Контрольные вопросы:

1. Понятие сети. Назовите возможности сети.

2. В каком году появилось первая сеть, как она называлась и где?

3. Назовите основные компоненты сети.

4. Перечислите показатели компьютерных сетей.

5. Охарактеризуйте уровни эталонной модели взаимодействия открытых систем.

6. Дать определения понятиям «протокол», «интерфейс», «прозрачность», «сетевая операционная система».

7. Какие компоненты включает техническое обеспечение компьютерных сетей? Охарактеризуйте их.

8. Назовите типы сетей.

9. Приведите классификацию сетей.

10. Опишите преимущества локально-вычислительных сетей.

11. Дайте характеристику основным аппаратным компонентам ЛВС.

12. Чем отличаются друг от друга модели «файл-сервер» и «клиент-сервер»?

13. Охарактеризуйте кабели, применяемые в большинстве сетей.

14. Какие технологии используются для передачи по кабелю кодированных сигналов?

15. Что такое трансивер? Для чего он предназначен?

16. Назовите преимущества и виды беспроводных сетей.

17. Опишите методы доступа в ЛВС

18. Дать понятие телекоммуникационной системе.

19. Перечислите типы телекоммуникационных систем.

20. Охарактеризуйте сети подвижной связи.

Тема 9. Сеть Internet

9.1. Теоретические основы Internet

Тип сетей, который обеспечивает связь достаточно удаленных друг от друга компьютеров, получил название глобальные. Глобальные сети имеют, как правило, увеличенные географические размеры. Они могут объединять как отдельные компьютеры, так и отдельные локальные сети, в т.ч. и использующие разные протоколы.

Появление персональных компьютеров оказало огромное влияние на глобальные сети, вызвав их значительный количественный и качественный рост. Большая часть этого прироста обеспечивается за счет пользователей, имеющих компьютер и модем.

Модем - это устройство связи между компьютером и телефонной линией, предназначенное для автоматического преобразования цифровых электрических сигналов в аналоговые и обратно. Это связано с тем, что компьютер работает только с цифровыми сигналами, а телефонные линии - с аналоговыми.

Процесс преобразования цифрового сигнала в аналоговый называется модуляцией, а процесс обратного преобразования - демодуляцией.

Современные глобальные компьютерные сети объединяют в себе все достоинства существующих средств связи и обеспечивают высокую скорость и надежность передачи больших массивов различной информации. Создано множество компьютерных сетей для научных и образовательных целей, для бизнеса, финансово-экономической деятельности, реализации совместных научно-технических проектов и многих других применений.

Конкурентоспособная экономика базируется на системе финансовых организаций, способных предоставить услуги всем потенциальным клиентам. Без использования вычислительной техники, новейших информационных технологий и систем электронной передачи финансовой информации создать систему финансовых учреждений, отвечающих современным требованиям, невозможно. Подобные учреждения являются одними из самых крупных потребителей как программно - аппаратных комплексов, так и коммуникационных средств передачи информации в электронной форме. Глобальные сети, связывающие отдельные автоматизированные комплексы организаций, позволяют проводить расчеты на национальном и международном уровне.

В общем случае глобальная сеть включает подсеть связи, к которой подключены компьютеры и терминалы (только ввод и отображение данных). Допускается подключение компьютеров, объединенных в локальные сети (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Структура глобальной сети.

Подсеть связи состоит из каналов передачи и коммуникационных узлов. Компьютеры, за которыми работают пользователи - клиенты, - это рабочие станции; компьютеры, являющиеся источниками ресурсов сети, предоставляемых пользователям - серверы. Серверы подключаются к глобальным сетям чаще всего через поставщиков услуг доступа к сети - провайдеров.

Коммуникационные узлы подсети связи предназначены для быстрой передачи информации по сети, для выбора оптимального маршрута передачи информации, для коммутации пакетов передаваемой информации. Коммуникационный узел - это либо некоторое аппаратное устройство, либо компьютер, выполняющий заданные функции с помощью соответствующего программного обеспечения. Эти узлы обеспечивают эффективность функционирования сети связи с узлом. Рассмотренная структура сети называется узловой и используется в глобальных сетях.

Глобальная компьютерная сеть (WAN) предназначена для информационного обеспечения предприятия, имеющего территориально распределенные подразделения (например, филиалы банков, пункты обмена валют и т.п.), и является корпоративной территориальной сетью. Она служит для передачи данных абонентов любых типов, которые есть на пред­приятии и нуждаются в удаленном обмене информацией. Для этого глобальная сеть должна предоставлять комплекс следующих услуг: передачу пакетов локальных сетей, передачу пакетов мини-компьютеров и мейнфреймов, обмен факсами, передачу трафика офисных АТС, выход в городские, междугородные и международные телефонные сети, обмен видеоизображениями для организации видеоконференций, передачу трафика кассовых аппаратов, банкоматов и т.п.

