ЛЕКЦИЯ №13. Компьютерные сети. Интернет-технологии.

ГЛОБАЛЬНЫЕ И ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ

Опр. Компьютерная сеть-это совокупность компьютеров, между которыми возможен информационный обмен без промежуточных носителей информации. Для создания сети входящие в нее компьютеры должны быть связаны каналами передачи информации - каналами связи, а на компьютерах должно быть установлено специальное программное обеспечение, организующее работу в сети, программы управления связью. Компьютерная сеть представляет собой совокупность узлов (компьютеров, рабочих станций и др.) и соединяющих их ветвей.

Опр. Ветвь сети — это путь, соединяющий два смежных узла. Узлы сети бывают трёх типов:

· конечный узел — расположен в конце только одной ветви;

· промежуточный узел — расположен на концах более чем одной ветви;

· смежный узел — такие узлы соединены по крайней мере одним путём, не содержащим никаких других узлов.

Опр. Компьютеры могут объединяться в сеть разными способами. Способ соединения компьютеров в сеть называется еётопологией.

Наиболее распространенные виды топологий сетей:

· Линейная сеть. Содержит только два оконечных узла, любое число промежуточных узлов и имеет только один путь между любыми двумя узлами.

· Кольцевая сеть. Сеть, в которой к каждому узлу присоединены две и только две ветви.

· Древовидная сеть.Сеть, которая содержит более двух оконечных узлов и по крайней мере два промежуточных узла, и в которой между двумя узлами имеется только один путь.

· Звездообразная сеть. Сеть, в которой имеется только один промежуточный узел.

· Ячеистая сеть. Сеть, которая содержит по крайней мере два узла, имеющих два или более пути между ними.

· Полносвязанная сеть. Сеть, в которой имеется ветвь между любыми двумя узлами. Важнейшая характеристика компьютерной сети — её архитектура.

Опр. Архитектура сети— это реализованная структура сети передачи данных, определяющая её топологию, состав устройств и правила их взаимодействия в сети. В рамках архитектуры сети рассматриваются вопросы кодирования информации, её адресации и передачи, управления потоком сообщений, контроляошибок и анализа работы сети в аварийных ситуациях и при ухудшении характеристик.

Наиболее распространённые архитектуры:

· Ethernet (англ. ether — эфир) — широковещательная сеть. Это значит, что все станции сети могут принимать все сообщения. Топология — линейная или звездообразная. Скорость передачи данных 10 или 100 Мбит/сек.

· Arcnet (Attached Resource Computer Network — компьютерная сеть соединённых ресурсов) — широковещательная сеть. Физическая топология — дерево. Скорость передачи данных 2,5 Мбит/сек.

· Token Ring (эстафетная кольцевая сеть, сеть с передачей маркера) — кольцевая сеть, в которой принцип передачи данных основан на том, что каждый узел кольца ожидает прибытия некоторой короткой уникальной последовательности битов — маркера — из смежного предыдущего узла. Поступление маркера указывает на то, что можно передавать сообщение из данного узла дальше по ходу потока. Скорость передачи данных 4 или 16 Мбит/сек.

· FDDI (Fiber Distributed Data Interface) — сетевая архитектура высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи — 100 Мбит/сек. Топология — двойное кольцо или смешанная (с включением звездообразных или древовидных подсетей). Максимальное количество станций в сети — 1000. Очень высокая стоимость оборудования.

· АТМ (Asynchronous Transfer Mode) — перспективная, пока ещё очень дорогая архитектура, обеспечивает передачу цифровых данных, видеоинформации и голоса по одним и тем же линиям. Скорость передачи до 2,5 Гбит/сек. Линии связи оптические.

Простейшая компьютерная сетьобразуется при соединении двух недалеко отстоящих друг от друга компьютеров (в пределах 10-20м) с помощью специального кабеля, называемого нуль модемом, который подключается к последовательным или параллельным портам обоих компьютеров. Такое временное соединение называется прямым компьютерным соединением (ПКС). Оно может быть установлено, а затем снято любым конечным пользователем. В настоящее время получают развитие инфракрасные порты, позволяющие организовать указанный вид соединения напрямую без кабеля. ПКС используется в основном для обмена информацией между портативным и стационарным персональным компьютером, например, офиса, хотя такой обмен возможен и между двумя стационарными ПК.

Локальная вычислительная сеть. Расположенные на небольшом расстоянии компьютеры (на удалении в пределах 50-100м внутри одного или соседних зданий), между которыми необходимо организовать постоянный информационный обмен, стационарно соединяются специально предназначенными для этих целей кабелями. Сеть указанного типа называется локально вычислительной сетью (ЛВС) или LAN- Local Area Net.

