Целевая установка:Раскрыть сущность сетевых информационных технологий, основные направления внедрения компьютерных сетей на современных предприятиях, показать потенциал использования компьютерных сетей.

После изучения данной темы слушатели смогут:

• назвать преимущества и недостатки распределенных сетевых систем;
• объяснить понятия сетевой топологии и открытой системы;
• охарактеризовать компьютерные сети в контексте применения служб сетей Интернет и интранет на современном предприятии.

В лекции рассматриваются следующие вопросы:

6.1. Преимущества и недостатки распределенных сетевых систем
6.2. Типы сетевых систем
6.3. Понятие сетевой топологии. Типовые топологии сетей
6.4. Понятие открытой системы
6.5. Концепция архитектуры открытых систем
6.6. Классификация сетей
6.7. Стек протоколов TCP/IP
6.8. Интернет и интранет
6.9. Основные службы сети Интернет
6.10. Обеспечение безопасности информации при использовании Интернет

Контрольные вопросы для самопроверки

6.1. Преимущества и недостатки распределенных сетевых систем

Концепция распределенных сетевых систем является логическим результатом эволюции компьютерной технологии. Первые компьютеры 50-х годов – большие, громоздкие и дорогие – предназначались для очень небольшого числа избранных пользователей. Часто эти монстры занимали целые здания. Такие компьютеры не были предназначены для интерактивной работы пользователя, а использовались в режиме пакетной обработки.

Постепенно назрела необходимость в соединении компьютеров, находящихся на большом расстоянии друг от друга. Началось все с решения более простой задачи – доступа к компьютеру с терминалов, удаленных от него на многие сотни, а то и тысячи километров. Терминалы соединялись с компьютерами через телефонные сети с помощью модемов. Такие сети позволяли многочисленным пользователям получать удаленный доступ к разделяемым ресурсам нескольких мощных компьютеров класса суперЭВМ. Затем появились системы, в которых наряду с удаленными соединениями типа терминал-компьютер были реализованы и удаленные связи типа компьютер-компьютер. Компьютеры получили возможность обмениваться данными в автоматическом режиме, что, собственно, и является базовым механизмом любой вычислительной сети. Используя этот механизм, в первых сетях были реализованы службы обмена файлами, синхронизации баз данных, электронной почты и другие, ставшие теперь традиционными сетевые службы.

. В распределенных сетевых системах программные и аппаратные связи являются слабыми, а автономность обрабатывающих блоков проявляется в наибольшей степени – основными элементами сети являются стандартные компьютеры, не имеющие ни общих блоков памяти, ни общих периферийных устройств. Связь между компьютерами осуществляется с помощью специальных периферийных устройств – сетевых адаптеров, соединенных относительно протяженными каналами связи. Каждый компьютер работает под управлением собственной операционной системы, а какая-либо «общая» операционная система, распределяющая работу между компьютерами сети, отсутствует. Взаимодействие между компьютерами сети происходит за счет передачи сообщений через сетевые адаптеры и каналы связи. С помощью этих сообщений один компьютер обычно запрашивает доступ к локальным ресурсам другого компьютера. Такими ресурсами могут быть как данные, хранящиеся на диске, так и разнообразные периферийные устройства – принтеры, модемы, факс-аппараты и т. д. Разделение локальных ресурсов каждого компьютера между всеми пользователями сети – основная цель создания вычислительной сети.

Конечной целью использования вычислительных сетей на предприятии является повышение эффективности его работы, которое может выражаться, например, в увеличении прибыли предприятия.

Концептуальным преимуществом всех распределенных систем (в том числе и сетевых) перед централизованными системами является их способность выполнять параллельные вычисления. За счет этого в системе с несколькими обрабатывающими узлами в принципе может быть достигнута производительность, превышающая максимально возможную на данный момент производительность любого отдельного, сколь угодно мощного процессора. Распределенные системы потенциально имеют лучшее соотношение производительность-стоимость, чем централизованные системы.

Другое важное достоинство распределенных систем – это их принципиально более высокая отказоустойчивость. Под отказоустойчивостью понимается способность системы выполнять свои функции при отказах отдельных элементов аппаратуры и неполной доступности данных. Основой повышенной отказоустойчивости распределенных систем является избыточность. Избыточность обрабатывающих узлов (компьютеров в сетях) позволяет при отказе одного узла переназначать приписанные ему задачи на другие узлы. С этой целью в распределенной системе могут быть предусмотрены процедуры динамической или статической реконфигурации. В вычислительных сетях некоторые наборы данных могут дублироваться на внешних запоминающих устройствах нескольких компьютеров сети, так что при отказе одного их них данные остаются доступными.

Использование территориально распределенных вычислительных систем больше соответствует распределенному характеру прикладных задач в некоторых предметных областях, таких как автоматизация технологических процессов, банковская деятельность и т. п. Во всех этих случаях имеются рассредоточенные по некоторой территории отдельные потребители информации – сотрудники, организации или технологические установки. Эти потребители достаточно автономно решают свои задачи, поэтому рациональнее предоставлять им собственные вычислительные средства, но в то же время, поскольку решаемые ими задачи тесно взаимосвязаны, их вычислительные средства должны быть объединены в единую систему. Адекватным решением в такой ситуации является использование вычислительной сети.

Для пользователя, кроме выше названных, распределенные системы дают еще и такие преимущества, как возможность совместного ис6.3. Понятие сетевой топологии. Типовые топологии сетейпользования данных и устройств, а также возможность гибкого распределения работ по всей системе. Такое разделение дорогостоящих периферийных устройств – таких как дисковые массивы большой емкости, цветные принтеры, графопостроители, модемы, оптические диски – во многих случаях является основной причиной развертывания сети на предприятии. Пользователь современной вычислительной сети работает за своим компьютером, часто не отдавая себе отчета в том, что при этом он пользуется данными другого мощного компьютера, находящегося за сотни километров от него.

В последнее время стал преобладать другой побудительный мотив развертывания сетей, гораздо более важный в современных условиях, чем экономия средств за счет разделения между сотрудниками корпорации дорогой аппаратуры или программ. Этим мотивом стало стремление обеспечить сотрудникам оперативный доступ к обширной корпоративной информации. В условиях жесткой конкурентной борьбы в любом секторе рынка выигрывает, в конечном счете, та фирма, сотрудники которой могут быстро и правильно ответить на любой вопрос клиента – о возможностях их продукции, об условиях ее применения, о решении любых возможных проблем и т. п. В большой корпорации вряд ли даже хороший менеджер может знать все тонкости каждого из выпускаемых фирмой продуктов, тем более что их номенклатура обновляется сейчас каждый квартал, если не месяц. Поэтому очень важно, чтобы менеджер имел возможность со своего компьютера, подключенного к корпоративной сети, скажем в Магадане, передать вопрос клиента на сервер, расположенный в центральном отделении предприятия в Новосибирске, и оперативно получить качественный ответ, удовлетворяющий клиента. В этом случае клиент не обратится к другой фирме, а будет пользоваться услугами данного менеджера и впредь.

