Локальні мережі 1. Принципи побудови та класифікація локальних комп’ютерних мереж. Призначення локальних обчислювальних мереж. На базі економічної та високопродуктивної електронної техніки у 80-х роках визначилась нова тенденція розвитку інформаційно-обчислювальної техніки - створення локальних обчислювальних мереж LAN (Local Area Network) різноманітного призначення. Локальна обчислювальна мережа - це комунікаційна мережа, яка забезпечує в межах деякої обмеженої території взаємозв’язок для широкого кола програмних продуктів. Вона підтримує зв’язок між ЕОМ, терміналами, обладнанням, забезпечує сумісне використання ресурсів. Спочатку локальні обчислювальні мережі створювалися для наукових цілей з метою сумісного використання загальних ресурсів. Це пояснювалось тим, що в багатьох випадках широко розповсюджені персональні комп’ютери не забезпечували створення та функціонування достатньо потужних автоматизованих інформаційних систем через недостатність власних ресурсів. Для таких автоматизованих інформаційних систем необхідно було застосовувати потужніші комп’ютери - сервери, які дозволяли б концентрувати мережні ресурси і були б розраховані на ефективну роботу в мережі для сумісного використання користувачами. Сьогодні найпоширенішими стають локальні обчислювальні мережі комерційного призначення. Переваги використання локальної обчислювальної мережі. Наявність в офісі, конторі, установі (підприємстві, цеху) локальної обчислювальної мережі створює для користувачів принципово нові можливості завдяки об’єднанню прикладних систем персональних комп’ютерів та іншого обладнання мережі. Впровадження локальної обчислювальної мережі дозволяє персонально використовувати обчислювальні ресурси всієї мережі, а не тільки окремого комп’ютера, створювати різноманітні масиви управлінської, комерційної та іншої інформації загального призначення, автоматизувати документообіг в цілому. З’являються можливості колективного використання різних спеціалізованих засобів та інструментів для вирішення певного кола професійних задач (наприклад, засобів машинної графіки, підготовки звітів, відомостей, доповідей, публікацій та інших документів). Крім організації внутрішніх служб, локальна обчислювальна мережа дозволяє розгорнути зовнішні по відношенню до організації такі служби, як телексний (телетайпний) зв’язок, поштова кореспонденція, електроні дошки оголошень, електронні газети, тощо, а також підтримує вихід в глобальні (регіональні) мережі та користування їх послугами. З розширенням бізнесу виростають витрати на офісні приміщення. При виконанні більшого обсягу робіт організації вимушені розширювати штати, що в свою чергу приводить до необхідності розширення площ. Це примусило деякі організації за кордоном розпочати експерименти з виконанням певних робіт вдома (наприклад, ввід даних чи бухгалтерський облік). Завдяки під’єднанню домашнього персонального комп’ютера спеціаліста до комп’ютерної мережі компанії через регіональну мережу для цього працівника зникає необхідність кожного дня відвідувати організацію. Повністю увібрала в себе особливості сучасної інформатики техніка телеконференцій. Учасники телеконференцій можуть користуватися необхідними базами даних, а у випадку необхідності здійснювати автоматизоване опрацювання інформації. Поряд з цим мережі надають можливість проводити відеоконференції, які дозволяють влаштовувати сумісні зустрічі партнерів з різних кінців світу. Формування технологій відеоконференцій неможливе без широкосмугових ліній зв’язку, телебачення, комп’ютерних інформаційних мереж. Зображення і звук від відеокамер і мікрофонів, під’єднаних до комп’ютера, передаються кожному учаснику наради і виводяться на монітори і динаміки їх комп’ютерів. Такі конференції дозволяють зекономити значні кошти і час, що витрачаються на дорогу. Визначення локальної обчислювальної мережі. Як випливає із назви, локальна комп’ютерна мережа є системою, яка охоплює відносно невеликі віддалі. Міжнародний комітет IEEE802 (Інститут інженерів по електроніці і електротехніці, США), що спеціалізується на стандартизації в галузі локальних комп’ютерних мереж, дає наступне визначення цим системам: “Локальні комп’ютерні мережі відрізняються від інших видів мереж тим, що вони звичайно обмежені невеликим географічним районом, таким, як група поруч розташованих будівель, і, в залежності від каналів