Дисципліна Комп’ютерні мережі
Змістовий модуль №1 Вступ до мережних технологій.
Лекція 1 Комп'ютерні мережі: історія розвитку, класифікація.
1.Предмет та структура дисципліни, звітності.
2.Визначення та функції комп'ютерної мережі
3.Історія розвитку та класифікація комп'ютерних мереж.
Мета лекції
Ознайомити студентів зі структурою дисципліни та формами звітності
Надати відомості про етапи розвитку, класифікацію та архітектуру комп'ютерних мереж
Показати, яку роль може виконувати комп'ютер у мережі
Рекомендована література:
1.Олифер В.Г.,Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для ВУЗов. 4-е изд.– СПб.: Питер., 2010. – 944 с.: ил.
2.Амато Вито Основы организации сетей Cisco том 1.: Пер. с англ.— М.: Издательский - дом "Вильямc", 2002. — 512 с. : ил. — Парал, тит. англ.
3.Одом, Уэнделл. Официальное руководство по подготовке к сертификационным экзаменам CCNA ICND1, 2-е изд.: Пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2010. – 672 с.: ил. – Парал. тит. англ.
4.CCNA Discovery 4.0 Проектирование и поддержка компютерных сетей [Електронний
ресурс] : Cisco System Inc., 2008. — Режим доступу:http://www.cisco.com/web/RU/learning/netacad/course_catalog/ccna.html. — Назва
зтитул. екрану.
5.Сетевая академия Cisco Полтава http://sites.google.com/site/ciscopoltava
1.Предмет та структура дисципліни, звітності
Згідно РПНД
Вступ
Особливою рисою сучасного світу є взаємозв'язок всіх людей. Зараз люди мають можливість зв'язатися з іншими потрібними ним людьми, щоб негайно вирішити будь-яке питання. Новини, відкриття та інші події стають відомими за лічені секунди. У кожного з нас є можливість вступити в зв’язок і розказати про свої думки і дізнатися про думки інших. Мережі телекомунікації назавжди змінили наш образ життя, способи навчання і розважання.
У спілкуванні й в одержанні будь-якої інформації люди мали, мають і будуть мати потребу завжди. Воно необхідно не тільки на близьких, але й на далеких відстанях. Засоби й способи спілкування між людьми на відстані носять визначення «телекомунікації». Це слово прийшло до нас із грецької й латинської мов: tele – далеко, communucatio – спілкування. За допомогою засобів електрозв'язку, радіотехніки й електроніки, люди можуть обмінюватися інформацією на відстані.
Телекомунікації - передача (прийом) будь-якої інформації (звука, зображення, даних, тексту) по різним кабельним (дротовим) каналам зв'язку , а також по радіоканалам та іншим дротовим і бездротовим каналам зв'язку.
Існує багато типів телекомунікаційних мереж, що надають самі різні послуги. Протягом дня люди телефонують, дивляться передачі по телевізору, слухають радіо, щось шукають в Інтернеті або грають у відеоігри з партнером з іншої країни. Все це було б неможливо, якби не було надійних мереж. Мережі об'єднують людей і пристрої незалежно від того, в якій частині світу вони знаходяться. Мережі використовують, навіть не думаючи, як вони працюють і що було б, якби їх не існувало.
Мережа – це сукупність об'єктів, що утворюються пристроями передачі і обробки даних. Міжнародна організація по стандартизації визначила обчислювальну мережу як послідовну біт-орієнтовану передачу інформації між пов'язаними один з одним незалежними пристроями.
Комп'ютерна мережа — це сукупність комп'ютерів, що з'єднані між собою комунікаційною системою, що мають відповідне програмне забезпечення, за допомогою якого користувачі мережі можуть отримувати доступ до ресурсів інших комп'ютерів і сервісів мережі.
Необхідно пам'ятати, що в теперішній час комп'ютерна мережа здатна передавати будь-які дані : комп'ютерні, телефонні розмови, факси, телеграми, телевізійне зображення, телетекст (передача даних між двома терміналами), відеодані тощо.
Функції мережі:
Основна функція мережі – це транспортна функція, тобто передача будьяких даних.
Інша функція мережі – інформаційна, тобто забезпечення доступу до інформаційних ресурсів мережі.
2.Історія розвитку та класифікація комп'ютерних мереж
Історія розвитку комп'ютерних мереж тісно пов'язана з розвитком комп'ютерів. Перші комп’ютери 50-х років мали великі розміри (навіть з будівлю), високу вартість. Призначалися для невеликої кількості обраних користувачів. Застосовувалися в режимі пакетної обробки.
Системи пакетної обробки створювалися на базі мейнфрейма (велика рамка) – потужного та надійного комп’ютера універсального призначення. В таких системах головним була ефективність роботи процесора, а не людини.
