Мережі

• Потік даних

Під час передачі даних з комп'ютерної мережі вони розбиваються на невеликі фрагменти, які називаються пакетами. Кожен пакет містить інформацію про адресу джерела і призначення. Пакет разом з інформацією про адреси називається кадром. Він також містить інформацію, що описує порядок повторного складання всіх пакетів у точці призначення. Пропускна здатність визначає кількість пакетів, які можна передати протягом фіксованого періоду часу.

Пропускна здатність вимірюється в бітах на секунду і, як правило, передається в одній з таких одиниць вимірювання:

• біт/с- біт в секунду;

• Кбіт/с- кілобіт на секунду;

• Мбіт/с- мегабіт в секунду;

• Гбіт/с - гігабіт на секунду.

ПРИМІТКА. 1 байт дорівнює 8 бітам і позначається як «байт». 1 Мбайт/с приблизно дорівнює 8 Мбіт/с.

На даному рисунку пропускна здатність мережі порівнюється з автотрасою. У цьому прикладі дані представлені автомобілями та вантажівками. Кількість смуг автотраси − це кількість автомобілів, які можуть проходити по трасі в один і той же час. Траса з вісьмома смугами може пропустити в чотири рази більше автомобілів, ніж двосмугова.

Тривалість часу, що витрачається на передачу даних від джерела в пункт призначення, називається затримкою. На шляху автомобіля по місту зустрічаються червоні сигнали світлофора або об'їзди. Передача даних сповільнюється залежно від мережних пристроїв і довжини кабелів. Мережні пристрої збільшують затримку за рахунок оброблення та пересилання даних. У процесі пошуку в Інтернеті або завантаження файлу затримка, як правило, не викликає яких-небудь проблем. Застосунки, для яких важлива швидкодія, наприклад для телефонних викликів через Інтернет, програм із застосуванням відео і комп’ютерних ігр, можуть сильно страждати від затримок.

• Адресація

Набір або стек протоколів TCP/IP визначає правила, якими комп'ютери повинні слідувати під час встановлення зв'язку між ними через Інтернет. TCP − це основний протокол Інтернету, що забезпечує надійну доставку даних. Протокол IP надає структуру адресації, що контролює доставку даних з вихідного комп'ютера на комп'ютер призначення.

IP-адреса − це число, яке використовується для ідентифікації пристрою в мережі. Щоб зв'язуватися з іншими пристроями, кожен пристрій в мережі повинен мати унікальну IP-адресу. Як було зазначено вище, вузол − це пристрій, що відправляє й отримує інформацію з мережі. Мережні пристрої переміщують дані по мережі.

Як правило, відбитки пальців людини не змінюються, отже, це дозволяє ідентифікувати людей. Поштова адреса людини може змінитися, оскільки залежить від її місця проживання або від того, де вона забирає пошту. Ця адреса може змінитися. На вузлі MAC-адреса присвоєна мережній інтерфейсній платі, і відома як фізична адреса. Фізична адреса залишається незмінною незалежно від місця розташування вузла в мережі, як відбитки пальців людини залишаються постійними незалежно від того, де він знаходиться. MAC-адреси складаються із 6 груп по дві шістнадцяткові цифри, розділених дефісом (-) або двокрапкою (, наприклад 00-26-6C-FC-D5-AE. Шістнадцяткові цифри визначаються як значення з діапазону чисел від 0 до 9 і букв від A до F.

IP-адреса схожа на поштову адресу людини. Вона називається логічною адресою, оскільки присвоюється логічно, залежно від місця розташування вузла. IP-адреса, або мережна адреса, заснована на характеристиках локальної мережі та присвоюється кожному вузлу мережним адміністратором. Цей процес схожий на призначення адреси вулиці на підставі логічного опису міста чи селища і його околиць.

IPv4 і IPv6

На початку 90-х років виникло занепокоєння з приводу нестачі мережних адрес IPv4, у результаті чого інженерна група з розвитку Інтернету розпочала пошук заміни. Це призвело до розробки рішення, яке зараз відоме як IPv6. У даний час адреси IPv6 використовуються паралельно з адресами IPv4 і вже починають їх витісняти.

Адреса IPv4 складається з 32 бітів з можливим розміром адресного простору 2^32. У десятковому позначенні це становить приблизно 4 млрд. Адреса IPv6 складається зі 128 біт з можливим розміром адресного простору 2^128. У десятковому позначенні це становить приблизно 3 і 38 нулів. Із введенням IPv6 кількість адрес на одну людину склало приблизно 10^30. Якщо розмір адресного простору IPv4 уявити у вигляді скляної кульки, то розмір адресного простору IPv6 можна зобразити у вигляді сфери діаметром приблизно з планету Сатурн.

• Протоколи

Протокол являє собою набір правил. Протоколи Інтернету − це набори правил, що регулюють обмін даними всередині комп'ютера і між комп'ютерами в мережі. Специфікації протоколу визначають формат повідомлень, що беруть участь в обміні. Під час відправлення листа поштою також використовується протокол. Частина протоколу визначає, де на конверті слід писати адресу одержувача. Якщо адреса одержувача написана не там де треба, лист не буде доставлено.

Для надійної доставки пакетів важливі терміни. Згідно з протоколами повідомлення повинні надходити протягом певних проміжків часу, щоб комп'ютерам не доводилося невизначений період часу чекати повідомлення, які могли бути втрачені. Під час передачі даних системи використовують один або кілька таймерів. Протоколи також ініціюють додаткові дії, якщо виконання цього завдання потребує часу, ніж визначено правилами.

Основні функції протоколів:

• ідентифікація та обробка помилок;

• стиснення даних;

• визначення порядку поділу даних і формування пакетів;

• призначення адрес пакетам даних;

• визначення порядку оголошення відправлення та отримання пакетів даних.

Пристрої та комп'ютери, підключені до Інтернету, використовують стек протоколів TCP/IP для обміну даними один з одним. Інформація найчастіше передається за допомогою двох протоколів − TCP і UDP, як показано на рисунку.

Під час проектування мережі необхідно визначити протоколи, які будуть використовуватися. Окремі з них є закритими і працюють тільки на конкретному обладнанні, а деякі відповідають відкритим стандартам і тому працюють на різному обладнанні.