Համակարգչային ցանցեր

[Ruzan_#105]

Ի՞նչ է իրենցից ներկայացնում համակարգչային ցանցը: Ի՞նչ է գլոբալ համակարգչային ցանցը: Ի՞նչպես են համակարգիչները իրար միջև ինֆորմացիա փոխանակում: Փորձենք պատասխանել պարզ, հասկանալի լեզվով:

[Ruzan_#105]

Առաջին համակարգչային ցանցը, ինչքան էլ զարմանալի լինի, ստեղծվել է ռազմական նպատակներով: Նպատակն էր ստեղծել կապի այնպիսի տեսակ, որը կաշխատի նույնիսկ միջուկային պատերազմի դեպքում: Պատմական փաստերին շատ չանրադառնալով ասեմ, որ երկրաչափական պրոգրեսիայով զարգանալով, այն տարածվեց աշխարհով մեկ, դառնալով այսօրվա ինտերնետը:



Համակարգչային ցանցերի հիմնական նպատակն է 2 և ավելի համակարգիչների միջև ապահովել ինֆորմացիայի փոխանակություն: Լավ է՞ հնչում: Դուք կարող եք ուրիշ համակարգչի մեջ գտնվող ինֆորմացիան տիրապետել: Նայել, փոփոխել, ավելացնել կամ ջնջել: Դա թույլ է տալիս տիրապետել ահավոր մեծ քանակի օգտագար և ոչ այնքան օգտակար ինֆորմացիայի:

Բայց ինչպե՞ս են համակարգիչները իրար "ճանաչում" և "գտնում":

Հասանք մեր սիրած բառին, որ ամեն օր լսում ենք:
IP կամ ավելի ճիշտ TCP/IP
IP -ն դա համակարգչի էլեկտրոնային հասցեն է: Եթե մի համակարգիչ "ուզում է" կապնվել մյուսի հետ, նախ նա պետք է իմանա նրա IP-ն: Ինչպե՞ս կբացատրեմ հաջորդիվ, հիմա ավելի ընդհանուր բացատրություն.
IP -ն տեսականորեն կարելի է պատկերացնել այսպես.
Պատկերացրեք մի սենյակում 1000 -ից ավել մարդիկ, որոնցից ոչ ոք նույն անունը չունի: Երբ խոսում է նրանցից մեկը, սկզբում նշում է իր անունը, հետո հասցեատիրոջ անունը:
Ասենք այսպես Պետրոսից Պողոսին` տուր ինձ քո սև մատիտը:
Հարց է առաջանում, իսկ բոլորը չե՞ն լսում որ Պետրոսը Պողոսից մատիտ ուզեց:
Լսում են, բայց շատ կուլտուրական են, ու երբ Պողոսին են դիմում, ապա պետք է պատասխանի միայն Պողոսը, իսկ մնացածը պարզապես անտեսում են:
Պողոսը լսելով որ դիմում են իրեն ու դիմողը հայտնել է իր անունը, վերցնում է սև մատիը և ասում՝ Վերցրու քո սև մատիտը Պետրոս: Ու էլի քանի որ համակարգիչները կուլտուրական են Պետրոսը ասում է: Ստացա մատիտը շնորհակալություն Պողոս:
Հիմա փոխարինում ենք Պոտրոս ու Պողոս բառերը IP հասցեներով, մարդկանց՝ համակարգիչներով իսկ սև մատիտը՝ ինֆորմացիայի մի կտորով, որին անվանում են փաթեթ:
Ստացանք այսպիսի մի վիճակ:
192.168.10.2(Պետրոսից) -ից 192.168.10.1(Պողոսին) -ին տուր ինձ Պամելա Անդերսոնի նկարը(սև մատիտը): 192.168.10.1 -ից 192.168.10.2 -ն վերցրու նկարից 32 բայթ ու հաստատի, որ այն ստացել ես, և ես կուղարկեմ մնացածը, կտոր առ կտոր: 192.168.10.2(Պերտոսից) -ից 192.168.10.1(Պողոսին) -ին ստացա առաջին կտորը(շնորհակալություն) տուր հաջորդը:

