Конспект по теме компьютерные телекоммуникации. Компьютерные сети и телекоммуникации

РЕФЕРАТ

ПО ИНФОРМАТИКЕ

НА ТЕМУ:

«КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ»

Введение

1. Модемная компьютерная телекоммуникация

2. Организация связи

3. Программное обеспечение модемной телекоммуникации

4. Факс-модемная телекоммуникация

Введение

Одной из основных составляющих и определяющих прогресса человеческого общества является уровень его коммуникабельности. Развитие технических средств связи способствовало прогрессу коммуникабельности; растущие требования к постоянному повышению уровня коммуникабельности стимулировали развитие соответствующих средств связи. Современная коммуникабельность общества все более принимает компьютерный вид, основу которого составляет компьютерная телекоммуникация, необходимыми предпосылками которой являются развитая сеть телекоммуникационной системы связи с ЭВМ, в первую очередь, массовый класс ПК. Компьютерная телекоммуникация позволяет в рамках указанных технических средств оперативно (вплоть до режима реального времени) обмениваться информацией (практически любого типа) абонентам, имеющим ЭВМ, оборудованные специальными техническими средствами, снабженные соответствующим ПО и подключенным к линиям связи того или иного типа. В рамках компьютерной телекоммуникации пользователь ЭВМ получает возможность: организовать электронную почту, получать доступ к удаленным БД/БЗ, разделять вычислительных сетей, участвовать в теледискуссиях, производить через свой ПК банковские операции и многое другое. Компьютерную телекоммуникацию рассматривают на трех уровнях: модемная, ЛВС и ГВС.

1. Модемная компьютерная телекоммуникация

Характерной чертой современного использования ПК является организация на их основе информационного обмена по каналам связи. Этому способствует не только быстрый рост парка различного типа ПК, появление доступных технических средств (модем, факсы и т.д.), телефонная связь, но и настоятельная потребность оперативного решения целого ряда важных задач во многих приложениях: различного рода информационное обслуживание; электронная почта; коммерческая, биржевая и управленческая деятельность; банковское дело; делопроизводство и многое другое. В этом плане большой интерес представляет группа недорогих ПС, предназначенных для организации компьютерной связи по традиционным телефонным и телеграфным линиям, сеть которых в европейской части бывшего Союза достаточно хорошо развита, в последние годы проходит модернизацию и имеет выходы на все страны мира, позволяя использовать и ресурсы глобальных информационно-вычислительных сетей, например Интернет.

2. Организация связи

Уровни развития и возможности ПС данной группы различны и выделяются два основных вида связи: двух локальных ПК и модемная связь ПК с удаленным абонентом, в качестве которого может выступать, в частности, другой ПК или факс. К первому уровню можно отнести ПС, поддерживающие простую связь двух ПК, соединенных через последовательные порты соединительным кабелем. Типичными примерами являются программы FastWire, DeskLink, InterLnk и другие, позволяющие осуществлять файловый обмен между двумя IBM-совместимыми ПК (клиентом и сервером), объединенными через последовательные порты соединительным кабелем (длиной до 50 м). Более развитые возможности телекоммуникации предоставляют ПС, поддерживающие модемную связь ПК по телефонным каналам с удаленным абонентом. При этом используется ISDN-технология цифрового обмена, при которой по одной и той же телефонной линии одновременно передается речевая информация и с высокой скоростью цифровая информация.

Наиболее распространенным и доступным видом связи является телефонная, позволяющая осуществлять связь по коммутируемым или выделенным каналам. Так как в телефонной линии связи используется передача аналоговой информации, а ЭВМ работает с дискретной (цифровой), то для обеспечения интерфейса обоих типов информации используются специальные устройства – модема, осуществляющие модуляцию дискретного сигнала в аналоговый и обратную операцию демодуляции. Модем (факс-модем) представляет собой устройство в составе аппаратуры передачи данных, осуществляющее функции преобразования потока битов в аналоговые сигналы, пригодные для передачи по некоторому аналоговому каналу связи (телефонному, телеграфному, кабельному, радио, спутниковому, световоду и т.д.), и наоборот. Большинство модемов разрабатывается в соответствии со спецификой национальных и международных стандартов, обеспечивая совместимость устройств и каналов связи. Модемы относительно компоновки с ЭВМ могут быть как встроенные, так и внешние, но в любом случае они являются посредниками между ЭВМ и телефонной линией связи.

В настоящее время именно модемы являются наиболее широко используемыми аппаратными средствами для обеспечения соединения ПК по каналам связи с удаленными абонентами (ЛВС, ГВС, другая ЭВМ, факс и т.д.). При выборе типа модема для своего ПК следует учитывать их распространенность, совместимость с другими типами модемов, соответствие используемых линий связи и возможности сопутствующего ему ПО. Наиболее распространенными в настоящее время являются модемы Hayes-типа, использующие стандарт АТ-языка (предназначен для работы с модемами и представляет собой стандартный набор команд). При передаче информации через модем используются два способа: асинхронный и синхронный, позволяющие выделять для корректности передачи. Так как каждый символ имеет байт-битовое представление, то передача символов производится побитно один за другим.

При асинхронной передаче каждый передаваемый символ представляется бинарным пакетом длиной 11 бит: первый бит пакета является начальным (нб), за ним следует 8 бит бинарного кода передаваемого символа, затем бит контроля (бк) на четность/нечетность и завершает пакет конечный бит (кб). В случае схемы проверки на нечетность значения битов нб, Бк и кб выбираются такими, чтобы общее число единичных битов в пакете было нечетным. При синхронной передаче символы передаются блоками, каждый из которых открывается двумя начальными синхросимволами (сс), за ними следуют 8-битные коды некоторого количества передаваемых символов, завершающих контрольными битами (КоБ) и двумя конечными синхросимволами. Так как реализация асинхронной схемы передачи/приема информации достаточно проста и дешева, то она используется весьма широко. Вместе с тем она относительно медленная, ибо каждый передаваемый символ нагружается тремя сопутствующими битами (нб, Бк, кб), т.е. избыточность составляет 37.5%, что существенно влияет, все более широкое распространение находит синхронный принцип передачи информации для ПК, что обеспечивается соответствующими технико-программными средствами (например, широко используемая плата IRMA фирмы DCA для IBM-совместимых ПК и др.).

Наряду с типом сигнала (аналоговый или цифровой) и способом передачи информации (асинхронный и синхронный), поддерживаемых модемами, они характеризуются режимами направленности передачи, допускают три режима передачи: симплексный, полудуплексный и дуплексный. Симплексный режим характеризуется однонаправленностью передачи информации и используется, как правило, в системах сбора и регистрации информации, поступающей только в одном направлении (к ЭВМ) от внешних устройств (датчиков и т.д.) аналогового типа. Данный режим используется и в некоторого типа локальных информационно-вычислительных сетях. Полудуплексный режим характеризуется двусторонним потоком информации, но в каждый момент времени передача производится только в одном направлении. Наиболее широко полудуплексный режим используется для обмена информацией между головной ЭВМ и удаленными терминалами. Данный режим из-за возникающих временных задержек – относительно медленный. Дуплексный режим характеризуется одновременной передачей информации в обоих направлениях, избавлен от последствий задержек предыдущего, но значительно дороже двух предыдущих. Однако он используется при необходимости обеспечить быстрый обмен информацией между ЭВМ и её удаленной периферией.

3. Программное обеспечение модемной телекоммуникации

Программное обеспечение модемной телекоммуникации, в первую очередь, для класса ПК в настоящее время достаточно многочисленно, разнообразно и позволяет организовать обмен информацией на различных уровнях. На ранних этапах своего развития данные средства имели ограниченный набор возможностей по установлению связи с удаленным абонентом по телефонному каналу связи и организации файлового обмена (Kometa, UniCom и др.). Дальнейшим развитием модемной телекоммуникации явилось включение ее функций в состав ПС массового применения, позволяя пользователю непосредственно из их среды осуществлять обмен информацией по телефонным каналам с другим ПК (PcTools, Norton Commander, Sprint, Quattro, Ms Word, Expert Choice, Ms Excel и др.)

Наконец, отдельную группу составляют ПС, специально ориентированные на поддержку различного типа модемных телекоммуникаций на основе ПК, обеспечивающие развитые встроенные средства программирования задач телеобработки различного рода информации. Именно на данной группе ПС для класса IBM-совместимых ПК будет делаться акцент в дальнейшем, что нисколько не сужает представления об общих тенденциях в этой области компьютерной технологии. Популярными пакетами данной группы являются ProComm Plus, PibTerm EZ, PsPlus, QModem, Telemate, RenComm, Telix, SmartCom, CrossTalk,Kermit и ряд других интересных средств поддержки модемной телекоммуникации на IBM-совместных ПК. Достаточно детально вопрос модемной телекоммуникации рассмотрен на основе апробации 4-х популярных пакетов: ProComm Plus, Telix, PibTerm EZ, QL2Fax, которые в совокупности достаточно хорошо характеризует основные функции, возможности, организацию и интерфейс с пользователем ПС данного типа. При этом указанные средства в значительной мере определили дальнейшее развитие ПС данного типа, став во многих отношениях стандартами дефакто на организацию модемной компьютерной телекоммуникации.

В частности, пакет Quick Link II Fax (QL2Fax) фирмы Smith Micro Software поставляется совместно с факс-модемом и является хорошим примером комплексного решения проблемы организации надежной и удобной факсмодемной связи на основе IBM-совместных ПК с использованием современных информационных технологий. Пакет имеет развитый и достаточно простой интерфейс с пользователем типа меню, обеспечивая его в любой момент нужной функцией; поддерживаются все возможности модемов Hayes-типа и большинство не совместимых с ними, обеспечивая скорость передачи данных в диапазоне 300-15200 бод (единица скорости передачи данных по линиям связи – соответствует одному биту/с). Факс-модемный режим позволяет осуществлять обмен на основе приемно-передающих факс-модемов, обеспечивающих скорость передачи 9600 бод. Пакет позволяет легко реализовывать логическую связь ПК с абонентом посредством поддержки большого типа терминальных эмуляторов; поддерживает широкий набор протоколов передачи и исправления ошибок, включая протоколы Kermit и SuperKermit, популярные при организации обмена с ЭВМ общего назначения. Развитые средства пакета позволяют конвертировать документы разных форматов (bmp, pcx, ASCII, img, tiff и др.) в стандартный факс-стандарт для передачи их по линиям связи; пакет непосредственно читает и передает на факс файлы, подготовленные в среде популярного текстового процесса WordPerfect 5.X. При этом передача факс-документов может производиться как специальной утилитой в монопольном режиме из среды MS-DOS, так и в фоновом режиме. Наряду с этим пакет располагает внутренним SCR-языком, базирующимся на простых англоязычных командах и позволяющим легко и быстро создавать SCR-документы, управляющие режимами связи и передачи данных, расширяя возможности пакета. С пакетом поставляется ряд SCR-документов, позволяющих, например, осуществлять доступ к абонентам сервисных сетей CompuServe, Dow Jones и QEnie.

Наряду с возможностью посредством модемной телекоммуникации осуществлять связь с любым абонентом, имеющим соответствующие средства (ПК+модем+ПС), пользователь получает доступ к ряду известных абонентских сервисных систем (АСС), среди которых можно отметить такие популярные, как E-mail, CompuServe, DowJones, MeadData Central, Prodigy и др. наиболее часто используемой является E-mail, представляющая собой электронную почту, пользователи которой указывают её в качестве обычных почтовых реквизитов. Большая ACC CompuServe включает более 750 000 абонентов, обеспечивая им доступ к разнообразной информации по более, чем 1000 различным предметным областям. Более специальными АСС являются: DowJones (обеспечивает доступ к различного типа финансово-коммерческой и экономической информации), Prodigy (обеспечивает абонента справочной информацией по торговле, туризму, финансам и др., включая возможность поиграть в популярные компьютерные игры или заказать авиабилеты), Mead Data Central (располагает тремя основными информационными разделами – материалы из большинства крупнейших газет мира (Nexis), юридическая (Lexis) и медицинская (Medis) информация). Особую группу АСС составляют так называемые электронные доски объявлений (BBS), позволяющие оперативно обмениваться информацией большим группам пользователей-абонентов, а также проводить различные коллективные мероприятия (телеконференции, дискуссии, брифинги, игры и т. д.). Как правило, телекоммуникационная BBS-утилита используется для обеспечения бесплатной связи между членами оформленного коллектива пользователей ПК (группа, клуб). Для доступа к АСС пользователь должен располагать ПК с модемом и соответствующей программой-утилитой (СompuServe, Prodigy, Nexis и др.). Многие популярные пакеты модемной телекоммуникации включают доступ к наиболее известным АСС в качестве встроенного средства.

Наряду с перечисленными из более новых ПС обеспечения модемной телекоммуникации можно отметить поставляемые с оболочкой Ms Windows for WorkGroups средство Terminal, позволяющее производить обмен с удаленным ПК по телефонным каналам текстовыми и бинарными файлами. Другим средством оболочки является Ms Mail, обеспечивающее функции электронной почты не только для одного, но и группы пользователей на одном ПК, а также для пользователей в рамках почтовой службы рабочей группы, обеспечиваемой локально связанными ПК. Из отдельных ПС для обеспечения модемной телекоммуникации для IBM-совместимых ПК можно отменить интересный пакет WinFax.

4. Факс-модемная телекоммуникация

В качестве интересного средства данного типа можно рассмотреть пакет WinComm фирмы Derlina. Функционируя в среде Windows версии не ниже 3.1, пакет характеризуется следующими основными техническими требованиями: IBM-совместимый ПК (не ниже Intel-386) с ОП объемом не менее 8 Мбайт, ВП не менее 16 Мбайт и модем Hayes-типа (для возможности обмена бинарными файлами, упорядоченного опроса абонентов и коррекции ошибок). Основными функциями пакета являются: подготовка, передача и прием факс-документов, управление режимами факс-работы, обеспечение обмена бинарными файлами, организации электронной почты, конвертация факсов в формате редактируемого текста и др.