Чтобы такая работа была возможна, необходимо не только наличие быстрых и надежных связей в корпоративной сети, но и наличие структурированной информации на серверах предприятия, а также возможность эффективного поиска нужных данных. Этот аспект сетевой работы всегда был узким местом в организации доставки информации сотрудникам – даже при существовании мощных СУБД информация в них попадала не самая «свежая» и не в том объеме, который был нужен. В последнее время в этой области наметился некоторый прогресс, связанный с использованием гипертекстовой информационной службы WWW – так называемой технологии Intranet. Эта технология поддерживает достаточно простой способ представления текстовой и графической информации в виде гипертекстовых страниц, что позволяет быстро поместить самую свежую информацию на WWW-серверы корпорации. Кроме того, она унифицирует просмотр информации с помощью стандартных программ – Web-браузеров, работа с которыми несложна даже для неспециалиста. Сейчас многие крупные корпорации уже перенесли огромные кипы своих документов на страницы WWW-серверов, и сотрудники этих фирм, разбросанные по всему миру, используют информацию этих серверов через Internet или intranet. Получая легкий и более полный доступ к информации, сотрудники принимают решение быстрее, и качество этого решения, как правило, выше.

Использование сети приводит к совершенствованию коммуникаций, то есть к улучшению процесса обмена информацией и взаимодействия между сотрудниками предприятия, а также его клиентами и поставщиками. Сети снижают потребность предприятий в других формах передачи информации, таких как телефон или обычная почта. Зачастую именно возможность организации электронной почты является основной причиной и экономическим обоснованием развертывания на предприятии вычислительной сети. Все большее распространение получают новые технологии, которые позволяют передавать по сетевым каналам связи не только компьютерные данные, но голосовую и видеоинформацию. Корпоративная сеть, которая интегрирует данные и мультимедийную информацию, может использоваться для организации аудио- и видеоконференций, кроме того, на ее основе может быть создана собственная внутренняя телефонная сеть.

Вычислительные сети имеют и свои проблемы. Эти проблемы в основном связаны с организацией эффективного взаимодействия отдельных частей распределенной системы.

Во-первых, это сложности, связанные с программным обеспечением – операционными системами и приложениями. Программирование для распределенных систем принципиально отличается от программирования для централизованных систем. Так, сетевая операционная система, выполняя в общем случае все функции по управлению локальными ресурсами компьютера, сверх того решает многочисленные задачи по предоставлению сетевых служб. Разработка сетевых приложений осложняется из-за необходимости организовать совместную работу их частей, выполняющихся на разных машинах. Много забот доставляет обеспечение совместимости программного обеспечения.

Во-вторых, много проблем связано с транспортировкой сообщений по каналам связи между компьютерами. Основные задачи здесь – обеспечение надежности (чтобы передаваемые данные не терялись и не искажались) и производительности (чтобы обмен данными происходил с приемлемыми задержками). В структуре общих затрат на вычислительную сеть расходы на решение «транспортных вопросов» составляют существенную часть, в то время как в централизованных системах эти проблемы полностью отсутствуют.

В-третьих, это вопросы, связанные с обеспечением безопасности, которые гораздо сложнее решаются в вычислительной сети, чем в централизованной системе. В некоторых случаях, когда безопасность особенно важна, от использования сети лучше вообще отказаться.

Можно приводить еще много «за» и «против» использования сетей, но главным доказательством эффективности является бесспорный факт их повсеместного распространения. Трудно найти сколь-нибудь крупное предприятие, на котором не было хотя бы односегментной сети персональных компьютеров; все больше и больше появляется крупных сетей с сотнями рабочих станций и десятками серверов, некоторые большие организации и предприятия обзаводятся частными глобальными сетями, объединяющими их филиалы, удаленные на тысячи километров.

6.2. Типы сетевых систем

Различают сетевые системы с одним или несколькими выделенными серверами и сети без выделенных серверов, называемые одноранговыми сетями.

В сетях с выделенным сервером именно ресурсы сервера, чаще всего дисковая память, доступны всем пользователям. Серверы, разделяемым ресурсом которых является дисковая память, называются файловыми серверами. Файл-сервер обычно используется администратором сети и не предназначен для решения прикладных задач. Файловые серверы содержат несколько быстродействующих дисковых накопителей. Сервер должен быть высоконадежным, поскольку выход его из строя приведет к остановке работы всей сети.

В небольших локальных сетях все компьютеры равноправны, и пользователи самостоятельно решают, какие ресурсы своего компьютера сделать общедоступными в сети. При этом любой компьютер может быть и файловым сервером, и рабочей станцией одновременно. Такие сети называются одноранговыми. Преимущество одноранговых сетей заключается в том, что нет необходимости копировать используемые сразу несколькими пользователями файлы на сервер. В принципе любой пользователь одноранговой сети имеет возможность использовать все данные, хранящиеся на других компьютерах сети, и устройства, подключенные к ним.

Основной недостаток работы одноранговой сети заключается в значительном увеличении времени решения прикладных задач. Это связано с тем, что каждый компьютер сети отрабатывает все запросы, идущие к нему со стороны других пользователей. Следовательно, в одноранговых сетях каждый компьютер работает значительно интенсивнее, чем в автономном режиме.

Затраты на организацию одноранговых ЛВС относительно невелики. Однако при увеличении числа рабочих станций эффективность их использования резко уменьшается. По оценке фирмы Novell пороговое значение числа рабочих станций составляет 25 – 30, поэтому одноранговые сети используются только для небольших рабочих групп.

6.3. Понятие сетевой топологии. Типовые топологии сетей

Сетевая топология – это логическая схема соединения компьютеров каналами связи. Другими словами, под топологией вычислительной сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют компьютеры сети (иногда и другое оборудование, например концентраторы), а ребрам – физические связи между ними. Компьютеры, подключенные к сети, часто называют станциями или узлами сети.

Выбор топологии существенно влияет на многие характеристики сети. Например, наличие резервных связей повышает надежность сети и делает возможным балансирование загрузки отдельных каналов. Простота присоединения новых узлов, свойственная некоторым топологиям, делает сеть легко расширяемой. Экономические соображения часто приводят к выбору топологий, для которых характерна минимальная суммарная длина линий связи. Рассмотрим некоторые, наиболее часто встречающиеся топологии:

                    типовые топологии сетей

Полносвязная топология (см. рисунок выше, а) соответствует сети, в которой каждый компьютер сети связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным. Действительно, каждый компьютер в сети должен иметь большое количество коммуникационных портов, достаточное для связи с каждым из остальных компьютеров сети. Для каждой пары компьютеров должна быть выделена отдельная электрическая линия связи. Полносвязные топологии применяются редко, так как не удовлетворяют ни одному из приведенных выше требований. Чаще этот вид топологии используется в многомашинных комплексах или глобальных сетях при небольшом количестве компьютеров.

Все другие варианты основаны на неполносвязных топологиях, когда для обмена данными между двумя компьютерами может потребоваться промежуточная передача данных через другие узлы сети.

Ячеистая топология получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей (см. рисунок выше, б). В сети с ячеистой топологией непосредственно связываются только те компьютеры, между которыми происходит интенсивный обмен данными, а для обмена данными между компьютерами, не соединенными прямыми связями, используются транзитные передачи через промежуточные узлы. Ячеистая топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило, для глобальных сетей.

Общая шина (см. рисунок выше, в) является очень распространенной топологией для локальных сетей. В этом случае компьютеры подключаются к одному коаксиальному кабелю по схеме «монтажного ИЛИ». Передаваемая информация может распространяться в обе стороны. Применение общей шины снижает стоимость проводки, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность почти мгновенного широковещательного обращения ко всем станциям сети. Таким образом, основными преимуществами такой схемы являются дешевизна и простота разводки кабеля по помещениям. Самый серьезный недостаток общей шины заключается в ее низкой надежности: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует всю сеть. К сожалению, дефект коаксиального разъема редкостью не является. Другим недостатком общей шины является ее невысокая производительность, так как при таком способе подключения в каждый момент времени только один компьютер может передавать данные в сеть. Поэтому пропускная способность канала связи всегда делится здесь между всеми узлами сети.

