Компьютерные сети Основные понятия

Компьютерная сеть (англ. net) – совокупность ЭВМ и других устройств, соединённых линиями связи и обменивающихся инфор­мацией между собой в соответствии с определёнными правилами – протоколом¹. Под протоколом понимают как правила, так и программы, посредством которых идет передача информации.

Ресурсами сети называют информацию, программы и аппа­ратные средства, к которым получают доступ пользователи сети.

Преимущества работы в сети заключаются в том, что пользо­ватель получает широкие возможности за счет доступа к ее ресур­сам, например, к информации, находящейся на других машинах²; к общему устройству, например, принтеру; может воспользоваться более мощными машинами для запуска своих программ; обмени­ваться информацией с другими пользователями.

Абонент сети – объект, генерирующий или потребляющий информацию (ЭВМ, комплексы ЭВМ, терминалы, промышленные роботы, станки с числовым программным управлением и т.д.). Станция – аппаратура, выполняющая функции, связанные с приё­мом и передачей информации. Совокупность абонента и станции принято называть абонентской системой.

Физическая передающая среда – линии связи или простран­ство, в котором распространяются сигналы, а также аппаратура пе­редачи данных. На базе физической передающей среды строится коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу информа­ции между абонентскими системами. Компьютерную сеть можно рассматривать как совокупность абонентских систем и коммуника­ционной сети.

Классификация компьютерных сетей

По протяженности линий связи различают сети:

• Локальные – сети в пределах офиса, магазина, небольшого предприятия, в них объединяется до нескольких десятков машин, протяженность линий связи до нескольких километров.

• Региональные – сети, охватывающие город, область, страну. Чаще всего, это ведомственные сети, военные или полицейские.

• Глобальные. Это сети, охватывающие несколько стран, конти­нентов или весь мир.

По способу управления сети бывают

• Централизованные, в которых для управления и обеспечения доступа пользователей к сети выделяют специальные компьютеры – серверы. Сервер – это обыкновенный, но достаточно мощный компьютер, на котором устанавливается специальное программное обеспечение. Остальные машины в таких сетях называют рабочими станциями.

• Децентрализованные (одноранговые). В них все компьютеры участвуют в управлении сетью на равных правах.

По топологии (по способу соединения элементов):

Каждая топология имеет свои достоинства и недостатки, например, сеть с полносвязной топологией самая дорогая, но самая надежная (при отказе какой-либо линии связи передаваемая информация может быть направлена в обход).

Процесс передачи данных в компьютерных сетях

Любая коммуникационная сеть должна включать:

• передатчик – устройство, являющееся источником данных;

• приемник – устройство, принимающее данные;

• сообщение – цифровые данные определенного формата, предна­значенные для передачи;

• средства передачи – физическая передающая среда и специаль­ная аппаратура, обеспечивающая передачу сообщений.

Для передачи сообщений используются различные типы каналов связи: выделенные телефонные каналы, радиоканалы, каналы спут­никовой связи и др. В локальных сетях в качестве передающей среды используются витая пара проводов, коаксиальный и оптово­локонный кабель.

Режимы передачи:

• симплексный режим – передача данных только в одном направлении (в компьютерных сетях практически не используется);

• полудуплексный режим – попеременная передача информа­ции, источник и приемник последовательно меняются местами;

• дуплексный режим – одновременные передача и прием сообщений (наиболее скоростной режим работы).

Аппаратные средства передачи данных.

Для обеспечения передачи информации из ЭВМ в коммуника­ционную среду необходимо преобразовать внутренние сигналы ЭВМ в то, что может передаваться по каналам связи. Преобразова­ние должно быть и кодовым, и физическим (амплитуда, форма сиг­нала). Устройства, обеспечивающие сопряжение ЭВМ с каналами связи, называются сетевыми адаптерами. Одноканальный адаптер обеспечивает связь ЭВМ с одним каналом связи. Мультиплексор – многоканальный адаптер. Модем – устройство, которое при пере­даче и приёме преобразует цифровую информацию в аналоговую.

Internet

Internet можно определить как взаимосвязь сетей, базирую­щуюся на едином коммуникационном протоколе TCP/IP.

В 1961 году Управление перспективных разработок по зада­нию министерства обороны США приступило к созданию экспери­ментальной сети для обмена данными. Полигоном для испытаний стали университетские и научные центры США, между которыми были проложены линии компьютерной связи. Внедрение первой вневедомственной национальной компьютерной сети ARPANET состоялось в 1969 г. Второй датой рождения Internet принято счи­тать 1983 г., когда вышел первый стандарт для протоколов TCP/IP, который был адаптирован в общедоступный стандарт.