зв’язку здійснюють передачу даних в діапазонах швидкостей від помірних до високих з низьким рівнем помилок...” Значення параметрів району, загальна протяжність, кількість вузлів, швидкість передачі і топологія локальної обчислювальної мережі можуть бути різними, але комітет IEEE802 обмежує використання в локальних мережах кабелів довжиною до кількох кілометрів, підтримки декількох сотень станцій різноманітної топології при швидкості передачі інформації порядку 1-2 і більше Мбіт/с”. Локальні комп’ютерні мережі - це системи розподіленої обробки даних і, на відміну від глобальних та регіональних комп’ютерних мереж, охоплюють невеликі території (діаметром 5-10 км) всередині окремих контор, банків, бірж, вузів, установ, науково-дослідних організацій і т.д. При допомозі загального каналу зв’язку локальна мережа може об’єднувати від десятків до сотень абонентських вузлів, що включають персональні комп’ютери, зовнішні запам’ятовуючі пристрої, дисплеї, друкуючі і копіюючі пристрої, касові і банківські апарати, інтерфейсні схеми та інші. Локальні мережі можуть під’єднуватися до інших локальних і великих (регіональних або глобальних) мереж ЕОМ за допомогою спеціальних шлюзів, мостів і маршрутизаторів, які реалізуються на спеціалізованих пристроях або на персональних комп’ютерах з відповідним програмним забезпеченням. Відносно невелика складність і вартість локальних обчислювальних мереж, основу яких складають персональні комп’ютери, забезпечують широке використання їх в сферах автоматизації комерційної, банківської та інших видів діяльності, діловодства, технологічних і виробничих процесів, для створення розподілених управлінських, інформаційно-довідкових, контрольно-вимірювальних систем, систем промислових роботів і гнучких промислових виробництв. В більшості випадків успіх використання локальних мереж обумовлений їх доступністю масовому користувачу, з одного боку, і тими соціально-економічними наслідками, які вони вносять в різноманітні види людської діяльності з іншого. Якщо на початку своєї діяльності локальні мережі здійснювали обмін міжмашинною і міжпроцесорною інформацією, то на наступних стадіях свого розвитку вони дозволяють передавати, в доповненні до цього, текстову, цифрову, графічну і мовну інформацію. Завдяки цьому почали з’являтися центри машинної обробки ділової (документальної) інформації - наказів, звітів, відомостей, калькуляцій, рахунків, листів і т.д. Такі центри об’єднали певну кількість автоматизованих робочих місць і стали новим етапом на шляху створення в майбутньому безпаперових технологій для застосування в керівних, фінансових, облікових та інших підрозділах. Це дозволило відмовитись від громіздких, незручних і трудомістких карткових каталогів, конторських і бухгалтерських книг та іншого, замінивши їх компактними і зручними комп’ютерними носіями інформації - магнітними і оптичними дисками, магнітними стрічками і т.д. У разі необхідності можна легко отримати копію документа на паперовому носії. Види класифікацій локальних обчислювальних мереж. Широка і постійно зростаюча номенклатура локальних обчислювальних мереж, мережні програмні продукти і технології покладають на потенційного користувача складну задачу вибору потрібної системи з великої кількості існуючих. Сьогодні в світі нараховується десятки тисяч різних локальних обчислювальних мереж і для їх розгляду корисно мати систему класифікації. Усталеної класифікації локальних мереж поки що не існує, але для них можна виявити певні класифікаційні ознаки за: призначенням; типом використовуваних ЕОМ; організацією управління; організації передачі інформації; топологією; методах теледоступу; фізичних носіях сигналів; управлінню доступом до фізичного середовища передачі і так далі. Розглянемо деякі з них. Класифікація за призначенням. За призначенню локальні обчислювальні мережі можна розділити на: керуючі (організаційними, технологічними, адміністративними та іншими процесами), інформаційні (інформаційно-пошукові), розрахункові, інформаційно-розрахункові, обробки документальної інформації і так далі. Класифікація за типом використовуваних в мережі ЕОМ. За типом використовуваних в мережі ЕОМ локальні мережі можна розділити на однорідні і неоднорідні. Прикладом однорідної локальної обчислювальної мережі може служити мережа DECNET, в яку входять ЕОМ тільки фірми DEC. Часто однорідні локальні