезпечення.

Можливості локальних мереж:

коллективна обробка даних користувачами підключених до мережі комп’ютерів і обмін даними між цими користувачами;

спільне користування програмами;

спільне користування принтерами, модемами та іншими пристроями.

Для об’єднання комп’ютерів в локальну мережу потрібно:

вставити в кожен комп’ютер мережовий контроллер, який дозволяє комп’ютеру обмінюватися інформацією.

з’єднати комп’ютери кабелями, по яким відбувається передача даних між комп’ютерами. В деяких типах мереж кабелі з’єднують комп’ютери безпосередньо, в інших з’єднання кабелів здійснюється через спеціальні пристрої – концентратори (або хаби), комутатори та ін.

Та проте найпростішим варіантом локальної мережі є зв’язок комп’ютерів через паралельні або послідовні порти. В цьому випадку не потрібно ніякого додаткового обладнання крім з’єднувальних провідників. Такий зв’язок між комп’ютерами налагоджується в межах однієї кімнати. Використовюється вона для передачі даних від одного комп’ютера до іншого.

Мережі без виділеного сервера називаються одноранговими. В такій мережі усі комп’ютери рівноправні, кожен з ний виконує як роль робочого місця користувача, так і роль сервера по забезпеченню доступу до своїх даних і ресурсів.

Для однорангових мереж використовуються такі операційні системи, як Windows for Workgroups, Windows 95, Windows NT Workstation фірми Microsoft, LANtastic фірми Artisoft.

Та проте найчастіше однорангова мережа – це не найкращий вихід. При великому завантаженні оперативної пам’яті користувачі, які працюють з різними програмами на одному й тому ж комп’ютері сильно заважають один одному. До того ж в однорангових мережах відсутній захист інформації, децентролізовано зберігаються дані, вони недостатньо надійні тощо.

Тому для забезпечення функціонування локальної мережі часто виділяєтся спеціальний комп’ютер – сервер, або кілька таких комп’ютерів. На дисках серверів разміщуються програми, бази даних та ін. спільного використання. Решту комп’ютерів локальної мережі часто називають робочими станціями. Сервери, як правило, не використовуються як робочі місця користувачів, а при роботі з цінними даними взагалі розміщуються в ізольованих приміщеннях з закритим доступом.

Мережі, які мають сервери, називаються мережами з виділеними серверами або багаторанговими комп’ютерними мережами. На серверах використовується спеціальне програмне забезпечення (зокрема операційні системи), яке забезпечує надійну та ефективну обробку багатьох запитів з робочих місць користувачів. На робочих станціях може використовуватися будь-яка операційна система, і повинен бути запущений драйвер, який забезпечує доступ до локальної мережі. На серверах використовуються операційні системи Novell NetWare, Windows NT Server, OS/2 Server Advanced, різноманітні варіанти UNIX.

Віддалені ком’пютерні мережі

Віддалені комп’ютерні мережі поділяють на регіональні і міжнародні. Регіональні створюються в певних регіонах, наприклад в державі, а міжнародні забезпечують зв’язок вашого комп’ютера з будь-яким комп’ютером світової мережі. Прикладами таких мереж є Relcom (для держав СНД) і Internet (для всього світу). В принципі, і з регіональних комп’ютерних мереж можна виходити в Internet.

Зв’язок комп’ютерів у таких мережах забезпечується звичайними телефонними мережами чи спеціально виділеними для цього мережами через спеціальні пристрої, які називають модемами. Модем перетворює сигнали двійкових кодів у звукові сигнали мовного діапазону, і навпаки.Комп’ютери обумовленого району через модеми і лінії зв’язку підмикаються до більш потужного комп’ютера, який називають провайдер (до речі так само називають і фірму, яка забезпечує зв’язок через комп’ютер-провайдер). В Україні зараз функціонує більше ніж 100 провайдерів.

Кожному комп’ютеру користувача, який підімкнено до мережі, присвоюють реквізіти (адресу). Провайдери, використовуючи реквізити, забезпечують зв’язок відповідних комп’ютерів користувача.

Зв’язок між комп’ютерами різних континентів здійснюється з використанням супутникових каналів зв’язку.