Internet состоит из множества локальных и глобальных сетей, принадлежащих различным компаниям, связанным между собой различными линиями связи: от телефонных до цифровых спутни­ковых каналов. Хостом в сети Internet называются компьютеры, работающие в современной операционной системе (Unix, VMS), поддерживающие протоколы ТСР/IР и предоставляющие пользова­телям какие-либо сетевые услуги.

Internet – организация с добровольным участием. Высшая власть остается за ISOC (Internet Society) в каждой стране, общест­вом с добровольным членством. Оно определяет Совет по архитек­туре Internet (IAB) – группу приглашенных добровольцев, отве­чающих за техническую политику, поддержку и управление. Опе­ративный инженерный отряд Internet (IETF), решающий текущие эксплуатационные и стратегические технические проблемы, – также добровольная организация.

Фундаментальным принципом Internet является равнознач­ность всех объединенных с его помощью физических сетей: любая система коммуникаций рассматривается как компонент сети, неза­висимо от ее физических параметров, размеров передаваемых паке­тов данных и географического масштаба. Выход любого узла из строя или появление нового узла не оказывают никакого влияния на общую работоспособность сети. Доступ в Internet предоставля­ется организациями, называемыми провайдерами.

Главное отличие сети Internet от других сетей заключается именно в ее протоколах TCP/IP, охватывающих целое семейство протоколов взаимодействия между компьютерами сети. Протокол TCP/IP состоит из двух частей:

• IP (Internet Protocol – межсетевой протокол) реализует распро­странение информации в IP-сети, его основная задача – маршрути­зация пакетов и обеспечение их доставки;

• TCP (Transmission Control Protocol – протокол управления передачей) – это протокол с установлением логического соедине­ния между отправителем и получателем, он обеспечивает сеансо­вую связь между двумя узлами, осуществляет контроль целостно­сти передаваемой информации, сохраняет порядок потока пакетов.

В основе устройства Internet лежит система «клиент-сервер». Информация в сети находится на огромном множестве серверов. Для обращения к ним у пользователей сети устанавливаются спе­циальные программы-клиенты (браузеры).

Каждому компьютеру присваивается уникальный четырех­байтный адрес – IP-адрес (например, 197.25.17.34.). IP-пакет со­держит два адреса – отправителя и получателя. Оба адреса стати­ческие (не меняются на протяжении всего пути пакета). Любой ре­сурс, помимо уникального IP-адреса, имеет легко запоминаю­щееся доменное имя (domain = область, регион). Служба доменных имен (DNS) призвана соотносить IP-адреса с доменным именем машины, и наоборот. Доменное имя состоит из имени машины, собственного названия домена и названия зоны. Например, имя www.rbk.ru гово­рит, что ресурс расположен в зоне ru, имеет собственное название rbc и функциональное имя www (т.е. выполняет функции WWW-сервера). Имена зон условно делятся на «организационные» и «гео­графические»: имя домена ru означает Россия, ua – Украина, edu – образовательные учреждения, com – коммерческие организации …

Для поиска нужной информации используется адрес ресурса (URL-адрес, англ. Uniform Resource Locator), содержащий имя про­токола по которому нужно обращаться к требуемой информации, адрес сервера и имя файла на этом сервере, например

В сети Internet используются несколько типов протоколов, появлявшихся с развитием компьютерных технологий. К ним относятся текстовый протокол telnet, файловый протокол ftp, протокол телеконференций usenet, протокол баз данных wais и др. Одной из систем Internet со своим протоколом является электронная почта e-mail. В настоящее время особую популярность приобрёл гипертекстовый протокол передачи данных (Hyper Text Transfer Protocol), указанием на который является обозначение http.

Гипертекст – это объединение в единое целое самой информации и структуры ее организации. Ссылка может представлять собой выделенное слово или картинку, под которой «скрываются» адреса ресурсов.

Организация информации в интернете, когда файлы связаны между собой посредством гипертекстовых ссылок, называется всемирной паутиной www. Под "паутиной" подразумеваются не линии связи, по которым идет сигнал, а связи информационные. Набор файлов на одном сервере, связанных между сбой по смыслу и переплетенных гипертекстовыми ссылками, называется страницей или сайтом.