обчислювальні мережі характеризуються і однотиповим складом абонентських засобів, наприклад, тільки комплексами машинної графіки або тільки дисплеями. Неоднорідні локальні обчислювальні мережі містять різні класи ЕОМ (мікро-, міні-, великі) і різні моделі всередині класів ЕОМ, а також різне абонентське обладнання. Класифікація за організацією управління. За організацією управління однорідні локальні обчислювальні мережі в залежності від наявності (або відсутності) центральної абонентської системи діляться на дві групи. До першої групи відносяться мережі з централізованим управлінням. Для таких мереж характерні велика кількість службової інформації і пріоритетність під’єднаних до моноканалу станцій (по розміщенню або прийнятому пріоритету). В загальному випадку локальна обчислювальна мережа з централізованим управлінням (не обов’язково на основі моноканалу) має централізовану систему (ЕОМ), яка керує роботою мережі. Прикладний процес центральної системи організовує проведення сеансів, зв’язаних з передачею даних, здійснює діагностику мережі, веде статистику і облік роботи. В локальній обчислювальній мережі з моноканалом центральна система реалізовує, також, загальну ступінь захисту від конфліктів. При виході із ладу центральної системи вся локальна обчислювальна мережа зупиняє роботу. Мережі з централізованим управлінням відрізняється простотою забезпечення функцій взаємодії між ЕОМ в локальній мережі і, як правило, характеризуються тим, що більша частина інформаційно-обчислювальних ресурсів концентрується в центральній системі. Застосування локальної мережі з централізованим управлінням доцільне при невеликому числі абонентських систем. У тому випадку, коли інформаційно-обчислювальні ресурси локальної мережі рівномірно розподілені по великому числу абонентських систем, централізоване управління малопридатне, оскільки не забезпечує потрібну надійність мережі і призводить до різкого збільшення службової (управлінської) інформації. В цьому випадку доцільно застосовувати локальні мережі з децентралізованим або розподіленим управлінням. В цих мережах всі функції управління розподілені між системами мережі. Однак, для проведення діагностики, збору статистики і проведення інших адміністративних функцій, в мережі використовується спеціально виділена абонентська система або прикладний процес в такій системі. В децентралізованих локальних обчислювальних мережах на основі моноканалу у порівнянні з централізованими ускладнюються проблеми захисту від конфліктів, для чого застосовуються багаточисленні тракти, що враховують суперечливі вимоги надійності і максимального завантаження моноканалу. Одна із найрозповсюдженіших децентралізованих форм управління передбачає два рівні захисту від конфліктів. На першому рівні сконцентровані функції, що визначають активність моноканалу і блокування передачі у випадку виявлення будь-якої активності. На другому рівні виконуються складніші функції аналізу системних затримок, які управляють моментами початку передачі інформації якійсь із підсистем локальної мережі. Класифікація за формуванням передачі інформації. По формуванню передачі інформації локальні мережі поділяються на мережі з маршрутизацією інформації і селекцією інформації. Взаємодія абонентських систем з маршрутизацією інформації забезпечується визначенням шляхів передачі блоків даних по адресах їх призначення. Цей процес виконується всіма комунікаційними системами, що знаходяться в мережі. При цьому абонентські системи можуть взаємодіяти по різних шляхах (маршрутах) передачі блоків даних, а для скорочення часу передачі здійснюється пошук найкоротшого по часу маршруту. В мережах з селекцією інформації взаємодія абонентських систем проводиться вибором (селекцією) адресованих їм блоків даних. При цьому всім абонентським системам доступні всі блоки даних, що передаються в мережі. Як правило, це пов’язано з тим, що локальна мережа з селекцією інформації, будується на основі моноканалу. Класифікація за топологією мережі (порівняльна таблиця можливостей). Топологія, тобто конфігурація з’єднання елементів в локальних мережах, притягує до себе увагу більше, ніж інші характеристики мережі. Це пов’язано з тим, що саме топологія багато в чому визначає основні властивості мережі, наприклад, такі, як надійність (живучість), продуктивність та інші. Механізм передачі даних, допустимий в