Локальные и глобальные сети
При физическом соединении 2 и более компьютеров образуется компьютерная сеть, которая служит для обмена информацией между компьютерами. В общем случае для создания компьютерной сети необходимо специальное аппаратное обеспечение, которое называется сетевым оборудованием и программное обеспечение - это сетевые программные средства. Простейшим соединением 2 компьютеров является прямое соединение. Для этого используют специальный нуль-модельный кабель.
Основной задачей, решаемой при создании компьютерной сети является обеспечение совместимости сетевого оборудования и сетевых программных средств по электрическим и механическим характеристикам. Это означает, что должны соответствовать механические конструкции разъемов и электрические параметры сигналов. Кроме того, программное обеспечение должно иметь совместимость по системам кодирования и формату данных. Для обеспечения совместимости используется международный стандарт который называется моделью взаимодействия открытых систем - open system interconnection – OSI. Он был разработан в международном институте стандартов - international standarts organization - ISO поэтому система называется OSI/ISO. Согласно этой модели архитектуру компьютерных сетей стоит рассматривать на нескольких уровнях, количество которых может достигать 7. Самый верхний уровень - прикладной на нем пользователь взаимодействует с вычислительной системой. Самый нижний уровень – физический, обеспечивает обмен электрическими сигналами между компьютерами. Обмен данных в сетевых системах происходит путем их перемещения последовательно с верхнего уровня на нижний, затем транспортировки данных по линиям связи, и обратным преобразованием с нижнего уровня на верхний на компьютере получателя. Для обеспечения необходимой совместимости на всех уровнях действуют специальные стандарты - протоколы. Протоколы обеспечивают аппаратное и программное взаимодействие между компонентами сети. Аппаратные взаимодействия обеспечивают интерфейсы, а программные - программы поддержки протоколов.
В соответствии с используемыми протоколами компьютерные сети подразделяют на локальные – LAN (local area net) и глобальные – WAN (wide area net). Компьютеры локальной. сети обычно используют единый комплект протоколов. Они объединяют компьютеры в пределах одного помещения здания или группы близко расположенных зданий. Глобальные сети объединяют как отдельные компьютер, так и локальные сети удаленные на значительные расстояния и использующие различные комплекты протоколов. Применение компьютерных сетей позволяет организовать совместное использование аппаратных и программных ресурсов. Если в сети имеется специальный компьютер обеспечивающий взаимодействие участков - его называют сервером, остальные компьютер называются рабочими станциями или клиентами. Такая конфигурация называется сетью с выделенным сервером. Если выделенного компьютера нет и передачу данных обеспечивают все компьютеры сети, такая сеть называется одноранговой. В рамках локальной сети могут объединяться группы компьютеров которые называются рабочими группами или доменами. У участников сети могут быть разные права доступа к ее ресурсам. Совокупность разделения прав доступа участников компьютерной сети называется сетевой политикой. Управление сетевыми политиками осуществляет лицо, которое называется сетевым администратором. Для обеспечения связи между сетями используются различные комплекты протоколов, применяют шлюзы. Шлюзы могут быть аппаратные или программные. При подключении локальной сети к глобальной важную роль играет понятие сетевой безопасности, в частности нужно ограничить доступ к локальной сети посторонних лиц и ограничить выход в глобальную сеть участников локальной сети, не имеющих доступа. Для обеспечения безопасности используют брандмауэры.
Для подключения компьютера к локальной сети используют специальный адаптер - сетевую карту, которая вставляется в PСI-разъем материнской платы. К сетевой карте может подключаться линия связи которая может быть разного типа:
1. Витая пара - 4 пары скрученных проводников, заключенных в оболочку. Данный кабель характеризуется достаточно высокой скоростью (10, 100, 1000 Мб/с) и невысокой себистоимостью. Но при этом сильное затухание сигнала на более чем 100 м.