Топология звезда (см. рисунок выше, г). В этом случае каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему устройству, называемому концентратором, который находится в центре сети. В функции концентратора входит направление передаваемой компьютером информации одному или всем остальным компьютерам сети. Главное преимущество этой топологии перед общей шиной – существенно большая надежность. Любые неприятности с кабелем касаются лишь того компьютера, к которому этот кабель присоединен, и только неисправность концентратора может вывести из строя всю сеть. Кроме того, концентратор может играть роль интеллектуального фильтра информации, поступающей от узлов в сеть, и при необходимости блокировать запрещенные администратором передачи.

К недостаткам топологии типа звезда относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения концентратора. Кроме того, возможности по наращиванию количества узлов в сети ограничиваются количеством портов концентратора. Иногда имеет смысл строить сеть с использованием нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда (см. рисунок выше, д). В настоящее время иерархическая звезда является самым распространенным типом топологии связей как в локальных, так и глобальных сетях.

В сетях с кольцевой топологией (см. рисунок выше, е) данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому, как правило, в одном направлении. Если компьютер распознает данные как «свои», то он копирует их себе во внутренний буфер. В сети с кольцевой топологией необходимо принимать специальные меры, чтобы в случае выхода из строя или отключения какой-либо станции не прервался канал связи между остальными станциями. Кольцо представляет собой очень удобную конфигурацию для организации обратной связи – данные, сделав полный оборот, возвращаются к узлу-источнику. Поэтому этот узел может контролировать процесс доставки данных адресату. Часто это свойство кольца используется для тестирования связности сети и поиска узла, работающего некорректно. Для этого в сеть посылаются специальные тестовые сообщения.

В то время как небольшие сети, как правило, имеют типовую топологию – звезда, кольцо или общая шина, для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией

вычислительная сеть со смешанной топологией

6.4. Понятие открытой системы

В широком смысле открытой системой может быть названа любая система (компьютер, вычислительная сеть, ОС, программный пакет, другие аппаратные и программные продукты), которая построена в соответствии с открытыми спецификациями.

Под спецификацией в вычислительной технике понимают формализованное описание аппаратных или программных компонентов, способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, ограничений и особых характеристик. Не всякая спецификация является стандартом. В свою очередь, под открытыми спецификациями понимаются опубликованные, общедоступные спецификации, соответствующие стандартам и принятые в результате достижения согласия после всестороннего обсуждения всеми заинтересованными сторонами.

Использование при разработке систем открытых спецификаций позволяет третьим сторонам разрабатывать для этих систем различные аппаратные или программные средства расширения и модификации, а также создавать программно-аппаратные комплексы из продуктов разных производителей.

Для реальных систем полная открытость является недостижимым идеалом. Как правило, даже в системах, называемых открытыми, этому определению соответствуют лишь некоторые части, поддерживающие внешние интерфейсы. Например, открытость семейства операционных систем Unix заключается, кроме всего прочего, в наличии стандартизованного программного интерфейса между ядром и приложениями, что позволяет легко переносить приложения из среды одной версии Unix в среду другой версии. Еще одним примером частичной открытости является применение в достаточно закрытой операционной системе Novell NetWare открытого интерфейса Open Driver Interface (ODI) для включения в систему драйверов сетевых адаптеров независимых производителей. Чем больше открытых спецификаций использовано при разработке системы, тем более открытой она является.

Так, рассматриваемая ниже модель OSI касается только одного аспекта открытости, а именно открытости средств взаимодействия устройств, связанных в вычислительную сеть. Здесь под открытой системой понимается сетевое устройство, готовое взаимодействовать с другими сетевыми устройствами с использованием стандартных правил, определяющих формат, содержание и значение принимаемых и отправляемых сообщений.

Если две сети построены с соблюдением принципов открытости, то это дает следующие преимущества:

- возможность построения сети из аппаратных и программных средств различных производителей, придерживающихся одного и того же стандарта;
- возможность безболезненной замены отдельных компонентов сети другими, более совершенными, что позволяет сети развиваться с минимальными затратами;
- возможность легкого сопряжения одной сети с другой;
- простота освоения и обслуживания сети.

Ярким примером открытой системы является международная сеть Internet. Эта сеть развивалась в полном соответствии с требованиями, предъявляемыми к открытым системам. В разработке ее стандартов принимали участие тысячи специалистов-пользователей этой сети из различных университетов, научных организаций и фирм-производителей вычислительной аппаратуры и программного обеспечения, работающих в разных странах. Само название стандартов, определяющих работу сети Internet – Request For Comments (RFC), что можно перевести как «запрос на комментарии», – показывает гласный и открытый характер принимаемых стандартов. В результате сеть Internet сумела объединить в себе самое разнообразное оборудование и программное обеспечение огромного числа сетей, разбросанных по всему миру.

6.5. Концепция архитектуры открытых систем

. Основной задачей, решаемой при создании компьютерных сетей, является обеспечение совместимости оборудования и информационного обеспечения (программ и данных) по системе кодирования и формату данных. Решение этой задачи основано на модели OSI (модель взаимодействия открытых систем – Model of Open System Interconnections). Она создана на основе технических предложений Международного института стандартов ISO (International Standards Organization).

Согласно модели ISO/OSI архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на разных уровнях (общее число уровней – до семи). Самый верхний уровень – прикладной. На этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной системой. Самый нижний уровень – физический. Он обеспечивает обмен сигналами между устройствами. Обмен данными в системах связи происходит путем их перемещения с верхнего уровня на нижний, транспортировки и обратным воспроизведением на компьютере клиента в результате перемещения с нижнего уровня на верхний.

простейшая модель обмена данными в вычислительной сети

Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из семи возможных уровней архитектуры компьютерной сети действуют протоколы – специальные правила, определяющие последовательность и формат обмена данными между сетевыми компонентами. Протоколы определяют характер аппаратного взаимодействия компонентов сети – аппаратные протоколы и характер взаимодействия программ и данных – программные протоколы. Физически функции поддержки протоколов исполняют аппаратные устройства – интерфейсы и программные средства – программы поддержки протоколов. Программы, выполняющие поддержку протоколов, также называют протоколами.

Итак, каждый уровень модели OSI описывает строго определенные функции взаимодействия сетевых устройств. Все уровни образуют иерархическую систему, в которой запрос, вырабатываемый на каком-либо уровне, передается на исполнение нижележащему уровню, а результаты обработки запроса передаются на вышележащий уровень.

Физический уровень организует передачу бит по физическим каналам.

К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие, как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и др. 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 сетевыми контроллерами различного типа.

Канальный уровень. Задача канального уровня – проверка доступности среды передачи, реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, называемые пакетами. Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого пакета, помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого пакета, чтобы отметить его, а также вычисляет контрольную сумму, суммируя все биты пакета определенным способом и добавляя контрольную сумму к пакету. Когда пакет приходит, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из пакета. Если они совпадают, пакет считается правильным и принимается. Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка.

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

Сетевой уровень. Протокол канального уровня обеспечивает доставку данных между любыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией. Это очень жесткое ограничение, которое не позволяет строить сети с развитой структурой, например сети, объединяющие несколько сетей предприятия в единую сеть, или высоконадежные сети, в которых существуют избыточные связи между узлами. Для того чтобы с одной стороны сохранить простоту процедур передачи данных для типовых топологий, а с другой стороны допустить использование произвольных топологий, вводится дополнительный сетевой уровень. На этом уровне вводится более узкое понятие «сеть». В данном случае под сетью понимается совокупность компьютеров, соединенных между собой в соответствии с одной из стандартных типовых топологий и использующих для передачи данных один из протоколов канального уровня, определенный для данной топологии.

