Львівський державний університет

безпеки життєдіяльності

Кафедра управління проектами,

інформаційних технологій

та телекомунікацій

Лекція

з курсу: " ІНФОРМАТИКА ТА КОМП’ЮТЕРНА

ТЕХНІКА"

на тему: “ Основи комп’ютерних мереж.

Інтернет та Web.” (для курсантів та студентів 1-го курсу)

Львів

МЕТА ЛЕКЦІЇ

Навчальна мета:

Вивчити поняття про інформаційні мережі, їх

класифікацію та загальні відомості про Internet.

Виховна мета:

Виховання пізнавального інтересу до обчислювальної

техніки та особливостей безпечного її використання.

Розвиткова мета:

Розвиток вміння на основі наявних знань робити

висновки та узагальнення.

Забезпечення заняття

1. Наочні прилади слайди

2. Роздатковий матеріал

3. Технічні засоби навчання мультимедійний проектор

4. Місце проведення заняття лекційний зал

ПЛАН ЛЕКЦІЇ

1. Призначення, завдання мереж.

2. Основнi типи i структури мереж.

3. Загальні відомості про Internet.

ЛІТЕРАТУРА

1) Інформатика: Комп’ютерна техніка. Комп’ютерні технології. Посіб.

/ За ред. О.І.Пушкаря – К.: Видавничий центр “Академія”, 2003. –

704 с.

2) Інформатика та комп’ютерна техніка – Електронний курс.

Віртуальний університет

1. Призначення і завдання мереж

Інформація - один з найцінніших продуктів функціонування нашого

суспільства. Інформація, якою володіє окрема людина, може бути корисною

для інших людей. Значну кількість великих і малих комп'ютерів встановлено

в багатьох закладах та організаціях, на заводах і підприємствах. Виникла

необхідність взаємодії комп'ютерів, які розміщені в межах одного будинку,

міста, країни, континенту, з метою обміну інформацією та ефективного

використання ресурсів комп'ютерів. Комп'ютери почали об'єднуватися в

комп'ютерні мережі (інші назви - обчислювальні мережі, інформаційні

мережі).

Комп'ютерна мережа - це сукупність абонентських пунктів,

обладнаних комп'ютерами, зв'язаних системою пересилання інформації

Основною характеристикою КМ є швидкість передавання даних, що

вимірюється в бітах за секунду (б/с).(Також застосовуються префікси К, М, Г,

Т до цієї одиниці)

Комп’ютер (комп’ютерний пристрій) під’єднаний до мережі називається

хостом.

2. Основні типи і структури мереж

За територіальними ознаками мережі поділяються на локальні,

регіональні, глобальні, міжнародні, міжконтинентальні.

Локальна Об'єднує невелику кількість комп'ютерів, які

розташовані на невеликій відстані один від одного (у

межах кабінету, офісу, будинку), оснащені

периферійними пристроями (запам'ятовуючими

пристроями, пристроями для друку)

Регіональна Об'єднує локальні мережі в межах регіону (міста,

корпорації)

Глобальна Об'єднує велику кількість мереж та різнорідних

комп'ютерів, які розташовані на великій відстані один

від одного

Локальні мережі охоплюють комп'ютери, розміщені в одному будинку

чи в одній організації. Короткі лінії зв'язку дають змогу пересилати

інформацію з допомогою дорогих коаксіальних кабелів чи оптичних

світлопроводів зі швидкістю до 20 Мбіт/с. Локальні мережі функціонують в

навчальних класах різних навчальних закладів, в банках, на підприємствах. На

даний час практично у всіх УДПО областей і, навіть, в деяких пожежних

частинах встановлено локальні мережі.

Найпростішим прикладом локальної мережі є два комп'ютери з'єднані

між собою спеціальним кабелем через паралельні чи послідовні порти. Таке

з'єднання називають “прямим з'єднанням” .

Група осіб, що користуються локальною мережею називається робочою

групою, а окремий комп'ютер – робочою станцією. Якщо всі комп'ютери у

мережі рівноправні то така локальна мережа називається - одноранговою.

Якщо в мережі є комп'ютер з якого беруть інформацію робочі станції то

такий комп'ютер називають сервером, робочі станції – клієнтами, а з'єднання

– мережею типу клієнт-сервер.

Регіональні мережі охоплюють комп'ютери у межах міста, області,

групи підприємств, організацій чи навчальних закладів. Інформація

передається по телефонних лініях зв'язку зі швидкістю до 2 Мбіт/с.

Глобальні мережі зв'язують абонентів у межах країни. Наприклад,

мережа для замовлення авіаквитків, мережа, що навчальні заклади країни.

Інформація також передається по телефонних лініях зв'язку.