Рис. Централізована система на базі мейнфрейма [1].
Передача даних між мейнфреймами здійснювалася за допомогою модемів. Першій модем з’явився у 1958 році, коли американська компанія AT&T почала передачу даних по телефонним каналам зв’язку.
Наступним крок. Зі зниженням вартості процесорів на початку 60-х років розвиваються багатотермінальні системи роподілу часу [1] або системи телеобробки – комплекс засобів, що забезпечує можливість віддаленого підключення до електронної обчислювальної машини (ЕОМ) абонентських пунктів (терміналів), а також з’єднання ЕОМ між собою.
Рис. Багатотермінальна система – прообраз обчислювальної мережі
Термінали використовуються і в теперішній час. Їх використання потребує підключення до потужного комп'ютеру – серверу. Перевагами терміналів є
безпека, спрощення обслуговування, зниження витрат на модернізацію і ремонт устаткування і низьке споживання електроенергії.
На той час вже зросла потреба у з’єднанні комп’ютерів (терміналів) на великі відстані. Спочатку за допомогою модемів через телефонні мережі були реалізовані з’єднання термінал-комп’ютер, пізніше комп’ютер-комп’ютер.
Таким чином першими з’явилися глобальні мережі (Wide Area Network, WAN),
тобто мережі, що з’єднують територіально розосереджені комп'ютери, які можливо знаходяться в різних городах і країнах.
Глобальные компьютерные сети очень многое унаследовали от других, гораздо более старых и распространенных глобальных сетей — телефонных. Главное технологическое новшество, которое привнесли с собой первые глобальные компьютерные сети, состояло в отказе от принципа коммутации каналов (а использовании коммутации пакетов), на протяжении многих десятков лет успешно использовавшегося в телефонных сетях.
Швидкість передачі у перших WAN була невисокою, крім того вони будувалися на каналах зв’язку низької якості і із-за великої кількості викривлень їх протоколи відрізнялися складними процедурами контролю та відновлення даних. Типовим прикладом таких мереж є мережі Х.25, розроблені ще на початку 70-х
В 1969 году министерство обороны США инициировало работы по объединению в единую сеть суперкомпьютеров оборонных и научноисследовательских центров. Эта сеть, получившая название ARPANET, стала отправной точкой для создания первой и самой известной ныне глобальной сети
— Интернет.
Сеть ARPANET объединяла компьютеры разных типов, работавшие под управлением различных операционных систем (ОС) с дополнительными модулями, реализующими коммуникационные протоколы, общие для всех компьютеров сети. ОС этих компьютеров можно считать первыми сетевыми
операционными системами.
Другий етап розвитку комп'ютерних мереж пов’язаний з появою мікросхем і на їх базі - міні-ЕОМ (початок 70-х). Тепер підприємства мали можливість придбати не одну велику ЕОМ, а декілька міні-ЕОМ, в різні відділи. З'явилась необхідність організувати обмін даними між міні-комп'ютерами різних відділів. Так з'явились перші локальні мережі.
Локальні мережі (Local Area Network, LAN) — це об'єднання комп’ютерів,
зосереджених на невеликий території, звичайно в радіусі не більше 1-2 км, хоча в окремих випадках локальна мережа може мати і великі розміри, наприклад декілька десятків кілометрів. В загальному випадку локальна мережа представляє собою комунікаційну систему, яка належить одній організації.
Пристрій
сполучення
Workstation
Термінали
Minicomputer
Minicomputer
Workstation |
Workstation |
Workstation |
Workstation |
Термінали |
|
Приклад одного з перших варіантів побудови локальної мережі
Третій етап пов’язаний з появою персональних комп'ютерів. На кінець 1982р. кКорпорація IBM продала більше 1 млн. комп'ютерів. Персональний комп'ютер IBM мав настільки великий успіх, що газета “Тіме” в січні 1983 року обрала його “Машиною року” .
У 1973 році англійським вченим Робертом Меткалфом були розроблені теоретичні основи першій технології побудови локальних комп'ютерних мереж на основі персональних комп'ютерів – Ethernet, але промисловим стандартом технологія Ethernet стала тільки в 1980 році. Максимальна швидкість передачі в останніх версіях мережі Ethernet була 10 Мбіт/с.
Існували інші стандарти для локальних комп'ютерних мереж на основі персональних комп'ютерів, наприклад: ARCNET і Token Ring. Але в жорсткій конкурентній боротьбі переміг стандарт Ethernet.
Велике значення для появи перших локальних мереж на основі персональних комп'ютерів мала підтримка мережних функцій з боку операційних систем (ОС). Першими ОС для персональних комп'ютерів, що отримали мережні функції були
UNIX і Novell.
