Локальные и глобальные сети ЭВМ

1. Основные факторы, стимулирующие возникновение компьютерных сетей

Повышение мощности ВТ и общее развитие информатики явились основными факторами, стимулирующими возникновение компьютерных сетей. Переход в микроэлектронике на сверх малые размеры, создание быстродействующих компьютеров с ограниченной (малой) дисковой памятью, появление научно-исследовательских проектов, требующих больших вычислительных ресурсов, – все это причины возникновения компьютерных сетей.

2. Цели создания сетей

Цель создания сетей заключается в обеспечении обмена данными между машинами, входящими в сеть, поэтому первоначально подобные сети в США связывали научные центры – университеты. Америке принадлежит первенство в использовании компьютерных сетей для военных целей. В условиях холодной войны требовалось выработать систему, моментально реагирующую при нанесении вражеского ядерного удара и поддерживающую существование сети после него. Принцип – один компьютер уничтожен, другие не перестают работать. Это хорошо известный факт работы Internet сейчас.

Появление сетей произвело техническую революцию, так как было произведено объединение технологии сбора, хранения, обработки и передачи информации на ЭВМ с техникой связи.

3. История

50-е годы – создание первых компьютерных систем с раздвоенными ресурсами. Ранние эксперименты имели лабораторный характер.

Решение о создании первой глобальной сети национального масштаба было принято в 1958 году в США. Оно стало реакцией на запуск в СССР первого искусственного спутника Земли. В ответ на это Пентагон создал глобальную систему раннего оповещения о пусках ракет. Основными недостатками этой системы являлось то, что при выходе из строя какого-либо узла сети, выходил из строя весь сектор, находившийся за ним, а при выходе из строя центра управления, выходила из строя вся сеть. Решение этой проблемы было поручено Управлению перспективных разработок Министерства обороны США. В ходе научных исследований была создана первая национальная компьютерная сеть ARPANET (1969), объединявшая 50 университетов и фирм, которая в дальнейшем стала основой создания сети Интернет. Эта компьютерная сеть была испытательной для исследования выживания сети в случае военного нападения. Сеть была распределена на большой территории, при выходе из строя некоторых компьютеров другие продолжали функционировать.

В СССР в 60-х годах была создана сеть Академии наук в Ленинграде.

Второй датой рождения сети Интернет принято считать 1983 год. В этом году была, наконец, решена проблема устойчивости глобальной сети путем изобретения и внедрения нового протокола TCP/IP, используемого по нынешний день.

Затем Национальный научный фонд США выступил с идеей применения сети для рассылки научной информации по всему миру, особенно среди крупных университетов и исследовательских центров. С тех пор Интернет продолжала расти без всякого руководства и планирования.

4. Понятие «компьютерная сеть». Типы сетей: локальные и глобальные. Понятие протокола

Компьютерная сеть – это способ электронного взаимодействия двух и более компьютеров и с целью приема и передачи информации (информационный обмен). Ее назначение – обеспечение совместного доступа к общим ресурсам: аппаратным, программным и информационным.

Протокол – набор правил (специальные стандарты), используемых при передаче информации,и обеспечивающих совместимость при взаимодействии аппаратного и программного обеспечения разных типов. В соответствии с используемыми протоколами компьютерные сети делятся на локальные и глобальные.

Модем – это устройство для передачи данных по телефонной линии, преобразующее цифровые сигналы в аналоговые (МОдулятор – ДЕМодулятор). Главная характеристика модема – скорость передачи данных.

Несколько компьютеров, сосредоточенных на небольшом пространстве (комната, помещение, здание, группа зданий), или выполняющих однотипную работу, подключают друг к другу и называют локальной компьютерной сетью (ЛВС/ LAN - Local Area Network). Компьютеры локальнойсети используют единый комплект протоколов для всех участников. Появление локальных сетей позволило значительно повысить эффективность применения ВТ за счет более рационального использования программных, аппаратных и информационных ресурсов, значительного улучшения эксплуатационных характеристик и создания максимальных удобств для работы пользователей. Компьютер, имеющий доступ к совместно используемым ресурсам, называется клиентом. Лицо, управляющее организацией работы участников локальнойсети, называется системным администратором.

Рабочая группа – это несколько компьютеров, работающих над одним проектом в рамках локальнойсети, в число которых включен выделенный сервер ( host-компьютер)– достаточно мощный компьютер, на котором располагаются все совместно используемые ресурсы и специальное программное обеспечение для управления доступом ко всей сети.