Физически выделенные каналы могут реализоваться с помощью телефонных каналов или оптических кабелей, а также с помощью спутниковых или радиоканалов. С помощью выделенных каналов обычно соединяются удаленные компьютеры одной организации. Сети, связывающие значительно удаленные компьютеры , называются распределенными. Доступ к распределенным сетям организаций ограничен определенным кругом лиц. По своему функциональному назначению, сети подобного типа эквивалентны локальным и называются региональными или metropolitan Area Net – MAN.

Опр. Региональная сеть организации, в которой создана специальная коммуникационная система обмена сообщениями (электронная поста, факс, совместная работа над документами), называется корпоративной.

Опр. Сеть компьютеров, распределенных по всему миру и постоянно связанных каналами очень высокой пропускной способностью, на которых имеется большой объем разнообразной информации, доступной на коммерческой основе всем желающим, называется глобальной сетью или Wide Area Net- WAN. Наиболее известным представителем таких сетей является Интернет, хотя имеются и другие глобальные сети (MSN – Microsoft on Line, America on Line и др.).

Есть три основных способа организации межкомпьютерной связи:

· объединение двух рядом расположенных компьютеров через их коммуникационные порты посредством специального кабеля;

· передача данных от одного компьютера к другому посредством модема с помощью проводных или спутниковых линий связи;

· объединение компьютеров в компьютерную сеть.

Часто при организации связи между двумя компьютерами за одним компьютером закрепляется роль поставщика ресурсов (программ, данных и т.д.), а за другим — роль пользователя этих ресурсов. В этом случае первый компьютер называется сервером, а второй — клиентом или рабочей станцией. Работать можно только на компьютере-клиенте под управлением специального программного обеспечения.

Опр. Сервер (serve — обслуживать) — это высокопроизводительный компьютер с большим объёмом внешней памяти, который обеспечивает обслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования).

Опр. Клиент (иначе, рабочая станция) — любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера.

Связь с помощью телефонной сети. Временная связь между удаленными ПК с помощью обычной телефонной сети через АТС может быть установлена с помощью устройства , называемого модемом (факс – модемом). Такой способ связи называется связью по коммутируемому каналу. С помощью модема можно организовать информационный обмен между «обычными компьютерами», можно подключиться к локальной сети офиса или к глобальной сети.

Наряду с сетями, объединяющими несколько компьютеров, существуют сети терминалов , или терминальные сети, связывающие мощные компьютеры (мэйнфреймы) со специальными устройствами – терминалами, которые могут быть достаточно сложными , но вне сети их работа или невозможна, или вообще теряет смысл. Примерами терминальных устройств и терминальных сетей могут служить сеть банкоматов, сеть кассовых аппаратов в магазинах и др. Хотя терминальные сети достаточно распространены, строятся они на совершенно иных, чем компьютерные сети, принципах и даже на другой вычислительной технике.

Для соединения между собой устройств сети, используется специальное оборудование:

· Сетевые кабели (коаксиальные, состоящие из двух изолированных между собой концентрических проводников, из которых внешний имеет вид трубки; оптоволоконные; кабели на витых парах, образованные двумя переплетёнными друг с другом проводами, и др.).

· Коннекторы (соединители) для подключения кабелей к компьютеру; разъёмы для соединения отрезков кабеля.

· Сетевые интерфейсные адаптеры для приёма и передачи данных. В соответствии с определённым протоколом управляют доступом к среде передачи данных. Размещаются в системных блоках компьютеров, подключенных к сети. К разъёмам адаптеров подключается сетевой кабель.

· Трансиверы повышают уровень качества передачи данных по кабелю, отвечают за приём сигналов из сети и обнаружение конфликтов.

· Хабы (концентраторы) и коммутирующие хабы (коммутаторы) расширяют топологические, функциональные и скоростные возможности компьютерных сетей. Хаб с набором разнотипных портов позволяет объединять сегменты сетей с различными кабельными системами. К порту хаба можно подключать как отдельный узел сети, так и другой хаб или сегмент кабеля.

· Повторители (репитеры) усиливают сигналы, передаваемые по кабелю при его большой длине.