Пакет позволяет так же легко передавать факс-документы (факсы), как и выводить их на печать, при этом для передачи факса указываются только имя абонента, его номер и само содержимое факса. При передаче факса из некоторого Windows-приложения или непосредственно из пакета пользователю предоставляется возможность включать в него: титульную страницу, любой созданный в Windows-приложении документ, а также скопированный посредством сканнера Twain-типа или WinFax-сканером объект. Перед началом собственно передачи факса его содержимое конвертируется в бинарный файл факс-формата, затем пакет пересылает созданные файлы указанному абоненту. Пересылка факса из Windows-приложения достаточно проста: указывается в качестве текущего принтера драйвер принтера пакета WinComm и инициируется операция печати, пакет запрашивает адрес абонента и пересылает факс. Передача факса производится в фоновом режиме при выполнении инициировавшего передачу приложения. При передаче факса непосредственно из пакета указываются необходимые для включения в него компоненты, самым простым способом передачи одностраничного факса является посылка титульной страницы с включением в ее текстовую область необходимого текста сообщения. Средства пакета позволяют снабжать факс авторскими пометками, страницы – определенными ГО или электронной подписью.

Получать факсы можно как непосредственно (режим переднего плана), так и в фоновом режиме в момент выполнения некоторого Windows-приложения. При необходимости приступить к работе с полученным факсом пакет может его визуализировать, вывести на принтер или конвертировать в редактируемый текстовой формат. Наряду с передачей, приемом и управлением этими процессами пакет WinСщьь поддерживает целый ряд других полезных функций, из которых отметим следующие. Получаемые факсы являются бинарными файлами факс-формата, пакет позволяет конвертировать их обратно в текстовые или графические файлы форматов, пригодных для средств оптического распознавания символов. Пакет поддерживает режим обмена бинарными файлами, что позволяет использовать его для быстрого обмена данными в режиме модемной телекоммуникации. При использовании MsExchange или других E-mail систем, поддерживаемых пакетом его можно использовать для организации электронной почты. Более расширенные возможности поддерживает версия WinComm Pro пакета.

После активации пиктограммы пакета WinComm на экране визуализируется основное окно пакета (ООП), содержащее главное меню и Phonebook-подокно, содержащее меню групп его функций и каталог пиктограмм, поддерживаемых пакетом абонентов.

Группы функций ГМП доступны на протяжении всего периода работы с Phonebook-подокном, их функции, отличаясь в общем случае, во многом совпадают с одноименными функциями меню подокна. Функции File-группы позволяют: открыть подокно для определения нового /существующего абонента, сохранять состояние текущего сеанса в соответствующем файле, удалять существующий абонент из каталога, получать информацию по атрибутам выбранного абонента, устанавливать связь с абонентом завершать работу с пакетом. Функции и переключатели Layout-группы позволяют: выводить каталог абонентов по их пиктограммам, именам или именам содержащих их описания файлов, упорядочивать их, управлять визуализацией и другие. Функции Options-группы позволяют: определять внешние утилиты для просмотра текста и содержимого системного буфера обмена (СБО), указывать размещение каталога абонентов, определять время задержки и звуковую индикацию и другие. Функции Automation-группы позволяют создавать, редактировать и выполнять программы, написанные на внутреннем языке пакета, предоставляя возможность создавать документы, расширяющие функции пакета. Посредством функций Window-группы предоставляется возможность реорганизовывать способ перекрытия окон и просматривать содержимое СБО. По функциям групп Register и Upgrade можно оперативно регистрировать пакет и обновлять его версии. По функциям Help-группы можно оперативно получать справочную информацию по пакету и его отдельным функциям, эту же информацию можно получать и по F1-клавише.

Активация любого абонента из каталога пакета открывает соответствующее ему подокно сеанса связи, содержащее несколько модифицированное по составу групп функций ГМП, набор функций подокна и рабочее поле для формирования факс-документов. Первая строка абонент-окна идентифицирует полное название пакета и имя текущего (активного) абонента из каталога пакета. Вторая – содержит модифицированное ГМП, в котором неизвестными остались только группы функций Window и Help, а File-группа во многом сохранила свои функции, но уже относительно текущего абонента. Остальные группы функций ГМП обеспечивают:

Edit – редактирование текста текущего факс-документа,

Layout – установку режима визуализации абонент-окна,

Properties – включают те же опции для настройки режима обмена, что и одноименная функция меню Phonebook-окна, но относительно уже активного абонента,

Transfer – проведение активного мониторинга текущего сеанса связи, а также переопределение для него протоколов обмена и других параметров,

Automation – дополнительно к функциям одноименной группы Phonebook-окна дает возможность разработки пользовательских программ на внутреннем языке пакета.

Третья строка абонент-окна содержит меню функций для управления режимом выполнения сеанса связи с текущим абонентом: установление связи с абонентом, включение объектов в факс-документ, переопределения опций обмена, определения опций и местоположения принимаемых/передаваемых факсов, определение шрифтов для факса и другое. Само рабочее поле факс-документа абонент-окна служит для визуализации и работы с документом и может перекрываться окнами для соответствующих сообщений и диалога с удаленным абонентом и пользователем. При этом следует иметь в виду, что в полном объеме функции меню всех уровней пакета поддерживаются только в его версии WinComm Pro, однако и в рамках рассмотренной массовой версии WinComm пользователь получает достаточно эффективное средство для обеспечения на своем IBM-совместимом ПК факс-модемной телекоммуникации, включая электронную почту.

Подводя итог, можно отметить, что опыт работы в области прикладной компьютерной информатики и многочисленных наблюдений с полной ответственностью можно констатировать так, что подавляющее число пользователей ПК из области коммерческих приложений вполне может ограничиться стандартным текстовым редактором, электронными таблицами, средствами модемной телекоммуникации систем MS-DOS или WINDOWS (при наличии ПК на базе Intel 80386 с ОП объемом 8 Мбайт и выше и НМД емкостью не менее 100 Мбайт), что вполне могут обеспечить уже достаточно доступные портативные ПК.

1. В.З. Аладьев, Ю.Я. Хунт, М.Л. Шишаков

Основы информатики учебное пособие второе издание 1999 год, Москва

по дисциплине «Компьютерные сети и телекоммуникации»

ВВЕДЕНИЕ.. 65

2 КАБЕЛИ И ИНТЕРФЕЙСЫ... 10

3 ОБМЕН ДАННЫХ В СЕТИ.. 15

6 СЛУЖБЫ СЕТИ ИНТЕРНЕТ.. 40

8 СРЕДСТВА ПРОСМОТРА WEB.. 54

ВВЕДЕНИЕ.. 6

1 СЕТЕВЫЕ КОНЦЕПЦИИ И ТЕРМИНЫ... 7

1.1 Основные понятия. 7

1.2 Классификация сетей по масштабу. 7

1.3 Классификация сетей по наличию сервера. 7

1.3.1 Одноранговые сети. 7

1.3.2 Сети с выделенным сервером. 8

1.4 Выбор сети. 9

2 КАБЕЛИ И ИНТЕРФЕЙСЫ... 10

2.1 Типы кабелей. 10

2.1.1 Кабель типа «витая пара» – twisted pair 10

2.1.2 Коаксиальный кабель. 11

2.1.3 Оптоволоконный кабель. 12

2.2 Беспроводные технологии. 12

2.2.1 Радиосвязь. 13

2.2.2 Связь в микроволновом диапазоне. 13

2.2.3 Инфракрасная связь. 13

2.3 Параметры кабелей. 13

3 ОБМЕН ДАННЫХ В СЕТИ.. 15

3.1 Общие понятия. Протокол. Стек протоколов. 15

3.2 Модель ISO/OSI 16

3.3 Функции уровней модели ISO/OSI 18

3.4 Протоколы взаимодействия приложений и протоколы транспортной подсистемы. 21

3.5 Функциональное соответствие видов коммуникационного оборудования уровням модели OSI 22

3.6 Спецификация IEEE 802. 24

3.7 По стеку протоколов. 25

4 СЕТЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ТОПОЛОГИИ.. 27

4.1 Сетевые компоненты. 27

4.1.1 Сетевые карты. 27

4.1.2 Повторители и усилители. 28

4.1.3 Концентраторы. 29

4.1.4 Мосты. 29

4.1.5 Маршрутизаторы. 30

4.1.6 Шлюзы. 30

4.2 Типы сетевой топологии. 31

4.2.1 Шина. 31

4.2.2 Кольцо. 32

4.2.3 Звезда. 32

4.2.5 Смешанные топологии. 33

5 ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ ИНТЕРНЕТ.. 36

5.1 Теоретические основы Интернета. 36

5.2 Работа со службами Интернета. 37

6 СЛУЖБЫ СЕТИ ИНТЕРНЕТ.. 40

6.1 Терминальный режим. 40

6.2 Электронная почта (E-Mail) 40

6.4 Служба телеконференций (Usenet) 41

6.5 Служба World Wide Web (WWW) 43

6.6 Служба имен доменов (DNS) 45

6.7 Служба передачи файлов (FTP) 48

6.8 Служба Internet Relay Chat 49

6.9 Служба ICQ.. 49

7 ПОДКЛЮЧЕНИЕ К СЕТИ ИНТЕРНЕТ.. 51

7.1 Основные понятия. 51

7.2 Установка модема. 52

7.3 Подключение к компьютеру поставщика услуг Интернета. 53

8 СРЕДСТВА ПРОСМОТРА WEB.. 54

8.1 Понятие броузеров и их функции. 54

8.2 Работа с программой Internet Explorer 54

8.2.1 Открытие и просмотр Web-страниц. 56

8.2.3 Приемы управления броузером. 57

8.2.4 Работа с несколькими окнами. 58

8.2.5 Настройка свойств броузера. 58

8.3 Поиск информации в World Wide Web. 60

8.4 Прием файлов из Интернета. 62

9 РАБОТА С ЭЛЕКТРОННЫМИ СООБЩЕНИЯМИ.. 64

9.1 Отправка и получение сообщений. 64

9.2 Работа с программой Outlook Express. 65

9.2.1 Создание учетной записи. 65

9.2.2 Создание сообщения электронной почты. 66

9.2.3 Подготовка ответов на сообщения. 66

9.2.4 Чтение сообщений телеконференций. 67

9.3 Работа с адресной книгой. 67

ВВЕДЕНИЕ

Рассматриваемый в данном конспекте лекций материал - не о конкретной операционной системе и даже не о конкретном типе операционных систем. В нем операционные системы (ОС) рассматриваются с самых общих позиций, а описываемые фундаментальные концепции и принципы построения справедливы для большинства ОС.

1 СЕТЕВЫЕ КОНЦЕПЦИИ И ТЕРМИНЫ

1.1 Основные понятия

Сеть – это соединение между двумя и более компьютерами, позволяющее им разделять ресурсы.

1.2 Классификация сетей по масштабу

Локальная сеть (Local Area Network) представляет собой набор соединенных в сеть компьютеров, расположенных в пределах небольшого физического региона, например, одного здания.

Это набор компьютеров и других подключенных устройств, которые укладываются в зону действия одной физической сети. Локальные сети представляют собой базовые блоки для построения объединенных и глобальных сетей.

Глобальные сети (Wide Area Network) могут соединять сети по всему миру; для межсетевых соединений обычно используются сторонние средства коммуникаций.

Соединения в глобальных сетях могут быть очень дорогими, так как стоимость связи растет с ростом ширины полосы пропускания. Таким образом, лишь небольшое число соединений в глобальных сетях поддерживают ту же полосу пропускания, что и обычные локальные сети.

Региональные сети (Metropolitan Area Network) используют технологии глобальных сетей для объединения локальных сетей в конкретном географическом регионе, например, городе.

1.3 Классификация сетей по наличию сервера

1.3.1 Одноранговые сети

Компьютеры в одноранговых сетях могут выступать как в роли клиентов, так и в роли серверов. Так как все компьютеры в этом типе сетей равноправны, то одноранговые сети не имеют централизованного управления разделением ресурсов. Любой из компьютеров в этой сети может разделять свои ресурсы с любым компьютером из этой же сети. Одноранговын взаимоотношения также означают, что ни один компьютер не имеет ни высшего приоритета на доступ, ни повышенной ответственности за предоставление ресурсов в совместное использование.

Преимущества одноранговых сетей:

– они легки в установке и настройке;

– отдельные машины не зависят от выделенного сервера;

– пользователи в состоянии контролировать свои собственные ресурсы;

– недорогой тип сетей в приобретении и эксплуатации;

– не нужно никакого дополнительного оборудования или программного обеспечения, кроме операционной системы;

– нет необходимости нанимать администратора сети;

– хорошо подходит с количеством пользователей, не превышающих 10.

Недостатки одноранговых сетей:

– применение сетевой безопасности одновременно только к одному ресурсу;

– пользователи должны помнить столько паролей, сколько имеется разделенных ресурсов;

– необходимо производить резервное копирование отдельно на каждом компьютере, чтобы защитить все совместные данные;

– при получении доступа к ресурса, на компьютере, на котором этот ресурс расположен, ощущается падение производительности;

– не существует централизованной организационной схемы для поиска и управления доступом к данным.

1.3.2 Сети с выделенным сервером

Компания Microsoft предпочитает термин Server-based. Сервер представляет собой машину (компьютер), чьей основной задачей является реакция на клиентские запросы. Серверы редко управляются кем-то непосредственно – только чтобы установить, настроить или обслуживать.

Достоинства сетей с выделенным сервером:

– они обеспечивают централизованное управление учетными записями пользователей, безопасностью и доступом, что упрощает сетевое администрирование;

– более мощное оборудование означает и более эффективный доступ к ресурсам сети;

– пользователям для входа в сеть нужно помнить только один пароль, что позволяет им получать доступ ко всем ресурсам, у которым имеет право;

– такие сети лучше масштабируются (растут) с ростом числа клиентов.

Недостатки сетей с выделенным сервером:

– неисправность сервера может сделать сеть неработоспособной, в лучшем случае – потеря сетевых ресурсов;

– такие сети требуют квалифицированного персонала для сопровождения сложного специализированного программного обеспечения;

– стоимость сети увеличивается, благодаря потребности в специализированном оборудовании и программном обеспечении.