Локальные сети подразделяются на два кардинально различающихся класса: одноранговые (одноуровневые) сети и иерархические (многоуровневые). Одноранговая ЛС - " безсерверная " организация построения сети. Термин "одноранговая" означает, что все компьютеры, объединенные в сеть, имеют в ней одинаковые права. Каждый пользователь одноранговой сети может определить состав файлов, которые он предоставляет для общего использования. Таким образом, пользователи одноранговой сети могут работать как со всеми своими файлами, так и с файлами, предоставляемыми другими ее пользователями. Создание одноранговой сети обеспечивает также совместную эксплуатацию периферийных устройств. Серверные функции при этом распределены по сети.

ЛС с выделенным сервером (иерархические) – означает, что специально выделенный самый мощный компьютер (сервер) в сети берет на себя основные функции по ее обслуживанию: управляет созданием, поддержкой и использованием общих информационных ресурсов, включая доступ к ее базам данных и отдельным файлам, а также их защиту и аудит. К нему же присоединяются основные периферийные устройства: модем, принтер. Т.е. серверные функции не рассредоточены по сети, а централизованы.

Глобальная сеть (Internet/ Wan - Wide Area Network) - сеть компьютеров, удаленных на значительные расстояния. Они могут объединять несколько локальных сетей, использующих разные протоколы. Интернет – это Всемирная компьютерная сеть, единое информационное поле, состоящее из миллионов взаимосвязанных компьютеров. «Интернет» переводится на русский как «между сетей».

5. Топология сети

Способ соединения компьютеров называется топологией сети. Базовые топологии - «шина», «звезда», «кольцо».

В шинной (линейной) топологии все компьютеры подключены к одному общему кабелю, называемому шиной или магистралью. Это соединение, в принципе, аналогично соединению устройств внутри компьютера. Структура типа «шина» проще и экономичнее, так как для нее не требуется дополнительное устройство и расходуется меньше кабеля. Но она очень чувствительна к неисправностям кабельной системы. Если кабель поврежден хотя бы в одном месте, то возникают проблемы для всей сети. Место неисправности трудно обнаружить.

«Звезда» - все компьютеры подсоединены к центральной более мощной машине. Она играет ведущую роль в сети, через нее идут все информационные потоки. Поврежденный кабель – проблема для одного конкретного компьютера, на работе сети в целом это не сказывается. Не требуется усилий по локализации неисправности («звезда» более устойчива, чем «шина»).

В сети, имеющей структуру типа «кольцо», информация передается между станциями по кольцу с переприемом в каждом сетевом контроллере. Переприем производится через буферные накопители, выполненные на базе оперативных запоминающих устройств, поэтому при выходе их строя одного сетевого контроллера может нарушиться работа всего кольца. Достоинство кольцевой структуры – простота реализации устройств, а недостаток – низкая надежность.

Все рассмотренные структуры – иерархические. Однако, благодаря использованию мостов, специальных устройств, объединяющих локальные сети с разной структурой, из вышеперечисленных типов структур могут быть построены сети со сложной иерархической структурой.

Каждая из топологий имеет свои преимущества и недостатки, поэтому способ соединения компьютеров в проектируемой сети должен тщательно прорабатываться.

6. Протокол TCP / IP. Адресация в Интернете

Протокол – набор правил, используемых при передаче информации,и обеспечивающих совместимость при взаимодействии аппаратного и программного обеспечения разных типов.

Основным «продуктом», который вы можете найти в Internet, является информация. Эта информация собрана в файлы, которые хранятся на серверах, и она может быть представлена в различных форматах. Формат данных зависит от того, каким сетевым сервисом вы воспользовались, и какие возможности по отображению информации есть на ПК. Компьютер, подключенный к Интернету, и использующий для связи с другими компьютерами сети специальный протокол TCP/IP, называется хостом.

В техническом понимании TCP/IP – это не один, а два сетевых протокола. TCP – это протокол транспортного уровня. Он управляет тем, как происходит передача информации. Протокол IP – адресный. Он определяет, куда происходит передача данных.

Каждый компьютер в сети Интернет имеет свой уникальный адрес. Существует два типа адресов – адрес для компьютера и адрес для пользователя.

Адрес для компьютера называется IP-адресом ( назначается провайдером). Например, 195.38.46.11 (этот адрес выражается четырьмя байтами). Обычно пользователь свой IP-адрес не использует. Неудобство IP-адреса состоит в его безликости, отсутствии смысловой характеристики, трудной запоминаемости. Поэтому 1984 году Полом Мокапетрисом была разработана надстройка над IP-адресацией, называемая системой DNS (domain name system, система доменных имен). DNS-имена назначаются провайдером и, например, имеет вид:

www.microsoft.com

Они символьные, а не числовые; они удобнее для запоминания и ориентации; они несут смысловую нагрузку. Доменные имена также уникальны, т.е. нет в мире двух одинаковых доменных имен. Доменные имена, в отличие от IP-адресов необязательны, они приобретаются дополнительно.

win.smtp.dol.ru.