Территориальные сети, используемые для построения корпора­тивной сети, подразделяются на две большие категории:

— магистральные сети;

— сети доступа.

Магистральные территориальные сети (backbone wide-area net­works) используются для образования одноранговых связей между крупными локальными сетями, принадлежащими большим подразделе­ниям предприятия.

Под сетями доступа понимаются территориальные сети, необ­ходимые для связи небольших локальных сетей и отдельных удаленных компьютеров с центральной локальной сетью предприятия.

Организация удаленного доступа сотрудников предприятия по­средством сетей доступа перешла в разряд стратегически важных во­просов только в последнее время. Быстрый доступ к корпоративной информации из любой географической точки определяет для многих видов деятельности предприятия качество принятия решений его со­трудниками. Важность этого фактора растет с увеличением числа сотрудников, работающих на дому (telecommuters), часто находящихся в командировках, и с ростом количества небольших филиалов пред­приятий, находящихся в различных городах и, может быть, в разных странах.

В качестве отдельных удаленных узлов могут также выступать банкоматы или кассовые аппараты, требующие доступа к центральной базе данных для получения информации о легальных клиентах банка, пластиковые карточки которых необходимо авторизовать на месте. Банкоматы или кассовые аппараты обычно рассчитаны на взаимодей­ствие с центральным компьютером по сети Х.25, которая в свое время специально разрабатывалась как сеть для удаленного доступа неинтел­лектуального терминального оборудования к центральному компьютеру.

К сетям доступа предъявляются требования, существенно отли­чающиеся от требований к магистральным сетям.

Так как точек удаленного доступа у предприятия может быть очень много, одним из основных требований является наличие разветвленной инфраструктуры доступа, которая может использоваться сотрудниками предприятия как при работе дома, так и в командировках.

Кроме того, стоимость удаленного доступа должна быть умеренной, чтобы экономически оправдать затраты на подключение десятков или сотен удаленных абонентов. При этом требования к пропускной способ­ности у отдельного компьютера или локальной сети, состоящей из двух-трех клиентов, обычно укладываются в диапазон нескольких де­сятков килобит в секунду (если такая скорость и не вполне удовлетво­ряет удаленного клиента, то обычно удобствами его работы жертвуют ради экономии средств предприятия).

Из рассмотренного списка услуг, которые глобальная сеть предо­ставляет конечным пользователям, видно, что в основном она используется как транзитный транспортный механизм, предоставляющий только услуги трех нижних уровней модели OSI.

Однако в последнее время функции глобальной сети, относящие­ся к верхним уровням стека протоколов, стали играть заметную роль в компьютерных сетях. Все больше корпоративной информации «для служебного пользования» распространяется среди сотрудников пред­приятия с помощью web-службы, заменив многочисленные индивиду­альные программные надстройки над базами данных, в больших коли­чествах разрабатываемых на предприятиях. Появился специальный термин — intranet, который применяется в тех случаях, когда техноло­гии Internet переносятся в корпоративную сеть. К технологиям Intranet относят не только службу Web, но и использование Internet как гло­бальной транспортной сети, соединяющей локальные сети предприятия, а также все информационные технологии верхних уровней, появив­шиеся первоначально в Internet и поставленные на службу корпоратив­ной сети.

Интернет (Internet).

Сеть Интернет — это Всемирная компьютерная сеть, составленная из локальных и глобальных компьютерных сетей, объединенных на основе стандартных соглашений о способах обмена информацией и еди­ной системой адресации.

Слово Интернет происходит от словосочетания Interconnected networks (связанные сети), то есть в узком смысле это глобальное сообщество малых и больших сетей. Однако в последнее время у этого слова появился и более широкий смысл: Всемирная компьютерная сеть. В физическом смысле Internet - это несколько миллионов компьютеров, связанных между собой всевозможными линиями связи. Лучше рассматривать Internet как некое информационное пространство.

Федеральный сетевой совет (FNC) определяет термин «Интернет» так: «Интернет — это глобальная информационная система, которая:

1) логически взаимосвязана пространством глобальных уни­кальных адресов, основанных на Интернет-протоколе (IP) или на последующих расширениях или преемниках IP;

2) способна поддерживать коммуникации с использованием се­мейства протокола управления передачей/Интернет-протокола (TCP/IP) или его последующих расширений/преемников и/или других IP-совместимых протоколов;

3) обеспечивает, использует или делает доступной, на общест­венной или частной основе, высокоуровневые сервисы, надстроен­ные над описанной здесь коммуникационной и иной связанной с ней инфраструктурой».