тій чи іншій локальній мережі, багато в чому визначається топологією мережі. По топологічних ознаках локальні мережі поділяються на мережі з довільною, кільцевою, деревовидною конфігурацією, мережі типу “загальна шина” (моноканал), “зірка” та інші. Зіркоподібна топологія передбачає з’єднання каналів приєднаних до різних абонентів в одній точці, яка називається центральним вузлом. Кільцева топологія передбачає послідовне з’єднання абонентів з каналами передачі даних, внаслідок чого утворюється замкнуте кільце. Кожен абонент відіграє роль ретранслятора повідомлення з невеликою часовою затримкою. Магістральна (шинна) топологія реалізується у вигляді пасивного моноканалу (магістралі). Ця топологія найпоширеніша. Вона використовується у випадку, коли інформація передається рідко (в порівнянні з можливостями комп’ютерів), дані комплектуються в пакет, дістають адресу і після того, як магістраль стане доступною, відбувається передача повідомлення. Таблиця 1. Порівняльні характеристики топології обчислювальних мереж. Характеристики Топологія
Зірка Кільце Шина
Вартість розширення Незначна Середня Середня
Необхідність виключення при розширенні Ні Так Ні
Під’єднання абонентів Пасивне Активне Пасивне
Захист при відмовах Незначний Незначний Висока
Розміри системи Будь-які Будь-які Обмежені
Контроль помилок Простий Простий Ускладнений
Захищеність від прослуховування Добра Добра Незначна
Вартість під’єднання Незначна Незначна Висока
Поведінка системи при високих навантаженнях Хороша Задовільна Погана
Можливість роботи в реальному режимі часу Дуже хороша Хороша Погана
Розводка кабелю Добра Задовільна Добра
Планові витрати Незначні Середні Незначні
Обслуговування Дуже хороше Середнє Середнє
Характер відмови Повна Повна Часткова
Існують інші підходи до класифікації топології локальних мереж. Згідно одного з них конфігурації локальних мереж ділять на два основні класи - широкотрансляційні і послідовні. В широкотрансляційних конфігураціях кожний персональний комп’ютер передає сигнали, які можуть бути сприйняті всіма іншими персональними комп’ютерами. До таких конфігурацій відносяться загальна шина, дерево, зірка з пасивним центром. В послідовних конфігураціях кожен фізичний підрівень передає інформацію тільки одному персональному комп’ютеру. Широкотрансляційні конфігурації — це, як правило, локальна мережа з селекцією інформації, а послідовні - локальні мережі з маршрутизацією інформації. Класифікація мереж по методах теледоступу. Крім топології локальної мережі процес передачі даних багато в чому визначається програмним забезпеченням ЕОМ абонентських систем, в основному їх операційними системами, оскільки кожна з них підтримує відповідний метод теледоступу зі сторони терміналів. Моноканал розглядається також, як один із терміналів, тому дуже важливо знати, наскільки розрізняються операційні системи і методи теледоступу всіх абонентських комплексів, під’єднаних до мережі. Розрізняють локальні мережі з єдиною операційною підтримкою і єдиними методами теледоступу, орієнтованими на локальні мережі, і локальні мережі з різними фізичними носіями сигналів. Тип носія визначає основні властивості пристрою обміну сигналами, який під’єднується до фізичного середовища передачі. Єдина операційна підтримка, що включає метод теледоступу, передбачена в однорідних локальних мережах. Складніше з локальними мережами, що використовують ЕОМ різних класів і моделей, наприклад міні-ЕОМ і великі обчислювальні машини. Методи теледоступу підтримують багаторівневі системи інтерфейсів. Розрізняють багаторівневі (модель відкритих систем) і двохрівневі локальні обчислювальні мережі. До двохрівневих відносяться закриті термінальні комплекси із стандартними методами теледоступу (базисний телекомунікаційний метод доступу). Класифікація мереж за методом управління середовищем передачі даних. Важливою класифікаційною ознакою локальної обчислювальної мережі є метод управління середовищем передачі даних. У локальній обчислювальній мережі з моноканалом можна виділити два методи доступу до моноканалу: детермінований і імовірнісний. До першої групи відносяться: метод вставки реєстру, метод циклічного опиту, централізований і децентралізований маркерний метод і інші. До другої групи (імовірнісні методи доступу) - методи прослуховування моноканалу на початок передачі, з прогнозуванням, зіткненням та деякі інші.