Приведенное выше доменное имя состоит из четырех, разделенных точками, простых доменов (или просто доменов). Число простых доменов в полном доменном имени может быть произвольным. Каждый из простых доменов характеризует некоторое множество компьютеров. Домены в имени вложены друг в друга, так что любой домен (кроме последнего) представляет собой подмножество домена, следующего за ним справа. Так, в приведенном примере DNS-имени домены имеют следующий смысл:

ru – домены страны, в данном случае обозначает все домены в России;

dol – домен провайдера, в данном случае обозначает компьютеры, локальной сети российской фирмы Demos;

smtp – домен группы серверов Demos, обслуживающих систему электронной почты;

win – имя конкретного компьютера из группы smtp.

Таким образом, по всей организации и внутренней структуре DNS-система напоминает полный путь к конкретному файлу в дереве каталогов и файлов. Одно из различий состоит в том, что домен более высокого уровня в DNS-имени находится правее. Так же, как и IP-адрес, DNS-имя должно однозначно идентифицировать компьютер в Интернет. Полное доменное имя должно заканчиваться точкой.

Домены первого уровня разделяются на тематические и географические.

Тематические домены 1-ого уровня

COM	Commercial (для коммерческих организаций)
NET	Networks (Интернет, телекоммуникационные сети)
ORG	Organizations (некоммерческие организации либо организации, не попадающие в другие категории)
INFO	Information (открытый для всех домен)
BIZ	Business Organizations (аналог com)
NAME	Personal (для частных лиц)
INT	International Organizations (международные организации)
EDU	Educational (образовательные проекты США)
MIL	US Dept of Defense (департамент безопасности США)
GOV	US Government (правительство США)
MUSEUM	Museums (музеи)
AERO	Air-transport industry (воздушно-транспортная индустрия)
COOP	Cooperatives (кооперативы)

Территориальные домены первого уровня, в отличие от тематических, всегда двухбуквенные. На январь 2007 года в мире насчитывалось 243 территориальных (национальных) доменных зоны, среди них:

AU - AUstralia (Австралия) BE - BElgium (Бельгия) BY - BelorussiYa (Белоруссия) CA - CAnada (Канада) CZ - CZech republic (Чехия) DE - DEutschland (Германия) EU - EUrope (Европейский союз) FI - FInland (Финляндия) FR - FRance (Франция) IL - IsraeL (Израиль) JP - JaPan (Япония)

KZ - KaZakhstan (Казахстан) NO - NOrway (Норвегия) PL - PoLand (Польша) RU - RUssian Federation (Россия) SU - Soviet Union (Советский Союз) TV - TuValu (Тувалу) UA - UkrainA (Украина) UK - United Kingdom (Англия) US - United States (США)

Исторически сложилось так, что Россия владеет двумя национальными доменами:.RU и.SU. Последний остался за РФ после развала Советского Союза. Впрочем, в настоящий момент ведется пересмотр территориальных доменов, и в ближайшем будущем Россия может лишиться зоны.SU.

Регистрация доменных имен второго уровня в зонах.RU и.SU производится организацией RU-CENTER (http://www.nic.ru). Стоимость доменного имени в зоне.RU - $20+НДС в год, в зоне.SU - $100+НДС в год. При регистрации требуется юридическое оформление договорных отношений, которое занимает около месяца, с учетом пересылки документов в Москву и из Москвы.

Регистрация доменного имени второго уровня в тематических доменных зонах доступна для организации или частного лица независимо от географического положения. Стоимость владения доменным именем в такой зоне не превышает $35 в год. Юридического оформления владения не требуется, требуется только выбрать подходящее доменное имя из числа незанятых и перечислить деньги. Одна из организаций, осуществляющих регистрацию имен в этих доменных зонах – Network Solution (http://www.netsol.com).

7. Подключение к Интернет

Для работы в Интернете необходимо:

1) физически подключить компьютер к одному из узлов сети Интернет,

2) получить IP-адрес,

3) установить и настроить программное обеспечение.