Транспортный уровень. На пути от отправителя к получателю пакеты могут быть искажены или утеряны. Работа транспортного уровня заключается в том, чтобы обеспечить приложениям или верхним уровням OSI (прикладному и сеансовому) передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется.

Если качество каналов передачи связи очень высокое и вероятность возникновения ошибок, не обнаруженных протоколами более низких уровней, невелика, то разумно воспользоваться одним из облегченных сервисов транспортного уровня, не обремененных многочисленными проверками и другими приемами повышения надежности. Если же транспортные средства изначально очень ненадежны, то целесообразно обратиться к наиболее развитому сервису транспортного уровня, который работает, используя максимум средств для обнаружения и устранения ошибок. Начиная с транспортного уровня, все вышележащие протоколы реализуются программными средствами, обычно включаемыми в состав сетевой операционной системы.

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

Представительский уровень. Этот уровень гарантирует то, 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. Таким образом прикладные уровни могут преодолеть, например, синтаксические различия в представлении данных. На этом уровне могут выполняться шифрование и дешифрование данных. Примером такого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями.

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).

Три верхних уровня – сеансовый, представительский 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.

Средний – 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

Три нижних уровня – физический, канальный и сетевой – являются сетезависимыми, т.е. протоколы этих уровней тесно связаны с технической реализацией сети, с используемым коммуникационным оборудованием.

Компьютер с установленной на нем сетевой операционной системой взаимодействует с другим компьютером с помощью протоколов всех семи уровней.

Компьютеры осуществляют взаимодействие опосредовано 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), либо на физическом, канальном и сетевом, иногда захватывая и транспортный уровень (маршрутизатор).

Модель OSI представляет хотя и очень важную, но только одну из многих моделей коммуникаций. Эти модели и связанные с ними протоколы могут отличаться количеством уровней, их функциями, форматами сообщений, сервисами, предоставляемыми на верхних уровнях, и прочими параметрами.

6.6. Классификация сетей

6.6.1 Классификация сетей по масштабам

Существующие вычислительные сети по широте охвата пользователей можно типизировать следующим образом: глобальные, региональные (городские) и локальные вычислительные сети.

Глобальные вычислительные сети (WAN) объединяют пользователей, расположенных на значительном расстоянии друг о друга. В общем случае компьютер может находиться в любой точке земного шара. Это обстоятельство делает экономически невозможным прокладку линий связи к каждому компьютеру, поэтому используются уже существующие линии связи, например телефонные линии и спутниковые линии связи. Абоненты таких сетей могут находиться на расстоянии 10 – 15 тыс. км.

Региональныенальные вычислительные сети (MAN) объединяют различные города, области и небольшие страны. Абоненты могут находиться в 10 – 100 км. В настоящее время каждая такая сеть является частью некоторой глобальной сети и особой спецификой по отношению к глобальным сетям не отличается.

Локальные вычислительные сети (ЛВС, или LAN) объединяют компьютеры, как правило, одной организации, которые располагаются компактно в одном или нескольких зданиях. Размер локальных сетей не превышает нескольких километров (до 10 км). В качестве физической линии связи в таких сетях применяются витая пара, коаксиальный кабель, оптико-волоконный кабель. Например, типичная LAN занимает пространство такое же, как одно здание или небольшой научный городок

Локальная вычислительная сеть – это совокупность компьютеров и других средств вычислительной техники (сетевого оборудования, принтеров, сканеров и т.п.), объединенных с помощью кабелей и сетевых контроллеров, работающая под управлением сетевой операционной системы.

Для ускорения передачи информации между компьютерами в локальной сети используются специальные сетевые контроллеры, а все компьютеры в сети работают под управлением сетевого программного обеспечения.

6.6.2. Отличия локальных сетей от глобальных

Рассмотрим основные отличия локальных сетей от глобальных более детально. Так как в последнее время эти отличия становятся все менее заметными, то будем считать, что в данном разделе мы рассматриваем сети конца 80-х годов, когда эти отличия проявлялись весьма отчетливо:

• Протяженность, качество и способ прокладки линий связи. Класс локальных вычислительных сетей по определению отличается от класса глобальных сетей небольшим расстоянием между узлами сети. Это в принципе делает возможным использование в локальных сетях качественных линий связи: коаксиального кабеля, витой пары, оптоволоконного кабеля, которые не всегда доступны (из-за экономических ограничений) на больших расстояниях, свойственных глобальным сетям, В глобальных сетях часто применяются уже существующие линии связи (телеграфные или телефонные), а в локальных сетях они прокладываются заново.
• Сложность методов передачи и оборудования. В условиях низкой надежности физических каналов в глобальных сетях требуются более сложные, чем в локальных сетях, методы передачи данных и соответствующее оборудование. Так, в глобальных сетях широко применяются модуляция, асинхронные методы, сложные методы контрольного суммирования, квитирование и повторные передачи искаженных кадров. С другой стороны, качественные линии связи в локальных сетях позволили упростить процедуры передачи данных за счет применения немодулированных сигналов и отказа от обязательного подтверждения получения пакета.
• Скорость обмена данными. Одним из главных отличий локальных сетей от глобальных является наличие высокоскоростных каналов обмена данными между компьютерами, скорость которых (10,16и100 Мбит/с) сравнима со скоростями работы устройств и узлов компьютера – дисков, внутренних шин обмена данными и т. п. За счет этого у пользователя локальной сети, подключенного к удаленному разделяемому ресурсу (например, диску сервера), складывается впечатление, что он пользуется этим диском, как «своим». Для глобальных сетей типичны гораздо более низкие скорости передачи данных – 2400,9600,28800,33600 бит/с, 56 и 64 Кбит/с и только на магистральных каналах – до 2 Мбит/с.
• Разнообразие услуг. Локальные сети предоставляют, как правило, широкий набор услуг – это различные виды услуг файловой службы, услуги печати, услуги службы передачи факсимильных сообщений, услуги баз данных, электронная почта и другие, в то время как глобальные сети в основном предоставляют почтовые услуги и иногда файловые услуги с ограниченными возможностями – передачу файлов из публичных архивов удаленных серверов без предварительного просмотра их содержания.
• Оперативность выполнения запросов. Время прохождения пакета через локальную сеть обычно составляет несколько миллисекунд, время же его передачи через глобальную сеть может достигать нескольких секунд. Низкая скорость передачи данных в глобальных сетях затрудняет реализацию служб для режима on-line, который является обычным для локальных сетей.
• Разделение каналов. В локальных сетях каналы связи используются, как правило, совместно сразу несколькими узлами сети, а в глобальных сетях – индивидуально.
• Использование метода коммутации пакетов. Важной особенностью локальных сетей является неравномерное распределение нагрузки. Отношение пиковой нагрузки к средней может составлять 100:1 и даже выше. Такой трафик обычно называют пульсирующим. Из-за этой особенности трафика в локальных сетях для связи узлов применяется метод коммутации пакетов, который для пульсирующего трафика оказывается гораздо более эффективным, чем традиционный для глобальных сетей метод коммутации каналов. Эффективность метода коммутации пакетов состоит в том, что сеть в целом передает в единицу времени больше данных своих абонентов. В глобальных сетях метод коммутации пакетов также используется, но наряду с ним часто применяется и метод коммутации каналов, а также некоммутируемые каналы – как унаследованные технологии некомпьютерных сетей.
• Масштабируемость. «Классические» локальные сети обладают плохой масштабируемостью из-за жесткости базовых топологий, определяющих способ подключения станций и длину линии. При использовании многих базовых топологий характеристики сети резко ухудшаются при достижении определенного предела по количеству узлов или протяженности линий связи. Глобальным же сетям присуща хорошая масштабируемость, так как они изначально разрабатывались в расчете на работу с произвольными топологиями.