InterNet

Найвідомішою, найпоширенішою і найпродуктивнішою мережою по праву вважається Internet. Internet – це всесвітня сукупність мереж, яка з’єднує між собою мільйони комп’ютерів. Зараз, за різними оцінками, з Internet працює від 20 до 40 млн користувачів, прочому це число лавинообразно збільшується. Єдиного керування у Internet не існує, існують лише суспільні комітети, які виробляють різноманітні стандарти для Internet, виконують розподіл груп електронних адрес і т.д.

Історія виникнення InterNet

Наприкінці 60-х р.р. за замовленням Пентагону була створена розподільна мережа ARPAnet для зв’язку між собою багатьох віддалених один від одного різнорідних комп’ютерів, причому цей зв’язок не повинен був порушуватися при часткових ушкодженнях (наприклад при бомбардуванні одного чи кількох вузлів мережі). Розроблені принципи організації таких мереж (рівноправність вузлів, протоколи TCP/IP, алгоритми маршрутизації і т.д.) виявилися такими вдалими, що багато інших організацій (особливо університети і урядові організації) почали створювати власні мережі на тих самих засадах. Ці мережі почали об’єднуватися між собою, створюючи єдину мережу з спільним адресним простором (на зразок того, як усі телефонні станції одного міста підтримують єдину систему телефонних номерів). Ця єдина мережа (чи мережа мереж, сукупність мереж) і почала називатися Internet.

До речі, розроблені на гроші Міністерства Оборони США засади організації Internet, які забезпечували безперервність її роботи, виявилися настільки ефективними, що само Міністерство Оборони США не змогло відімкнути Ірак від Internet під час ірако-кувейтської війни – при перекритті однієї лінії зв’язку з Іраком маршрутизатори Internet зараз же автоматично перемикалися на інші лінії.

Якщо роздивлятися мережу Internet на нижчому рівні, то вона дозволяє пересилати пакети даних з одного підімкненого до Internet комп’ютера на будь-який інший, незалежно від того, чи поєднані вони між собою, чи ні (як це найчастіше усього і буває). Маршрутизатори Internet автоматично вибирають оптимальний маршрут для доставки пакетів даних до місця призначення. На цій основі були розроблені різноманітні служби, які використовують можливості Internet. До середини 90-х років в основному використовувалися:

електронна пошта – з її допомогою можна послати електронний лист (текст чи будь-який файл, перетворений в текстовий вид) будь-якому користувачу Internet. Час доставки листів – звичайно не більше кількох годин, а іноді – кілька хвилин;

телеконференції – це обмін поглядами за допомогою електронних листів щодо тих чи інших тем. Кожен користувач Internet може підписатися на телеконференції, які його цікавлять (усього їх кілька десятків тисяч, і присвячені вони найрізноманітнішим темам – від проблем використання лазерних принтерів до психологічних розладів у трансвеститів), при цьому користувач буде отримувати усі листи, які відсилаються у відповідні телеконференції, а може і сам висловити свою думку чи відповісти на чиєсь питання;

сервери новин – вони розсилають новини за тією чи іншою темою у вигляді електронних листів. Користувач Internet може підписатися, наприклад, на отримання біржевих сводок, політичних пліток тощо;

файлові сервери (або FTP-сервери) – зберігальні файлів. На них зберігаються тексти документів, програми, тексти книг тощо. Кожен користувач Internet може отримати зміст FTP-сервера або будь-який з файлів, які на ньому зберігаються, у вигляді електронного листа, відіславши електронний лист зі спеціально підготованим запитом на FTP-сервер. Можливі прогляд змісту і отримання файлів і в діалоговому режимі (в режимі Telnet – віддаленого терміналу);

служби пошуку – дозволяють знайти потрібний документ на ввімкнених в Internet FTP-серверах. Пошук може вестися за ключовими словами та іншими характеристиками документа. Задати запит службі пошуку можна в діалоговому режимі або відіславши до неї спеціально оформлений електронний лист.

Виникнення World Wide WebПоки користь від Internet обмежувалась можливістю використання перерахованих вище служб, Internet використовувалась в основному в науковому (передусім університетському) середовищі, головним чином, для електронної пошти. І тільки десь в 1993-1994 роках становище докорінно змінилося. Internet стала цікава усім, до неї підключались домохозяйки і бізнесмени, феминистки і революціонери, гитаристи і політики. Колькість користувачів Internet стала лавінообразно збільшуватись – в кілька разів за рік. Причиною цього явища стала поява і широке впровадження в мережі Internet нової служби (або підсистеми) – World Wide Web, в буквальному перекладі – всесвітньої паутини (скорочено WWW або Web).