Рисунок 5 З’єднання клієнт-сервер 2. Міжпроцесна взаємодія в локальній обчислювальній мережі. Модульна структура локальної мережі. Важливою характеристикою локальної мережі є швидкість передачі інформації. В ідеальному варіанті при відсиланні і отриманні даних через мережу час відгуку повинен бути таким же, як і при роботі з особистим персональним комп’ютером користувача, а не з якогось місця поза ним у мережі. Це вимагає швидкості передачі даних від 1 до10 Мбіт/с і більше. Поряд з цим локальні мережі повинні не тільки швидко передавати інформацію, але і легко адаптуватися до нових умов, мати гнучку архітектуру, яка дозволяла б розташовувати автоматизовані робочі місця (або робочі станції) там, де це потрібно. Користувач повинен мати можливість встановлювати нові або переносити існуючі робочі місця або інші пристрої мережі, а також, від’єднувати їх у випадку необхідності без переривань роботи мережі. Задоволення перерахованих вимог досягається модульною побудовою локальної мережі, яка дозволяє будувати комп’ютерні мережі різної конфігурації і з різними можливостями. Основними фізичними компонентами локальних комп’ютерних мереж є: кабелі, робочі станції, інтерфейсні плати мережі, сервери мережі. Кожен пристрій локальної мережі під’єднується до кабелю передачі даних, що дозволяє їм взаємодіяти. Під’єднуючі кабелі можуть бути різноманітними: від найпростіших двожильних телефонних до дорогих волоконно-оптичних. Пристрої мережі з’єднуються кабелями за допомогою інтерфейсних плат. Специфічними компонентами локальної обчислювальної мережі є сервери. Вони виконують функції управління розподілом мережних ресурсів загального доступу. Сервери - це апаратно-програмні системи. Апаратним засобом, звичайно, є достатньо потужній персональний комп’ютер, міні-ЕОМ, велика ЕОМ або комп’ютер, спеціально спроектований як сервер. Локальна мережа може мати декілька серверів для управління мережними ресурсами, але завжди повинен бути один або більше файл - серверів чи серверів баз даних. Сервер управляє зовнішніми запам’ятовуючими пристроями загального доступу і дозволяє формувати потрібні бази даних. У випадку файл - серверу кожній під’єднаній робочій станції забезпечується доступ до цілого файлу баз даних. Це зокрема означає, що робота відбувається із всіма записами в конкретній базі даних, а не тільки з потрібними. Тобто по мережі на конкретну робочу станцію передається повна база даних, хоча цьому користувачу був потрібний лише один чи декілька записів з багатьох. Все це може призвести до непотрібного перевантаження локальної обчислювальної мережі. Сервер баз даних працює в таких випадках набагато продуктивніше, тому що він обробляє лише ті записи, з якими працює користувач в даний момент часу. Способи передачі даних в локальних обчислювальних мереж. Для передачі даних в мережі використовуються такі основні способи: Комутація каналів. Мережа комутації каналів працює так, що вона встановлює весь шлях із з’єднаних ліній від відправника до адресата. Цей повний шлях встановлюється з допомогою спеціальних повідомлень сигналізації, які самі прокладають собі шлях по мережі і займають канали після їх проходження. Після встановлення шляху сигнали повідомляють джерело про можливість починати передачу, і всі канали цього шляху пізніше використовуються одночасно. Весь шлях залишається зв’язаним цією передачею (незалежно від того чи використовується він чи ні), і тільки після того коли один з абонентів звільнює ланцюжок зв’язку - всі канали звільняються. Основною перевагою методу комутації каналів є можливість використання широко розгалуженої системи телефонних каналів. Наприклад, описаний метод використовується в телефонії. Комутація повідомлень. При комутації повідомлень у визначений момент часу використовується тільки один канал для даної передачі (між двома сусідніми вузлами комутації, а між двома наступними - інший канал). Повідомлення спочатку передається від джерела до другого вузла на його шляху; після прийому повідомлення цим вузлом вибирається наступний вузол в напрямі адресата у відповідності з маршрутизацією. Якщо канал зайнятий, тоді повідомлення очікує черги і передача продовжується після звільнення каналу. Таким чином, при передачі по мережі