Для соединения локальных сетей используются следующие устройства, которые различаются между собой по назначению и возможностям:

• Мост (англ. Bridge) — связывает две локальные сети. Передаёт данные между сетями в пакетном виде, не производя в них никаких изменений. Мосты могут фильтровать пакеты, охраняя всю сеть от локальных потоков данных и пропуская наружу только те данные, которые предназначены для других сегментов сети.
• Маршрутизатор (англ. Router) объединяет сети с общим протоколом более эффективно, чем мост. Он позволяет, например, расщеплять большие сообщения на более мелкие куски, обеспечивая тем самым взаимодействие локальных сетей с разным размером пакета.
• Мостовой маршрутизатор (англ. Brouter) — это гибрид моста и маршрутизатора, который сначала пытается выполнить маршрутизацию, где это только возможно, а затем, в случае неудачи переходит в режим моста.
• Шлюз (англ. GateWay), в отличие от моста, применяется в случаях, когда соединяемые сети имеют различные сетевые протоколы. Поступившее в шлюз сообщение от одной сети преобразуется в другое сообщение, соответствующее требованиям следующей сети. Таким образом, шлюзы не просто соединяют сети, а позволяют им работать как единая сеть. C помощью шлюзов также локальные сети подсоединяются к мэйнфреймам — универсальным мощным компьютерам.

Топология "Все-Со-Всеми"

В этих случаях сеть реализуется при помощи сетевых радио-адаптеров, снабжённых всенаправленными антеннами и использующих в качестве среды передачи информации радиоволны. Такая сеть реализуется топологией “Все-Со-Всеми” и работоспособна при дальности 50–200 м. Для связи между беспроводной и кабельной частями сети используется специальное устройство, называемое точкой входа (или радиомостом). Можно использовать и обычный компьютер, в котором установлены два сетевых адаптера — беспроводной и кабельный.

Топология "точка-точка"

Другой важной областью применения беспроводных сетей является организация связи между удалёнными сегментами локальных сетей при отсутствии инфраструктуры передачи данных (кабельных сетей общего доступа, высококачественных телефонных линий и др.), что типично для нашей страны. В этом случае для наведения беспроводных мостов между двумя удалёнными сегментами используются радиомосты с антенной направленного типа.

Топология типа "звезда"

Если в сеть нужно объединить несколько сегментов, то используется топология типа “звезда”. При этом в центральном узле устанавливается всенаправленная антенна, а удалённых узлах — направленные. Сети звездообразной топологии могут образовывать сети разнообразной конфигурации. Сетевая магистраль с беспроводным доступом позволяет отказаться от использования медленных модемов.

ИНТЕРНЕТ-ТЕХНОЛОГИИ

Опр. Интернет – это всемирная компьютерная сеть. Логически Интернет – это несколько служб, использующих одни и те же физические связи, но различные протоколы для обмена информацией. Соответственно, каждая служба использует и различное программное обеспечение.

Каждый сервер использует стандартный протокол передачи данных TCP/ IP. Согласно протоколу TCP/ IP все данные, циркулирующие в информационном поле, разбиты на небольшие блоки и вложены в пакеты. Каждый пакет корме данных, имеет заголовок длиной всего 20 байтов. Пакеты переходят с одного сервера на другой и далее пересылаются на следующий сервер, находящийся ближе к адресату. Если пакет передан неудачно, передача повторяется. Протокол TCP/ IP состоит из двух частей. Первый (ТСР) отвечает за то, как информация «режется» на пакеты, и как потом собирается в полный пакет. Второй протокол (IP) отвечает за то, как эти пакеты передаются в Сети и как они достигают адресата. IP – адрес может быть постоянным и временным (динамическим).

Правило: От клиента к серверам идут запросы, разбитые на пакеты, а от серверов к клиентам- затребованные данные. Каждый сервер Сети имеет постоянный IP адрес. Компьютер, подключившийся к серверу с помощью соединения удаленного доступа , получает на время работы временный IP адрес. Все управление приемом-передачей информации обеспечивается специальными программами.

Адреса Интернета

1. Доменное имя сервера (получено при регистрации);

2. Имя компьютера, принадлежащего данному домену;

3. Суффикс, определяющий принадлежность домена.

Наиболее распространены следующие суффиксы:

· UK – Великобритания;

· FR- Франция;

· RU- Россия;

· KZ –Казахстан.

Правило: Для подключения к Интернету необходима следующая информация:

1. Номер телефона, по которому выполняется соединение удаленного доступа с помощью телефонной линии и модема;

2. Имя пользователя (LOGIN), которое следует ввести для регистрации в момент соединения;

3. Пароль ( PASSWORD) , ввод которого подтверждает имя пользователя.

Службы Интернет

· Терминальный режим (Telnet) . Подключившись к удаленному компьютеру по протоколу этой службы, можно управлять его работой. Протоколы применяют для дистанционного управления техническими объектами или службы, организующие многопользовательские игры в Интернете.