World Wide Web – це усесвітня розподілена база гіпертекстових документів, яка входить до складу Internet. Кожен комп’ютер, який має постійний зв’язок з Internet, можна використовуватися як Web–сервер.

До того ж, усі інші мережі використовували оффлайновий зв’язок, тобто працювали в режимі електронної пошти, і лише Internet, з виникненням World Wide Web, запровадив онлайновий зв’язок, тобто доступ до інформації на віддалених серверах в реальному часі, а не пересилка потрібних документів на свій комп’ютер.

Будь-який користувач, який має діалоговий (онлайновий) зв’язок з Internet, може з’єднатися з будь-яким Web-сервером за допомогою програми просмотру (Web-броузера). Для цього необхідно вказати лише електронну адресу Web-серверу.

Зручність World Wide Web саме в її гіпертекстовості, тобто в існуванні на так званих Web-сторінках підкреслених слів (ссилок). Натискаючи мишею на ссилку, можна перейти до іншої Web-сторінки, де пояснюється ця ссилка. Так, натискаючи на різні ссилки, можна за 1-2 хвилини проскакати по Web-серверах в десятці різних країн.

Після відкриття Web, з’явилося ще кільна цікавих і дуже зручних можливостей, наприклад IRC, ICQ, спілкування в режимі реального часу з використанням передачі голосу і відео. IRC (Internet Relay Chat/передача розмови по Internet) – система, яка дає змогу людям спілкуватися в реальному часі в текстовому режимі. Текст, який набирається користувачем на клавіатурі, після введення й передачі з’являється на екранах усіх учасників IRC. Існує велика кількість chats (розмов) практично на будь-яку тему. А ICQ – це ніби віртуальний інтернетівський пейджер.

Web-броузери

Для того, щоб продивлятися Web-сторінки, існують спеціальні програми – Web-броузери (наприклад Netscape Navigator фірми Netscape Communications і InterNet Explorer фірми Microsoft). Вони мають дуже зручні можливості для перегляду Web-сторінок, наприклад, повертатися до однієї з попередніх сторінок, запам’ятовувати розміщення сторінок, які зацікавили, записувати Web-сторінки на диск комп’ютера, продивлятися графіку, визначати власні засоби для перегляду і відтворення (наприклад, звуків), продивлятися кілька Web-сторінок одночасно і автоматично обновляти Web-сторінки, які переглядаються. Окрім того, Web-броузери мають зручні засоби для роботи з традиційними послугами InterNet – FTP-серверами, серверами новин, електронною поштою, телеконференціями, довідковими системами Gopher, Archie і т.д.

Для комерційних пропозицій в Web-броузери були вбудовані засоби обміну зашифрованими повідомленнями. Вони дозволяють пересилати фінансову інформацію (наприклад, номери візитних карток) по InterNet, що дає можливість робити покупки, замовляти авіабілети, використовувати платні послуги тощо. Зараз багато магазинів мають власні Web-сторінки, де покупець може продивитися найменування пропонованих товарів, їх ціни, побачити зображення цих товарів, скласти замовлення і тут же оплатити його за кредитною карткою. Є навіть фірми, які пропонують сотні тисяч товарів за цінами, значно нижчими, ніж у розничній торгівлі. Правда, серйозні фінансові операції за допомогою InterNet проводити бояться (недостатньо надійних захист інформації), але для дрібних покупок це дуже зручна річ.