Міжнародні та міжконтинентальні мережі об'єднують абонентів

різних країн. Прикладами є мережі міжнародних авіакомпаній, банківські

мережі, інформаційна мережа Internet. Інформація передається з допомогою

супутникових ліній зв'язку, по телефонних кабелях, з допомогою ліній

кабельного телебачення.

Функціонування мереж підтримується спеціальними комп'ютерами -

серверами, які використовуються виключно для адміністративних потреб.

Вони перевіряють працездатність комп'ютерів мережі, ведуть облік, надають

користувачам інформацію щодо ресурсів мережі, забезпечують захист

інформації та контрольований доступ до неї.

Апаратне забезпечення

мережні плати (карти);

модеми;

концентратори, комутатори, маршрутизатори;

лінії зв'язку.

Мережні плати (карти) – використовуються для підключення

комп'ютера до локальної обчислювальної мережі. Це невеличкі плати, які

встановлюються в корпус комп'ютера.

Модеми – використовуються для підключення комп'ютера до мереж, які

охоплюють велику територію і, зазвичай, використовують телефонні лінії

зв'язку.

Ці пристрої призначенні для узгодження сигналів комп'ютера з

параметрами телефонного каналу.

Концентратори, комутатори, маршрутизатори – це пристрої,

призначені для організації під’єднань до мережі великої кількості

комп’ютерів.

За способом з’єднання комп’ютерів:

Дротові

Телефонний кабель

Коаксіальний кабель (застарілий)

Кабель “завита пара”

Бездротові

Wi-Fi (WiMAX)

Bluetooth

Стільникові мережі (GSM, CDMA, 3G, 4G)

Супутниковий зв’язок

Оптиковолоконні

Магістральні транспортні канали передавання даних.

Телефонний провід – використовуються найчастіше через те, що

телефонна мережа добре розвинута, проте забезпечує низьку надійність та

невисоку швидкість передачі інформації (теоретично до 2 Мбіт/с)

Коаксіальний кабель – використовується у локальних мережах,

забезпечує невисоку швидкість передачі інформації до 10 Мбіт/с, вища

надійність передачі у порівнянні з телефонним проводом

Кабель “завита пара” – сьогодні широко використовується для

побудови локальних мереж на основі топології “зірка”, має високу надійність

та швидкість передачі інформації 100 Мбіт/с, а при використанні спеціальних

технологій до 1 Гбіт/с

Wi-Fi

Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity - «безпровідна точність»). 0.1 Мбит/с –

найменьша швидкість передачі даних для Wi-Fi. Дозволяє розгорнути мережу

без прокладки кабеля.

WiMAX

WiMAX від англ. Worldwide Interoperability for Microwave Access -

стандарт бездротового зв'язку, що забезпечує широкосмуговий зв'язок на

значні відстані зі швидкістю, порівняною з кабельними з'єднаннями

WiMAX — це система далекої дії, що покриває кілометри простору, яка

зазвичай використовує ліцензовані спектри частот для встановлення з'єднання

з Інтернетом типу точка-точка.

Bluetooth

Інтерфейс Bluetooth дозволяє передавати як голос (зі швидкістю 64

Кбіт/сек), так і дані (зі швидкістю 432,6 Кбіт/сек).

Працюючи на частоті 2.4 ГГц, прийомопередавач (Bluetooth-чіп)

дозволяє встановлювати зв'язок у межах 10 - 100 метрів.

Стільникові мережі

Стільнико́вий зв'язо́к — один із видів мобільного радіозв'язку, в основі

якого лежить стільникова мережа. Особливість стільникового зв'язку полягає

в тому, що зона покриття ділиться на «стільники», що визначається зонами

покриття окремих базових станцій

Стільники частково перекриваються й разом утворюють мережу. На

ідеальній (рівній і без забудови) поверхні зона покриття однієї базової станції

являє собою коло, тому складена з них мережа має вигляд шестикутних зон

(бджолиних стільників).

Схеми об'єднання абонентів у мережі називають топологіями мереж.

Топологія – опис фізичних з’єднань у локальній мережі або логічних

зв’язків між її вузлами, що вказує, які пари вузлів мережі можуть зв’язуватися

між собою.

Виділяють наступні топології :

- топологія "зірка";

- топологія "кільце";

- топологія "шина".

При топології "шина" всі абоненти під'єднуються до одного каналу

зв'язку, який називається шиною. Така топологія використовується при

побудові локальних мереж з метою економії витрат на дорогі лінії зв'язку.

При топології "кільце" центральний комп'ютер може бути відсутнім, а

абоненти підключаються один до одного. Встановлення таких мереж

обходиться дешевше. Недолік: при обриві лінії чи пошкодженні одного з

комп'ютерів з ладу виходить вся мережа.