1.4 Выбор сети

Выбор сети зависит от ряда обстоятельств:

– количество компьютеров в сети (до 10 – одноранговые сети);

– финансовые причины;

– наличие централизованного управления, безопасность;

– доступ к специализированным серверам;

– доступ к глобальной сети.

2 КАБЕЛИ И ИНТЕРФЕЙСЫ

На самом нижнем уровне сетевых коммуникаций находится носитель, по которому передаются данные. В отношении передачи данных термин media (носитель, среда передачи данных) может включать в себя как кабельные, так и беспроводные технологии.

2.1 Типы кабелей

Существует несколько различных видов кабелей, используемых в современных сетях. Различные сетевые ситуации могут потребовать различных типов кабелей.

2.1.1 Кабель типа «витая пара» – twisted pair

Представляет собой сетевой носитель, используемый во многих сетевых топологиях, включая Ethernet, ARCNet, IBM Token Ring.

Витая пара бывает двух видов.

1. Неэкранированная витая пара.

Имеется пять категорий неэкранированной витой пары. Они нумеруются по порядку возрастания качества от CAT1 до CAT5. Кабели более высокой категории обычно содержат больше пар проводников, и эти проводники имеют больше витков на единицу длины.

CAT1 – телефонный кабель, не поддерживает цифровой передачи данных.

CAT2 – представляет собой редко используемый старый тип неэкранированной витой пары. Он поддерживает скорость передачи данных до 4 Мбит/с.

CAT3 – минимальный уровень неэкранированной витой пары, требуемый для сегодняшних цифровых сетей, имеет пропускную способность 10 Мбит/с.

CAT4 – промежуточная спецификация кабеля, поддерживающая скорость передачи данных до 16 Мбит/с.

CAT5 – наиболее эффективный тип неэкранированной витой пары, поддерживающий скорость передачи данных до 100 Мбит/с.

Кабели неэкранированной витой пары соединяют сетевую карту каждого компьютера с сетевой панелью или с сетевым концентратором с помощью соединителя RJ-45 для каждой точки соединения.

Примером такой конфигурации является стандарт на сеть Ethernet 10Base-T, который характеризуется кабелем неэкранированная витая пара (от CAT3 до CAT5) и использованием соединителя RJ-45.

Недостатки:

– чувствительность к помехам со стороны внешних электромагнитных источников;

– взаимное наложение сигнала между смежными проводами;

– неэкранированная витая пара уязвима для перехвата сигнала;

– большое затухание сигнала по пути (ограничение до 100 м).

2. Экранированная витая пара.

Имеет схожую конструкцию, что и предыдущая, подчиняется тому же 100-метровому ограничению. Обычно содержит в середине четыре или более пары скрученных медных изолированных проводов, а также электрически заземленную плетеную медную сетку или алюминиевую фольгу, создавая экран от внешнего электромагнитного воздействия.

Недостатки:

– кабель менее гибок;

– требует электрического заземления.

2.1.2 Коаксиальный кабель

Этот тип кабеля состоит из центрального медного проводника, более толстого, чем провода в кабеле типа витая пара. Центральный проводник покрыт слоем пенистого пластикового изолирующего материала, который в свою очередь окружен вторым проводником, обычно плетеной медной сеткой или алюминиевой фольгой. Внешний проводник не используется для передачи данных, а выступает как заземление.

Коаксиальный кабель может передавать данные со скорость до 10 Мбит/с на максимальное расстояние от 185 м до 500 м.

Двумя основными типами коаксиального кабеля, используемого в локальных сетях, является «Толстый Ethernet» (Thicknet) и «Тонкий Ethernet» (Thinnet).

Также известен как кабель RG-58, является наиболее используемым. Он наиболее гибок из всех типов коаксиальных кабелей, имеет толщину примерно 6 мм. Он может использоваться для соединения каждого компьютера с другими компьютерами в локальной сети с помощью T–коннектора, British Naval Connector (BNC)-коннектора и 50-Омных заглушек (terminator терминаторов). Используется в основном для сетей типа 10Base-2 Ethernet.

Эта конфигурация поддерживает передачу данных со скорость до 10 Мбит/с на максимальное расстояние до 185 м между повторителями.

Является более толстым и более дорогим коаксиальным кабелем. По конструкции он схож с предыдущим, но менее гибок. Используется как основа для сетей 10Base-5 Ethernet. Этот кабель имеет маркировку RG-8 или RG-11, приблизительно 12 мм в диаметре. Он используется в виде линейной шины. Для подключения к каждой сетевой плате используется специальный внешний трансивер AUI (Attachment unit interface) и «вампир» (ответвление), пронизывающее оболочку кабеля для получения доступа к проводу.

Имеет толстый центральный проводник, который обеспечивает надежную передачу данных на расстояние до 500 м на сегмент кабеля. Часто используется для создания соединительных магистралей. Скорость передачи данных до 10 Мбит/с.

2.1.3 Оптоволоконный кабель

Обеспечивают превосходную скорость передачи информации на большие расстояния. Они не восприимчивы к электромагнитному шуму и подслушиванию.

Он состоит из центрального стеклянного или пластикового проводника, окруженного другим слоем стеклянного или пластикового покрытия, и внешней защитной оболочки. Данные передаются по кабелю с помощью лазерного или светодиодного передатчика, который посылает однонаправленные световые импульсы через центральное стеклянное волокно. Стеклянное покрытие помогает поддерживать фокусировку света во внутреннем проводнике. На другом конце проводника сигнал принимается фотодиодным приемником, преобразующем световые сигналы в электрический сигнал.

Скорость передачи данных для оптоволоконного кабеля достигает от 100 Мбит/с до 2Гбит/с. Данные могут быть надежно переданы на расстояние до 2 км без повторителя.

Световые импульсы двигаются только в одном направлении, поэтому необходимо иметь два проводника: входящий и исходящий кабели.

Этот кабель сложен в установке, является самым дорогим типом кабеля.

2.2 Беспроводные технологии

Методы беспроводной передачи данных являются более удобной формой. Беспроводные технологии различаются по типам сигналов, частоте, расстоянию передачи.

Тремя главными типами беспроводной передачи данных являются: радиосвязь, связь в микроволновом диапазоне, инфракрасная связь.

2.2.1 Радиосвязь

Технологии радиосвязи пересылают данные на радиочастотах и практически не имеет ограничений на дальность. Используется для соединения локальных сетей на больших географических расстояниях.

Недостатки:

– радиопередача имеет высокую стоимость,

– подлежит государственному регулированию,

– крайне чувствительна к электронному или атмосферному влиянию,

– подвержена перехвату, поэтому требует шифрования.

2.2.2 Связь в микроволновом диапазоне

Поддерживает передачу данных в микроволновом диапазоне, использует высокие частоты и применяется как на коротких расстояниях, так и в глобальной коммуникациях.

Ограничение: передатчик и приемник должны быть в зоне прямой видимости друг друга.

Широко используется в глобальной передаче информации с помощью спутников и наземных спутниковых антенн.

2.2.3 Инфракрасная связь

Функционирует на высоких частотах, приближающихся к частотам видимого света. Могут быть использованы для установления двусторонней или широковещательной передачи данных на близкие расстояния. Обычно используют светодиоды для передачи инфракрасных волн приемнику.

Эти волны могут быть физически заблокированы и испытывают интерференцию с ярким светом, поэтому передача ограничена малыми расстояниями.

2.3 Параметры кабелей

При планировании сети или расширении существующей сети необходимо четко рассмотреть несколько вопросов, касающихся кабелей: стоимость, расстояние, скорость передачи данных, легкость установки, количество поддерживаемых узлов.

Сравнение типов кабелей по скорости передачи данных, стоимости кабелей, сложности установки, максимального расстояния передачи данных представлено в таблице 2.1.

Количество узлов на сегмент и узлов в сети при построении сетей с различным использованием кабелей представлено в таблице 2.2.

Таблица 2.1 – Сравнительная характеристика кабелей

Таблица 2.2 – Количество узлов в зависимости от типа сети

3 ОБМЕН ДАННЫХ В СЕТИ

3.1 Общие понятия. Протокол. Стек протоколов.

Главная цель, которая преследуется при соединении компьютеров в сеть – это возможность использования ресурсов каждого компьютера всеми пользователями сети. Для того, чтобы реализовать эту возможность, компьютеры, подсоединенные к сети, должны иметь необходимые для этого средства взаимодействия с другими компьютерами сети.

Задача разделения сетевых ресурсов включает в себя решение множества проблем – выбор способа адресации компьютеров и согласование электрических сигналов при установление электрической связи, обеспечение надежной передачи данных и обработка сообщений об ошибках, формирование отправляемых и интерпретация полученных сообщений, а также много других не менее важных задач.

Обычным подходом при решении сложной проблемы является ее разбиение на несколько частных проблем – подзадач. Для решения каждой подзадачи назначается некоторый модуль. При этом четко определяются функции каждого модуля и правила их взаимодействия.

Частным случаем декомпозиции задачи является многоуровневое представление, при котором все множество модулей, решающих подзадачи, разбивается на иерархически упорядоченные группы – уровни. Для каждого уровня определяется набор функций-запросов, с которыми к модулям данного уровня могут обращаться модули выше лежащего уровня для решения своих задач.

Такой набор функций, выполняемых данным уровнем для выше лежащего уровня, а также форматы сообщений, которыми обмениваются два соседних уровня в ходе своего взаимодействия, называется интерфейсом.

Правила взаимодействия двух машин могут быть описаны в виде набора процедур для каждого из уровней. Такие формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах, называются протоколами.

Согласованный набор протоколов разных уровней, достаточный для организации межсетевого взаимодействия, называется стеком протоколов .

При организации взаимодействия могут быть использованы два основных типа протоколов. В протоколах с установлением соединения (connection-oriented network service, CONS) перед обменом данными отправитель и получатель должны сначала установить логическое соединение, то есть договориться о параметрах процедуры обмена, которые будут действовать только в рамках данного соединения. После завершения диалога они должны разорвать это соединение. Когда устанавливается новое соединение, переговорная процедура выполняется заново.

Вторая группа протоколов - протоколы без предварительного установления соединения (connectionless network service, CLNS). Такие протоколы называются также дейтаграммными протоколами. Отправитель просто передает сообщение, когда оно готово.

3.2 Модель ISO/OSI

Из того, что протокол является соглашением, принятым двумя взаимодействующими объектами, в данном случае двумя работающими в сети компьютерами, совсем не следует, что он обязательно представляет собой стандарт. Но на практике при реализации сетей стремятся использовать стандартные протоколы. Это могут быть фирменные, национальные или международные стандарты.

Международная Организация по Стандартам (International Standards Organization, ISO) разработала модель, которая четко определяет различные уровни взаимодействия систем, дает им стандартные имена и указывает, какую работу должен делать каждый уровень. Эта модель называется моделью взаимодействия открытых систем (Open System Interconnection, OSI) или моделью ISO/OSI.

В модели OSI взаимодействие делится на семь уровней или слоев (рис.1). Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимодействия. Таким образом, проблема взаимодействия декомпозирована на 7 частных проблем, каждая из которых может быть решена независимо от других. Каждый уровень поддерживает интерфейсы с выше- и нижележащими уровнями.

Модель OSI описывает только системные средства взаимодействия, не касаясь приложений конечных пользователей. Приложения реализуют свои собственные протоколы взаимодействия, обращаясь к системным средствам. Следует иметь в виду, что приложение может взять на себя функции некоторых верхних уровней модели OSI, в таком случае, при необходимости межсетевого обмена оно обращается напрямую к системным средствам, выполняющим функции оставшихся нижних уровней модели OSI.

Приложение конечного пользователя может использовать системные средства взаимодействия не только для организации диалога с другим приложением, выполняющимся на другой машине, но и просто для получения услуг того или иного сетевого сервиса.

Итак, пусть приложение обращается с запросом к прикладному уровню, например к файловому сервису. На основании этого запроса программное обеспечение прикладного уровня формирует сообщение стандартного формата, в которое помещает служебную информацию (заголовок) и, возможно, передаваемые данные. Затем это сообщение направляется представительному уровню.

Представительный уровень добавляет к сообщению свой заголовок и передает результат вниз сеансовому уровню, который в свою очередь добавляет свой заголовок и т.д.

Наконец, сообщение достигает самого низкого, физического уровня, который действительно передает его по линиям связи.

Когда сообщение по сети поступает на другую машину, оно последовательно перемещается вверх с уровня на уровень. Каждый уровень анализирует, обрабатывает и удаляет заголовок своего уровня, выполняет соответствующие данному уровню функции и передает сообщение вышележащему уровню.

Кроме термина "сообщение" (message) существуют и другие названия, используемые сетевыми специалистами для обозначения единицы обмена данными. В стандартах ISO для протоколов любого уровня используется такой термин как "протокольный блок данных" - Protocol Data Unit (PDU). Кроме этого, часто используются названия кадр (frame), пакет (packet), дейтаграмма (datagram).

3.3 Функции уровней модели ISO/OSI

Физический уровень. Этот уровень имеет дело с передачей битов по физическим каналам, таким, например, как коаксиальный кабель, витая пара или оптоволоконный кабель. К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и другие. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, такие как требования к фронтам импульсов, уровням напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов. Кроме этого, здесь стандартизуются типы разъемов и назначение каждого контакта.

Функции физического уровня реализуются во всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом.

Канальный уровень. Одной из задач канального уровня является проверка доступности среды передачи. Другой задачей канального уровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, называемые кадрами (frames). Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра, чтобы отметить его, а также вычисляет контрольную сумму, суммируя все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра. Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.

В протоколах канального уровня, используемых в локальных сетях, заложена определенная структура связей между компьютерами и способы их адресации. Хотя канальный уровень и обеспечивает доставку кадра между любыми двумя узлами локальной сети, он это делает только в сети с совершенно определенной топологией связей, именно той топологией, для которой он был разработан. К таким типовым топологиям, поддерживаемым протоколами канального уровня локальных сетей, относятся общая шина, кольцо и звезда. Примерами протоколов канального уровня являются протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

Сетевой уровень. Этот уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей с различными принципами передачи информации между конечными узлами.