Այպսիով պարզ է դառնում, որ Պամելա Անդերսոնի նկարը ոչ թե միանգամից, այլ կտոր կտոր է փոխանցվում, ու ամեն կտորից հետո ուղարկողը ստանում է հաստատում ACK համակարգչային տերմինալոգիայով:
Յուրաքանչյուր կտորի մեջ պետք է նշված լինի ստացողի IP հասցեն, ուղարկողի IP հասցեն, ստուգողական թիվ, որը հաշվվում է ինֆորմացիայի կտորի հիման վրա և որը վերջնական տարբերակով նորից է հաշվվում ստացողի կողմից և հաստատվում է ինֆորմացիայի անվնաս տեղ հասնելու փաստը: Ինֆորմացիան Վնասվելու դեպքում տվյալ վնաված կտորը ստացողը պահանջում է կրկնել:
Դուք տեսած կլինեք, որ բրաուզերում նկարները բացվում են կտոր-կտոր: Դա հենց վերը նկարագրածի արդյունք է:
Արդեն իմացանք, որ IP հասցեները համակարգիչներին ունիկալ "անուներ" տալու համար են: Իսկ քանի՞ հատ են նրանք:
2-ի 32 աստիճան հատ: Այսինքն 4294967296 հատ: Ու այստեղից հարց է առաջանում: Բայց աշխարհում դրանից շատ համակարգիչներ և սարքեր կան, որոնք IP -ի պահանջ ունեն:
Այո կան, և խելոք մարդիկ ժամանակին մտածել են դրա մասին:
Բանը նրանում է որ որոշ IP -ներ պահեստավորված են լոկալ, տեղական ցանցերի համար, իսկ մնացածը՝ ինտերնետի:
Լոկալ ցանցերի համար պահեստավորվածներից օգտագործվում են 192.168.x.x և 10.x.x.x տիպի IP -ները: Եթե ձեր IP-ն նշված տեսքի է, ապա այն այսպես կոչված "կեղծ" է:
Կեղծ IP-ները ինտերնետ դուրս գալու հնարավորություն չունեն:
Իսկ ինչպե՞ս են նրանք ինտերնետից ինֆորմացիա ստանում: Նրանց դիմակավորում է ինտերնետ ծառայություններ տրամդրող ընկերության համակարգչներից մեկը և ուղարկում ինտերնետ րի անունից:
Այսինքն բոլոր կողծ IP -ները ինտերնետում երևում են մեկ իրական IP -ի անունից:
Դիմակավորումը կատարվում է հետևյալ կերպ: 192.168.10.1 -ից 77.25.566.22 -ին հաղորդագրության մեջ դիմակավորող համակարգիչը փոխում է 192.168.10.1 -ից տողը և տեղադրում իր սեփական IP հասցեն, որը իրական է և ինտերնետ դուրս գալու իրավունք ունի: Բայց հիշում է թե ում հաղորդագրությունն է փոխել: 77.25.566.22 -ը ստանում է հաղորդագրությունը, տալիս է դիմակավորող համակարգչին, իսկ նա ՝ հասցեատիրոջը: Այդ պրոցեսը կոչվում է NAT:

Չեմ վիճում, բայց փորձեք ձեր համակարգչի կարգավորման վահանակից հանեք DNS սերվերնեը ու նորից փորձեք բացել www.yahoo.com: Հավատացնում եմ, ոչինչ չի ստացվի:

Ինչ է իրենից ներկայացնում DNS -ը, որ առանց իրա ոչ մի սայթ չի կարելի այցելել:
Քանի որ շատ դժվար է պատկերացնել մարդ, որը բրաուզերում հավաքում է ոչ թե yahoo.com , այլ 206.190.60.37, խելոք մարդիկ որոշեցին ինչ որ բան մտածել, որ մարդկային լեզվով հասկանալի տեքստը վերածվի համակարգչին հասանալի IP հասցեի:
Այո, հենց դա էլ DNS սերվերների աշխատանքի իմաստն է:
Երբ ինչ-որ մեկը հավաքում է ինչ որ հասցե, նախ այդ հասցեն ուղարկվում է DNS սերվերին, որի մոտ կա ցուցակ, թե որ հասցեն, որ IP -ին է համապատասխանում: Մարդկային լեզվով գրված yahoo.com -ը կոչվում է Domain Name, Դոմեյնային անվանում: Եթե DNS սերվերը չունի տվյալ դոմեյն անունի IP -ն, ապա այն փոխանցում է մեկ ուրիշ, ավելի վերին մակարդակում գտնվող սերվերի, որը կպատասխանի, կամ կփոխանցի հաջորդին: Պատասխան չգտնվելու դեպքում մենք բրաուզերում տեսնում ենք սխալի մասին հաղորդագրություն:



Ուրեմն մի քիչ եթե վիճակը բարդացնենք, ինֆորմացիայի փոխանակումը իրականացվում է 7 մակարդականոց մոդելով: Ավելի ճիշտ OSI մոդելով:
Գաղափարը հետևալն է:
Ամեն մակարդակում ինֆորմացիան փոխանակվում է համապատասխան մակարդակին, բայց ֆիզիկապես այն իջնում է բոլոր մակարդակներով և վերև է բարձրանում ստացողի մոտ:
Ավելի պարզ: OSI մոդելը ենթադրում է որ ցանկացած ինֆորմացիա փոխանակելու համար, այն պետք է 7 մակարդակ մշակում անցնի և հասնի հասցեատիրոջը, որը կբարձրացնի այն 7 մակարդակ ու կբերի վերջնական տեսքի:

Ֆիզիկապես դա կարելի է պատկերացնել այսպես: Դու ուղարկում ես նամակ ինձ: Քո նպատակն է ինձ բառ ուղարկել, հասարակ բառ՝ «Ողջույն»:
Բայց մինչև այդ դու պետք է բառը գրես թղթի վրա: Հաշվի դա որպես 7-րդ մակարդակ: Ես պետք է կարդամ թղթից: Այսինքն մենք շփվում ենք 7-րդ մակարդակում:
Բայց ամեն ինչ այդքան էլ պարզ չի կատարվում: Նամակը պետք է հասնի ինձ:
Դրա համար դու նամակը նախ ծալում ես (6-րդ մակարդակ) և տեղավորում ծրարում (5 -րդ մակարդակ): Վրան գրում ես հացե (4-րդ մակարդակ), գցում ես փոստարկղը(3-րդ մակարդակ), նամակը փոստատարը տանում է փստ(2-րդ մակարդակ), և վերջապես նամակը հասնում է իմ փստարկղ(1-ին մակարդակ):
Որպեսզի ես կարդամ նամակը պետք է ես այն հանեմ փստարկղից, բացեմ ծրարը, բացեմ նամակը և կարդամ:

Բերած օրինակը մի քիչ շեղված է կոնկրետ ցացնային արձանագրությունների աշխատանքի սկզբունքներից, բայց մոդելը նույնն է:

Հիմա ցանցում ցանկացած ինֆորմացիա, ասենք ICQ -ով ուղարկված Ա տառը որպեսզի հասնի քո հետ չաթ անողին, նախ պետք է ներկայացվի որպես տվյալների փաթեթ, հետո պետք է հաստատվի սենանս հասցեատիրոջ հետ, հետո պետք է գրվի մինչև հասցեատերը եղած ճանապարհը, հետո նրա հասցեն և ուղարկողի հետադարձ հասցեն, հետո անմիջապես հաջորդ հոստի հասցեն(որը կոչվում է ֆիզիկական հասցե, MAC address), հետո նոր լարի միջով 0-1 ուղարկվի:
Ինֆորմացիայի համար: OSI մոդելը ունի 7 մակարդակ: Ես գրում եմ TCP/IP արձանագրությունների ստեկերի իրականացումը ամեն մակարդակում և մակարդակները:
7. Ծրագրային - ցանկացած ծրագիր, աշխատող պրոտակոլներն են HTTP, POP3, SMTP, FTP
6. Ներկայացման - այստեղ կատարվում է կոդավորում և տվյալների ներկայացում
5. Սեանսային - կապի հաստատում, կամ առանց կապի հաստատումով տվյալների ուղարկում
4. Տրանսպորտային TCP/UDP, տվյալների բլոկներ
3. Ցանցային - IP փաթեթեներ
2. Կանալային - MAC , LCC կադրեր
1. ֆիզիկական - բիթեր

Բերածս մոդելից պարզ է դառնում, որ ցանկացած ինֆորմացիայի փոխանակում տեղի է ունենում լարերի, կամ ֆիզիկական այլ միջավայրի միջով, բայց ամեն մակարդակ իր տվյալներն է տեղադրում ինֆորմացիոն բլոկի մեջ:

MAC հասցեավորումը կատարվում է 2-րդ մակարդակում: Այն փաստացի սարքավորման ֆիզիկական հասցեն է: Դրանով որոշվում է թե կոնկրետ որ ֆիզիկական սարքավորմանն է հասցեավորված ինֆորմացիան: Ամեն ցանցային սարքավորում արտադրման պահին ստանում է իր ունիկալ, չկրկվող MAC հասցեն:

Օրինակ բերեմ MAC մակարդակով ինչպես է "շփումն" իրականանում:
Պատկերացրեք մի ցանց, որտեղ կան 4 համակարգիչ: 1 համակարգիչը ուզում է կապնվել 3-ի հետ: Որպեսզի կապը հաստատվի, նախ 1-ին պետք է իմանալ 3-ի IP հասցեն: Առաջին գրառան մեջ նշել եմ, թե դա ոնց է կատարվում: Հիմա հաջորդ մակարդակում պետք է իմանալ 3-ի MAC հասցեն: Հո առանց ֆիզիկական հասցեատիրոջ ինֆորմացիա չե՞նք ուղարկելու: Դրա համար 1-ը ուղարկում է համընդհանուր Broadcast հարցում FF:FF:FF:FF:FF:FF հասցեին: Իսկ ու՞մ հասցեն է դա: Ոչ ոքի, պարզապես այդ հասցեով ուղարկված ցանկացած ինֆորմացի լսում են բոլոր սարքավորումները ու պատասխանում: Դա մարդկային «բոլորին բոլորին» արտահայտությունն է:
Տվյալ հարցման մեջ մի հարց է պարուկանվում «ում IP հասցեն է սա»: Տերը պատասխանում է հատուկ ծառայողական ֆրեյմով, որտեղ նշված է իրա MAC հասցեն: Վերջ: 1 համակարգիչը իմացավ 3-ի MAC հասցեն և կաևող է ինֆորմացիան տալ նրան: Ու որպեսզի նորից Broadcast հարցում չանի, նա իր հիշողության մեջ պահում է տվյալ MAC հասցեն, հաջորդ օգտագործման համար: Պահում է ARP քեշ կոչված բլոկում:


Ընդհանուր ասած MAC հասցեն դա OSI մոդելի 2-րդ մակարդակի հասցե է, կամ նույն ինքը ապարատային հասցեն: Այն օգտագործվում է երկրորդ մակարդակում ինֆորմացիա փոխանակելու համար:

[Ruzan_#105]

Ասեմ, որ գրածիս աղբյուրն է http://www.akumb.am/showthread.php/46052 կայքը

[Saqo]

Համակարգչային ցանցերի հիմնական նպատակը 2 և ավելի համակարգչային սարքերի միջև տվյալների փոխանակություն ապահովելն է: Ցանցերը հնարավորություն են ընձեռում տիրապետել այլ սարքերի մեջ գտնվող տեղեկատվությանը, նայել այն, փոփոխել, ավելացնել կամ ջնջել: Սրա շնորհիվ հասանելի է դառնում չափազանց մեծ քանակությամբ օգտակար և, միաժամանակ, անպիտան տեղեկատվություն:

Որպեսզի ցանցի մեջ գտնվող սարքերը միմյանց «տեսնեն» և «ճանաչեն», դրանցից յուրաքանչյուրին տրվում է անհատական հասցե: Այդ հասցեն կարելի է համեմատել մարդուն տրվող անվան հետ, որով այդ մարդը ճանաչվում է: Համակարգչային սարքի այդ անհատական հասցեն կոչվում է IP հասցե (Internet Protocol Address - համացանցային հաղորդակարգի հասցե), այն իրենից ներկայացնում է կետերով իրարից անջատված 4 թվերի համախումբ, որոնցից յուրաքանչյուրը փոխվում է 0-ից 255 տիրույթում: IP հասցեի օրինակ է 192.168.10.1-ը:

Դիցուք, մի համակարգչային սարքից մյուսին պետք է ուղարկվի ինչ-որ նկար: Նկարի փոխանցումը կատարվում է այսպես. սարքերից յուրաքանչյուրն ունի իր IP հասցեն, պատկերացնենք, որ առաջինի հասցեն 192.168.10.1 է, երկրորդինը՝ 192.168.10.2: 192.168.10.1 հասցեով սարքը դիմում է 192.168.10.2 հասցեով սարքին և խնդրում է իրեն փոխանցել նկարը: 192.168.10.2 սարքը նկարի ֆայլը բաժանում է հատվածների (փաթեթների), որից հետո սկսում է յուրաքանչյուր փաթեթն ուղարկել 192.168.10.1 սարքին: 192.168.10.1 սարքը, ստանալով առաջին փաթեթը, հաստատում է ուղարկում առ այն, որ փաթեթը ստացվել է: 192.168.10.2-ը ստանում է հաստատումը և ուղարկում հաջորդ փաթեթը՝ սպասելով հաստատման: Յուրաքանչյուր ուղարկված փաթեթում նշվում են ստացողի IP հասցեն, ուղարկողի IP հասցեն, ուղարկվող տվյալները և դրանցով հաշվված ստուգողական թիվ, ինչպես նաև՝ այլ տվյալներ: Ստացողն իր ստացած տվյալների հիման վրա նույն բանաձևերով հաշվում է թիվը և, փաթեթով ստացված ստուգողական թվի հետ համընկնելու դեպքում, հաստատում է, որ տվյալներն իրեն հասել են անվնաս: Եթե ստացված փաթեթը վնասված է լինում (ստուգողական թվերը տարբերվում են), ստացողն այդ փաթեթը նորից է պահանջում:

IP հասցեի կառուցվածքից պարզ է, որ հնարավոր IP հասցեների թիվը 232=4,294,967,296 հատ է: Մինչդեռ աշխարհում գոյություն ունեցող համակարգիչներն ու նմանօրինակ այլ սարքերն ավելի շատ են, և, բնականաբար, կարող են լինել նույն IP հասցեն ունեցող մեկից ավելի սարքեր, և դա հենց այդպես է, ճիշտ այնպես, ինչպես կան նույն անունն ունեցող տարբեր մարդիկ:

Երկու տեսակի IP հասցեներ կան՝ այսպես կոչված «կեղծ» և «իրական» IP հասցեներ: Տեղային ցանցերի համար կիրառվում են կեղծ IP հասցեները, որոնք 192.168.x.x կամ 10.x.x.x տեսքի են (x-երի փոխարեն կիրառվում են 0-ից 255 թվերը): Տարբեր տեղային ցանցերում նույն կեղծ IP հասցեով համակարգիչներ կան: Սրանք համացանց մտնելու հնարավորություն չունեն: Այդպիսի համակարգիչները համացանցի հետ կապ հաստատելու համար դիմակավորվում (masking) են համացանց տրամադրող կազմակերպության (մատակարարի) համակարգիչների կողմից: Դիմակավորումը կատարվում է հետևյալ կերպ. դիցուք, մեր համակարգչի IP հասցեն 192.168.10.1 է և այն պետք է կապ հաստատի 77.25.166.22 IP հասցեով համակարգչի հետ: Դիմակավորող համակարգիչը ուղարկվող փաթեթում մեր 192.168.10.1 IP հասցեի տողը փոխում է սեփական իրական IP հասցեով, և փաթեթն ուղարկվում է: 77.25.166.22-ը ստանում է փաթեթը և պատասխան փաթեթն ուղարկում է դիմակավորող համակարգչին: Վերջինս ստացված փաթեթում փոխում է իր իրական IP հասցեի տողը մեր 192.168.10.1 հասցեով և փոխանցում մեր համակարգչին: Այս պրոցեսը կոչվում է NAT (Network Address Translation – ցանցային հասցեի փոխարկում):

Նկարագրված IP հասցեների մոդելն ավելի նեղ սահմանմամբ կոչվում է IPv4, իսկ ներկայումս մշակվում է նոր սերնդի IP հասցեների համակարգ, որը ստացել է IPv6 անվանումը: Սրանում IP հասցեների հնարավոր քանակը 2128 հատ է: Նախատեսվում է, որ յուրաքանչյուր սարքավորում պետք է ստանա սեփական IP հասցե, որը նրան կամրակցվի հենց արտադրող կազմակերպության կողմից, իսկ այլ IP հասցե դնելու դեպքում պետք է համաձայնեցվի «կենտրոնի» հետ:

Երբ որևէ կայք ենք բացում, կայքի պարունակությունը մեր համակարգիչ փոխանցվում է հենց այս մեխանիզմով: Շատերը, բնականաբար, կարող են հարցնել, թե ի՞նչ IP հասցեների մասին է խոսքը: Պարզապես բացում ենք զննարկիչը, հասցեի տողում գրում պահանջվող կայքի հասցեն (օրինակ՝ http://www.google.com), և կայքը բացվում է:

Բայց իրականում կայքը գտնվում է որոշակի իրական IP հասցեով սպասարկու համակարգչում (server), և որպեսզի օգտագործողները ստիպված չլինեն հիշել խրթին համարները, գործընթացը պարզեցրել են: Ներմուծվել է դոմենային անվանումների համակարգը: Յուրաքանչյուր կայքի տրվում է անհատական դոմենային անվանում (օրինակ՝ http://google.com), իսկ դոմենային անվանումների համակարգի (DNS-Domain Name System) սպասարկու համակարգչում ցուցակով պահվում են դոմենային անվանումները և դրանցից յուրաքանչյուրին համապատասխանող IP հասցեները: Երբ զննարկիչում հավաքում ենք ինչ-որ հասցե, այն նախ ուղարկվում է DNS սպասարկուին: Սպասարկուն ցուցակից գտնում է, թե որ IP հասցեին է այն համապատասխանում, որին էլ ուղարկվում է համապատասխան փաթեթը: Եթե DNS սպասարկու համակարգչում տվյալ հասցեին համապատասխանող IP հասցեն չի գտնվում, ապա հարցումն ուղարկվում է ավելի վերին մակարդակում գտնվող հաջորդ DNS սպասարկուին, որը կամ պատասխանում է, կամ հարցումը փոխանցում է հաջորդին: Մակարդակներից ոչ մեկում պատասխան չգտնվելու դեպքում զննարկիչում հաղորդագրություն ենք ստանում սխալի մասին:

Իրականում, ցանցով տվյալների փոխանցումը շատ ավելի բարդ գործընթաց է, իսկ վերևում շարադրվածը այն հիմնական պատկերացումն է, որը ցանկալի է, որ ունենա համացանց գործածողը: Ցանցային տեխնոլոգիաները առանձին մասնագիտություն է, դրա համապարփակ քննարկումը չի կարող մտնել սույն ձեռնարկի մեջ, և հետագա շարադրումը կարվի մակերեսորեն:

Տվյալների փոխանցման ողջ գործընթացն իրականացվում է մարդու «աչքից հեռու», հատուկ մշակված կանոններին ու ծրագրերին համապատասխան: Այդպիսի կանոնների հավաքածուն կոչվում է հաղորդակարգ: Հաղորդակարգերը գործում են համակարգչային ու ծրագրային սարքավորումներից անկախ, ինչը հնարավորություն է տալիս, մասնավորապես, կապ հաստատել տարբեր օպերացիոն համակարգերի միջև:

Վերևում շարադրվածը TCP/IP հաղորդակարգի աշխատանքի մի փուլն էր: Համացանցը, ինչպես ասվել է նախորդ գլխում, 1983թ.-ից գործում է այս հաղորդակարգով, որը կառուցված է OSI (Open System Interconnection ¬ Բաց համակարգերի փոխկապակցում) մոդելի հիման վրա:

1. OSI մոդելը 7 մակարդականի համակարգ է. Ֆիզիկական (Physical). որոշում է կապի գծի ֆիզիկական բնութագրերը (մեխանիկական, էլեկտրական, օպտիկական),
2. Տվյալներ կապող (Data Link). որոշում է կապի հանգույցներով ֆիզիկական մակարդակի կիրառման կանոնները.
3. Ցանցային (Network). պատասխանատու է հաղորդագրությունների հասցեավորման և տեղհասցման համար,
4. Տրանսպորտային (Transport). ղեկավարում է հաղորդագրության մասերի անցման հերթականությունը,
5. Սեանսային (Session). համաձայնեցնում է տվյալներ փոխանցող երկու տարբեր սարքավորումներում աշխատող ծրագրերը,
6. Ներկայացման (Presentation). ուղարկվող տվյալները համակարգչի ներքին ֆորմատից փոխում է ուղարկման ֆորմատի,
7. Կիրառական (Application). ապահովում է ցանցային ծրագրերի հարմար տեսքը (interface):

Փոխանցվող տվյալները անցնում են բոլոր այս յոթ մակարդակներով, իսկ IP փաթեթավորման մասին վերևում շարադրվածը համապատասխանում է երրորդ՝ ցանցային մակարդակին:

Ցանցային սարքավորումներին վերաբերող նյութի ընթերցման համար պետք է նաև իմանալ, այսպես կոչված, MAC (Media Access Control - Միջավայրի մուտքի կառավարում) հասցեավորման մասին: Սա կատարվում է երկրորդ՝ տվյալները կապող մակարդակում: MAC հասցեն տվյալ սարքավորման ֆիզիկական հասցեն է և, ի տարբերություն IP հասցեների, չկրկնվող է: MAC հասցեն սարքավորումներին տրվում է արտադրման ժամանակ՝ արտադրողի կողմից: Այս հասցեով է որոշվում, թե փոխանցվող տվյալները կոնկրետ որ սարքին են հասցեագրված:

Պատկերացնենք մի ցանց, որտեղ կան տարբեր համակարգիչներ, բայց մեզ պետք է տվյալ փոխանցել միայն մեկին: Դրա համար ուղարկող համակարգիչը պետք է իմանա այդ համակարգչի IP հասցեն: Բայց սա բավական չի, պետք է իմանալ նաև այդ սարքի MAC հասցեն: Իմանալու համար, ուղարկող համակարգիչը ընդհանուր հարցում է կատարում, որը հասնում է ցանցում առկա բոլոր սարքերին. հարցման իմաստն է՝ պարզել, թե նշված IP հասցեն որ համակարգչինն է: Այս հարցումն ընդունում են բոլոր սարքերը, սակայն պատասխան է ուղարկում միայն այն սարքը, որի IP հասցեն համընկնում է, ու պատասխանի մեջ ուղարկում է իր ֆիզիկական MAC հասցեն: Ուղարկող համակարգիչն այս հասցեն պահում է իր հիշողության մեջ, որպեսզի, փաթեթներն ուղարկելուց, ամեն անգամ նույն հարցումը չկրկնի, ու սկսում է տվյալների փոխանցումը:
Ցանցերի դասակարգումն ըստ միացման եղանակի
Լարային միացումներ

Ոլորված լարազույգը հեռահաղորդակցման տեխնոլոգիաներում կիրառվող ամենատարածված միացման եղանակն է (նկ.1.ա): Ոլորված լարազույգը սովորական հեռախոսային մեկուսացված պղնձալարերի ոլորված զույգ է, որն օգտագործվում է բարձրհաճախային էլեկտրական ազդանշանների միջոցով նվազագույն կորուստներով տվյալներ փոխանցելու համար: Երկու լարերը ոլորվում են միմյանց շուրջ մակածված էլեկտրամագնիսական դաշտերը մարելու և աղմուկները փոքրացնելու նպատակով: Տեղեկատվության հաղորդման արագությունը մեկ վայրկյանում երկուսից հարյուր միլիոն բիթ է:

Համառանցք մալուխները լայնորեն օգտագործվում են մալուխային հեռուստատեսության համակարգերում, գրասենյակների, հիմնարկների տեղային ցանցերում(նկ.1.բ): Մալուխները կազմված են պղնձե լարից, որի շուրջ փաթաթված է ճկուն մեկուսացնող շերտ և այդ ամբողջի շուրջ՝ հաղորդիչ շերտ: Այդպիսի շերտավորումը նվազեցնում է ազդանշանի աղավաղումները և աղմուկները: Տեղեկատվության հաղորդման արագությունը մեկ վայրկյանում երկու հարյուրից միչև հինգ հարյուր միլիոն բիթ է:

Օպտիկական մանրաթելային մալուխը բաղկացած է ապակե մանրաթելի խուրձերից, որոնք պատված են պաշտպանիչ շերտով (նկ.1.գ): Այդ մալուխներում լույսը տարածվում է մեծ հեռավորությամբ և մեծ թողունակությամբ: Էլեկտրամագնիսական ճառագայթումն օպտիկական մանրաթելային մալուխների վրա չի ազդում: Տեղեկատվության հաղորդման արագությունը հասնում է վայրկյանում տրիլիոն բիթի: Օպտիկական մանրաթելային մալուխները համառանցք մալուխներից հարյուրավոր, իսկ ոլորված լարազույգերից հազարավոր անգամ արագ են հաղորդում տվյալները:

Նկ.1. ա. ոլորված լարազույգ, բ.համառանցք մալուխ, գ.օպտիկական մանրաթելային մալուխ
Անլար միացումներ

Երկրի մակերևույթին և երկրի արհեստական արբանյակների վրա տեղադրված հաղորդիչներն ու ընդունիչները մի քանի գիգահերց հաճախությամբ էլեկտրամագնիսական ալիքների օգնությամբ ազդանշանների անլար փոխանակության հնարավորություն են տալիս: Այսպիսի հաճախությամբ միկրոալիքներով կապը հնարավոր է միայն ուղիղ տեսանելիության դեպքում: Երկրի մակերևույթին ազդանշանը կրկնող կայանների հեռավորությունը մոտ 50 կմ է: Անտենաները սովորաբար տեղակայվում են բարձրահարկ շենքերի տանիքներին, աշտարակների վրա, բլուրների ու սարերի գագաթներին: Կապի արբանյակները սովորաբար գտնվում են Երկրի մակերևույթից մոտ 35000 կմ բարձրությամբ ուղեծրերում:

Բջջային կապի համակարգերն օգտագործում են ռադիոկապի տարբեր եղանակներ: Համակարգերը բաժանված են ըստ աշխարհագրական գոտիների: Յուրաքանչյուր գոտում կան վերահաղորդիչներ, որոնք ազդանշանները գոտուց գոտի են հաղորդում:

Անլար տեղային ցանցերում զանազան սարքերի միջև կապ հաստատելու համար օգտագործվում են ինչպես բարձրհաճախային, այնպես էլ ցածրհաճախային ռադիոալիքային տեխնոլոգիաներ:

Փոքր հեռավորության (10-ից 100մ) կապի միջոց է Bluetooth տեխնոլոգիան, որն աշխատում է վայրկյանում մոտ 1 մեգաբիթ արագությամբ:

Անլար համացանցը գործնականում մատչելի է ամենուրեք և ամեն պահի՝ բջջային հեռախոսների, անձնական թվային օժանդակիչների (PDA) և հեռահաղորդակցման այլ դյուրակիր սարքերի օգտագործմամբ:
Ցանցերի դասակարգումն ըստ չափի