У топології "зірка" всі абоненти під'єднуються до центрального

комп'ютера (сервера). Переваги такого об'єднання : проста технологія

підключення нового абонента, при обриві лінії зв'язок втрачається лише з

одним абонентом. Недоліки: до сервера висуваються досить високі вимоги

щодо швидкодії та надійності, що відбивається на його вартості, а також при

підключенні нового абонента необхідною є нова лінія зв'язку. Шляхом

об'єднання центральних комп'ютерів декількох таких мереж можна отримати

велику багатозіркову мережу.

Також на практиці дуже часто використовуються гібриди наведених

топологій.

Крім цього, мережі бувають односторонні (симплексні) та двосторонні

(дуплексні). В односторонніх мережах інформація передається лише в одному

напрямку (телетекст, пейджинговий зв'язок). В двосторонніх мережах

абоненти працюють в режимі діалогу.

3. Загальні відомості про Internet

Internet — найвеличезніша глобальна комп'ютерна мережа, що зв'язує

десятки мільйонів абонентів у більш як 150 країнах світу. Щомісяця її

поширеність зростає на 7—10%. Internet утворює немовби ядро, яке забезпечує

взаємодію інформаційних мереж, що належать різним установам у всьому

світі. Якщо раніше вона використовувалася виключно як середовище передачі

файлів і повідомлень електронної пошти, то сьогодні вирішуються більш

складні завдання, які підтримують функції мережного пошуку та доступу до

розподілених інформаційних ресурсів й електронних архівів. Таким чином,

Internet можна розглядати як деякий глобальний інформаційний простір.

Мережа Internet, що служила спочатку дослідницьким і навчальним групам,

стає все популярнішою в ділових колах. Компанії спокушують дешевий

глобальний зв'язок і і його швидкість, зручність для проведення сумісних

робіт, доступні програми, унікальна база даних цієї мережі. Вони розглядають

глобальну комп'ютерну мережу як доповнення до своїх власних локальних

мереж. Уже кілька років розвиваються і встигли широко ввійти в практику в

розвинених країнах технології Intranet, що є відпрацьованими і добре

зарекомендованими інформаційними технологіями "великої" мережі в

корпоративних мережах і навіть в дуже невеликих мережах ПК підприємств

малого бізнесу.

При низькій вартості послуг (часто це тільки фіксована щомісячна плата

за лінії зв'язку або телефон) користувачі можуть дістати доступ до

комерційних і некомерційних інформаційних служб США, Канади, Австралії,

багатьох європейських країн, а тепер уже України та Росії. В архівах вільного

доступу мережі Internet можна знайти інформацію практично з усіх сфер

людської діяльності, починаючи з нових наукових відкриттів до прогнозу

погоди на завтра. В Internet можна знайти рекламу багатьох тисяч фірм і

розмістити (часто безкоштовно!) свою рекламу, яка вмить розійдеться по

всьому світу. Крім того, Internet надає унікальні можливості дешевого,

надійного та конфіденційного глобального зв'язку. Це виявляється дуже

зручним для фірм, що мають свої філіали по всьому світу, транснаціональних

корпорацій і структур управління. Як правило, використання інфраструктури

internet для міжнародного зв'язку коштує набагато дешевше від прямого

комп'ютерного зв'язку через супутниковий канал або телефон.

Електронна пошта — найпоширеніша послуга мережі Internet. Сьогодні

свою адресу в системі електронної пошти мають сотні мільйонів чоловік.

Вартість пересилання листа електронною поштою значно нижча за пересилан-

ня звичайного листа. Крім того, повідомлення, передане електронною

поштою, досягає адресата протягом кількох хвилин, тоді як звичайний лист

він одержує через кілька днів, а то і тижнів.

Стандарти Internet забезпечують можливість групової роботи над

спільним проектом за допомогою електронної пошти, гіпертекстових

документів (служба WWW), а також за допомогою теле-, аудіо- і навіть

відеоконференцій в реальному масштабі часу. Для забезпечення

інформаційної безпеки в мережі застосовуються різні протоколи шифрування

конфіденційної інформації, електронні підписи, сертифікація інформації.

Заборона на несанкціоноване переміщення даних між локальною мережею

підприємства і глобальною мережею може забезпечуватися спеціальними

комп'ютерами або програмами (брандмауерами).

Сьогодні Internet відчуває період підйому багато в чому завдяки

активній підтримці з боку урядів європейських країн і США. У першій

половині 90-х років XX ст. у США виділялося близько 1—2 млрд доларів

щорічно на створення нової мережної інфраструктури. Дослідження в галузі

мережних комунікацій фінансуються також урядами Великобританії, Швеції,

Фінляндії, Німеччини. Однак державне фінансування — лише невелика частка

коштів, оскільки все більш помітною в останні роки стає «комерціалізація»

мережі (очікується, що 80—90% коштів надходитимуть з приватного сектора).