Сообщения сетевого уровня принято называть пакетами (packets). При организации доставки пакетов на сетевом уровне используется понятие "номер сети". В этом случае адрес получателя состоит из номера сети и номера компьютера в этой сети.

Для того, чтобы передать сообщение от отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач (hops) между сетями, каждый раз выбирая подходящий маршрут. Таким образом, маршрут представляет собой последовательность маршрутизаторов, через которые проходит пакет.

Проблема выбора наилучшего пути называется маршрутизацией и ее решение является главной задачей сетевого уровня. Эта проблема осложняется тем, что самый короткий путь не всегда самый лучший. Часто критерием при выборе маршрута является время передачи данных по этому маршруту, оно зависит от пропускной способности каналов связи и интенсивности трафика, которая может изменяться с течением времени.

На сетевом уровне определяется два вида протоколов. Первый вид относится к определению правил передачи пакетов с данными конечных узлов от узла к маршрутизатору и между маршрутизаторами. Именно эти протоколы обычно имеют в виду, когда говорят о протоколах сетевого уровня. К сетевому уровню относят и другой вид протоколов, называемых протоколами обмена маршрутной информацией. С помощью этих протоколов маршрутизаторы собирают информацию о топологии межсетевых соединений. Протоколы сетевого уровня реализуются программными модулями операционной системы, а также программными и аппаратными средствами маршрутизаторов.

Примерами протоколов сетевого уровня являются протокол межсетевого взаимодействия IP стека TCP/IP и протокол межсетевого обмена пакетами IPX стека Novell.

Транспортный уровень. На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Хотя некоторые приложения имеют собственные средства обработки ошибок, существуют и такие, которые предпочитают сразу иметь дело с надежным соединением. Работа транспортного уровня заключается в том, чтобы обеспечить приложениям или верхним уровням стека - прикладному и сеансовому - передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем.

Как правило, все протоколы, начиная с транспортного уровня и выше, реализуются программными средствами конечных узлов сети - компонентами их сетевых операционных систем. В качестве примера транспортных протоколов можно привести протоколы TCP и UDP стека TCP/IP и протокол SPX стека Novell.

Сеансовый уровень. Сеансовый уровень обеспечивает управление диалогом для того, чтобы фиксировать, какая из сторон является активной в настоящий момент, а также предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случае отказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, вместо того, чтобы начинать все с начала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется.

Уровень представления. Этот уровень обеспечивает гарантию того, что информация, передаваемая прикладным уровнем, будет понятна прикладному уровню в другой системе. При необходимости уровень представления выполняет преобразование форматов данных в некоторый общий формат представления, а на приеме, соответственно, выполняет обратное преобразование. Таким образом, прикладные уровни могут преодолеть, например, синтаксические различия в представлении данных. На этом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных сервисов. Примером протокола, работающего на уровне представления, является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.

Прикладной уровень. Прикладной уровень - это в действительности просто набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи сети получают доступ к разделяемым ресурсам, таким как файлы, принтеры или гипертекстовые Web-страницы, а также организуют свою совместную работу, например, с помощью протокола электронной почты. Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением (message).

Существует очень большое разнообразие протоколов прикладного уровня. Приведем в качестве примеров хотя бы несколько наиболее распространенных реализаций файловых сервисов: NCP в операционной системе Novell NetWare, SMB в Microsoft Windows NT, NFS, FTP и TFTP, входящие в стек TCP/IP.

3.4 Протоколы взаимодействия приложений и протоколы транспортной подсистемы

Функции всех уровней модели OSI могут быть отнесены к одной из двух групп: либо к функциям, зависящим от конкретной технической реализации сети, либо к функциям, ориентированным на работу с приложениями.

Три нижних уровня - физический, канальный и сетевой - являются сетезависимыми, то есть протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети, с используемым коммуникационным оборудованием.

Три верхних уровня - сеансовый, уровень представления и прикладной - ориентированы на приложения и мало зависят от технических особенностей построения сети. На протоколы этих уровней не влияют никакие изменения в топологии сети, замена оборудования или переход на другую сетевую технологию.

Транспортный уровень является промежуточным, он скрывает все детали функционирования нижних уровней от верхних уровней. Это позволяет разрабатывать приложения, независящие от технических средств, непосредственно занимающихся транспортировкой сообщений.

Рисунок 2 показывает уровни модели OSI, на которых работают различные элементы сети.

Компьютер, с установленной на нем сетевой ОС, взаимодействует с другим компьютером с помощью протоколов всех семи уровней. Это взаимодействие компьютеры осуществляют через различные коммуникационные устройства: концентраторы, модемы, мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, мультиплексоры. В зависимости от типа, коммуникационное устройство может работать либо только на физическом уровне (повторитель), либо на физическом и канальном (мост и коммутатор), либо на физическом, канальном и сетевом, иногда захватывая и транспортный уровень (маршрутизатор).

3.5 Функциональное соответствие видов коммуникационного оборудования уровням модели OSI

Лучшим способом для понимания отличий между сетевыми адаптерами, повторителями, мостами/коммутаторами и маршрутизаторами является рассмотрение их работы в терминах модели OSI. Соотношение между функциями этих устройств и уровнями модели OSI показано на рисунке 3.

Повторитель, который регенерирует сигналы, за счет чего позволяет увеличивать длину сети, работает на физическом уровне.

Сетевой адаптер работает на физическом и канальном уровнях. К физическому уровню относится та часть функций сетевого адаптера, которая связана с приемом и передачей сигналов по линии связи, а получение доступа к разделяемой среде передачи, распознавание МАС-адреса компьютера - это уже функция канального уровня.

Мосты выполняют большую часть своей работы на канальном уровне. Для них сеть представляется набором МАС-адресов устройств. Они извлекают эти адреса из заголовков, добавленных к пакетам на канальном уровне, и используют их во время обработки пакетов для принятия решения о том, на какой порт отправить тот или иной пакет. Мосты не имеют доступа к информации об адресах сетей, относящейся к более высокому уровню. Поэтому они ограничены в принятии решений о возможных путях или маршрутах перемещения пакетов по сети.

Маршрутизаторы работают на сетевом уровне модели OSI. Для маршрутизаторов сеть - это набор сетевых адресов устройств и множество сетевых путей. Маршрутизаторы анализируют все возможные пути между любыми двумя узлами сети и выбирают самый короткий из них. При выборе могут приниматься во внимание и другие факторы, например, состояние промежуточных узлов и линий связи, пропускная способность линий или стоимость передачи данных.

Для того, чтобы маршрутизатор мог выполнять возложенные на него функции ему должна быть доступна более развернутая информация о сети, нежели та, которая доступна мосту. В заголовке пакета сетевого уровня кроме сетевого адреса имеются данные, например, о критерии, который должен быть использован при выборе маршрута, о времени жизни пакета в сети, о том, какому протоколу верхнего уровня принадлежит пакет.

Благодаря использованию дополнительной информации, маршрутизатор может осуществлять больше операций с пакетами, чем мост/коммутатор. Поэтому программное обеспечение, необходимое для работы маршрутизатора, является более сложным.

На рисунке 3 показан еще один тип коммуникационных устройств - шлюз, который может работать на любом уровне модели OSI. Шлюз (gateway) - это устройство, выполняющее трансляцию протоколов. Шлюз размещается между взаимодействующими сетями и служит посредником, переводящим сообщения, поступающие из одной сети, в формат другой сети. Шлюз может быть реализован как чисто программными средствами, установленными на обычном компьютере, так и на базе специализированного компьютера. Трансляция одного стека протоколов в другой представляет собой сложную интеллектуальную задачу, требующую максимально полной информации о сети, поэтому шлюз использует заголовки всех транслируемых протоколов.

3.6 Спецификация IEEE 802

Примерно в то же время, когда появилась модель OSI, была опубликована спецификация IEEE 802, которая фактически расширяет сетевую модель OSI. Это расширение происходит на канальном и физическом уровнях, которые определяют как более чем один компьютер может получить доступ к сети, избежав конфликтов с другими компьютерами сети.

Этот стандарт детализирует эти уровни посредством разбиения канального уровня на 2 подуровня:

– Logical Link Control (LLC) – подуровень управления логической связью. Управляет связями между каналами данных и определяет использование точек логического интерфейса, называемых Services Access Point (Точки доступа у службам), которые другими компьютерами могут использоваться для передачи информации на верхние уровни модели OSI;

– Media Access Control (MAC) – подуровень управления доступом к устройствам. Предоставляет параллельный доступ для нескольких сетевых адаптеров на физическом уровне, имеет прямое взаимодействие с сетевой картой компьютера и отвечает за обеспечение безошибочной передачи данных между компьютерами в сети.

3.7 По стеку протоколов

Набор протоколов (или стек протоколов) представляет собой сочетание протоколов, которые совместно работают для обеспечения сетевого взаимодействия. Эти наборы протоколов обычно разбивают на три группы, соответствующие сетевой модели OSI:

– сетевые;

– транспортные;

– прикладные.

Сетевые протоколы предоставляют следующие услуги:

– адресацию и маршрутизацию информации;

– проверку на наличие ошибок;

– запрос повторной передачи;

– установление правил взаимодействия в конкретной сетевой среде.

Популярные сетевые протоколы:

– DDP (Delivery Datagram Protocol – Протокол доставки дейтаграмм). Протокол передачи данных Apple, используемый в AppleTalk.

– IP (Internet Protocol – Протокол Интернет). Часть набора протоколов TCP/IP, обеспечивающая адресную информацию и информацию о маршрутизации.

– IPX (Internetwork Packet eXchange – Межсетевой обмен пакетами) и NWLink. Протокол сетей Novell NetWare (и реализация этого протокола фирмой Microsoft), используемый для маршрутизации и направления пакетов.

– NetBEUI. Разработанный совместно IBM и Microsoft, этот протокол обеспечивает транспортные услуги для NetBIOS.

Транспортные протоколы отвечают за обеспечение надежной транспортировки данных между компьютерами.

Популярные транспортные протоколы:

– ATP (AppleTalk Transaction Protocol – Транзакционный протокол AppleTalk) и NBP (Name Binding Protocol – Протокол связывания имен). Сеансовый и транспортный протоколы AppleTalk.

– NetBIOS/NetBEUI. Первый – устанавливает соединение между компьютерами, а второй – предоставляет услуги передачи данных для этого соединения.

– SPX (Sequenced Packet exchange – Последовательный обмен пакетами) и NWLink. Ориентированный на соединения протокол Novell, используемый для обеспечения доставки данных (и реализация этого протокола фирмой Microsoft).

– TCP (Transmission Control Protocol – Протокол управления передачей). Часть набора протоколов TCP/IP, отвечающая за надежную доставку данных.

Прикладные протоколы, ответственные за взаимодействие приложений.

Популярные прикладные протоколы:

– AFP (AppleTalk File Protocol – Файловій протокол AppleTalk). Протокол удаленного управления файлами Macintosh.

– FTP (File Transfer Protocol – Протокол передачи данных). Еще один член набора протоколов TCP/IP, используемый для обеспечения услуг по передаче файлов.

– NCP (NetWare Core Protocol – Базовый протокол NetWare). Оболочка и редиректоры клиента Novell.

– SMTP (Simple Mail Transport Protocol – Простой протокол передачи почты). Член набора протоколов TCP/IP, отвечающий за передачу электронной почты.

– SNMP (Simple Network Management Protocol – Простой протокол управления сетью). Протокол TCP/IP, используемый для управления и наблюдения за сетевыми устройствами.

4 СЕТЕВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И ТОПОЛОГИИ

4.1 Сетевые компоненты

Существует множество сетевых устройств, которые можно использовать для создания, сегментирования и усовершенствования сети.

4.1.1 Сетевые карты

Сетевой адаптер (Network Interface Card, NIC ) - это периферийное устройство компьютера, непосредственно взаимодействующее со средой передачи данных, которая прямо или через другое коммуникационное оборудование связывает его с другими компьютерами. Это устройство решает задачи надежного обмена двоичными данными, представленными соответствующими электромагнитными сигналами, по внешним линиям связи. Как и любой контроллер компьютера, сетевой адаптер работает под управлением драйвера операционной системы.

В большинстве современных стандартов для локальных сетей предполагается, что между сетевыми адаптерами взаимодействующих компьютеров устанавливается специальное коммуникационное устройство (концентратор, мост, коммутатор или маршрутизатор), которое берет на себя некоторые функции по управлению потоком данных.

Сетевой адаптер обычно выполняет следующие функции:

– Оформление передаваемой информации в виде кадра определенного формата. Кадр включает несколько служебных полей, среди которых имеется адрес компьютера назначения и контрольная сумма кадра.

– Получение доступа к среде передачи данных . В локальных сетях в основном применяются разделяемые между группой компьютеров каналы связи (общая шина, кольцо), доступ к которым предоставляется по специальному алгоритму (наиболее часто применяются метод случайного доступа или метод с передачей маркера доступа по кольцу).

– Кодирование последовательности бит кадра последовательностью электрических сигналов при передаче данных и декодирование при их приеме. Кодирование должно обеспечить передачу исходной информацию по линиям связи с определенной полосой пропускания и определенным уровнем помех таким образом, чтобы принимающая сторона смогла распознать с высокой степенью вероятности посланную информацию.

– Преобразование информации из параллельной формы в последовательную и обратно. Эта операция связана с тем, что в вычислительных сетях информация передается в последовательной форме, бит за битом, а не побайтно, как внутри компьютера.

– Синхронизация битов, байтов и кадров. Для устойчивого приема передаваемой информации необходимо поддержание постоянного синхронизма приемника и передатчика информации.

Сетевые адаптеры различаются по типу и разрядности используемой в компьютере внутренней шины данных - ISA, EISA, PCI, MCA.

Сетевые адаптеры различаются также по типу принятой в сети сетевой технологии - Ethernet, Token Ring, FDDI и т.п. Как правило, конкретная модель сетевого адаптера работает по определенной сетевой технологии (например, Ethernet).