Կախված չափից և օգտագործման նպատակից, ցանցերը հաճախ դասակարգվում են իբրև տեղային (LAN - Local Area Network), տարածաշրջանային (WAN - Wide Area Network), համաքաղաքային (MAN - Metropolitan Area Network), անձնական (PAN - Personal Area Network), վիրտուալ մասնավոր (VPN -Virtual Private Network) և այլն: Ցանցի տեսակից կախված՝ ցանցի շահագործման եղանակը, վստահության մակարդակները, օգտվողների լիազորությունները տարբերվում են: Օրինակ՝ տեղային ցանցերը սովորաբար նախագծվում են որևէ կազմակերպության ներքին համակարգերի և շենքում աշխատող ծառայողների ներքին օգտագործման համար, մինչդեռ տարածաշրջանային ցանցերը կարող են միացնել այդ նույն կազմակերպության ֆիզիկապես տարբեր տեղերում գտնվող մասերը և, նույնիսկ, ընդգրկել այլ կազմակերպություններ:

Տարածաշրջանային ցանցերը տվյալների փոխանակման աշխարհագրական համեմատաբար մեծ տիրույթներում գործող համակարգեր են: Դրանք կարող են քաղաքներ կամ երկրներ միացնել՝ օգտագործելով հեռահաղորդակցման սովորական միջոցներ, օրինակ՝ հեռախոսային կապը:

Ամենամեծ ու հայտնի տարածաշրջանային ցանցը համացանցն է:
Ցանցի ճարտարապետություն

Համակարգչային ցանցերը կարելի է դասակարգել ըստ ցանցի տարրերի միջև եղած ֆունկցիոնալ հարաբերությունների: Ցանցի ճարտարապետության օրինակներ են՝ ակտիվ ցանցերը (Active Networking), հաճախորդ-սպասարկողը (Client-server), ապակենտրոն, իրար ուղղակի միացված համակարգիչների խմբերը (Peer-to-peer workgroup):
Ցանցերի դասակարգումն ըստ տոպոլոգիայի

Համակարգչային ցանցերը կարող են դասակարգվել ըստ իրենց երկրաչափական կառուցվածքի, այն է՝ հաղորդալարային (bus network) (նկ.2.ա), օղակաձև (ring network) (նկ.2.բ), աստղաձև (star network) (նկ.2.գ), ծառակերպ կամ ստորակարգային (tree or hierarchical topology network) (նկ.2.դ), լիակատար միացված (mesh network) (նկ.2.ե): Ցանցի տոպոլոգիան նշանակություն ունի այն տեսակետից, թե ինչպես են ցանցային սարքերը տեսնում միմյանց միջև եղած տրամաբանական փոխհարաբերությունները: «Տրամաբանական» բառն այստեղ հանգուցային է, այսինքն՝ ցանցային տոպոլոգիան անկախ է ցանցի բաղադրիչների «ֆիզիկական» դասավորության արտաքին տեսքից: Օրինակ՝ նույնիսկ այն դեպքում, երբ համակարգիչները դասավորված են մի ուղղի երկայնքով, եթե դրանք իրար են միացված կենտրոնացնող սարքի միջոցով, ապա ցանցի տոպոլոգիան ավելի շուտ աստղաձև է, քան՝ գծային:

Նկ.2. Սարքերի ա. հաղորդալարային, բ. աստղաձև, գ. օղակաձև, դ. ծառակերպ, ե. լիակատար միացումներ
Ցանցային սարքեր

Ցանցեր նախագծողներն օգտագործում են մասնագիտացված սարքեր՝ ինչպիսիք են ցանցային քարտերը, կենտրոնացնող, փոխարկող, երթուղիչ և անլար մատչելիության սարքերը, ինչը տվյալների հաղորդումն ավելի ընդարձակ ու արդյունավետ է դարձնում, քան պարզագույն ապակենտրոն, իրար միացված համակարգիչների ցանցերում է:

Ցանցային քարտը (NIC - network interface card) մի սարք է, որի շնորհիվ հնարավոր է դառնում համակարգիչների հաղորդակցությունը ցանցի միջոցով (նկ.3): Այն մատչելի է դարձնում ցանցի տարրերը՝ օգտագործելով դրանց ֆիզիկական (MAC) հասցեները:

Նկ.3. Ցանցային քարտ

Կենտրոնացնող սարքը (hub, concentrator) ընդարձակում է ցանցի ծավալը (նկ.4): Տվյալները, ընդունվելով մուտքերից մեկում, վերարտադրվում և ուղարկվում են բոլոր այլ մուտքերին: Դա նշանակում է, որ կենտրոնացնող սարքին միացված որևէ սարքից ստացվող տվյալների հոսքը ուղարկվելու է կենտրոնացնող սարքին միացված մյուս բոլոր սարքերին: Սա տվյալների զգալի հոսքի պատճառ է դառնում:

Նկ.4. Կենտրոնացնող սարք

Կամրջող սարքեր և ցանցային փոխարկիչներ (Bridges and Switches): Տեղային ցանցերը հաճախ բաժանվում են սեգմենտներ կոչվող բաժինների, ճիշտ այնպես, ինչպես հիմնարկությունները՝ ստորաբաժանումների: Սեգմենտների սահմանները որոշվում են կամրջող սարքերի միջոցով (նկ.5): Կամրջող սարքն օգտագործվում է տեղեկատվական հոսքը (traffic) տեղային ցանցի սեգմենտների միջև զատելու համար: Կամուրջներում գրանցվում են տեղեկություններ միացված սեգմենտների բոլոր սարքերի մասին:

Նկ.5. Կամուրջ

Ինչպես արդեն ասել ենք, նախքան ցանցով հաղորդվելը, ֆայլերը տրոհվում են փոքր մասերի, որոնք փաթեթներ են կոչվում: Նախքան փաթեթների հաղորդումը, դրանց սկզբի և վերջի մասերում ավելացվում են տեղեկություններ հասցեավորման մասին: Փաթեթը, հասցեով հանդերձ, կոչվում է շրջանակ (frame):

Շրջանակը ստանալուն պես կամրջող սարքը վերլուծում է առաքման հասցեն և որոշում՝ ուղարկե՞լ շրջանակը մեկ այլ սեգմենտ, թե՞ բաց թողնել: Կամուրջները նպաստում են տվյալների երթևեկի կատարելագործմանը՝ սահմանափակելով շրջանակի շարժումը միայն այն սեգմենտով, որին այն պատկանում է:

Ցանցային փոխարկիչները (նկ.6) երբեմն բազմամուտք կամուրջ են անվանվում: Կամուրջը սովորաբար ունենում է երկու մուտք, որոնք միացնում են միևնույն ցանցի երկու սեգմենտներ: Փոխարկիչն ունենում է բազմաթիվ մուտքեր՝ կախված այն բանից, թե ցանցի քանի սեգմենտ պետք է միացվի: Փոխարկիչն ավելի բարդ սարք է, քան կամուրջը: Փոխարկիչը տնօրինում է յուրաքանչյուր մուտքին միացված համակարգիչների MAC հասցեների աղյուսակը: Երբ շրջանակը որևէ մուտք է ժամանում, փոխարկիչը համեմատում է այդ շրջանակում և իր MAC հասցեների աղյուսակում գտնվող հասցեները: Այնուհետև փոխարկիչը որոշում է, թե որ մուտքն է օգտագործվելու շրջանակի փոխանցման համար:

Նկ.6. 16 մուտքանի փոխարկիչ

Երթուղիչ սարքեր (Routers): Ի տարբերություն ցանցային փոխարկիչների, որոնք միացնում են ցանցի տարբեր հատվածները՝ երթուղիչները սարքեր են, որոնք ամբողջական ցանցեր են միացնում միմյանց (նկ.7): Տվյալ ցանցում փաթեթները փոխանցելու համար փոխարկիչներն օգտագործում են MAC հասցեները: Երթուղիչները փաթեթները ցանցից ցանց են փոխանցում և դրա համար օգտագործում են IP հասցեները: Որպես երթուղիչ կարող են ծառայել ցանցային ծրագրերով համալրված համակարգիչները կամ էլ ցանցային սարքավորում արտադրողների մշակած հատուկ սարքերը: Երթուղիչներն իրենց մեջ են պահում IP հասցեների աղյուսակները՝ այլ ցանցերին հասնելու օպտիմալ ուղիներով հանդերձ:

Նկ.7. Երթուղիչ

Անլար մատչելիության կետեր (Wireless Access Points) (նկ.8): Այս սարքերը ցանցային մատչելիություն են ապահովում անլար սարքերի համար: Այդպիսիք են, օրինակ, դյուրակիր համակարգիչները (laptops) և անձնական թվային օժանդակիչները (Personal Digital Assistants-PDAs): Անլար մատչելիության կետերը համակարգիչների, PDA-ների և այլ անլար մատչելիության կետերի միջև կապն ապահովելու համար որպես հաղորդակցության միջոց օգտագործում են ռադիոալիքները: Մատչելիության կետերն ունեն սահմանափակ ծածկույթի տիրույթ: Խոշոր ցանցերը պահանջում են տեղադրել բազմաթիվ մատչելիության կետեր՝ անլար կապի պատշաճ ծածկույթ ապահովելու համար:

Նկ.8. Անլար մատչելիության կետ

Բազմանպատակ սարքեր (Multipurpose Devices): Գոյություն ունեն այնպիսի ցանցային սարքեր, որոնք մեկից ավելի դեր են կատարում: Ամեն մի դերի համար առանձին սարք գնելու փոխարեն նպատակահարմար է ձեռք բերել ու տեղադրել այնպիսի մի սարք, որն ի վիճակի է սպասարկել բոլոր կարիքները: Դա հատկապես արդարացված է տանն աշխատելիս: Տանը ցանցային փոխարկիչ, ուղղորոշիչ և անլար մատչելիության կետ ունենալու համար բավական է ձեռք բերել մի բազմանպատակ սարք:

[Chuk]

Հարգելի Saqo,
Խնդրում եմ (ու նաև պահանջում) նյութեր տեղադրելիս նշել աղբյուրը: Մի կողմից դա անհրաժեշտ է հեղինակային իրավունքները չխախտելու համար, մյուս կողմից, որպեսզի ընթերցողը իմանա, թե ինչքանով է նյութը վստահելի: Մասնավորապես համակարգչային ցանցերի մասին այս նյութը նաև իմ մշակածն է, վերցված է ԿՏԱԿ-ի հրատարակած «Համացանցի ուսուցման ձեռնարկ» ուսումնաօժանդակ ձեռնարկից (հղումով այցելելիս կարելի է տեսնել նաև նկարները):