з проміжним збереженням, повідомлення перестрибує через ділянки мережі від одного вузла до іншого, використовуючи в кожен момент часу тільки один канал. Для нормальної роботи мережі і ефективного використання каналів вимагається велика кількість пристроїв проміжного запам’ятовування. Класичним прикладом є телеграфна мережа і системи електронної пошти. Комутація пакетів. Метод комутації пакетів нагадує метод комутації повідомлень, з тою різницею, що повідомлення розбиваються на частини (пакети), кожен з яких має встановлену максимальну довжину. Ці пакети нумеруються і помічаються деякою адресою (як і при комутації повідомлень) і прокладають собі шлях по мережі (методом передачі з проміжним зберіганням), яка їх комутує. Таким чином, множина пакетів одного повідомлення може передаватися одночасно, що є найбільшою перевагою цього методу. Приймач здійснює зшивку повідомлення з пакетів у відповідності з їх нумерацією і відправляє його адресату. Завдяки можливості не нагромаджувати повідомлення цілком у вузлі мережі при передачі не вимагається додаткових пристроїв запам’ятовування. Порівняльна таблиця можливостей способів передачі даних. Таблиця 1 Порівняльні характеристики розглянутих способів передачі даних приведені в таблиці 1. № Параметри передачі даних Комутація каналів Комутація повідомлення Комутація пакетів
1 Швидкість передачі Найбільша Найменша Середня
2 Надлишковість Найменша Середня Найбільша
3 Можливість діалогу Є Нема Є
4 Затримка встановлення з’єднання Найбільша Середня Найменша
5 Використання каналу Найкраще Середнє Найгірше
6 Потреба в проміжній пам’яті Відсутня Велика Обмежена
7 Імовірність відмови через зайнятість каналу Найбільша Найменша Середня
8 Можливість роботи абонентів з різними швидкостями і типами терміналів Ні Є Є
Поняття про розподілені та взаємодіючі процеси в локальних мережах. Сьогодні робочими станціями в локальних мережах є, як правило, персональні комп’ютери. Окремі користувачі (різні посадові особи підрозділів фірми) використовують на робочих станціях свої прикладні системи, які є визначеними функціональними задачами або комплексами задач (функціональними підсистеми). Виконання довільної функціональні задачі пов’язано з поняттям обчислювального процесу або просто процесу. Такі територіально розподілені та взаємодіючі процеси в локальних мережах можуть бути реалізовані на основі одної з двох глобальних концепцій: перша встановлює довільні зв’язки між процесами без функціонального середовища між ними; друга визначає зв’язки тільки через функціональне середовище. Очевидно, що в першому випадку процес А користувача відповідає за правильність розуміння іншого процесу В, зв’язаного в даний момент з процесом А. Для забезпечення правильної взаємодії процесів необхідно мати в складі операційних систем засоби теледоступу до кожного із з’єднуваних процесів та достатні ресурси. Оскільки передбачити такі засоби на всі види процесів нереально, то процеси в локальній обчислювальній мережі з’єднуються за допомогою функціонального середовища, що забезпечує виконання визначеного переліку правил - протоколів зв’язку процесів. Багаторівнева модель міжпроцесних взаємодій. Реалізація розподільчої служби зв’язку передбачає кооперацію між складовими системами, а правила, які регулюють такі операції, складають протокол. В моделі міжпроцесних взаємодій між окремими системами можна виділити декілька взаємонезалежних рівнів, на яких проводиться узгодження процесів обміну інформацією. Стандартами передбачається семирівнева модель архітектури мережі - базова еталонна модель взаємодії відкритих систем (OSI). Проте на практиці, зокрема в мережі Internet, число цих рівнів менше. Основними з них є: Прикладний рівень (application) - в його компетенції знаходяться функції, пов’язані з організацією міжпроцесних взаємодій. Прикладний рівень містить прикладне забезпечення користувача та необхідне управління і забезпечує загальні базові функції (електронна пошта, обробка текстів і редагування, передача файлів і доступ до них, ввід і обробка інформації); спеціальні проблемно-орієнтовані функції (інформаційний пошук, управління базами даних, робота з електронними таблицями) та загальні службові функції (приєднання користувача до