В связи с тем, что для каждой технологии сейчас имеется возможность использования различных сред передачи, сетевой адаптер может поддерживать как одну, так и одновременно несколько сред. В случае, когда сетевой адаптер поддерживает только одну среду передачи данных, а необходимо использовать другую, применяются трансиверы и конверторы.

Трансивер (приемопередатчик, transmitter+receiver) - это часть сетевого адаптера, его оконечное устройство, выходящее на кабель. В вариантах Ethernet"а оказалось удобным выпускать сетевые адаптеры с портом AUI, к которому можно присоединить трансивер для требуемой среды.

Вместо подбора подходящего трансивера можно использовать конвертор , который может согласовать выход приемопередатчика, предназначенного для одной среды, с другой средой передачи данных (например, выход на витую пару преобразуется в выход на коаксиальный кабель).

4.1.2 Повторители и усилители

Как говорилось ранее, сигнал при перемещении по сети, ослабевает. Чтобы предотвратить это ослабление, можно использовать повторители и (или) усилители, которые усиливают сигнал, проходящий через них.

Повторители (repeater) используются в сетях с цифровым сигналом для борьбы с затуханием (ослаблением) сигнала. Когда репитер получает ослабленный сигнал, он очищает этот сигнал, усиливает и посылает следующему сегменту.

Усилители (amplifier), хоть и имеют схожее назначение, используются для увеличения дальности передачи в сетях, использующих аналоговый сигнал. Это называется широкополосной передачей. Носитель делится на несколько каналов, так что разные частоты могут передаваться параллельно.

Обычно сетевая архитектура определяет максимальное количество повторителей, которые могут быть установлены в отдельной сети. Причиной этого является феномен, известный как «задержка распространения». Период, требуемый каждому повторителю для очистки и усиления сигнала, умноженный на число повторителей, может приводить к заметным задержкам передачи данных по сети.

4.1.3 Концентраторы

Концентратор (HUB) представляет собой сетевое устройство, действующее на физическом уровне сетевой модели OSI, служащее в качестве центральной точки соединения и связующей линии в сетевой конфигурации «звезда».

Существует три основных типа концентраторов:

– пассивные (passive);

– активные (active);

– интеллектуальные (intelligent).

Пассивные концентраторы не требуют электроэнергии и действуют как физическая точка соединения, ничего не добавляя к проходящему сигналу).

Активные требуют энергию, которую используют для восстановления и усиления сигнала.

Интеллектуальные концентраторы могут предоставлять такие сервисы, как переключение пакетов (packet switching) и перенаправление трафика (traffic riuting).

4.1.4 Мосты

Мост (bridge) представляет собой устройство, используемое для соединения сетевых сегментов. Мосты можно рассматривать как усовершенствование повторителей, так как они уменьшают загрузку сети: мосты считывают адрес сетевой карты (MAC address) компьютера-получателя из каждого входящего пакета данных и просматривают специальные таблицы, чтобы определить, что делать с пакетом.

Мост функционирует на канальном уровне сетевой модели OSI.

Мост функционирует как повторитель, он получает данные из любого сегмента, но он более разборчив, чем повторитель. Если получатель находится в том же физическом сегменте, что и мост, то мост знает, что пакет больше не нужен. Если получатель находится в другом сегменте, мост знает, что пакет надо переслать.

Эта обработка позволяет уменьшить загрузку сети, поскольку сегмент не будет получать сообщений, которые к нему не относятся.

Мосты могут соединять сегменты, которые используют разные типы носителей (10BaseT, 10Base2), а также с разными схемами доступа к носителю (Ethernet, Token Ring).

4.1.5 Маршрутизаторы

Маршрутизатор (router) представляет собой сетевое коммуникационное устройство, работающее на сетевом уровне сетевой модели, и может связывать два и более сетевых сегментов (или подсетей).

Он функционирует подобно мосту, но для фильтрации трафика он использует не адрес сетевой карты компьютера, а информацию о сетевом адресе, передаваемую в относящейся к сетевому уровню части пакета.

После получения этой информации маршрутизатор использует таблицу маршрутизации, чтобы определить, куда направить пакет.

Существует два типа маршрутизирующих устройств: статические и динамические. Первые используют статическую таблицу маршрутизации, которую должен создавать и обновлять сетевой администратор. Вторые – создают и обновляют свои таблицы сами.

Маршрутизаторы могут уменьшить загрузку сети, увеличить пропускную способность, а также повысить надежность доставки данных.

Маршрутизатором может быть как специальное электронное устройство, так и специализированный компьютер, подключенный к нескольким сетевым сегментам с помощью нескольких сетевых карт.

Он может связывать несколько небольших подсетей, использующих различные протоколы, если используемые протоколы поддерживают маршрутизацию. Маршрутизируемые протоколы обладают способностью перенаправлять пакеты данных в другие сетевые сегменты (TCP/IP, IPX/SPX). Не маршрутизируемый протокол – NetBEUI. Он не может работать за пределами своей собственной подсети.

4.1.6 Шлюзы

Шлюз (gateway) представляет собой метод осуществления связи между двумя и более сетевыми сегментами. Позволяет взаимодействовать несходным системам в сети (Intel и Macintosh).

Другой функцией шлюзов является преобразование протоколов. Шлюз может получить протокол IPX/SPX, направленный клиенту, использующему протокол TCP/IP, на удаленном сегменте. Шлюз преобразует исходный протокол в требуемый протокол получателя.

Шлюз функционирует на транспортном уровне сетевой модели.

4.2 Типы сетевой топологии

Под топологией сети понимается описание ее физического расположения, то есть то, как компьютеры соединены в сети друг с другом и с помощью каких устройств входят в физическую топологию.

Существует четыре основных топологии:

– Bus (шина);

– Ring (кольцо);

– Star (звезда);

– Mesh (ячейка).

Физическая топология шина, именуемая также линейной шиной, состоит из единственного кабеля, к которому присоединены все компьютеры сегмента (рис. 4.1).

Сообщения посылаются по линии всем подключенным станциям вне зависимости от того, кто является получателем. Каждый компьютер про­веряет каждый пакет в проводе, чтобы определить получателя пакета. Если пакет предназначен для другой станции, то компьютер отвергает его. Если пакет предназначен данному компьютеру, то он получит и обработает его.

Рисунок 4.1 – Топология «шина»

Главный кабель шины, известный как магистраль, имеет на обоих концах заглушки (терминаторы) для предотвращения отражения сигнала. Обычно в сетях с шинной топологией используется два типа носителя: толстый и тонкий Ethernet.

Недостатки:

– трудно изолировать неполадки станции или другого сетевого компонента;

– неполадки в магистральном кабеле могут привести к выходу из строя всей сети.

4.2.2 Кольцо

Топология Ring (кольцо) используется в основном в сетях Token Ring и FDDI (волоконно-оптических).

В физической топологии «кольцо» линии передачи данных фактически образуют логическое кольцо, к которому подключены все компьютеры сети (рис. 4.2).

Рисунок 4.2 – Топология «кольцо»

Доступ к носителю в кольце осуществляется посредством маркеров (token), которые пускаются по кругу от станции к станции, давая им возможность переслать пакет, если это нужно. Компьютер может посылать данные только тогда, когда владеет маркером.

Так как каждый компьютер при этой топологии является частью кольца, он имеет возможность пересылать любые полученные им пакеты данных, адресованные другой станции.

Недостатки:

– неполадки на одной станции могут привести к отказу всей сети;

– при переконфигурации любой части сети необходимо временно отключать всю сеть.

4.2.3 Звезда

В топологии Star (звезда) все компьютеры в сети соединены друг с другом с помощью центрального концентратора (рис. 4.3).

Все данные, которые посылает станция, направляются прямо на концентратор, который пересылает пакет в направлении получателя.

В этой топологии только один компьютер может посылать данные в конкретный момент времени. При одновременной попытке двух и более компьютеров переслать данные, все они получат отказ и будут вынуждены ждать случайный интервал времени, чтобы повторить попытку.

Эти сети лучше масштабируются, чем другие сети. Неполадки на одной станции не выводят из строя всю сеть. Наличие центрального концентратора облегчает добавление нового компьютера.

Недостатки:

– требует больше кабеля, чем остальные топологии;

– выход из строя концентратора выведет из строя весь сегмент сети.

Рисунок 4.3 – Топология «звезда»

Топология Mesh (ячейка) соединяет все компьютеры попарно (рис. 4.4).

Рисунок 4.4 – Топология «ячейка»

Сети Mesh используют значительно большее количество кабеля, чем другие топологии. Эти сети значительно труднее устанавливать. Но эти сети устойчивы к сбоям (способны работать при наличии повреждений).

4.2.5 Смешанные топологии

На практике существует множество комбинаций главных сетевых топологий. Рассмотрим основные из них.

Star Bus

Смешанная топология Star Bus (звезда на шине) объединяет топологии Шина и Звезда (рис. 4.5).

Топология Star Ring (звезда на кольце) известна также под названием Star-wired Ring, поскольку сам концентратор выполнен как кольцо.

Эта сеть идентична топологии «звезда», но на самом деле концентратор соединен проводами как логическое кольцо.

Также как и в физическом кольце, в этой сети посылаются маркеры для определения порядка передачи данных компьютерами.

Рисунок 4.5 – Топология «звезда на шине»

Hybrid Mesh

Поскольку реализация настоящей топологии Mesh в крупных сетях может быть дорогой, сеть топологии Hybrid Mesh может предоставить некоторые из существенных преимуществ настоящей сети Mesh.

В основном применяется для соединения серверов, хранящих критически важные данные (рис. 4.6).

Рисунок 4.6 – Топология «гибридная ячейка»

5 ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ ИНТЕРНЕТ

5.1 Теоретические основы Интернета

Ранние эксперименты по передаче и приему информации с помощью компьютеров начались еще в 50-х годах и имели лабораторный характер. Лишь в конце 60-х годов на средства Агентства Перспективных Разработок министерства обороны США была создана сеть национального масштаба . Она получила название ARPANET . Эта сеть связывала несколько крупных научных, исследовательских и образовательных центров. Ее основной задачей была координация групп коллективов, работающих над едиными научно-техническими проектами, а основным назначением стал обмен электронной почтой файлами с научной и проектно-конструкторской документацией.

Сеть ARPANET заработала в 1969 году. Немногочисленные узлы, входившие в нее в то время, были связаны выделенными линиями. Прием и передача информации обеспечивались программами, работающими на узловых компьютерах. Сеть посте­пенно расширялась за счет подключения новых узлов, а к началу 80-х годов на базе наиболее крупных узлов были созданы свои региональные сети, воссоздающие общую архитектуру ARPANET на более низком уровне (в региональном или локаль­ном масштабе).

По-настоящему рождением Интернета принято считать 1983 год. В этом году произошли революционные изменения в программном обеспечении компьютерной связи. Днем рождения Интернета в совре­менном понимании этого слова стала дата стандартизации протокола связи TCP/IP, лежащего в основе Всемирной сети по нынешний день.

TCP/IP - это не один сетевой протокол, а несколько протоколов, лежащих на разных уровнях сетевой модели OSI (это так называемый стек протоколов). Из них протокол TCP - протокол транспортного уровня. Он управляет тем, как происходит передача информации. Протокол IP- адресный. Он принадле­жит сетевому уровню и определяет, куда происходит передача.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УКРАИНЫ

"Киевский политехнический институт"

Кафедра математического моделирования экономических систем

Конспект лекций к изучению учебной дисциплины

«Компьютерные сети и телекоммуникации»

для отрасли знаний: 0306 "Менеджмент и администрирование"

направления подготовки: 6.030601 «Менеджмент»

канд. физ.-мат. наук,

доцент кафедры ММЭС

Рисцов И.К.

Лекция 1. Основы компьютерных сетей

1.1 Общие сведения

Компьютерная сеть -- это совокупность компьютеров, связанных каналами передачи данных.

Общая схема компьютерной сети показана на рис. 1.

Рис. 1.1 Общая схема компьютерной сети

Компьютерная сеть решает две основные технические задачи:

· обеспечивает быстрый обмен данными между компьютерами;

· обеспечивает коллективный доступ к ресурсам сети (принтеры, программы, данные).

Социально-экономическое значение компьютерных сетей состоит в том, что компьютерная сеть создает предпосылки для коллективной информационной работы.

Компьютерные сети условно делятся по территориальному признаку на локальные, региональные и глобальные сети.

Локальные сети соединяют абонентов одного или нескольких соседних зданий. Компьютеры в локальной сети соединяются общим высокоскоростным каналом связи. Обычно расстояние между абонентами локальной сети составляет не более 1 км., но может достигать и 10 км. при использовании радиоканалов.

Региональные сети объединяют абонентов одной области или страны. Часто региональные сети создаются отдельными ведомствами (налоговая инспекция, таможня, банки). Расстояния между абонентами здесь может достигать нескольких тысяч км.

Глобальная сеть объединяет пользователей по всему миру. В глобальной сети для связи используются все виды физических сред, начиная от телефонных линий и заканчивая спутниковыми каналами.

Размещено на http://allbest.ru

Рис. 1.2 Классификация сетей

Отметим, что сети разного уровня могут быть тесно связаны между собой, поскольку сети более высокого уровня строятся из сетей более низкого уровня. Например, локальная сеть может выступать в качестве узла региональной или глобальной сети. Все устройства, подключенные к сети, можно разделить на следующие функциональные группы.

Размещено на http://allbest.ru

Рис. 1.3 Аппаратное обеспечение компьютерной сети

Рабочая станция это персональный компьютер, подключенный к сети с помощью специализированных сетевых устройств, в качестве которых используется адаптеры и модемы. Сервер -- это, как правило, мощный компьютер в сети, предоставляющий пользователям определенные услуги (сервисы).

Каналы передачи данных или линии связи в настоящее время строятся на основе кабел ей (проводов) или на основе радио каналов (см. рис. 1.4).

