Що таке комп'ютерні мережі? Основні поняття.

Опис

Комп'ютерна мережа - система зв'язку між двома чи більше комп'ютерами. У ширшому розумінні комп'ютерна мережа - це система зв'язку через кабельне чи бездротове середовище, самі комп'ютери різного функціонального призначення і мережеве обладнання.

Для передачі інформації можуть бути використані різні фізичні явища, як правило - різні види електричних сигналів чи електромагнітного випромінювання.

Середовищами передавання у комп'ютерних мережах можуть бути телефонні кабелі, та спеціальні мережеві кабелі: коаксіальні кабелі, виті пари, волоконно-оптичні кабелі, радіохвилі, світлові сигнали.

Розуміння шарів та протоколів

Мережевий протокол - набір правил для взаємодії між комп'ютерами. Протоколи визначають формат, синхронізацію, послідовність та контроль помилок. Без цих правил комп'ютер не бачитиме сенс в потоці вхідних бітів.

OSI (Open System Interconnection) модель - включає набір протоколів, що визначають та стандартизують процес комунікації даних. Модель поділяє цей процес на 7 груп, які називаються шарами.

Мережеві шари:

• Application layer (Програмний) - забезпечує взаємодію між ПЗ запущенним на комп'ютері та мережею.
• Presentation layer (Презентаційний) - виконує перетворення коду і зміну формату даних (синтаксичну трансляцію). Це є транслятор мережі, який контролює що дані є в правильній формі для програми, яка буде їх отримувати.
• Session layer (Сесійний) - вирішує коли включати або виключати комунікацію між двома комп'ютерами.
• Transport layer (Транспортний) - контролює чи дані успішно надіслані та отримані на двох кінцевих вузлах. Якщо дані надіслані некоректно, цей шар відповідає за повторну пересилку даних.
• Network layer (Мережевий) - встановлює, обслуговує та перериває логічні і фізичні зєднання між багатьма проміжними мережами. Відповідальний за транслювання (конвертацію) логічних адрес чи імен у фізичні адреси. Він виконує функції мережевої маршрутизації та контролю потоку через інтерфейс комп'ютер-мережа.
• Data-Link - обробляє фізичну передачу, кадрування (збірка даних в єдиний блок), контроль потоку та контроль помилок протягом одиничної передачі даних.
• Physical layer (Фізичний) - забезпечує електричний або механічний інтерфейс для мережевого кабелю. Цей шар дає Data-Link шару здатність передавати потік серій бітів даних між двома взаємодіючими системами. Передає біти даних, які переміщуються.

Розуміння моделі TCP/IP та протоколів

Узагальнені групи мережевих шарів:

• Application layer (Програмний) - надає програми для усунення мережевих проблем, передачу файлів, віддалений контроль та інтернет діяльність. Також підтримує APIs (Application Programming Interfaces), що дозволяє програмам написаних для певних операційних систем доступатися до мережі.
• Transport layer (Транспортний) - забезпечує сервіси контролю потоку, контролю помилок та підтвердження для інтернету. Служить в якості інтерфейсу для мережевих додатків.
• Internet layer (Інтернет) - забезпечує логічну, незалежну від апаратного забезпечення адресацію, так що дані можуть передаватися між підмережами з різною фізичною архітектурою. Забезпечує маршрутизацію, щоби зменшити трафік та підтримує доставку по мережі. Повязує фізичні адреси (що використовуються на рівні Network Access layer) з логічними адресами.
• Network Access layer (Доступ до мережі) - забезпечує інтерфейс з фізичною мережею. Форматує дані для передачі і адресує дані для підмережі базуючись на адресах фізичного апаратного забезпечення. Забезпечує контроль помилок для даних переданих по фізичній мережі.

Розуміння протоколів та пристроїв фізичного шару

Фізичний рівень визначає електричні, часові та інші характеристики мереж, по яким біти інформації передаються в формі електричних сигналів. Продуктивність каналів передачі даних (їх смуга пропускання, час запізнення та частота помилок) визначається різними властивостями фізичних носіїв.

Розуміння протоколів програмного шару (HTTP, FTP, Telnet)

Програмний шар є наверху набору TCP/IP протоколів. Комунікує з нижчими шарами через TCP чи UDP порти.

Розуміння HTTP та WWW

HTTP (Hypertext Transfer Protocol) використовується для комунікації бравзера з веб сервером. НТТР підтримує передачу HTML документів. Для встановлення зєднання використовується TCP транспорт протокол.

НТТР відповідає за наступне:

• Встановлює зєднання між бравзером та сервером
• Встановлення параметрів для сесії
• Забезпечує впорядковану передачу вмісту HTML
• Закриття зєднання з сервером
• Після встановлення TCP зєднання, бравзер використовує HTTP GET команду, щоби отримати Веб сторінку з сервера.

UDP (User Datagram Protocol) - протокол в стеку TCP/IP, що на відміну від протоколу TCP працює без встановлення зєднання. Виконує обмін повідомленнями без підтвердження та гарантії доставки. При використанні протоколу UDP відповідальність за обробку помилок та повторну передачу даних покладена на протокол рівнем вище. Ефективний для серверів, що надсилають невеликі відповіді великій кількості клієнтів.

Інструменти для відстеження та вирішення проблем (ICMP, ping, traceroute)

Ping - утиліта, що тестує мережеве зєднання.

Traceroute - утиліта, що відслідковує шлях датаграми (повідомлення) між мережами.

ICMP (Internet Control Message Protocol) - мережевий протокол, що використовується для передачі повідомлень про помилки, що виникли при передачі даних. На основі цього протоколу заснована дія утиліт Ping та Traceroute.

Клієнт-сервер модель

Клієнт-сервер - мережева архітектура, в якій завдання чи мережеве навантаження розділене між постачальниками послуг (серверами) і замовниками (клієнтами).

Сокети, адресація IP та портів

Мережевий сокет - кінцева абстрактна точка зєднання в комп'ютерній мережі.

Сокет API - програмний інтерфейс для контролю та використання мережевих сокетів.

Адреса сокета - комбінація IP адреси та номера порта.

Використання проксі-серверів

Проксі сервер - сервер (комп'ютер або програма), що дозволяє виконувати непрямі (а черех проксі) запити до мережевих сервісів. Використовується для доступу комп'ютерів з локальної мережі в інтернет, кешування даних, стиснення даних, захист локальної мережі від зовнішнього доступу, обмеження доступу до інтернету та контроль трафіку, для анонімного доступу.

Сервіси передачі файлів: FTP, TFTP

FTP (File Transfer Protocol) - клієнт/сервер утиліта і протокол, що використовується для передачі файлів між двома комп'ютерами в TCP/IP мережі. Також може створювати та видаляти директорії та відображати вміст директорій.

TFTP (Trivial File Transfer Protocol) - клієнт/сервер утиліта і протокол, що базується на UDP та використовується для простих операцій передачі файлів.

Сервіси перетворення імен: DNS, whois

DNS (Domain Name System) - система для іменування ресурсів в TCP/IP мережах.

WHOIS - мережевий протокол/сервіс (базується на протоколі TCP), що дає можливість визначити власника доменного імені/ІР адрес.

Сервіси віддаленого доступу: Telnet, SSH, rdesktop, VNC

Telnet - набір компонентів, що надають термінальний доступ до віддаленого комп'ютера. Телнет сесія вимагає Телнет-клієнт та Телнет-сервер. Телнет є також протоколом, системою правил, що визначає взаємодію між Телнет-сервером та клієнтом.