6.6.3. Классификация сетей по стандартам организации

Существует множество стандартов, обеспечивающих функционирование сети. К ним относятся Token Ring, ATM, AppleTalk, Ethernet и др. Большинство современных ЛВС строится по стандарту Ethernet.

В локальных сетях широкое распространение получила именно кабельная связь. Кабель представляет собой проводник, помещенный в изолирующие материалы. Наиболее часто используются витая пара, коаксиальный кабель и оптико-волоконные линии.

Рассмотрим типы наиболее распространенных кабельных соединенийWP пара – это наиболее распространенное и дешевое кабельное соединение, представляющее собой пару скрученных проводов. Она обеспечивает достаточную скорость передачи данных (до 100 Мбит/с), проста в монтаже и нетребовательна в эксплуатации. Монтаж сети на витой паре ведется только по звездообразной топологии. Единственным недостатком применения этого видакабеля является небольшая длина луча «звезды» (до 100 м), что необходимо учитывать при построении сетей в многоэтажных зданиях, а также в больших офисах.

Витая пара – это наиболее распространенное и дешевое кабельное соединение, представляющее собой пару скрученных проводов. Она обеспечивает достаточную скорость передачи данных (до 100 Мбит/с), проста в монтаже и нетребовательна в эксплуатации. Монтаж сети на витой паре ведется только по звездообразной топологии. Единственным недостатком применения этого вида кабеля является небольшая длина луча «звезды» (до 100 м), что необходимо учитывать при построении сетей в многоэтажных зданиях, а также в больших офисах.

Коаксиальный кабель имеет среднюю цену, хорошо помехозащищен и применяется для связи на большие расстояния (несколько километров). Скорость передачи данных по коаксиальному кабелю от 1 до 10 Мбит/с, а в некоторых случаях может достигать 50 Мбит/с.

Коаксиальный кабель используется для передачи информации в широкополосном диапазоне частот. Примером коаксиального кабеля является Ethernet-кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Его называют также толстый Ethernet. Вследствие помехозащищенности он является дорогой альтернативой обычным коаксиальным кабелям. Средняя скорость передачи данных 10 Мбит/с. Максимально доступное расстояние без повторителя не превышает 500 м, а общее расстояние сети Ethernet – около 3000 м.

Более дешевым, чем Ethernet-кабель, является соединение Cheapernet-кабель, или, как его называют, тонкий Ethernet. Скорость передачи данных в сетях с этим кабелем составляет 10 Мбит/с. Вычислительные сети на этом кабеле имеют небольшую стоимость и минимальные затраты при наращивании. Дополнительное экранирование не требуется. Расстояние между рабочими станциями может составлять максимум 300 м. Общее расстояние для сети на Cheapernet-кабеле составляет около 1000 м.

Коаксиальный кабель в настоящее время применяется довольно редко из-за крайне малых для современных сетей скоростей передачи данных, а также трудоемкого монтажа самого кабеля.

Оптико-волоконные линии (стекловолоконный кабель) являются наиболее дорогими. Скорость распространения информации по ним достигает 100 Гбит/с (на экспериментальных образцах оборудования – до 15,5 Тбит/с на расстояние 7000 км.). Допустимое расстояние между компьютерами – более 50 км. Внешнее воздействие помех на передачу информации практически отсутствует.

Такие сети применяются при передаче информации на большие расстояния без повторителей. Оптико-волоконные линии обладают противоподслушивающими свойствами. Поскольку оптическое волокно является исключительно дорогим решением по стоимости как оборудования, так и монтажа, оно применяется довольно редко, только при большой удаленности абонентов сети друг от друга либо в местах большой загрузки сети.

В радиосетях в качестве среды передачи данных используется радиосигнал. Такое решение применимо в местах, где прокладка кабельных каналов невозможна или нецелесообразна.

Спецификации беспроводных сетевых коммуникаций 802.11а и 802.11b были ратифицированы в 1999 г. Стандарт 802.11a предусматривает использование полосы частот 5,15 – 5,825 GHz и скорость передачи данных до 54 Mbps. Устройство имеет максимально допустимую мощность излучаемого сигнала (в США) и при стандартной эксплуатации обеспечивает одновременную работу с 8 абонентами. Актуальный на момент написания курса стнадрарт 802.11n предполагает увеличение скорости передачи данных до 600 Мбит/с, работу в двух диапазонах 2,4-2,5 или 5 ГГц, обратная совместимость с 802.11a/b/g.

6.7. Стек протоколов TCP/IP

Стек TCP/IP был разработан по инициативе Министерства обороны США более 30 лет назад для связи экспериментальной сети ARPAnet с другими сетями как набор общих протоколов для разнородной вычислительной среды. Большой вклад в развитие стека TCP/IP, который получил свое название по популярным протоколам IP и TCP, внес университет Беркли, реализовав протоколы стека в своей версии ОС UNIX. Популярность этой операционной системы привела к широкому распространению протоколов TCP, IP и других протоколов стека. Сегодня этот стек используется для связи компьютеров всемирной информационной сети Internet, а также в огромном числе корпоративных сетей.

Стек TCP/IP на нижнем уровне поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей – это Ethernet, Token Ring, FDDI, для глобальнытранспортного уровня. Он управляет тем, как происходит передача информации. Протокол IP – адресный. Он принадлежит сетевому уровню и определяет, куда происходит передача

х – протоколы работы на аналоговых коммутируемых и выделенных линиях SLIP, РРР, протоколы территориальных сетей Х.25 и ISDN.

В техническом понимании TCP/IP – это не один сетевой протокол, а два протокола, лежащих на разных уровнях. Протокол TCP – протокол транспортного уровня. Он управляет тем, как происходит передача информации. Протокол IP – адресный. Он принадлежит сетевому уровню и определяет, куда происходит передача

 Протокол TCP. Согласно протоколу TCP, отправляемые данные «нарезаются» на небольшие пакеты, после чего каждый пакет маркируется таким образом, чтобы в нем были данные, необходимые для правильной сборки документа на компьютере получателя.

Для понимания сути протокола TCP можно представить игру в шахматы по переписке, когда двое участников разыгрывают одновременно десяток партий. Каждый ход записывается на отдельной открытке с указанием номера партии и номера хода. В этом случае между двумя партнерами через один и тот же почтовый канал работает как бы десяток соединений (по одному на партию).

Два компьютера, связанные между собой одним физическим соединением, могут точно так же поддерживать одновременно несколько ТСР-соединений. Когда мы работаем в Интернете, то по одной-единственной телефонной линии можем одновременно принимать документы из Америки, Австралии и Европы. Пакеты каждого из документов поступают порознь, с разделением во времени, и по мере поступления собираются в разные документы.

Протокол IP. Интернет состоит из многих тысяч корпоративных, научных, правительственных и домашних сетей. Объединение сетей разной архитектуры и топологии стало возможно благодаря протоколу IP (англ. Internet Protocol) и принципу маршрутизации пакетов данных. У каждого участника Всемирной сети должен быть свой уникальный адрес (IP-адрес). Этот адрес выражается четырьмя байтами, например: 195.38.46.11. Т.к. один байт содержит до 256 различных значений, то теоретически с помощью четырех байтов можно выразить более четырех миллиардов уникальных IP-адресов (2564 за вычетом некоторого количества адресов, используемых в качестве служебных). На практике – количество возможных адресов составляет порядка двух миллиардов, но и это по современным меркам достаточно большая величина.