Размещено на http://allbest.ru

Рис. 1.4 Типы каналов передачи данных

Кабель витой пары состоит из двух проводников, заключенных в пластиковую оболочку. Для уменьшения влияния помех в нее вставляется еще экранированная оболочка и тогда витая пара называется экранированной. Кабель витой пары уровня 3 может обеспечить скорость передачи данных до 10 Мегабит в секунду, а уровня 5 до 100 Мегабит в секунду. Достоинством витой пары является относительная дешевизна и технологичность монтажа, а недостатком - низкая помехоустойчивость и недостаточно высокая скорость передачи данных.

В волоконно-оптическом кабеле для передачи данных используются световые импульсы. Такой кабель не подвержен воздействию электромагнитных помех и может обеспечить скорость передачи до 10 Гбит в секунду. Таким образом, достоинством оптического кабеля является высокая помехоустойчивость и высокая скорость передачи данных, а недостатком - относительно высокая стоимость.

Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн и относятся к технологии беспроводной передачи данных. Спутниковую связь используется в основном в сети Интернет для связи между станциями, расположенными на очень больших расстояниях, и для обслуживания абонентов в самых труднодоступных точках мира. Пропускная способность спутниковых каналов довольно высокая и составляет несколько десятков Мбит/c.

Стандартом беспроводной связи для локальных сетей является в настоящее время технологияWi-Fi (Wireless Fidelity -- «беспроводная точность»). Эта технология позволяет подсоединить несколько компьютеров к одной точке доступа (беспроводной маршрутизатор). Скорость обмена данными может доходить до 50 Мбит/с.

Радиоканалы Bluetooth (в дословном переводе синий зуб )- это технология передачи данных на короткие расстояния (не более 10 м) и может быть использована для создания домашних компьютерных сетей. В настоящее время Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как карманные и обычные персональные компьютеры, мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры. Для этого используется надежная, недорогая, повсеместно доступная радиочастота для ближней связи. Скорость передачи данных здесь не превышает 1 Мбит/с.

К сетевым устройствам относятся: адаптеры, модемы, концентраторы (hub), коммутаторы (switch), маршрутизаторы (router).

Адаптеры и модемы служат для связи компьютера с каналами передачи данных. Адаптеры связывают компьютер с кабельными системами и радиоканалами (радио-адаптеры). Модемы (модулятор, демодулятор) используются для связи компьютера с традиционными сетями связи, такими как телефонные или телевизионные сети.

Концентратор это сетевое устройство, предназначенное для объединения нескольких компьютеров в общий сегмент сети. Концентратор, приняв пакет с одной линии, просто передает его на все остальные присоединенные к нему линии. Поэтому в каждый момент времени поддерживается обмен данными только между двумя станциями. В настоящее время концентраторы почти не выпускаются -- им на смену пришли коммутаторы, которые превосходят концентраторы по выполняемым функциям, а стоимость их не намного больше

Коммутатор -- устройство, предназначенное для соединения нескольких узлов компьютерной сети. В отличие от концентратора, который распространяет трафик от одного подключенного устройства ко всем остальным, коммутатор передаёт данные только непосредственно получателю, но может передавать и широковещательные пакеты всем узлам сети. Прямая передача пакетов адресату повышает производительность и безопасность сети, избавляя остальные сегменты сети от необходимости (и возможности) обрабатывать данные, которые им не предназначались.

Маршрутизатор -- это сетевое устройство, которое пересылает пакеты данных между различными узлами сети. Обычно маршрутизатор использует адрес получателя, указанный в пакетах данных, и определяет по таблице маршрутизации путь, по которому следует передать данные. Кроме того, маршрутизаторы часто исполняют роль аппаратных сетевых шлюзов, которые служат для соединения сетей разного уровня. В последнее время широкое распространение получили радио-маршрутизаторы (роутеры), которые используются в домашних условиях для связи нескольких компьютеров с глобальной сетью.

Лекция 2. Локальные компьютерные сети

2.1 Протоколы и эталонная модель

Для согласованной работы разных устройств в локальной сети необходимо иметь соглашение, которое обычно оформляется в виде промышленного стандарта (протокола). Взаимодействие устройств в вычислительной сети является сложным процессом, который требует решения многих проблем. Инженеры решили разделить их на отдельные подзадачи (уровни), решение каждой из которых представляет собой относительно простую задачу (принцип «разделяй и властвуй»).

Для описания взаимосвязей по сети устанавливаются правила или соглашения, которые называются протоколом .

Протокол это набор правил, который определяет формат сетевых сообщений и набор сетевых сервисов, которые предоставляются на каждом уровне.

Международная организация по стандартизации ISO разработала модель взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection,) схема которой приведена на рис. 2.1. В модели OSI можно выделить следующие уровни и протоколы:

1. Физический уровень . На физическом уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих биты информации по каналам связи. Функции физического уровня на компьютере выполняются сетевым адаптером.

2. Канальный уровень . На этом уровне определяется доступность канала связи, поскольку в каждый момент времени передачу данных может осуществлять только один компьютер. Кроме того, здесь обнаруживаются и корректируются ошибки. Обмен данными осуществляется определенными порциями, которые называются кадрами. Протоколы канального уровня реализуются сетевыми адаптерами и их драйверами.

3. Сетевой уровень . На этом уровне решаются вопросы доставки отдельного пакета данных до адресата. Каждый пакет снабжается адресом, как получателя, так и отправителя. Пакет может проходить по нескольким узлам сети, поэтому здесь возникает проблема выбора наилучшего маршрута.

4. Транспортный уровень . Здесь сообщение разбивается на части, которые называются пакетами. На этом уровне контролируются вопросы очередности доставки пакетов, относящихся к одному сообщению, и исправляются ошибки передачи (искажение или потеря пакетов). Протоколы транспортного уровня и выше реализуются программными средствами.

5. Прикладной уровень. На этом уровне обеспечивается доступ (интерфейс) пользователей к сетевым сервисам. К ним относятся сервисы электронной почты, гипертекста и другие сервисы для совместной работы. В качестве единицы информации на этом уровне используются сообщения.

Набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия в сети, называется стеком коммуникационных протоколов.

Рис. 2.1. Протоколы в модели OSI.

2.2 Топология сети и методы доступа

Локальные компьютерные сети строятся в основном на протоколах физического и канального уровней. В свою очередь протоколы канального уровня могут различаться топологией соединений и методами доступа .

Топология -- это геометрическая конфигурация соединений компьютеров в сети с помощью линий связи. Исторически использовались различные топологии соединений: (общая шина, «кольцо»; «звезда»).

Рис. 2.2. Топология типа «звезда».

В настоящее время в основном используется топология типа «звезда» (рис. 2.2). На основе базовых топологий с помощью сетевого оборудования создаются более сложные конфигурации сетей. В частности, с помощью «звезды» создаются древовидные структуры.

Для корректного использования общей среды передачи данных были разработаны специальные методы коллективного доступа к среде (Media Access Control). Обычно метод доступа позволяет использовать канал связи в каждый момент времени только одной паре компьютеров. На практике возможны ситуации, когда два компьютера одновременно пытаются передать свои порции данных, то есть возникает, так называемая, коллизия . Одна из основных задач метода доступа заключается в разрешении и устранении последствий подобных коллизий.

Метод доступа это набор правил, которые определяют очередность использование общей разделяемой среды передачи данных и устраняют последствия коллизий .

2 . 3 Стандарты семейства Ethernet

Наибольшее распространение в локальных сетях получил сетевой стандарт Ethernet, который регламентирует работу на физическом и канальном уровнях. Впоследствии на его основе был разработан международный стандарт IEEE 802.3, который описывает в настоящее время три подсемейства: Ethernet; Fast Ethernet; Gigabit Ethernet.

Собственно стандарт Ethernet имеет в настоящее время лишь историческое значение, поскольку он был ориентирован на скорость передачи данных до 10 Мбит/сек.

Стандарт Fast Ethernet (IEEE 802.3u) обеспечивает скорость передачи данных до 100 Мбит/сек, и основан на топологии типа «звезда»: Стандарт Gigabit Ethernet (IEEE 802.3z) обеспечивает скорость передачи данных до 1Гбит/сек, и рассчитан на витую пару пятой категории или волоконно-оптический кабель. Уже появился новый стандарт для 10-гигабитного Ethernet, который должен войти в следующую версию стандарта IEEE 802.3.

Все протоколы Ethernet в качестве метода доступа используется метод коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection), или CSMA/CD метод. Этот метод используется в сетях, где все компьютеры имеют непосредственный доступ к общей среде передачи данных и могут немедленно получить данные, которые посылаются любым компьютером.

2 . 4 Корпоративные сети

Корпоративная сеть объединяет компьютеры в рамках одного большого предприятия или корпорации. В англоязычной литературе этот вид сетей называется " enterprise - wide networks " (сети масштаба предприятия). Количество компьютеров в такой сети может измеряться сотнями, а количество серверов десятками.

Корпоративная сеть строится по уровням (иерархически). На первом уровне располагаются локальные сети рабочих групп , в которые объединяются сотрудники одного профиля (бухгалтерия, отдел кадров и т.д.). Рабочие группы объединяют обычно до 10 компьютеров, в которых все компьютеры считаются равноправными. Достоинством этой архитектуры является ее надежность, а недостатком трудности в управлении такой сетью. Как правило, в рабочую группу для удобства работы включается также файловый сервер и сетевой принтер. В качестве сетевого оборудования на этом уровне чаще всего используются концентраторы и коммутаторы.

На следующем уровне, который называется уровнем отделов , рабочие группы одного отдела или подразделения объединяются в один сегмент с помощью коммутатора. Сетевые сервисы, которые нужно предоставлять всем сотрудникам отдела, реализуются обычно на специально выделенном сервере. В этом случае на сервере устанавливается сетевая операционная система, которая позволяет вести учет всех пользователей с помощью учетных записей и управлять ресурсами сети. Таким образом, здесь сервер выступает и в качестве центрального устройства, предоставляющего информационные ресурсы, и как выделенный компьютер, который обычно имеет больше памяти, более мощные коммуникации и т.д.

На следующем уровне иерархии, который называется уровнем кампусов , небольшие локальные сети объединяются в одну большую сеть. Эта сеть может охватывать все здания, в которых располагается предприятие, и передавать данные на расстояния до нескольких километров. Иногда в этих сетях выделяют, так называемый хребет (backbone), или главную сеть, к которой подсоединяются остальные подсети. В качестве сетевого оборудования здесь используются коммутаторы и маршрутизаторы. Фрагмент корпоративной сети масштаба предприятия показан на следующем рисунке.

Рис. 3.1. Корпоративная сеть

Отметим, что в корпоративных сетях территориальный признак может не иметь никакого значения. Такие сети могут быть разбросаны по всему земному шару. В этом случае для соединения удаленных локальных сетей используются современные средства связи (спутниковые каналы). Большие корпорации имеют свои собственные выделенные линии связи, которые недоступны из глобальной сети Интернет.

Централизованное управление локальной сетью позволяет наращивать в ней число компьютеров до сотен и даже тысяч единиц. Но централизация и концентрация распределенных ресурсов имеет и очевидный недостаток, поскольку в сети появляется ненадежное (узкое) место. Выход из строя центрального сервера может привести к остановке всего предприятия, поскольку парализованной оказывается именно коллективная работа. Поэтому серверы делаются на порядок надежней, чем рабочие станции, а в особо важных случаях дублируются, и образуют, так называемые, кластеры .

Появление в сети выделенного сервера приводит к появлению «общей памяти», которую можно использовать для хранения результатов коллективной работы. Исторически первыми появились, так называемые файловые серверы , на которых результаты работы хранились в виде файлов. Однако скоро выяснилось, что находить нужную информацию среди огромного числа файлов довольно трудно.

Следующим существенным шагом на пути к обобществлению данных в компьютерных сетях стала архитектура клиент-сервер . Эта архитектура предполагает наличие общих баз данных , которые хранятся обычно на специально выделенных для этого серверах баз данных . При обращении к серверу баз данных клиент может не знать о местоположении интересующих его данных, поскольку запрос формулируется на специальным структурированном языке (SQL). Выигрыш по сравнению с файловыми серверами получается за счет уменьшения нагрузки на сеть со стороны клиента.

Еще одним достижением архитектуры клиент-сервер стал переход к работе с общими программами . В этом случае программа управления некоторым бизнес процессом, может работать только на сервере, а у клиента будет работать лишь небольшой модуль этой программы. Таким образом, появляется понятие сервера приложений , то есть сервера, на котором работают общие прикладные программы. Заметим, что один и тот же аппаратный сервер может выступать и как сервер баз данных и как сервер приложений.

На примере корпоративных сетей можно проследить процесс взаимного проникновения технологии локальных и глобальных сетей, которые привели к появлению интранет -технологии. Интранет сетью называют корпоративную сеть, которая работает по стандартным протоколам, используемым в сети Интернет. При этом доступ из глобальной сети в корпоративную сеть, как правило, защищен или полностью закрыт.

Лекция 3. Глобальная компьютерная сеть Интернет

Интернет это глобальная компьютерная сеть, которая связывает десятки миллионов абонентов более чем в 150 странах мира. Интернет в дословном переводе означает интерсеть , то есть сеть сетей , что в целом отражает ее суть.

Интернет можно рассматривать и как глобальное информационное пространство, которое ежемесячно растет на 7-10% процентов и как новый вид средства массовой информации, отличительной чертой которого является интерактивность . Таким образом, Интернет является и механизмом распространения информации, и средой взаимодействия между пользователями вне зависимости от их географического положения. В настоящее время влияние Интернета распространяется фактически на все человечество в целом.

3 .1 История сети Интернет

Первые исследования в области соединения удаленных компьютеров были проведены в начале 60-х годов. В 1965 году компьютер, находящийся в Массачусетском технологическом институте, был подключен к компьютеру в Калифорнии по телефонной линии. В 1969 году началась реализация проекта сети под названием ARPANET, и в нее были включены четыре удаленных компьютера.

Сначала для соединения компьютеров использовалась технология коммутации каналов , характерная для телефонных технологий. Суть ее состоит в том, что на время обмена информацией между абонентами должен существовать физический канал связи. В результате эксперимента выяснилось, что коммутация каналов не подходит для создания компьютерных сетей, и это потребовало применения новой технологии передачи данных -- коммутации пакетов .