· Электронная служба (E-Mail). Ее обеспечением занимаются специальные почтовые серверы. Почтовые серверы получают сообщения от клиентов и пересылают их по цепочке к почтовым серверам адресатов. Почтовая служба основана на двух прикладных протоколах: SMTP и POPЗ. По первому происходит отправка корреспонденции с компьютера на сервер, а по второму- прием поступивших сообщений.

· Списки рассылки (Mail List) . Это специальные тематические серверы, собирающие информацию по определенным темам и переправляющие ее подписчикам в виде сообщений электронной почты.

· Служба телеконференций (Usenet). Сообщения, направленные на сервер группы новостей, отправляются с него на все серверы. На каждом из серверов поступившее сообщение хранится достаточно длительное время.

· Служба Word Wide Web (WWW) .

Это единое информационное пространство, состоящее из сотен миллионов взаимосвязанных электронных документов, хранящихся на Web серверах. Отдельные документы называются Web- страницами. Группы тематически объединенных Web- страниц называют Web- узлами (или Web - сайт или просто сайт). Программы для просмотра Web- страниц называют обозревателям браузер). Обозреватель выполняет отображение документа на экране, руководствуясь командами, которые автор документа внедрил в его текст. Такие команды называются тегами. От обычного текста они отличаются тем, что заключены в круглые скобки. Большинство тегов используются парами: открывающий тег и закрывающий. Закрывающий тег начинается с символа «/». Сложные теги имеют кроме ключевого слова дополнительные атрибуты и параметры, детализирующие способ применения тега. Правила записи тегов содержится в специальном языке, близком к программированию. Он называется языком разметки гипертекста- HTML (HyperText MarkUp Language). Web- представляет собой обычный текстовый документ, размеченный тегами HTML. Такие документы также называют HTML- документами. Существуют специальные теги для внедрения графических и мультимедийных объектов (звук, музыка, видеоклипы). В последние годы в Web –документах находят широкое применение так называемые активные компоненты. Это тоже объекты, но они содержат не только текстовые, графические и мультимедийные данные, но и программный код, то есть могут не просто отображаться на компьютере клиента, но и выполнять на нем работу по заложенной в них программе. Среди тегов есть специальная группа тегов, предназначенная для создания гипертекстовых ссылок. Гипертекстовая ссылка- это выделенный фрагмент текста (или иллюстрация), с которыми связан сетевой адрес другой Web- страницы. Обычно гипертекстовые ссылки выделены почеркиванием или другим цветом. Если на гипертекстовой ссылке навести указатель мыши, то он изменит цвет. Если на ней щелкнуть левой кнопкой мыши, произойдет переход к другой Web- странице. Любой документ имеет свой уникальный адрес, состоящий из адреса сервера и адреса файла на данном сервере. Этот адрес называют адресом URL (унифицированный указатель ресурса). Адрес URL состоит из трех частей:

1. Указания службы, которая осуществляет доступ к данному ресурсу. Например, для службы WWW HTTP (HyperText Transfer Protocol) : http://....

Указание доменного имени компьютера (сервера), на котором хранится данный ресурс: http: // www. abcde. com….

2. Указание полного пути доступа к файлу на данном компьютере:

http://www. abcde.com\Files\New\abcdefg.zip.

При записи URL- адреса важно точно соблюдать регистр символов. В Интернете строчные и прописные символы в именах каталогов и файлов считаются разными. Произвольное перемещение между документами в Web- пространстве называют Web- серфингом. Целенаправленное перемещение между Web- документами называют Web – навигацией. Имена в форме URL связывают адрес ресурса с гипертекстовыми ссылками на Web – страницах.

· Служба имен доменов (DNS). Занимается переводом доменных имен в связанные с ними IP – адреса.

· Служба передачи файлов (FTP). Протокол FTP предоставляет серверу средства для идентификации обратившегося клиента. Но существуют и FTP – серверы с анонимным доступом.

· IRC. Служба IRC (Internet Relay Char) предназначена для прямого обращения нескольких человек в режиме реального времени. Иногда эту службу называют чат - конференциями или просто чатами.

· ICQ. Эта служба предназначена для поиска сетевого IP – подключенного в данный момент к Интернету.

Литература: 2осн., [254-255], [261-268]; 12 доп., [419-423].

Контрольные вопросы:

1. Перечислите основные службы Интернет.

2. Что называется гиперссылкой?

3. Дайте определение локальных и глобальных сетей.

4. Из каких частей состоит адрес URL.

5. Перечислите наиболее распространенные топологии сетей.