2. Коаксиал - представляет собой центральную жилу, помещенную в экран, заключенную в полимерную оболочку.Меньшая пропускная способность – 1 Мб/с и меньшее затухание сигнала. Длина не должна превышать 300 м.
3. Оптоволокно - стеклянная нить, заключенная в оболочку. Обеспечивает высокую скорость передачи данных (10 Гб/с – 100 Гб/с) и малое затухание сигнала, но очень дорогая.
4. Микроволновая линия - излучатель и приемник, между которыми распределены эл/магнит волны. Использует излучение сверхмощной частоты (1 - 10 ГГц). Маленькая помеха защищенности, сигнал можно передавать только в пределах видимости.
Линии связи в компьютерных сетях подключают к коммутатору. Рассм. их виды:
1.Разветвление Hub - рассылает полученный сигнал всей подключенным компьютерам.
2.Ключ Swich –отправляет сигнал именно тому компьютеру, которому он предназначался.
3.Коммуникатор - он позволяет управлять не только отдельными сигналами, но и целыми потоками сигналов.
Применение ключей и коммутаторов позволяет повысить быстродействие сетей. Каждый компьютер, подключенный к сети имеет сетевое имя по которому происходит обращение к нему. Все пользователи использующие сеть обладают именем пользователя и могут иметь пароль. Эти имена обеспечивают соответствующие уровни доступа к ресурсам сети.
Модель взаимодействия открытых систем.
Функциональность системы и служит для преобразования информации.
|
Прикладной |
|
Представление |
|
Сеансовый |
|
Транспортный |
|
Сетевой |
|
Соединение |
|
Физический |
|
Прикладной |
|
Представление |
|
Сеансовый |
|
Транспортный |
|
Сетевой |
|
Соединение |
|
Физический |
Линия связи
Чем выше уровень модели, тем больше функциональность системы связи.
1. Прикладной - на этом уровне пользователь создает документ, используя прикладные программы.
2. Представления - на этом уровне система фиксирует где располагается созданный документ.
3. Сеансовый - на этом уровне пользователь взаимодействует с локальной или глобальной сетью. Протоколы проверяют права пользователя на пересылку документов.
4. Транспортный - на этом уровне документ преобразуется в форму удобную для транспортировки. Обычно он разбивается на мелкие пакеты стандартной длины.
5. Сетевой - на нем определяются маршруты движения пакетов и каждому пакету определяется адрес по которому, он должен быть доставлен, независимо от других.
6. Соединения - на этом уровне происходит модуляция сигналов в форму наиболее удобную для передачи по линиям связи
7. Физический - на этом уровне промоделированный сигнал передается по линиям связи
На компьютере получателя происходит обратное преобразование данных, которое осуществляется последовательно на всех уровнях, начиная с физического и заканчивая прикладным.
Соединение компьютеров в сети линиями связи осуществляется на физическом уровне. Кроме физического существуют виртуальные соединения, на уровнях соединения и сетевом. Они играют большую роль сетевой безопасности. Это связано с тем что кроме полезной передается еще и служебная информация включающая в себя например адрес клиента, дату и время запроса, его права на доступ и т.п. Положительной чертой виртуального соединения является возможность одновременной работы нескольких компьютеров по одной лини связи. Отрицательным свойством является возможность их использования недобросовестными пользователями(например троянские программы) могут передаваться различные вирусы. На виртуальном соединении основаны все службы интернета, например при пересылке сообщения оно должно пройти через множество серверов, но при этом не обязательно полное преобразование до прикладного уровня, достаточно поднять до сетевого чтобы определить адрес следующего сервера. Затем снова информация преобразуется до физического уровня и передается дальше.