Историческая справка

Прообраз сети Интернет начал создаваться в конце 1960-х гг. по заказу Министерства обороны США. Днем рождения сети Интер­нет можно считать 2 января 1969 г. В этот день Агентство перспективных исследований Министерства обороны США (U.S. Defense Department's Advanced Research Project Agency — ARPA) начало ра­боту над проектом связи компьютеров оборонных организаций. В результате выполнения этого проекта была создана сеть ARPANET.

При создании сети преследовалось несколько целей, однако од­ной из основных было создание сети, устойчивой к частичным по­вреждениям, получаемым во время ведения военных действий, в том числе и ядерной войны. С самого начала предполагалось, что связь в сети является ненадежной: любой ее сегмент может быть по­врежден или уничтожен, но сеть должна была обеспечивать связь между уцелевшими компьютерами.

Следующим этапом в развитии Интернета следует считать соз­дание сети научного фонда США (NSF). Сеть, названная NSFNET и объединяющая научные центры Соединенных Штатов, основы­валась на пяти суперкомпьютерах, соединенных между собой высо­коскоростными линиями связи. Сеть NSFNET быстро заняла место ARPANET, которая в 1990 г. была ликвидирована.

Быстрый рост числа пользователей сети требовал ее постоянной реорганизации, и в 1987 г. был создан NSFNET Backbon — базовая часть или хребет сети. Хребет состоял из тринадцати центров, со­единенных друг с другом высокоскоростными линиями связи. Цен­тры располагались в разных частях США. Одновременно были соз­даны национальные сети в других странах. Компьютерные сети раз­ных стран стали объединяться, и в 1990-х гг. сформировалась сеть Интернет в сегодняшнем виде.

Одним из последних и наиболее важных событий в истории Ин­тернета стала разработка так называемой всемирной паутины — среды World Wide Web (WWW). История WWW началась в марте 1989 г., когда Т.Б. Ли выступил с проектом телекоммуникационной среды для проведения совместных исследований в области физики высоких энергий. В 1991 г. Европейская лаборатория практической физики (CERN) объявила на весь мир о создании новой глобальной информационной среды WWW.

Концепция этой среды состоит в том, что документ, к которому будет возможен доступ через Интернет, определенным образом фор­матируется с помощью гипертекстового языка. Информация может быть найдена в сети посредством так называемого универсального локатора ресурсов (URL) и отображена с помощью навигационных программ-браузеров. Одной из первых наиболее удачных таких про­грамм была программа Mosaic. Появление WWW и программ-браузеров позволило работать в Интернете не только программистам, но и новичкам.

Сейчас Интернет объединяет тысячи разных сетей, располо­женных по всему миру.

Пользователь Internet может получить доступ к ресурсам других сетей благодаря существованию межсетевых шлюзов. Под шлюзом принято понимать специализированный узел (рабочую станцию, компьютер) локальной сети, обеспечивающий доступ других узлов данной локальной сети к внешней сети передачи данных и другим вычислительным сетям. Говоря о межсетевом шлюзе, часто подразумевают и аппаратные, и программные средства, обеспечивающие межсетевую связь.

Передача информации в Internet происходит небольшими порциями данных, имеющими строго определенную структуру и называемыми пакетами. Каждый пакет снабжается заголовком, который содержит служебную информацию (адреса отправителя и получателя, идентификатор сообщения, номер пакета в сообщении и т.д.). Сообщение может быть разбито на несколько пакетов, размер которых может варьироваться.

Важнейшим моментом при функционировании Internet является стандартизированный свод правил передачи пакетов данных в сети и за ее пределы в рамках межсетевого обмена, закрепленный базовым транспортным протоколом ТСР (Transmission Control Protocol) и межсетевым протоколом IP (Internet Protocol). Протокол ТСР дает название всему семейству протокол ТСР/IP, главной задачей которых является объединение в сети пакетных подсетей через шлюзы.

Протокол — это правила, предписанные компьютерам для рабо­ты в сети Интернет. В одном протоколе описать все правила взаи­модействия компьютеров невозможно. Поэтому сетевые протоколы строятся по многоуровневому принципу. На нижнем уровне ис­пользуются два основных протокола: IP-Internet Protocol (Протокол Интернет) и TCP-Transmission Control Protocol (Протокол управле­ния передачей).