Що і як можна знайти в InterNet

На першу частину питання в заголовку можна відповісти, що тут можна знайти усе! InterNet – це заповітна мрія самвидавців і графоманів: хто завгодно може зробити власні Web-сторінки, а за дуже невелику плату їх можна розмістити на Web-сервері. Фірми публікують в Web відомості про себе, рекламу своїх товарів, поради по їх експлуатації, технічну документацію на свою продукцію тощо. На Web-серверах університетів можна прочитати наукові праці їх сотрудників, відомості про прийом і випуск студентів, учбові плани тощо. Багато газет і журналів виходять як в друковіному, так і в електронному вогляді. Також є багато інформації по фінансам, бізнесу, промисловосі, спорту, культурі, хоббі тощо.Щодо другої частини, то тут трохи важче. Іноді не так легко знайти потрібну адресу, але тут допомагають різноманітні видання каталогів на зразок “Жовтих сторінок InterNet”, де можна знайти довідкову інформацію по темам, які цікавлять. Крім того, в самій мережі InterNet є засоби для “орієнтації”. Так, наприклад, існують Web-сторінки, на яких поміщені ссилки по різноманітним темам.

Прогнози на подальший розвиток мереж

Революція тільки починається. Нові системи комунікацій і цифрові технології вже до невпізнання змінили наш образ життя. Тільки подумайте, що тепер цілком звичайним здається те, про що десять років назад не можна було і мріяти. Ви можете продивитися фонди своєї місцевої бібліотеки - або бібліотеки на іншій стороні земної кулі - працювати зі своєю банківською лічбою і перевірити, чи не збанкрутував ваш ближній, і всі це за допомогою комп'ютера і модему.

Мережа, з її швидко зростаючою колекцією баз даних і інших джерел інформації, вже не обмежується промислово розвиненими країнами Заходу, - вона розкинулась тепер від Сибіру до Зимбабве. А ціни комп'ютерів і модемів, що до неї подключаются, продовжують знижуватися, і все більше і більше людей можуть це собі дозволити.

Гиперпространство стало життєво важливою частиною щоденного розпорядку мільйонів людей. По електронному зв'язку зав'язуються знайомства, люди влюбляются і вступають в шлюб, а всі починається з контакту в гиперпространстві, цьому ефемерному "місці", поглинаючим кордони держав і націй. Комерційні правочини виконуються в коді ASCII. На електронних зв'язках починаються політичні і суспільні рухи, що об'єднують людей за тисячі миль друг від друга.

І це тільки початок.

Ми живемо в сторіччі комунікацій, але засоби цих комунікацій залишаються сильно розділеними. Але коли-нибудь ваш телефон, телевізор, факс і персональний комп'ютер будуть замінені єдиним "інформаційним процесором", прив'язаним до всесвітньої Мережі оптоволоконними сполученнями.

На кончиках ваших пальців буде не тільки доступ до баз даних і бібліотек, але і влада. Маючи зв'язок з тисячами, з мільйонами людей, ви зможите брати участь в соціальних і політичних рухах в всій країні і в всьому мирі.

Як це відбудеться? Частково - від нової технології. Телевізори високого дозволу будуть потребувати розробки недорогих комп'ютерів, що зможать обробляти обсяги інформації, доступні сьогодні робочим станціям. Телефонні і телеграфні компанії в співробітництві, а інколи і конкуруючи, проведуть в ваше будинок оптично-волоконні лінії.

Створення цієї нової Мережі будуть потребувати більшого, ніж високошвидкісні канали і коммутационное обладнання, - буде потрібна нова парадигма комунікацій - Мережа як служба інформації. Мережа залишається достатньо складним і таємничим місцем. Щоб отримати сьогодні щось від мережі, ви повинні витратити багато часу або спілкуючись з її ветеранами, або читаючи підручник. Вам прийдеться вивчити такі таємниці буття, як екстравагантності команди Unix cd.

Порівняйте це з телефоном, що зараз дає доступ до колосальних інформаційних ресурсів натиском декількох кнопок, або з комп'ютерною мережею типу Prodigy, в якій можна пересуватися з допомогою простих команд і кнопок миші.

Системні адміністратори Internet почали вже розуміти, що не всі бажають вивчати тонкощі системи Unix, і що відмова це робити не ставить людей поза мораллю. Ми вже спостерігаємо розвиток простих інтерфейсів, що дозволять мільйонам людей скористуватися всією потужністю Мережі. Можна помітити цю тенденцію в меню програм Gopher і Всесвітньої Мережі (World Wide Web), що не вимагають витончених навиків спілкування з комп'ютером, але відкривають коміру до тисяч джерел інформації. Поштові програми і текстові редактори, такі, як Pico і Pine, обіцяють ті ж можливості, що і програми постарше, такі як Emacs, але при в декілька раз меншої складності.