Протоколы TCP/IP
Эксперименты по передаче и приему информации между компьютерами начались в 50-е годы сразу после создания первых ЭВМ. В начале они имели исследовательский характер и лишь в 1969г по закону министерства обороны США была создана первая компьютерная сеть национального масштаба. Она получила название ARPANET и позволяла обмениваться электронной почтой и файлами с помощью выделенных линий. Управление работой сети ARPANET осуществляли специальные программы размещенные на серверах. Эта сеть стала основой всемирной компьютерной сети. В дальнейшем эта сеть расширялась, и к ней подключались другие региональные сети. Датой рождения сети Internet считают 1983г когда был принят стандарт TCP/IP, кот. и в настоящее время лежит в основе функционирования сети nternet. На самом деле это два сетевых протокола работающих на разных уровнях. Протокол TCP работает на транспортном уровне, а IP-адресный протокол сетевого уровня.
Согласно протоколу TCP отправляемые данные разбиваются на небольшие пакеты, каждый пакет маркируется таким образом, чтобы имелась вся информация для восстановления из этих пакетов исходного документа. Кроме того, пакеты сопровождаются адресом получателя и другой служебной информацией. При передаче по сети все пакеты пересылаются независимо, так что пути доставки для разных пакетов могут быть разные. Это обеспечивает надежность функционирования сети. На компьютер получателя с помощью маркировки из отдельных пакетов формируется исходный документ.
IP протокол формирует уникальный адрес каждого компьютер в сети. Он так и называется IP-адрес. Он состоит из 4 однобайтовых значений разделенных точками (192.168.16.2). Каждое число находится в диапазоне (0,255). Структура IP-адресация разработана так что когда TCP пакет проходит через сервер он может определить куда необходимо переслать этот пакет дальше, чтобы он оптимальным образом достиг получателя. При этом оптимальным следующим узлом может быть не ближний узел сети6а иной, например где линия меньше загружена.
Управлением пересылки пакетов занимаются маршрутизаторы. Это могут быть специальные компьютеры или программы на сервере. Теоретически IP адрес может принимать 256 значений, обеспечить 4б=32бит более 4 млрд. уникальных адресов. На практике из-за особенности адресации в локальных сетях общее количествово адресов порядка 2 млрд. На данный момент такого количества достаточно для нормального функционирования сети Internet.
Службы сети Интернет
Всемирная сеть Интернет позволяет решать различные задачи. Для каждой из этих задач существует собственный сетевой протокол, который называется прикладным протоколом. Процесс использования прикладных протоколов наз. службой. В зависимости от набора требуемых задач пользователь использует те или иные службы сети. Для использования служб пользователь должен иметь на компьютере прикладную программу работающую по протоколу выбранной службы. Такие программы называются клиентскими или клиентами.
1. Telnet - служба удаленного доступа (терминального режима).
она обеспечивает управление удаленным компьютером с помощью возможностей сети. Используя эту службу можно работая на одном компьютере, который называется терминалом, осуществлять действия на другом компьютере который называется. удаленным. Такое управление называется консольным или терминальным. Например: искать нужные файлы, работать со структурой каталогов или папок, запускать и управлять программами, управлять сложными техническими объектами и др. Каждый серверы, обеспечивающий терминальный режим предлагает пользователям свою клиентскую программу. ОС WINDOWS имеет в своём составе клиентскую программу которая называется Telnet.exe
2. E - mail – электронная почта
обеспечением данной службы в сети интернет занимаются специальные серверы которые называются почтовыми. Для функционирования почты на компьютере клиента должны быть установлены почтовые программаы: OutLook Express, The Bat! Почтовые серверы получают сообщения от почтовых программ клиентов и пересылают их на почтовые программы получателей, они поступают на почтовые серверы адресатов и, где хранятся до тех пор, пока получатель не свяжется с сервером. Почтовая служба основа на двух прикладных протоколах SMTP и POP3. 1-ый обеспечивает отправку корреспонденции на почтовый сервер, 2-ой получение.
3. Mail List – списки рассылки
Данная служба используется для получения свежей информации по выбранной теме, она обеспечивается средствами электронной почты. В сети имеются специальные серверы, собирающие информацию по различным темам. Пользователь с помощью почтовой программы или Internet-сайта может подписаться на нужные ему темы, и тогда на его почтовый ящик будут регулярно приходить электронные письма с новостями.