Протокол IP обеспечивает маршрутизацию (доставку по адресу) сетевых пакетов. Протокол TCP является протоколом высшего уровня, который отвечает за надежность передачи больших объемов информации, обрабатывает и устраняет сбои в работе сети. ТСР-протокол делит длинные сообщения на несколько пакетов, каждый из которых затем помещается в TCP-конверт и после этого в IP-конверт. Каждый TCP-конверт помечается определенным образом, чтобы после разбивки сообщение вновь можно было собрать в еди­ное целое.

Протоколы TCP и IP тесно взаимосвязаны, и их часто объеди­няют, говоря, что в Интернете базовым является протокол TCP/IP.

Услуги в Интернет предоставляет Интернет-провайдер или ISP (Internet Service Provider — поставщик услуг Интернета).

ISP — это организация, которая имеет собственную высокоско­ростную сеть, объединенную с другими сетями по всему земному шару. Провайдер подключает к своей сети клиентов, которые становятся ча­стью сети данного провайдера и одновременно частью всех объединен­ных сетей, которые и составляют Интернет.

Обычно ISP-провайдеры — это крупные компании, которые в не­скольких населенных пунктах имеют так называемые точки присутствия (POP — Point of Presence) — точки, в которых расположено аппаратное обеспечение провайдера для подключения к Интернету его клиентов. Крупный провайдер может иметь десятки точек присутствия в разных городах и тысячи клиентов.

Существуют также местные провайдеры, предоставляющие услу­ги в одном городе.

Подключаясь к Интернет, пользователь дозванивается до провай­дера с помощью модема по телефонной линии, и устанавливает связь с одним из многочисленных модемов провайдера из модемного накопи­теля (так называемого модемного пула).

После того как пользователь подключился к своему ISP, он стано­вится частью его сети. Для объединения своих клиентов в одну сеть провайдеры устанавливают между собой прямое соединение с помощью так называемых точек сетевого доступа (NAP — Network Access Points) в разных городах.

В Internet каждой машине приписан определенный адрес, по которому к ней и осуществляется доступ в рамках одного из стандартных протоколов, причем существует одновременно как числовая адресация (так называемый IP - адрес, состоящий из набора чисел, разделенных точками, например, 128.29.15.21, так и более удобная для восприятия человеком система осмысленных доменных имен (например, WWW.glasnet.ru). Доменные имена - это уникальные символические идентификаторы. Доменное имя обычно состоит из двух - четырех слов, называемых доменами, при этом старший (правый) указывает либо на страну, в которой находится узел, либо на тип организации (в США). Например, UK означает Великобританию, RU (или SU) - Россию, DE - Германию; COM - коммерческие организации США, EDU - университеты США. Следующий домен обозначает узел (провайдера); иногда в доменном имени появляются младшие домены, указывающие на подсети данного узла (например, ames.arc.nasa.gov). Младшее (левое) слово символического адреса - это имя компьютера или сервера данного узла.

В примере: WWW.glasnet.ru - это Webсервер российского узла Glasnet.

Для присвоения и преобразования символических адресов в понятные компьютеру физические адреса (IP адреса) в Internet создана специальная служба, которая называется DNS (Domain Name System - система именования компьютеров в сети). Специальные серверы DNS на узлах сети извлекают из баз данных символические имена и заменяют их физическими адресами компьютеров.

Чтобы найти в Интернете какой-либо документ, достаточно знать ссылку на него — так называемый универсальный указатель на ресурс (URL — Uniform Resource Locator), который определяет местонахож­дение каждого файла, хранящегося на компьютере, подключенном к Интернету.

Адрес URL является сетевым расширением понятия полного име­ни ресурса в операционной системе. В URL, кроме имени файла и ди­ректории, где он находится, указывается сетевое имя компьютера, на котором этот ресурс расположен, и протокол доступа к ресурсу, который можно использовать для обращения к нему.

Пример URL-адреса: http://www.fakit.ru/users/admin.

Первая часть http:// (HyperText Transfer Protocol-протокол пере­дачи гипертекста, по которому обеспечивается доставка документа с web-сервера web-браузеру) указывает программе просмотра (браузе­ру), что для доступа к ресурсу применяется данный сетевой про­токол.

Вторая часть www.fakit.ru указывает на доменное имя и адресует конкретный компьютер или группу компьютеров, выполняющих оди­наковую задачу.

Третья часть users/admin показывает программе-клиенту, где на данном компьютере-сервере искать ресурс. В рассматриваемом случае ресурсом является файл admin, который находится в папке users.