При использовании этой технологии все передаваемые в сети сообщения разбиваются на небольшие части, которые называются пакетами . Каждый пакет снабжается заголовком, в котором указывается адрес назначения пакета. Маршрутизаторы, используя адрес, передают пакеты друг другу до тех пор, пока он не достигнет места назначения.

В 1971-72 были сформулированы основные принципы построения новой объединенной сети (Интернет):

· для добавления в Интернет новой подсети в самой сети не должно производиться никаких дополнительных изменений;

· пакеты в Интернете передаются на основе принципа коммутации пакетов, с негарантированной доставкой отдельных пакетов. Если пакет не достигает пункта назначения, то через короткое время он должен быть передан снова;

· для соединения подсетей используются специальные устройства -- маршрутизаторы, которые должны максимально упростить прохождение потока пакетов;

· Объединенная сеть не должна иметь централизованного управления.

Ключом к объединению подсетей стал новый протокол, поддерживающий межсетевое взаимодействие, который появилась в 1973 году, и был назван TCP (Transmission Control Protocol).

Протокол TCP хорошо работал при решении большинства сетевых задач, однако в некоторых случаях появлялись потери пакетов. Этот факт привел к разделению TCP на два протокола: IP для адресации и передачи отдельных пакетов, и TCP для разделения сообщений на пакеты, обеспечения целостности и восстановления потерянных пакетов. Объединенный протокол принято называть TCP/IP .

3 .2 Структура и принципы работы сети Интернет

В настоящее время основу сети Интернет составляют высокоскоростные магистральные сети. Независимые сети подключаются к магистральной сети через точки сетевого доступа NAP (Network Access Point). Независимые сети рассматриваются как автономные системы, то есть каждая из них имеет собственное административное управление и собственные протоколы маршрутизации.

Рис. 4.1. Структура сети Интернет

Обычно в качестве автономных систем выступают крупные, независимые, национальные сети. Примерами подобных сетей являются сеть EUNet, охватывающая страны центральной Европы, сеть RUNet, объединяющая подсети в России. Автономные сети могут образовывать компании, специализирующиеся на предоставлении услуг доступа в сеть Интернет, -- провайдеры. Такими провайдерами в Украине, например, являются компания Воля, Адамант, Lucky Net и др.

Важным параметром, определяющим качество работы в сети, является скорость доступа к сети, которая классифицируется в зависимости от пропускной способности физических каналов связи следующим образом:

· для модемного соединения, которое используют большинство пользователей Интернета, пропускная способность канала невелика -- от 20 до 60 Кбит/с;

· для выделенных телефонных линий и, используемых для подключения к сети Интернет небольших локальных компьютерных сетей, -- от 64 Кбит/с до 2 Мбит/с.;

· для спутниковых и оптоволоконных каналов связи, которые в основном используются для создания автономных сетей, - от 2 Мбит/с. и выше.

В сети Интернет используется семейство протоколов TCP/IP (рис. 4.2).

Рис. 4.2.

На канальном и физическом уровнях TCP/IP поддерживает многие из существующих стандартов, определяющих среду передачи данных. Это могут быть, например, технологии Ethernet и Token Ring для локальных компьютерных сетей или Х.25 и ISDN для организации крупных территориальных сетей.

Одним из основных протоколов этого семейства является межсетевой протокол IP. Поток данных на этом уровне разбивается на определенные части, которые называются IP -пакетами (дейтаграммами ). Протокол IP рассматривает каждый пакет как независимую единицу, не имеющую связи с другими пакетами, и обеспечивает его индивидуальную маршрутизацию. Протокол IP относится к типу протоколов без установления соединения, то есть -- никакой управляющей информации кроме той, что содержится в самом IP-пакете, по сети не передается. Кроме того, протокол IP не гарантирует надежной доставки пакета.

Протоколом TCP работает на транспортном уровне и определяет размеры пакета, параметры передачи, контроль целостности сообщения. Так как протокол IP не гарантирует надежную доставку сообщений, эту задачу решает протокол TCP. В отличие от протокола IP, протокол TCP устанавливает логическое соединение между взаимодействующими процессами. Перед передачей данных посылается запрос на начало сеанса передачи, получателем посылается подтверждение. Надежность протокола TCP заключается в том, что источник данных повторяет их посылку в том случае, если не получит за определенный промежуток времени от адресата подтверждения их успешного получения.

Прикладной уровень объединяет все сервисы, которые Интернет предоставляет пользователям. К наиболее важным прикладным протоколам относятся протокол передачи гипертекста HTTP, протокол передачи файлов FTP, протоколы для работы с электронной почтой: SMTP, POP, IMАР и MIME.

3.3 IP -адреса

Каждый компьютер, включенный в сеть Интернет, имеет уникальный IP -адрес, который состоит из четырех байтов и записывается в виде четырех десятичных чисел, разделенных точками, например:

194.85.120.66

IP-адрес состоит из двух логических частей: номера сети и номера узла в сети. Номер сети выдает специальное подразделение Интернета -- InterNIC (Internet Network Information Center) или его представители. Номер узла определяет администратор сети. В зависимости от того, какое количество байтов в IP-адресе выделяется для номера сети и номера узла, выделяют несколько классов IP-адресов.

Рис. 3.3. Структура IP-адреса

Если номер сети занимает один байт, а номер узла три байта, то такой адрес относится к классу А. Количество узлов в сети в этом классе может достигать 2 24 , или 16777216. Номер сети в этом классе меняется в диапазоне от 1.0.0.0 до 126.0.0.0.

Если под номер сети и номер узла отводится по два байта, то адрес принадлежит к классу В. Количество возможных узлов в сети класса В составляет 2 16 , или 65 536 узлов. Номер сети класса В меняется от 128.0.0.0 до 191.255.0.0.

Если под номер сети отводится три байта, то адрес принадлежит к классу С. Количество узлов в сети класса С ограничено 2 8 , или 256. Номер сети меняется от 192.0.1.0 до 223.255.255.0.

Например, в IP-адресе 194.85.120.66, 66 -- это номер узла в сети, а 194.85.120.0 это номер сети класса С.

3.4 Доменные имена

Человеку крайне неудобно использовать числовые IP-адреса, поэтому логичным представляется использование вместо IP-адресов символьные имена. В сети Интернет для этой цели используется система доменных имен (DNS Domain Name System), которая имеет иерархическую структуру. Младшая часть доменного имени соответствует конечному узлу сети. Составные части отделяются друг от друга точкой.

Например, mail . econ . pu . ru . У одного узла может быть несколько имен, но только один IP-адрес.

Совокупность имен, у которых несколько старших частей доменного имени совпадают, называется доменом. Например, имена mail . econ . pu . ru и www . econ . pu . ru принадлежат домену econ . pu . ru .

Самым главным является корневой домен. Далее следуют домены первого, второго и третьего уровней.

Корневой домен управляется InterNIC. Домены первого уровня назначаются для каждой страны, при этом принято использовать трехбуквенные и двухбуквенные аббревиатуры.

Так, например, для России домен первого уровня -- ru, для США -- us.

Кроме того, несколько имен доменов первого уровня закреплено для различных типов организаций:

· com -- коммерческие организации (например, ibm . com );

· edu -- образовательные организации (например, spb . edu )

· gov -- правительственные организации (например, loc . gov );

· org -- некоммерческие организации (например, w 3. org );

· net -- организации, поддерживающие сети (например, ukr . net );

Ниже приведены доменные имена некоторых стран:

	ch -- Швейцария	аu -- Австралия
fr -- Франция	se -- Швеция	hu -- Венгрия
са -- Канада	jp -- Япония	ru -- Россия
	hk -- Гонконг	ua -- Украина
de -- Н1меччина	mx -- Мексика	fi -- Ф1нлянд1я

Для каждого имени домена создается свой DNS -сервер, который хранит базу данных соответствий IP-адресов и доменных имен, расположенных в данном домене, а также содержит ссылки на DNS-серверы доменов нижнего уровня.

Таким образом, для того чтобы получить адрес компьютера по его доменному имени, приложению достаточно обратиться к DNS-серверу корневого домена, а тот, в свою очередь, перешлет запрос DNS-серверу домена нижнего уровня. Благодаря такой организации системы доменных имен нагрузка по разрешению имен равномерно распределяется среди DNS-серверов.

компьютерный информационный программный

Лекция 4. Основные сервисы в Интернет

К основным информационным сервисам в Internet, относятся следующие сервисы:

· гипертекстовая служба World Wide Web.

· электронная почта;

· FTP-архивы;

Все сервисы в Интернет работают по схеме клиент-сервер. Со стороны сервера все службы объединены в одну программу, которая называется Интернет - сервером , а со стороны клиента каждая служба представляется отдельной клиентской программой. Но в последнее время произошла унификация клиентских программ и одна программа - браузер, может теперь оказывать все виды информационных услуг (почта, передача файлов, чаты и т.д.).

4 .1 Электронная почта

Система электронной почты (e-mail) позволяет доставить сообщение на любой компьютер, включенный в сеть Интернет. Сообщение может содержать текст, а к сообщению может быть присоединен файл любого формата (графику, музыку и т. д.)

Все пользователи электронной почты имеют уникальные адреса. В Интернете принята система адресов, которая базируется на доменном адресе машины, подключенной к сети.

Адрес пользователя состоит из двух частей, разделенных символом «@»: <имя>@<доменное_имя>. Например, Jones @ Registry . org , где Jones -- это имя пользователя, а Registry.org -- доменное имя почтового сервера.

В качестве почтового клиента в ОС Windows предусмотрены две программы MS Outlook Express и MS Outlook. Первая из них является чистым почтовым клиентом, а вторая совмещает функции персонального организатора информации.

В последнее время появилась, так называемая Web-ориентированная почта, когда работа с почтовым сервером осуществляется через браузер. Но пока рано ставить знак равенства между «настоящей» почтой и Web-ориентированной, поскольку последняя налагает довольно жесткие ограничения, как на объем хранимой информации, так и на время хранения. Кроме того, с точки зрения конфиденциальности личную корреспонденцию лучше хранить на своем компьютере, а не на сервере.

Кроме того, появилась, так называемая мгновенная почта (Интернет - пейджер) и голосовая почта (Skype), когда обмен сообщениями происходит в реальном времени.

Клиентами мгновенной почты являются программы Microsoft MSN Messenger, популярная израильская программа ISQ и другие. Популярные в последнее время социальные сети (Facebook) можно рассматривать как разновидность мгновенной почты, когда общение происходит в целом коллективе собеседников.

4 . 2 Гипертекстовая служба World Wide Web

Служба World Wide Web (Всемирная паутина) является в настоящее время самой популярной в сети Интернет. Ее также сокращенно называют WWW, W3 или просто Web. Идея создания службы WWW заключалась в том, чтобы применить гипертекстовую модель к информационным ресурсам, расположенным в сети. Гипертекстовый документ может содержать текст, графику, звук, видео, а также гиперссылки, которые обращаются напрямую к сетевым информационным ресурсам.

В службе WWW можно выделить следующие три основные компоненты:

· язык разметки гипертекстовых документов HTML (Hyper Text Markup Language);

· универсальный способ адресации ресурсов в сети URL (Universal Resource Locator);

· протокол обмена гипертекстовой информацией HTTP (HyperText Transfer Protocol).

Позже к ним добавились еще две компоненты:

· универсальный интерфейс шлюзов CGI (Common Gateway Interface) для программирования со стороны сервера;

· язык программирования JavaScript для программирования со стороны клиента, который позволяет вносить программный код внутрь HTML документов.

Программой со стороны клиента для службы WWW является браузер (обозреватель), который обеспечивает доступ практически ко всем информационным ресурсам сети с помощью интерпретации языка HTML.

К числу наиболее распространенных браузеров относится Microsoft Internet Explorer, Opera, Mozilla и другие. Рассмотрим кратко основные компоненты службы WWW.

4.3 Язык гипертекстовой разметки документов HTML

Большая часть документов в службе WWW хранится в формате HTML. Язык HTML представляет собой набор команд, в соответствии с которыми браузер отображает содержимое документа, но сами команды HTML не отображаются. В языке HTML реализован механизм гипертекстовых ссылок, который обеспечивает связь одного документа с другими. Эти документы могут находиться на том же сервере, что и страница, с которой на них делается ссылка, а могут быть размещены на другом сервере.

Команды в тексте HTML-документа называются тегами (дескрипторами). HTML - тег может содержать список атрибутов. Текст тега заключается в угловые скобки (< и >).

4.3 Универсальный адрес ресурсов URL

Для того чтобы получить информацию из Интернета, необходимо знать адрес, по которому она расположена. Универсальный адрес ресурса (URL) -- это адрес в системе WWW, с помощью которого однозначно определяется любой документ.

В общем случае универсальный адрес ресурса имеет следующий формат:

протокол://компьютер/путь.

Другими словами универсальный адрес ресурса можно описать следующей формулой:

URL = внешний путь (доменное имя) + внутренний путь.

Основным протоколом в системе World Wide Web является протокол HTTP -- протокол передачи гипертекста, поэтому большая часть адресов начинается следующим образом: http://

Но могут быть использованы и другие протоколы передачи данных, например протокол передачи файлов -- FTP. Тогда на первое место в универсальном адресе ресурса ставится название используемого протокола, например, ftp://

Компьютер -- это адрес сервера, с которым необходимо установить соединение. Может использоваться как IP-адрес, так и имя сервера в доменной системе имен. Например: http://www.econ.pu.ru или ftp://194.85.120.66. Адреса большей части серверов в системе World Wide Web начинаются с префикса www. Этот префикс используется просто как удобное обозначение того, что на данном компьютере запущен Web-сервер.

Путь представляет собой точное указание месторасположения документа на Web-сервере. Это может быть название директории и файла, как в следующем примере:

http://www.econ.pu.ru/info/history/jubilee.htm.