4. UseNet - служба телеконференции.
Позволяет обмениваться информацией группе людей по заданной теме с помощью средств электронной почты. Сообщения, полученные на сервер телеконференции, рассылаются всем пользователям группы, так что они постоянно получают информацию данной группы. Вся система телеконференций разбита на тематические группы. При этом участники группы могут задавать вопросы в рамках темы и получать на них ответы от других участников группы. Содержание вопроса должно соответствовать теме конференции. Просмотр сообщения телеконференции называется мониторингом. При приеме сообщений происходит их предварительный отбор, для того чтобы отсечь ненужные сообщения, например рекламу. Этот процесс называется модерацией. Ею может заниматься как человек (модератор), так и специальная программа, в последнем случае говорят об автоматической модерации.
5. WWW (World Work Web) - это единое информационное пространство в котором имеется множество взаимосвязанных электронных документов. Они хранятся на web-серверах и представляют собой web-сайты, содержащие web-страницы. Web-страницы представляют собой гипертекстовые документы, оформленные используя специальные теги, которые позволяют задавать их форматирование и оформление. Т.е. создаются с помощью языка HTML. Для обеспечения этой службы используют протокол http, кот. обеспечивает связь между гипертекстовыми документами. Для просмотра документов применяются программы - браузеры. Главной особенностью гипертекстовых документов являются гиперссылки. Произвольное перемещение между гиперссылками – web-сёрфинг, целенаправленное – web-навигация. Для адресации web-документов используют url-адреса:http://www.rambler.ru/index.doc (протокол://служба.домен.страна/путь)
6. DNS(Domain Name Servise) - служба имен доменов.
Для связи гипертекстовых документов используют URL-адрес который представляет собой цепочку названий, разделенных точками. Каждый URL-адрес является уникальным и ему соответствует IP-адрес. Служба DMS переводит URL-адрес, задаваемый пользователем в соответствующий ему IP-адрес и наоборот.
7. FTP - служба передачи файлов.
Данная служба основана на протоколе FTP (File Transfer Protocol) и обеспечивает передачу файлов по сети интернет. Файлы хранятся на специальных файловых серверах, которые называются FTP-серверы. Служба FTP работает одновременно с двумя TCP соединениями. Одно используется для передачи данных, другое является управляющим.
8. IRC (Internet Relay Chat) – служба чат конференций.
Предназначена для прямого общения группы пользователей в режиме реального времени. Общение происходит в пределах одного канала среди подключенных к нему пользователей, которые могут создавать собственные каналы.
9. ICQ (I Seek You) – предназначена для поиска IP-адресов клиентов, подключенных к сети. Для пользования службой нужно зарегистрироваться на её центральном сервере icq.com и получить персональный идентификационный номер UIN (Universal Internet Number).
Поиск информации
Для нахождения нужной информации используют поисковые системы такие как rambler.ru, google.ru При обращение к поисковому серверу возможны два режима поиска информации: с помощью тематического каталога и по ключевым словам.
Поисковая система содержит систематизированную базу ссылок на адреса в Интернете, которая постоянно обновляется. Структура базы организована с целью обеспечить наиболее быстрый поиск. при использовании тематического каталога пользователь выбирает нужную тему из списка предложенных, затем детализирует запрос, выбирая нужную подтему и т.д. В результате круг поиска сужается до ограниченного числа ссылок.
При организации поиска с помощью ключевых слов в строке поиска набирают последовательность терминов, определяющих тему поиска. Чем больше ключевых слов, тем уже круг ссылок. После задания запроса на экране выводится список ссылок, который может быть отсортирован по количеству обращений (релевантности) или по дате. Если гиперссылка указывает на исполнимый файл браузер загружает соответствующую программу.