Розвиток Ethernet
У травні 1995 року був прийнятий новий стандарт для локальних мереж – Fast Ethernet, якій забезпечував передачу даних на швидкості 100 Мбіт/с.
Всього через три роки (у 1998 році) був прийнятий стандарт Gigabit Ethernet. Швидкість передачі даних зросла до 1000 Мбіт/с або 1 Гбіт/с. Зараз кожна материнська плата комп'ютеру має такий високошвидкісний порт.
Останній стандарт для локальних комп'ютерних мереж прийнятий у 2006 році -10 Gigabit Ethernet, швидкість передавання даних - 10 Гбіт/с.
Подальший розвиток засобів обробки і передачі даних дозволяє вбудовувати їх не тільки в автомобілі, навіть у звичайні побутові пристрої: кавоварки, пральні машини, телевізори, магнітоли, обігрівачі тощо, що дозволяє виготовляти розумні речи, яки здатні здійснювати обмін інформацією, і на їх основі будувати розумні дома (smart home). Передачу даних у найближчому майбутньому переважно будуть забезпечувати бездротові комп'ютерні мережі – Wi-Hi.
Сучасний етап розвитку мереж характеризується постійним зростанням швидкості передавання даних, побудовою мереж здатних забезпечити вимоги
мобільних користувачів. Такі мережі забезпечують доступ до інформації і потрібних мережних сервісів у будь-який точці простору і в будь-який час. В столиці України компанією FreshTel вже розгорнута перша бездротова мережа 4 покоління за стандартом WiMAX, що здатна забезпечити мобільним користувачам одержання відео контенту без втрати якості, швидкість передавання даних у такий мережі складає 75 Мбіт/с, радіус дії базової станції – 6..10 км.
Інша мережа останнього покоління, що має назву Long Term Evolution вже зараз готова забезпечити водія додатковою інформацією (про стан доріг, погоду, рух на дорогах), а також допомогти в навігації транспортного засобу і забезпечити його безпеку. Розробляється спеціальний автомобіль, що буде мати сенсорні екрани, яки дозволять отримати доступ до різних даних, наприклад, відео за потребою, грати в мережеві ігри пасажирам в машині та з пасажирами інших машин або з будь-яким користувачем Інтернету, прослуховувати музику безпосередньо з Мережі, управляти домашними приборами прямо з машини.
Класифікація КМ
Спосіб
організації
Межі
географічного
поширення
Масштаб
підрозділу
Швидкість
передачі
Тип
середовища
передавання
Спосіб
управління
Топологія
віртуальні реальні
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
локальні |
|
регіональні |
|
глобальні |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мережі відділів |
|
Мережі кампусів |
|
корпоративні |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
низькошвидкісні |
|
середньо |
|
високошвидкісні |
|
|
|
|||
|
10 Мбіт/с |
|
швидкісні |
|
|
|
|
||||
|
|
|
1000 Мбіт/с |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
100 Мбіт/с |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
дротові |
|
бездротові |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
однорангові |
|
з виділеним |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
сервером |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Загальна шина |
|
зірка, |
|
кільце |
|
змішані |
||||
|
|
Ієрархічні, |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
деревовидні |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VLAN (аббр. от англ. Virtual Local Area Network) — логическая («виртуальная») локальная компьютерная сеть, представляет собой группу хостов с общим набором требований, которые взаимодействуют так, как если бы они были подключены к широковещательному домену, независимо от их физического местонахождения. VLAN имеет те же свойства, что и физическая локальная сеть, но позволяет конечным станциям группироваться вместе, даже если они не находятся в одной физической сети. Такая реорганизация может быть сделана на основе программного обеспечения вместо физического перемещения устройств.
Лока́льнаявычисли́тельнаясеть (ЛВС, локальная сеть; англ. Local Area Network, LAN) — компьютерная сеть, покрывающая обычно относительно небольшую территорию или небольшую группу зданий (дом, офис, фирму, институт).
Городские сети, или сети мегаполисов (Metropolitan Area Network, MAN) (от англ. «сеть крупного города»)
— объединяет компьютеры в пределах города, представляет собой сеть по размерам меньшую чем WAN, но большую, чем LAN.
Глобальная компьютерная сеть, ГКС (англ. Wide Area Network, WAN) — компьютерная сеть, охватывающая большие территории и включающая в себя большое число компьютеров.
Ка́мпус(англ. campus) — университетский городок, включающий, как правило, учебные помещения, научно-исследовательские институты, жилые помещения для студентов, библиотеки, аудитории, столовые и т. д. Иногда кампусом называют обособленную территорию, принадлежащую крупной компании (включающую внутрифирменную инфраструктуру, например, корпоративный университет).