Деякі розробники програмного забезпечення продовжують цю тенденцію далі, створюючи графічні інтерфейси, що дозволять переміщуватися в межах Internet щелчками миші на екрані, або викликати простий текстовий редактор - приблизно як відбувається пересування в комп'ютері Macintosh або в комерційній мережі, такий, як Prodigy.

Тепер про самі служби Internet.

На кожну базу даних, до якої є доступ з Internet, сьогодні існує три або чотири, до яких такого доступу немає. Урядові відомства тільки тепер починають підмикати свої сховища інформації до Мережі. Деякі торговці - від володарів баз даних до володарів книжних крамниць, надають доступ до своїх ресурсів через Мережу.

Зараз небагато людей використають одне з найцікавіших додатків Мережі. Є стандарт, що називається MIME, що дозволяє пересилати по Мережі звукові і графічні файли в вигляді повідомлення. Уявіть собі, що вам по електронній пошті приходить повідомлення з першими вимовленими словами вашої онуки або фотографія нового будинку вашого приятеля. В кінці кінців, за допомогою цього стандарту по мережі можна буде передавати навіть невеликі відеосюжети.Всі це вимагає розширення можливостей Мережі, що повинна буде працювати і з мільйонами нових користувачів, і з новими додатками, що їм знадобляться. Відтворення движущегося образу на екрані комп'ютера вимагає колосальної кількості біт комп'ютера і відповідних мощностей, щоб з ними працювати.

З всього цього формується Національна Інформаційна Інфраструктура, здатна передавати в секунду мільярди біт інформації - це стільки, скільки потрібно, щоб приєднати інформаційні "шланги" до кожного підприємства і кожного будинку.

По мірі зростання цих "суперхайвеев" будуть розвиватися і "розв'язки", "ответвления", тому що мало користі від високошвидкісних магістралей, якщо на них не можна в’їхати. Ціни на модеми, схоже, будуть падати, як і на комп'ютери. Всіх більше людей зможе дозволити собі високошвидкісні модеми (9600 бод і вище). При швидкості 9600 бод ви можете завантажити спутниковую карту погоди Північної Америки менш ніж за дві хвилини, - файл, що при більш повільному модемі буде завантажуватися до 20 хвилин. І в кінці кінців, будинки можуть бути приєднані прямо до національної цифрової мережі. Більша частина дальніх телефонних розмов вже передається в цифровій формі по оптоволоконным лініям. Телефонні компанії потрохи думають про те, щоб провести такі лінії і на "останній милі" - подводу до будинку. Фонд Електронного Кордону (Electronic Frontier Foundation) працює над тим, щоб зробити ціни на такі зв'язки прийнятними.

Окрім технічних питань, виникають гострі питання соціального, політичного і економічного характеру. Кому слід надати доступ до таких послуг, і скільки вони будуть коштувати? Якщо ми живемо в інформаційному сторіччі, не чи прийдеться нам сьогодні сіяти насіння, з яких зросте інформаційно пригнічений клас, що не зможе конкурувати зі щасливцями, які будуть мати достатньо грошей і уміння, щоб маніпулювати новими каналами комунікацій? Хто фактично буде вирішувати, до чого і у кого є доступ? По мірі того, як все більше і більше компаній будуть усвідомлювати, які вигоди несе нова інформаційна інфраструктура, що трапиться з такою системою як Usenet - можливо, першої в світовій історії анархічною системою, де кожний може сказати все, що хоче?

Які закони електронного кордону? Там, де втрачаються в гиперпространстве національні і державні кордону, виникає питання: ХТО є закон? Що, якщо дії, законні в одній країні, "вчиняються" в іншій країні, де вони нелегальні, і при цьому "вчиняються" по комп'ютерній мережі, що перетинає цю країну? Хто повинен переслідувати комп'ютерних взломщиков?

А яку роль зіграємо ми в цій революції?

Література:

1.Фігурнов В.Е., “IBM PC для користувача”, Москва, 1998.

2.Руденко В.Д., Макарчук О.М., Паланжоглу М.О., “Практичний курс інформатики”, Київ, 1997.

3.“Комп’ютер у школі і сім’ї”, №3, 1998.

4.InterNet.