прикладення, перевірка санкціонованості доступу, доступ до довідкових даних). Рівень представлення (presentation) забезпечує незалежність прикладних процесів від різних форм представлення даних і містить засоби перетворення даних, форматів і кодів, виконуючи наступні функції: синтаксичні та форматні перетворення символів, керуючих знаків, типів і полів даних, сторінок екранів; структурні перетворення синтаксичного та семантичного типів, необхідних як для доступу до файлів, так і для управління форматами відображень, графічними атрибутами. Сеансний рівень (session) забезпечує механічну організацію і формування структури взаємодій між прикладними процесами. Такий механізм зокрема дозволяє реалізувати двостороннє одночасне або двостороннє почергове функціонування процесів. Він також формує надійне управління сеансами зв’язку між двома користувачами за допомогою таких функцій: управління початком і завершенням сеансу; управління взаємодією між процесами; управління взаємодією користувачів і прикладних програм; підтримку інтерфейсу з транспортним рівнем. Транспортний рівень (transport) забезпечує прозору передачу даних між кінцевими системами та розмежування засобів формування і передавання даних у мережі. Пов’язує нижні апаратно залежні рівні з верхніми, що повністю реалізується програмними засобами. Реалізує функції запиту та індикації з’єднання та роз’єднання, запис передачі даних. Мережний рівень (network) забезпечує незалежність від методів передачі даних і від функцій ретрансляції та маршрутизації даних. Він проводить маршрутизацію повідомлень, контроль помилок, мультиплексування і управління потоками даних; визначає, яка частина повідомлень або пакетів може надходити від передавального вузла до прийомного. Канальний рівень (data link) забезпечує функціонування мережного рівня, а також виправлення помилок, що виникають на фізичному рівні. Канальний рівень проводить доставку пакетів повідомлень з одного вузла мережі до іншого та визначає необхідні для цього керуючі процеси протоколу. Його функціями є кадрова синхронізація (визначення початкової та кінцевої точки повідомлень), адресація (визначення адреса приймального вузла), виявлення помилок, управління каналами передачі даних. Канальний рівень реалізується апаратними та програмними засобами. Канальний та фізичний рівні визначають такі характеристики мережі, як швидкість передачі даних; топологію; метод доступу; вартість передачі одиниці інформації. Фізичний рівень (physical) забезпечує механічні, електричні і процедурні стандарти фізичних засобів передачі даних. Фізичний рівень визначає вимоги до каналу передачі та Рисунок 6 Структура з’єднань електромеханічних з’єднань. Функціями цього рівня є кодування, декодування даних, повідомлення канального рівня про спотворення сигналу при його виявленні, повідомлення про прийом даних, запит даних про передавання по канальному рівню, прийом від канального рівня повідомлень про передачу даних, завершення передачі даних і запиту на їх видачу. Протокол передачі даних TCP-IP . Протокол - це набір угод і правил, які визначають тип, фізичні сигнали, їх послідовність в часі, алгоритми прийому, контролю і передачі повідомлень, а також склад службової інформації самих повідомлень. На основі розбиття процесу передачі на описаних рівнях формуються різноманітні протоколи передачі даних. Найвідоміший і найпоширеніший - TCP-IP. Він містить тисячі окремих протоколів для узгодження процесу прийому-передачі на всіх рівнях. Реалізація протоколів зв’язку між процесами локальної обчислювальної мережі, як правило, передбачає використання принципу пакетної комутації для обміну інформацією між взаємодіючими процесами. При пакетній комутації інформація перед передачею розбивається на сегменти (блоки). Ці сегменти у вигляді пакетів визначеної довжини містять крім інформації користувача деяку службову інформацію, призначену для ідентифікації пакетів і виявлення помилок передачі. Оскільки при передачі інформації по довгому ланцюжку не виключені збої, дані розбиваються на IP-пакети (IP - Internet Protocol - міжмережний протокол), розміром від 1 до 60.000 байт. Кожен такий пакет передається автономно, тобто втрата або пошкодження його при передачі не впливає