Физическое подключение может выделенным и коммутируемым. Для выделенного соединения необходимо проложить новую или арендовать готовую физическую линию связи (кабельную, оптоволоконную, радиоканал, спутниковый канал и т.п.). Коммутируемое соединение является временным. Оно не требует специальной линии связи и может быть осуществлено по телефонной линии. Для выделенного подключения характерна более высокая скорость передачи данных, чем для коммутируемого соединения. Организации, предоставляющие возможность подключения к своему узлу и выделяющие IP-адреса, называются провайдерами.

8. Архитектура «клиент-сервер»

Сетевые приложения реализуются по технологии клиент-сервер. Это означает, что программное обеспечение делится на две части: клиентскую, устанавливаемую на компьютере пользователя, и серверную – устанавливаемую на компьютере-сервере.

Клиентское программное обеспечение предназначено для формирования запросов пользователя к серверной части и для отображения пользователю получаемых от сервера ответов. Клиентская часть обеспечивает удобство пользовательского интерфейса. Основную же нагрузку несет серверная часть, которая обычно обслуживает запросы множества клиентов.

Программы, реализующие различные службы в Интернет, относятся к серверам. Программы, с помощью которых пользователь получает доступ к этим службам, относятся к категории клиентов.

9. Службы Интернета

Служба – это пара программ, взаимодействующих между собой согласно определенным правилам, называемым протоколами. Одна из программ этой пары называется сервером, а другая – клиентом.

9.1 Электронная почта (e-mail)

Предусматривает передачу сообщений от одного пользователя, имеющего определенный компьютерный адрес, к другому. Она позволяет быстро связаться друг с другом.

Любой, подключившийся к Интернету, может создать себе электронный почтовый ящик (папка на жестком диске). Для работы с электронной почтой существуют программы - Microsoft Outlook Express (входит в Windows), более мощная Microsoft Outlook (входит в состав пакета Microsoft Office), The Bat! и др. Для того, чтобы воспользоваться электронной почтой, необходимо зайти на один из ее сайтов, на которых организован подобный сервис (Яндекс, Рамблер, Мейл, …).

Почтовая служба основана на двух протоколах: SMTP и POP3. По первому происходит отправка корреспонденции с компьютера на сервер, а по второму – прием поступивших сообщений.

Рис. 71. Настройка почтового клиента на работу с определенными почтовыми серверами.

Программа, в которой пользователь формирует исходящие почтовые сообщения и просматривает входящие, является клиентом электронной почты (почтовым клиентом). Почтовый клиент должен быть настроен на определенный почтовый сервер. Иногда используют разные почтовые сервера: один для отправки исходящих сообщений (SMTP-сервер, Sand Mail Transfer Protocol), другой для получения входящей корреспонденции (POP3-сервер).

Для настройки почтового клиента на определенный почтовый сервер требуется прописать IP-адрес или доменное имя сервера в соответствующих полях свойств почтового клиента.

Почтовый сервер выполняет операции, подобные отделению обычной почтовой связи – хранит и пересылает корреспонденцию по сети следующему почтовому серверу, приближая ваше послание к адресату. Почтовый сервер адресата будет хранить письмо, пока клиент адресата не обратится за ним.

Адрес электронной почты имеет определенный формат:

имя-пользователя @ [хост-компьютер.] поддомен.домен_первого_уровня

Часть, выделенная в скобках [ ], является необязательной.

Адрес электронной почты не может включать символы кириллицы и пробелы, а также некоторые зарезервированные символы. Примеры e-mail адреса: [e-mail], [e-mail], [e-mail].

Разделитель, стоящий в адресе после имени пользователя (@), который у нас принято называть «собака» правильно именуется «коммерческая эт», или просто «эт». Диктуя адрес электронной почты иностранцу, не следует использовать слово «собака».

Имя пользователя выбирается пользователем самостоятельно, к его выбору нужно подходить осознанно.

9.2. Списки рассылки

Список рассылки – это средство, предоставляющее возможность вести дискуссию группе пользователей, имеющих общие интересы. Списки рассылки (Mail List) – это специальные тематические серверы, собирающие информацию по определенным темам и переправляющие ее подписчикам в виде сообщений электронной почты.

9.3 Телеконференции (Usenet)

Телеконференции в Internet предоставляют возможность вести дискуссии (при помощи сообщений) по тысячам размещенных тем. Для обмена информацией, для проведения международных конференций, семинаров.

9.4. Служба передачи файлов (протокол FTP - File Transfer Protocol)

Занимается приемом и передачей файлов больших объемов. Служба FTP имеет свои серверы в мировой сети, на которых хранятся архивы данных. Эти архивы могут быть коммерческого или ограниченного доступа, либо могут быть общедоступными.