Структура IР-адреса организована так, что каждый компьютер, через который проходит какой-либо TСР-пакет, может по этим четырем числам определить, кому из ближайших «соседей» надо переслать пакет, чтобы он оказался «ближе» к получателю. В результате ряда перебросок TСР-пакет достигает адресата.

Оцениваются условия связи и пропускная способность линии. Два компьютера, находящиеся на разных континентах, но связанные высокопроизводительной линией космической связи, считаются более «близкими» друг к другу, чем два компьютера из соседних поселков, связанные простым телефонным проводом. Решением вопросов, что считать «ближе», а что «дальше», занимаются специальные средства – маршрутизаторы – специализированные компьютеры (аппаратные маршрутизаторы) или специальные программы (программные маршрутизаторы), занимающиеся сортировкой и перенаправлением пакетов данных, исходя из IP-адресов получателей этих пакетов.

6.8. Интернет и интранет

Интернет – всемирная система объединённых компьютерных сетей, построенная на использовании протокола IP и маршрутизации пакетов данных. Интернет образует глобальное информационное пространство, служит физической основой для Всемирной паутины и иных систем передачи данных. Часто упоминается как Всемирная сеть и Глобальная сеть

Когда слово Интернет употребляется в обиходе, то чаще всего имеется в виду Всемирную паутину и доступную через неё информацию, а не саму физическую сеть. Всемирная паутина (англ. World Wide Web) – глобальное информационное пространство, основанное на физической инфраструктуре Интернета и протоколе передачи данных HTTP. Часто, говоря об Интернете, имеют в виду именно Всемирную паутину. Для обозначения Всемирной паутины также используют слово веб (англ. web) и аббревиатуру «WWW».

Интернет – это не совокупность прямых соединений между компьютерами. Так, например, если два компьютера, находящиеся на разных континентах, обмениваются данными в Интернете, это совсем не значит, что между ними действует одно прямое или виртуальное соединение. Данные, которые они посылают друг другу, разбиваются на пакеты, и даже в одном сеансе связи разные пакеты одного сообщения могут пройти разными маршрутами. Какими бы маршрутами ни двигались пакеты данных, они все равно достигнут пункта назначения и будут собраны вместе в цельный документ. При этом данные, отправленные позже, могут приходить раньше, но это не помешает правильно собрать документ, поскольку каждый пакет имеет свою маркировку.

Таким образом, Интернет представляет собой как бы «пространство», внутри которого осуществляется непрерывная циркуляция данных. В этом смысле его можно сравнить с теле- и радиоэфиром, хотя есть очевидная разница хотя бы в том, что в эфире никакая информация храниться не может, а в Интернете она перемещается между компьютерами, составляющими узлы сети, и какое-то время хранится на их жестких дисках.

Интранет. Применение Internet- и WWW-технологий в корпоративной сети, изолированной от Internet, называется Intranet-технологией. Intranet-сети, получающие все более широкое распространение, состоят из внутрикорпоративных Web-серверов, доступ персонала к которым организован через ЛВС или глобальные сети.

Как правило, информация внутри отдельной организации распределена по множеству компьютеров и хранится в виде разнообразных файлов, отчетов и сообщений электронной почты. Как правило, способ доступа ко всей информации не организован. Поэтому многие организации создают intranet-сети с внутренними Web-серверами, чтобы облегчить своим сотрудникам доступ к разнообразной информации. Благодаря связям с корпоративными базами данных, файл-серверами и хранилищами документов Web-серверы предоставляют сотрудникам компании самые различные виды информации через единый интерфейс – хорошо знакомый Web-браузер. Несколько начальных страниц служат гипертекстовыми связями со всеми видами документов и данных.

При работе в корпоративной сети прежде всего необходимо знать имя файла, содержащего необходимую информацию. Для опытных в обращении с компьютерами сотрудников поиск и совместное использование файлов в сети становится чем-то вроде второй профессии, но даже для них задача оказывается трудновыполнимой, если кто-то переименует файл, изменит его содержимое или переместит в другое место. Для неискушенных же пользователей попытки найти такую "потерянную" информацию вызывают раздражение и чаще всего оканчиваются неудачей.

Что бы их устроило на самом деле – это страничка текста на экране, описывающая, что делается в системе, и подсказывающая в процессе перемещения из одного пункта сети в другой местонахождение и содержимое файлов. Именно такой текстовый путеводитель, показывающий, как организованы данные, и предоставляет intranet-приложение. Если на экране появилась ссылка на интересующий информационный объект, чтобы добраться до него, достаточно щелкнуть кнопкой мыши.

"Меня убедил опыт собственной компании, – говорит Билл Гейтс. – В Microsoft мы опубликовали в своей сети intranet тысячи документов для использования внутри корпорации. Я с удивлением обнаружил, что с вводом у нас сети intranet число обращений к данным возросло в несколько раз.Это весьма примечательный факт, если учесть, что и раньше ко многим из таких файлов добраться было нетрудно, а пользующиеся ими сотрудники неплохо владеют компьютером и весьма заинтересованы в изучении хранящейся в них информации". Это свидетельство особенно показательно, так как именно Microsoft выпускает и рекламирует пакет коллективной работы Exchange как средство публикации общедоступной информации через систему папок.

С точки зрения менеджера, по мнению того же Билла Гейтса, наиболее привлекательным моментом концепции Intranet является то, что для ее организации не требуется затрачивать больших усилий или вкладывать значительные денежные средства. Предприятия, обладающие связанными в IP-сеть компьютерами, практически подготовлены к ее внедрению. Единственное, на что следует потратиться, это нанять специалиста, который составит описательные гипертекстовые страницы и разработает систему ссылок.

6.8.1. Преимущества и недостатки Intranet-технологии

Достоинства и недостатки Intranet-технологии проистекают из особенностей, заложенных при создании WWW-технологий:

• использование гипертекста обеспечивает связность разнородной информации;

• браузер (клиентская программа WWW-сервера) предоставляет единый, более простой интерфейс пользователя;

• унаследованные преимущества и недостатки архитектуры клиент-сервер приводят к сходным проблемам, возникающим при использовании баз данных.

Преимущества Intranet-технологии. Корпоративная сеть Intranet – прекрасная платформа для публикации информации внутри предприятия. Web-браузер доступен практически для любой клиентской системы – в отличие от фирменных клиентов программного обеспечения групповой работы, которых для части платформ может не быть. Web-серверы не требуют аппаратных средств такой большой мощности (быстродействия процессора и емкости жесткого диска), как, например, классические пакеты для групповой работы типа LotusNotes. Рынок программного обеспечения для Web-серверов характеризуется высоким уровнем конкуренции – пользователи не привязаны к одному поставщику. Тем не менее программы прекрасно взаимодействуют. Технология Web обладает свойством наращиваемости и может использоваться в региональных вычислительных сетях. Новые средства авторской разработки в комплексе прикладных программ для настольных ПК облегчают новичкам создание HTML-страниц для Web-серверов.

Недостатки Intranet-технологии. Прикладные системы совместной работы для Intranet-сетей не обладают мощными возможностями традиционного программного обеспечения для групповой работы. Существует ограниченный набор средств привязки Web-серверов к базам данных и другим вспомогательным прикладным системам. Необходимо организовывать и поддерживать функционирование отдельных прикладных систем, в частности, таких, как электронная почта и Web-серверы, вместо того, чтобы пользоваться одной унифицированной системой, как в пакетах для групповой работы. Реализация Intranet требует наличия сети TCP/IP в отличие от других пакетов для групп, которые будут работать с существующими протоколами передачи данных по ЛВС. В Intranet-сетях нет встроенных средств тиражирования для удаленных пользователей, в то время как в пакетах типа LotusNotes они есть. Язык HTML и протокол HTTP не обладают достаточной мощностью для разработки прикладных систем клиент-сервер. Стандарты программирования для Web, например, такие, как Java, являются относительно новыми и недостаточно освоенными.