на передачу решти даних. IP-пакет містить в собі TCP-пакет (Transmition Control Protocol - протокол контролю передачі), в якому міститься службова інформація, в тому числі про те, як конкретний кусок інформації приєднати до решти, щоб з отриманих IP-пакетів знову отримати файл (одиницю зберігання інформації), а також контрольне число, по якому ведеться перевірка неушкодження інформації. Якщо виявлено пошкоджений пакет, здійснюється повторна його передача. На основі протоколу IP побудовано ціле сімейство протоколів (більше 100) старшого рівня TCP/IP. Найнижчий рівень із них має власне протокол IP - третій рівень - пакетний. У цьому випадку два нижніх рівні складали протоколи локальної мережі Ethernet. TCP/IP, розроблений для мережі DARPA згідно замовлення департаменту оборони США в 1970 році, був частиною експерименту в галузі міжмережної взаємодії - взаємодії різних типів мереж і комп’ютерних систем. Вперше TCP/IP був використаний в ARPANET в 1983 році. До початку 90-х років став фактично стандартом. Зараз протоколи TCP/IP широко використовуються в цілому світі для об’єднання комп’ютерів в мережу INTERNET. Більша частина комп’ютерів в INTERNET зв’язана по протоколу TCP/IP. Цифрові мережі інтегрального обслуговування (ISDN-Integrated Services Digital Network) розглядаються як найближче майбутнє мереж загального користування. Для передачі даних не потрібний буде модем, тому що в цифровій мережі модуляція аналогового сигналу не потрібна, замість нього комп’ютер для доступу буде мати адаптер ISDN. Протоколи X25 і IP для аналогових каналів. Нині діючі системи зв'язку (телефонна мережа, мережа X-25, IP-мережі) працюють, як правило, на аналогових каналах. Це означає, що для під’єднання комп'ютера до мережі, він повинний бути оснащений пристроєм перетворення цифрових даних в аналогові сигнали. Для під’єднання до телефонної мережі таким пристроєм є модем, для під’єднання до мереж X-25 і IP - адаптер відповідної мережі. Ці адаптери, хоча і рідко, але іноді теж називають модемами X-25 і IP-модемами. При необхідності два абоненти (байдуже чи це телефонні апарати чи комп'ютерні модеми) по мережі з'єднуються через телефонну станцію (АТС) після дзвінка. Після моменту з'єднання утворений канал зв'язку одноосібно захоплює певні ресурси телефонної мережі. При цьому не важливо, що по цьому каналі передається і з якою інтенсивністю: енергоспоживання витрачається лише на підтримку каналу. Тому обслуговуюча телефонна мережа організація не бере гроші за кількість переданих кілобайт, а тільки за час з'єднання. Обсяги інформації може враховувати інформаційна служба, що посилає вам інформацію. Мережі на основі протоколів X25 - це інший тип мереж з комутацією пакетів. Кожний комп'ютер такої мережі сполучений із вузлом комутації (центральний комп'ютер), тому одночасно є стільки каналів зв'язку, скільки комп'ютерів залучено до вузла комутації. Спочатку інформація комплектується в послідовність пакетів, які посилаються з комп'ютера в мережу. Наприклад, у мережі X25 максимальний розмір пакету 1024 байта, у IP-мережі -576 байт (пакет там називається дейтаграмою - datagram, він є біт - орієнтованим і його розмір визначається в бітах). У кожному пакеті є адресна частина. Вузол комутації пакетів на кожній адресній лінії користуючись адресою продовжує пересилання пакетів. Ресурс мережі комутації пакетів витрачається тільки при передачі пакетів. Передача з інших комп'ютерів у завантаженій мережі при цьому може затримуватися. Логічно, що у такій мережі гроші беруть за обсяги переданої інформації. Протокол X25 описує інтерфейс між комп'ютером і апаратурою синхронної передачі даних у мережу загального доступу на трьох нижніх рівнях протоколів обміну в класифікації OSI. Найнижчий рівень протоколів - фізичний (стандартизація на рівні сигналів), другий рівень протоколів описує процедури встановлення зв'язку, і третій рівень - мережний (network), іноді його називають “пакетним“ рівнем, тому що протоколи цього рівня описують формати пакетів. Оскільки стандарт X25 описує тільки три нижніх рівні протоколів, це дає можливість будувати на основі X25 велику кількість мереж передачі даних, електронної пошти і т.д. Він працює в основному на лініях телеграфного зв’язку.