Файлы становятся доступными для работы (чтение, исполнения) только после копирования на собственный компьютер. Хотя пересылка файлов может быть выполнена с помощью WWW, FTP-системы продолжают оставаться весьма популярными ввиду их быстродействия и простоты использования.

9.5. Служба IRC (Internet Relay Chat)

Предназначена для прямого общения нескольких человек в режиме реального времени. Эту службу также называют чатом.

9.6. Служба ICQ.

Ее название происходит от выражения I seek you – я тебя ищу. Основное назначение – обеспечение возможности связи между двумя людьми, даже если у них нет постоянного IP-адреса.

В ICQ вам потребуется имя. Из-за запрета кирилличных символов, это не может быть ваше offline (внесетевое, паспортное) имя. Приходится выбирать для себя псевдоним, записываемый символами латиницы, так называемый nickname, или просто nick. С этим псевдонимом вас и будут ассоциировать ваши корреспонденты, поэтому nick должен вам нравится и нести некоторую смысловую нагрузку.

9.7 World Wide Web (WWW) – Всемирная информационная паутина.

Эта система в настоящее время является наиболее популярной и динамично развивающейся (средство виртуальных прыжков). Информация в WWW состоит из страниц (документов). Страницы могут содержать графику, сопровождаться анимацией изображений и звуком, воспроизводимым непосредственно в процессе поступления информации на экран пользователя.

Служба World Wide Web (WWW) – это единое информационное пространство, состоящее из сотен миллионов взаимосвязанных электронных документов, хранящихся на Web-серверах. Отдельные документы, составляющие Web-пространство, называются Web-страницами. Группы тематически объединенных Web- страниц называют Web-узлами или Web-сайтами.

Электронные Web-документы предназначены для просмотра на экране компьютера. Целенаправленное перемещение между Web-документами называют Web-навигацией.

В основе WWW лежат два понятия – формат документов HTML (HyperText Markup Language) и гипертекстовые ссылки. HTML – это специальный язык форматирования экранных электронных документов. Создание документа на HTML аналогичнопрограммированию. Автор берет обычный текст и вставляет в него тэги (они выполняют роль команд). Гипертекстовые ссылки -э то выделенный фрагмент текста или рисунки, щелчок мышью на которых выводит на экран другой Web- документ, на который указывает данная ссылка. При этом новый документ может храниться на совершенно другом сайте, возможно, расположенном в другом конце земного шара.

Основное достоинство формата HTML – возможность быстрого перехода по гипертекстовым ссылкам.

Программы для просмотра Web-страниц называют браузерами (обозревателями). Основная функция веб-браузера — отображение гипертекста. Примеры браузеров – Internet Explorer, Opera, Netscape Navigator.

9.8 Gopher-система

Эта система является предшественником WWW и сейчас утрачивает свое значение, хотя пока и поддерживается в Интернет. Просмотр информации на Gopher-сервере организуется с помощью древовидного меню, аналогичного меню в приложениях Windows или аналогично дереву каталогов (папок) файловой системы. Меню верхнего уровня состоит из перечня крупных тем, например, экономика, культура, медицина и др. Меню следующих уровней детализируют выбранный элемент меню предыдущего уровня. Конечным пунктом движения вниз по дереву (листом дерева) служит документ аналогично тому, как конечным элементом в дереве каталогов является файл.

10. Система адресации URL

Адрес любого документа в сети Интернет определяется унифицированным указателем ресурса - URL. Адрес URL состоит из трех частей:

1) Указание службы, которая осуществляет доступ к данному ресурсу. Например, протокол HTTP (HyperText Transfer Protocol – протокол передачи гипертекста): http://…

2) Указание доменного имени компьютера или сервера, на котором хранится данный ресурс:

http://www.tsure.ru…

3) Указание полного пути доступа к файлу на данном компьютере:

http://www.tsure.ru/Faculties/Femp/news.htm

Чтобы найти в Интернете какой-либо документ, достаточно знать ссылку на него - так называемый универсальный указатель ресурса (URL - Uniform Resource Locator), который определяет местонахождение каждого файла, хранящегося на компьютере, подключенном к Интернету. Адрес URL является сетевым расширением понятия полного имени ресурса в операционной системе. В URL, кроме имени файла и директории, где он находится, указывается сетевое имя компьютера, на котором этот ресурс расположен, и протокол доступа к ресурсу, который можно использовать для обращения к нему. Система адресации URL и адресация почтовой службы имеют сходную структуру.

Рассмотрим структуру следующего URL:

Дата добавления: 2015-07-07