6.9. Основные службы сети Интернет

В зависимости от конкретных целей и задач клиенты сети Интернет используют те службы, которые им необходимы. Когда говорят о работе в Интернете, то на самом деле речь идет только об одной или нескольких из его многочисленных служб.

 Служба – это пара программ, взаимодействующих между собой согласно определенным протоколами. Одна из программ этой пары называется сервером, а вторая – клиентом.

Для каждого ресурса Интернета существует своя программа-сервер, клиентская программа и свой протокол прикладного уровня, обеспечивающий взаимодействие программы-клиента с сервером. Чтобы воспользоваться какой-то из служб Интернета, необходимо установить на компьютере программу, способную работать по протоколу этой службы. Такие программы называют клиентскими или клиентами.

Например, для передачи файлов в Интернете используется специальный прикладной протокол FTP (File Transfer Protocol). Соответственно, чтобы получить из Интернета файл, необходимо:

- иметь на компьютере программу, являющуюся клиентом FTP (FTP-клиент);
- установить связь с сервером, предоставляющим услуги FTP (FTP-сервером).

6.9.1. Терминальный режим

Терминальный режим (Telnet) – служба удаленного управления компьютером, является исторически одной из ранних. Подключившись к удаленному компьютеру по протоколу этой службы, можно управлять его работой, работать с файлами, запускать программы.

Эту службу раньше использовали для проведения сложных математических расчетов на удаленных вычислительных центрах, потому что если на персональном компьютере требовались недели непрерывной работы, то на удаленной супер-ЭВМ всего несколько минут, поэтому персональный компьютер применяли для удаленного ввода данных в ЭВМ и для приема полученных результатов.

В наши дни Telnet применяют для дистанционного управления техническими устройствами: компьютерами, телескопами, видеокамерами, промышленными роботами.

Простейший клиент Telnet входит в состав операционной системы Windows (файл telnet.exe).

6.9.2. Электронная почта

 Электронная почта (E-Mail) – служба, позволяющая любому пользователю сети передавать и получать электронные сообщения. Основные области применения: ведение личной переписки, работа со списками рассылки, off-line группами новостей и системами пересылки файлов по электронной почте.

Почтовый сервер – программа, пересылающая сообщения из почтовых ящиков на другие серверы или на компьютер пользователя по запросу его почтового клиента. На почтовом сервере создают почтовые ящики для пользователей с определенным именем и паролем для доступа. Клиентскую часть сервиса представляет почтовый клиент.

Почтовый клиент – программа, помогающая составлять и посылать электронные сообщения, получать и отображать письма на компьютере пользователя.

Почтовые серверы получают сообщения от клиентов и пересылают их по цепочке к почтовым серверам адресатов, где эти сообщения накапливаются. При установлении соединения между адресатом и его почтовым сервером происходит автоматическая передача поступивших сообщений на компьютер адресата.

Почтовая служба основана на двух прикладных протоколах: SMTP и РОРЗ. По первому происходит отправка корреспонденции с компьютера на сервер, а по второму – прием поступивших сообщений.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol, простой протокол передачи почты) – почтовый протокол, служащий для отправки сообщений с компьютера-клиента на почтовый сервер, а также для пересылки почты между серверами.

POP3 (Post Office Protocol, протокол почтового офиса версия 3) – почтовый протокол для получения доступа к почтовому ящику на сервере и пересылки сообщений на компьютер-клиент.

Протокол POP3 делает следующее:

• Передает имя пользователя и пароль для доступа к почтовому ящику на почтовый сервер.
• Определяет, есть ли очередная почта в этом почтовом ящике.
• Загружает эту почту на ваш компьютер.
• Уничтожает переданную почту на сервере.

IMAP (Internet Message Access Protocol, протокол доступа к сообщениям Интернета) – протокол для доступа к почтовому ящику на сервере, позволяющий управлять корреспонденцией на сервере. Это – альтернативный, более интеллектуальный протокол, позволяющий пользователю:

• Создавать, стирать и переименовывать почтовые ящики
• Производить проверку на наличие новых сообщений
• Разыскивать и удалять сообщения на сервере
• Выполнять выборочную доставку почты с сервера на локальный компьютер.

Клиентские почтовые программы. Программа Microsoft Mail, входит в состав операционной системы Windows 7 как стандартная. Более мощная программа, интегрирующая в себе кроме поддержки электронной почты и другие средства делопроизводства, Microsoft Outlook, входит в состав известного пакета Microsoft Office 2010. Из специализированных почтовых программ популярны программы The Bat!, Mozilla Thunderbird, Opera Mail, Evolution.

Работа с почтой может проводиться в режиме off-line. Для получения и отправки почты вы устанавливаете соединение с провайдером, затем даете команду вашему почтовому клиенту, по которой он подключается к вашему почтовому серверу, отсылает подготовленные письма и забирает на локальный компьютер сообщения, пришедшие на ваш почтовый ящик за истекший период. Писать письма и читать полученные с сервера сообщения вы можете в автономном режиме, то есть, без подключения к Интернету.

6.9.3. Служба телеконференций

Служба телеконференций (Usenet) – сетевой форум, организованный для ведения дискуссии и обмена новостями по определенной тематике.

Наиболее известной системой телеконференций является Usenet (User Network, пользовательская сеть). Usenet – глобальная распределенная система для дискуссий, включающая множество групп новостей, хранящихся на серверах по всему миру. Usenet появилась раньше Интернета, и первоначально функционировала через системы электронной почты по протоколу UUCP. В настоящее время доступ к серверам Usenet осуществляется в режиме on-line с использованием специального протокола NNTP, базирующегося на TCP/IP.

NNTP (Network News Transport Protocol, протокол транспортировки новостей в сети) – протокол, используемый при передаче сообщений групп новостей.

Принцип работы. Обычное сообщение электронной почты пересылается по узкой цепочке серверов от отправителя к получателю и не храниться на промежуточных серверах. Сообщения, направленные на сервер группы новостей, отправляются с него на все серверы, с которыми он связан, если на них данного сообщения еще нет. Далее процесс повторяется. Характер распространения каждого отдельного сообщения напоминает лесной пожар.

На каждом из серверов поступившее сообщение хранится ограниченное время (обычно неделю), и все желающие могут в течение этого времени с ним ознакомиться. Распространяясь во все стороны, менее чем за сутки сообщения охватывают весь земной шар. Далее распространение затухает, поскольку на сервер, который уже имеет данное сообщение, повторная передача производиться не может.

Ежедневно в мире создается порядка миллиона сообщений для групп новостей. Выбрать в этом массиве действительно полезную информацию практически невозможно. Поэтому вся система телеконференций разбита на тематические группы. Сегодня в мире насчитывают порядка 100 000 тематических групп новостей. Они охватывают большинство тем, интересующих массы. Особой популярностью пользуются группы, посвященные вычислительной технике.

Основная цель использования групп новостей заключается в возможности задать вопрос, обращаясь ко многим людям одновременно, и получить ответ или полезный совет от более опытного коллеги. Регулярный мониторинг позволяет специалистам точно знать, что нового происходит в мире по их специальности, какие проблемы беспокоят большие массы людей и на что надо обратить особое внимание в своей работе.