Як уже зазначалося, Internet є мережею з десятками мільйонів

комп'ютерів, сполучених між собою каналами передачі даних. Топологія

мережі (геометрична схема сполучення комп'ютерів у мережу) має

комірчастий вигляд і визначається в основному географічним положенням

вузлів та особливостями комунікаційної системи. Структура мережі Internet

невпинно змінюється, приєднуються нові вузли, припиняють роботу деякі

старі. У мережі працюють машини різних типів: від супер-ЕОМ до простих

ПК. Канали зв'язку також різні: від високошвидкісних до стандартних

телефонних. Кількість вузлів мережі перевищила ЗО млн, кількість

користувачів — 120 млн і все це продовжує зростати.

Висока вартість каналів передачі даних приводить до того, що швидкість

обміну даними стає критичним фактором, визначаючи більшість інших

параметрів мережі, таких як розподіл функцій між вузлами, характеристики

апаратури, методи і програмне забезпечення, яке використовується для зв'язку

між вузлами, і т. д. Приєднання робочих станцій до серверів мережі, як

правило, здійснюється найдешевшими каналами (виділеними телефонними

або телефонними, які комутуються), а швидкість обміну даними становить

всього кілька кілобайтів за секунду. Вузлові машини (сервери), як правило,

зв'язані між собою та інформаційними серверами високош-видкісними

каналами зв'язку (оптоволоконними, радіорелейними, космічними тощо) зі

швидкістю обміну в сотні мегабайтів за секунду і вище.

Програмне забезпечення серверів і робочих станцій глобальних

обчислювальних мереж розрізняється дуже істотно як за функціями, так і за

обсягом.

Основним завданням, що вирішується під час створення таких

неоднорідних комп'ютерних мереж, є забезпечення сумісності обладнання за

електричними та механічними характеристиками і забезпечення сумісності

програм та даних за системою кодування і форматом.

Вирішення цього завдання в мережі Internet грунтується на моделі

взаємодії відкритих систем (OSI). Відповідно до цієї моделі стандартизація

апаратури і програмного забезпечення в мережі Internet проводиться на

підставі протоколів, що утворюють ієрархічну систему правил взаємодії. Як і

в усякій іншій мережі, в Internet можуть використовуватися до семи рівнів

взаємодії між комп'ютерами.

Основну властивість — можливість передачі даних по ланцюжку від

одного вузла до іншого при аморфній структурі, що постійно змінюється, і

величезній кількості вузлів мережа Internet успадкувала у вигляді протоколів

TCP/IP від мережі ARPANET. Це була мережа військових і дослідницьких

установ США (1969 p.), яка відповідала підвищеним вимогам щодо живучості

в умовах ядерної війни (масовий вихід з ладу вузлів і ліній зв'язку). Завдяки

вдалим рішенням, можливості об'єднувати не тільки окремі ЕОМ, а й мережі,

дія яких грунтується на інших протоколах, а також доброму фінансуванню з

боку Національного наукового фонду США (до 1995 p. фінансував основні

канали зв'язку й адміністративні структури) вона трансформувалася в те, що

зараз називають Internet.

Взагалі термін TCP/IP означає все, що пов'язано з протоколами взаємодії

між комп'ютерами в мережі Internet. Свою назву протокол TCP/IP дістав від

двох протоколів. Це Transmission Control Protocol (TCP) — протокол

транспортного рівня, що визначає, як відбувається передача інформації, та

Internet Protocol (IP) — адресний протокол мережного рівня, що визначає,

куди передається інформація.

Протокол TCP. Згідно з протоколом TCP дані, які відправляються,

"нарізуються" на невеликі пакети, після чого кожний пакет маркується так,

щоб у ньому були адреси одержувача та відправника, а також інші дані,

необхідні для правильного збирання документа на комп'ютері одержувача.

Протокол IP. Його суть полягає в тому, що в кожного користувача

Internet має бути своя унікальна адреса (IP-адреса). Ця адреса виражається

чотирма байтами, наприклад 104.17.126.10. Структура IP-адреси організована

так, що кожний комп'ютер, через який проходить пакет, може за цими чотирма

числами визначити маршрут відправлення пакетів у даний момент з

урахуванням умов зв'язку і пропускної здатності лінії. Взагалі пакети можуть

передаватися незалежно один від одного по різних лініях зв'язку.

Незважаючи на те, що в мережі Internet використовуються й інші

протоколи, її часто називають ТСР/ІР-мережею, оскільки ці два протоколи,

безумовно, є найважливішими.