Если ввести в строке «адрес» браузера данный адрес, браузер установит связь с компьютером www.econ.pu.ru по протоколу HTTP и запросит у него документ с названием jubilee.htm из каталога /info/history.

Последняя часть универсального адреса ресурса может включать дополнительную информацию, которую обычно используют для того, чтобы передать Web-серверу параметры запроса пользователя в интерактивных страницах, а также путь и имя той программы на сервере, которая этот запрос будет обрабатывать. Например:

http://www.econ.pu.ru/sf/cgi-bin/main.bat?object=teachers&id=1

Получив такой запрос, Web-сервер попытается найти программу main.bat в каталоге /sf/cgi-bin, запустить ее и передать ей параметры object и id с соответствующими значениями.

В современных версиях браузеров нет необходимости указывать имя протокола в начале каждого адреса ресурса. Если имя протокола не указано, то браузер попытается самостоятельно определить, какой протокол необходимо использовать. Если не указано имя файла, а только каталог, в котором он должен находиться, то пользователю будет передан файл, который администратор Web-сервера определил как файл, передаваемый по умолчанию. Обычно таковым является файл с названием index.htm (index.html) или default.htm (default.html). Если в каталоге нет файла, передаваемого по умолчанию, то будет выдано сообщение об ошибке.

4.4

Протокол передачи гипертекста (HTTP) -- это стандартный протокол для передачи документов между серверами и браузерами в службе WWW. Протокол HTTP позволяет установить соединение между клиентом и сервером, причем соединение сохраняется только на время обработки сервером запросов клиента.

Запрос клиента и ответ сервера образуют так называемую транзакцию. Обмен данными по протоколу HTTP происходит следующим образом.

Клиент устанавливает соединение с сервером по указанному номеру порта. Если в качестве клиента выступает браузер, то номер порта указывается в URL-запросе. Если номер не указан, то по умолчанию используется порт 80. Затем клиент посылает запрос на документ, указывая HTTP-команду, адрес документа и номер версии HTTP.

Например:

GET / index . html НТТР/1.0

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Монтаж и прокладывание локальной сети 10 Base T. Общая схема подключений. Сферы применение компьютерных сетей. Протоколы передачи информации. Используемые в сети топологии. Способы передачи данных. Характеристика основного программного обеспечения.

курсовая работа , добавлен 25.04.2015


Сущность и классификация компьютерных сетей по различным признакам. Топология сети - схема соединения компьютеров в локальные сети. Региональные и корпоративные компьютерные сети. Сети Интернет, понятие WWW и унифицированный указатель ресурса URL.

презентация , добавлен 26.10.2011


Назначение локальных сетей как комплекса оборудования и программного обеспечения, их технические средства, топология. Организация передачи данных в сети. История развития глобальных сетей, появление Интернета. Программно-техническая организация Интернета.

реферат , добавлен 22.06.2014


Всемирная система объединенных компьютерных сетей, построенная на использовании протокола IP и маршрутизации пакетов данных. Основные протоколы используемые в работе Интернет. Первый в мире веб-браузер. Общее развитие электронной почты, ее шифрование.

реферат , добавлен 22.10.2012


Достоинства компьютерных сетей. Основы построения и функционирования компьютерных сетей. Подбор сетевого оборудования. Уровни модели OSI. Базовые сетевые технологии. Осуществление интерактивной связи. Протоколы сеансового уровня. Среда передачи данных.

курсовая работа , добавлен 20.11.2012


Классификация компьютерных сетей. Назначение компьютерной сети. Основные виды вычислительных сетей. Локальная и глобальная вычислительные сети. Способы построения сетей. Одноранговые сети. Проводные и беспроводные каналы. Протоколы передачи данных.

курсовая работа , добавлен 18.10.2008


Виды компьютерных сетей. Характеристики каналов связи. Типы связи: электрические кабеля, телефонная линия и оптоволоконный кабель. Наиболее распространены сейчас модемы, их виды. Виды каналов связи: сетевые адаптеры и протоколы. Одноранговые сети.

презентация , добавлен 01.10.2010


Распространенные сетевые протоколы и стандарты, применяемые в современных компьютерных сетях. Классификация сетей по определенным признакам. Модели сетевого взаимодействия, технологии и протоколы передачи данных. Вопросы технической реализации сети.

реферат , добавлен 07.02.2011


Классификация компьютерных сетей в технологическом аспекте. Устройство и принцип работы локальных и глобальных сетей. Сети с коммутацией каналов, сети операторов связи. Топологии компьютерных сетей: шина, звезда. Их основные преимущества и недостатки.

реферат , добавлен 21.10.2013


Функции компьютерных сетей (хранение и обработка данных, доступ пользователей к данным и их передача). Основные показатели качества локальных сетей. Классификация компьютерных сетей, их главные компоненты. Топология сети, характеристика оборудования.

Обмен информацией при помощи компьютерных сетей называется компьютерной телекоммуникацией (КТ). Она отличается от передачи по почте, телеграфу, с помощью радиосвязи тем, что в процессе передачи осуществляется обработка и создание информации. КТ дает возможность создания информационных систем коллективного пользования, осуществляющих обмен информацией как между несколькими ЭВМ, пользователем и удаленной ЭВМ, так и между пользователями через посредство ЭВМ.

КТ реализуется в локальных вычислительных сетях (ЛВС) на уровне предприятия, организации, на региональном (территориальном) уровне (корпоративные, городские сети и т. п.) и в глобальном масштабе на национальном и международном уровне.

Компьютерные телекоммуникации - это линии непосредственной связи ЭВМ, разнообразные коммуникационные системы и оборудование связи: телефонной, радиосвязи, оптико-волоконной и космической (спутниковой) . КТ дает возможность оперативно обмениваться информацией, включая возможность работы в режиме реального времени.

Связь может быть установлена между двумя автономными ПК и с удаленным абонентом - другим ПК или факсом (модемная связь). Для первого вида связи ПО поддерживает файловый обмен между ПК по кабелю через последовательные порты. Для поддержки модемной связи ПК требуется более сложное ПО, однако возможности такой связи значительно выше - по одной и той же телефонной линии одновременно передается речевая информация и с большой скоростью цифровая (ISDN-технология).

Компьютерные (вычислительные, информационные) сети на основе КТ и ПК массового распространения дают возможность пользователям ПК, подключенным к линиям связи и имеющим необходимые устройства (модем, факс-модем, сетевую карту) и телекоммуникационное ПО, посылать сообщения по электронной почте, участвовать в телеконференциях, производить банковские и торговые операции, получать информацию из банков, баз данных и знаний и т. п.

Первоначально КС имели последовательную, кольцевую (1970-е гг.), звездообразную или магистральную структуру (топологию) связей абонентов. Например, КС ETHERNET фирмы Xerox имела магистральную структуру, имеющую двунаправленную линию связи.

Региональная сеть образуется путем связывания локальных КС в единую сеть той или иной топологии. В свою очередь объединение региональных сетей дает сеть глобальную. Соединение КС осуществляется при помощи специальных устройств, мощных ЭВМ или ПК и сложных технических систем - телефонных сетей, спутниковых и волоконно-оптических и других систем связи. Одинаковые сети связываются при помощи моста - это простейшая связь. Связь сетей на основе шлюза осуществляется при необходимости преобразования адресов получателей и переформатирования данных. Связь КС через ретранслятор реализует накопление данных.

Связь КС с ПК производится через через выделенные и беспроводная линии. Офисы, отели, другие учреждения и частные дома оборудуются ЛВС для подключения к глобальной сети из любой комнаты.

Передача данных в КС производится на основе двух методов - коммутации каналов и коммутации пакетов. Коммутация каналов осуществляется на время сеанса связи (пример - телефонная связь). Линия связи остается занятой все время передачи сообщения. Данные передаются небольшими кадрами с проверкой ошибок в каждом кадре. Существуют КС с коммутацией сообщений, блокирующая не весь путь передачи, как при коммутации каналов, а только часть между ближайшими ретрансляторами.

Коммутация каналов применяется в случае требования высокой надежности, высокой помехозащищенности и конфиденциальности связи (например, между правительственными учреждениями, главами государств, в военной сфере и т. п.).

При коммутации пакетов сообщения разбиваются на пакеты фиксированной длины (128 байтов и др.), снабжаются маркерами с адресами отправителя и получателя и номером пакета, и отправляются по сети как независимые сообщения. Накопленные в буфере узла связи пакеты, принадлежащие различным сообщениям, передаются на соседний узел связи. В пункте назначения интерфейсный процессор объединяет пакеты в единое сообщение и выдает адресату.

Метод коммутации пакетов и передачи их по разным маршрутам повышает надежность и сокращает время передачи сообщений, обеспечивая высшую пропускную способность, в частности, коротких сообщений, что эффективно поддерживает диалоговый режим реального времени, пользующийся популярностью в современном мире.

В начальный период создания КС (1970-е гг.) их различия затрудняли объединение в глобальные сети. Но в результате развития КС сформировался иерархический подход к организации сетей, воплощенный в стандартной модели связи открытых систем (OSI-архитектуре) Международной организации стандартов (МОС).

Раздел “Компьютерные телекоммуникации” ориентирован на базовый уровень, рекомендованный школьной программой, но легко перерастает в один или два элективных курса (“Компьютерные сети”, “Сайтостроение”) при привлечении дополнительного материала и расширении набора практикумов и проектов. Эти расширения содержатся в указанном выше учебнике “Выходим в Интернет”.

Компьютерные телекоммуникации применяются в различных сферах жизни современного общества: бизнесе, финансах, банковском деле, средствах массовой информации.

Телекоммуникации - это в широком смысле слова средства дистанционной передачи информации, такие как радио, телевидение, телефон, телеграф, телетайп, телекс, телефакс, а так же появившиеся сравнительно недавно компьютерные телекоммуникации.

Компьютерные телекоммуникации или телекоммуникации в узком смысле - это средства дистанционной передачи информации между компьютерами с использованием различных каналов связи.

В основе компьютерных телекоммуникаций находятся три основных элемента: компьютер, модем, телефонная сеть.

Предавать данные напрямую из одного компьютера на другой по телефонным линиям нельзя, так как компьютер использует цифровые сигналы, а телефонные линии - аналоговые. Преобразование цифровых сигналов в аналоговые называется модуляцией, а обратный процесс - демодуляцией. Выполет такое преобразование модем.

Модемы выпускаются двух видов: встроенные в компьютер и внешние. Наиболее известные фирмы, выпускающие высококачественные модемы: Hayes Microcomputer Products, US Robotics, Multech, Paradyne.

Характеристики модема:

1. Скорость передачи данных отражает количество бит, передаваемых в секунду. Наиболее распространены модем со скоростью 1200, 2400 и 9600 бит/сек.. Максимальная скорость примерно 3800бит/сек. Очевидно, чем выше скорость, тем больший объем информации в единицу времени можно передать. С другой стороны, не все высокоскоростные модемы выдерживают устаревшее телефонное оборудование в нашей стране. А кроме того, чем выше скорость передачи данных, тем больше вероятность появления ошибок в данных. Поэтому модем должен поддерживать стандартный протокол коррекции ошибок MNP. В настоящее время существует 10 классов протокола. Начиная с класса 5, протокол не только позволяет корректировать ошибки, но и сжимать данные. Протоколы MNP встраиваются в модем и запускаются автоматически.

2. Модем должен быть Hayes- совместимым, т.е. выполнять определенный стандартный набор команд, разработанных фирмой Hayes Microcomputer Products. Большинство - команд для таких модемов начинаются с букв АТ.

Модемы работают в дуплексном или полудуплексном режиме передачи данных. При дуплексном режиме данные через модем передаются в обоих направлениях. При полудуплексном режиме данные передаются в каждый момент времени в одном направлении. Эта схема удобна, когда нужна односторонняя передача данных (факсы, пересылка файлов), но не подходит для интерактивного доступа (как например, в BBS).

Помимо своего основного назначения модем выполняет многие другие функции. Например, он может автоматически дозваниваться до абонента, отвечать на телефонный звонок или сообщать о состоянии телефонной линии в данный момент. Все эти функции модем выполняет под управлением компьютера.

При объединении нескольких коммуникационных систем образуется телеком- муникационная компьютерная сеть . Большая часть компьютеров, включенных в сеть, выполняет функции абонентских пунктов.

Абонентский пункт - это рабочее место пользователя, который имея компьютер, периферийное оборудование, модем, телефон, может подключится к какой- либо сети и получает или передает информацию.

Для того, чтобы компьютерные системы составляли единое целое, а информация по сети передавалась круглосуточно, в сети существуют компьютерные узлы связи, которые называются хост- компьютерами (Host-хозяин) Хост- компьютеры с модемами постоянно подключены к телефонной сети и через них связываются все абоненты.

Большая часть существующих сетей - это малые компьютерные сети, которые имеют всего один хост- компьютер.

Следующим типом сетей являются глобальные сети, объединяющие большие узловые компьютеры. Передача данных между такими компьютерами осуществляется через спутники или по выделенным каналам. Самая известная глобальная сеть Internet. Отечественные сети – Релком, Гласнет, Рико.

После подключения сети зарегистрированному пользователю предоставляются разнообразные услуги, среди которых главными являются:

компьютерная межперсональная телекоммуникация (обмен сообщениями, электронные бюллетени новостей, телеконференции и т.д.);

доступ к удаленным БД.

Всю совокупность систем компьютерных коммуникаций и потоков информации разной природы, циркулирующих в мировых сетях называют киберпространством.

Создаваемые на экране компьютера с помощью компьютерной технологии образы реальных объектов и процессов разнообразной природы - людей, музыкальных инструментов, приборов, станков, художественных произведений и т.п. называют виртуальной реальностью Разумеется это не «фотографии» объектов (пусть даже движущиеся, как в кино), с которыми вы не имеете никакого контакта, а вполне осязаемые предметы. С ними можно работать как с реальной вещью (например, настраивать и играть на пианино), проводить исследования и испытания.

Таким образом, киберпространство и виртуальная реальность, которые постепенно входят в нашу жизнь, приобщают нас к информационным ресурсам всего человечества, расширяют наш кругозор и меняют сам образ жизни.