Как правило, вместо основного адреса, используемого для деловой переписки, указывают дополнительный адрес, такой адрес арендуют на сервере одной из бесплатных анонимных почтовых служб, например: Mail.ru.

 Сервер новостей. – программа, предоставляющая доступ к размещенным на этом сервере группам новостей.

Для работы с серверами новостей существую специальные клиентские программы.

Newsreader (программа-клиент для чтения новостей) – программа, использующая протокол NNTP для передачи сообщений групп новостей с сервера новостей.

Cуществуют телеконференции, в которых проводится предварительный отсев сообщений, не относящихся к теме конференции. Такие конференции называются модерируемыми

.

Модерируемые (управляемые) группы новостей – телеконференции, в которых все сообщения и ответы контролируются модератором (управляющим) данной группы, который имеет право осуществлять отбор статей.

Немодерируемые (неуправляемые) группы новостей – телеконференции, в которых любой человек может отправить сообщение или ответить на сообщение в этой группе.

Название конференции организовано иерархическим образом по категориям и подкатегориям.

Например, fido.networks.bel-internet – группа новостей сети FidoNet, посвященная обсуждению сетевых проблем (networks), в частности, проблем Интернет в Беларуси (bel-internet).

Основные возможности клиента новостей:

• Подключение к определенному серверу новостей. Для этого в терминах программы Outlook Express нужно создать учетную запись для определенного сервера новостей, после чего попробовать подключиться к нему. После успешного подключения вам предложат список названий групп новостей, поддерживаемых данным сервером.
• Просмотр доступных групп новостей. Список доступных групп может быть достаточно длинным, поэтому, как правило, поддерживается средство быстрого поиска по части имени телеконференции.
• Получение и чтение статей. После выбора заинтересовавшей вас группы вы получите первую порцию заголовков сообщений (статей) опубликованных в группе. Выбирая щелчком конкретную статью, вы получаете ее содержимое и читаете его.
• Подписка на нужную группу и отписка от нее. Для того чтобы каждый раз после подключения к серверу не искать нужную группу, можно оформить подписку на нее. В данном случае подписка – это указание серверу при подключении автоматически доставлять новые сообщения с определенной группы. Отменить подписку можно в любой момент.
• Отправка статьи в группу или автору. Для того чтобы задать вопрос всем читателям и подписчикам выбранной группы новостей, вы можете отправить свое сообщение в группу. В этом случае оно будет отображено для всеобщего чтения. Если вы решите отправить ответ на любое сообщение, можно ответить в группу или автору на его личный почтовый ящик.
• Работа в автономном режиме. Просмотр сообщений в режиме постоянного подключения к серверу новостей (то есть в режиме on-line) занимает достаточно большое время. Автономный режим работы предполагает подключение к узлу провайдера только на время передачи ваших сообщений в группы, получения новых заголовков и целых текстов предварительно выбранных сообщений. Чтение полученных сообщений осуществляется после их получения в режиме отсоединения от сети.

6.9.4. Всемирная паутина

Служба Всемирная паутина (World Wide Web, WWW) – это единое информационное пространство, состоящее из сотен миллионов взаимосвязанных электронных документов, хранящихся на Web-cepверах. Электронные документы кроме собственно текста содержат мультимедиа и гипертекст.

Мультимедиа – документ включает в себя не только текст, но и двух- и трехмерную графику, видео и звук.

Гипертекст – множество отдельных документов (страниц), которые имеют ссылки друг на друга.

 Гипертекстовая ссылка – выделенная часть документа, реализующая переход к другому документу. Реализуется в виде подчеркнутого текста, кнопки или картинки.

Отдельные документы, составляющие пространство Web, называют Web-страницами. Количество существующих Web-страниц уже измеряется миллиардами, причем энергичный рост объема World Wide Web продолжается.

Web-страница – документ в WWW, содержащий:

• форматированный текст;
• мультимедийные объекты (графика, звук, музыка, видеоклипы);
• ссылки на любой файл или на другую Web-страницу;
• активные компоненты, способные выполнять работу на компьютере клиента по заложенной в них программе.

Web-сайт (Web-узел, Web- site) – группа Web-страниц, связанных вместе единой темой, общим стилем оформления и взаимными гипертекстовыми ссылками. Один физический Web-cepвep может содержать много Web-узлов, каждому из которых, отводится отдельный каталог на жестком диске сервера. Каждый Web-узел имеет свою стартовую страницу, которая называется начальной или домашней или Home Page.

Web-канал – Web-сайт, способный автоматически в заданное время передавать обновленную информацию на компьютер зарегистрированного клиента.

Многочисленные Web-узлы и Web-страницы хранятся на огромном множестве так называемых WWW-серверов, то есть компьютеров, на которых установлено специальное программное обеспечение.

Web-сервер – программа, позволяющая хранить и пересылать Web-страницы.

Пользователи, имеющие доступ к сети, получают эту информацию при помощи программ-клиентов для просмотра Web-документов – Web-браузеров (броузеры, обозреватели).

Принцип работы. Браузер посылает по компьютерной сети запрос Web-серверу, хранящему файл с необходимым документом. В ответ на запрос сервер высылает программе просмотра требуемый файл или сообщение об отказе. Взаимодействие клиент-сервер происходит по определенным правилам, иначе, по прикладному протоколу. Протокол, принятый в WWW, называется HyperText Transfer Protocol, сокращенно – HTTP.

HTTP (HyperText Transfer Protocol, протокол передачи гипертекста) – протокол, который использует Web-клиент для получения Web-страницы с Web-сервера. Этот протокол для передачи гипертекста в Сети был предложен швейцарским физиком Тимом Бернерсом-Ли (Tim Berners-Lee) в 1989 году.

6.9.5. Язык HTML

Язык HTML (HyperText Markup Language, язык разметки гипертекста) – специальный язык описания WWW-документов. Описание Web-страницы на HTML представляет собой набор инструкций, интерпретируемый программой-браузером.

От обычных текстовых документов Wеb-страницы отличаются тем, что они оформлены без привязки к конкретному носителю. Электронные Web-документы предназначены для просмотра на экране компьютера, причем заранее не известно, на каком. Не известны ни размеры экрана, ни параметры цветового и графического разрешения, не известна даже операционная система, с которой работает компьютер клиента. Поэтому Web-документы не могут иметь «жесткого» форматирования. Оформление выполняется непосредственно во время их воспроизведения на компьютере клиента и происходит оно в соответствии с настройками программы, выполняющей просмотр.

Документ, написанный на HTML, представляет собой текстовый файл, содержащий собственно текст, несущий информацию читателю, и теги разметки (markup tags). Теги представляют собой определенные стандартом HTML последовательности символов, являющиеся инструкциями для программы просмотра; согласно этим инструкциям программа располагает текст на экране, включает в него рисунки, хранящиеся в отдельных графических файлах, и формирует гиперсвязи с другими документами или ресурсами Интернета. Таким образом, файл на языке HTML приобретает облик Web-документа только тогда, когда он интерпретируется браузером.

В последние годы в Web-документах нашли широкое применение активные компоненты. Это тоже объекты, но они содержат не только текстовые, графические и мультимедийные данные, но и программный код, то есть могут выполнять работу по заложенной в них программе. Браузер не должен допустить исполнения команд, несущих потенциальную угрозу: например, он пресекает попытки осуществить операции с жестким диском. Поэтому выбор браузера очень важен для работы в Интернете.

Произвольное перемещение между документами в Web-пространстве называют Web-серфингом (выполняется с целью ознакомительного просмотра). Целенаправленное перемещение между Web-докумен-тами называют Web-навигацией (выполняется с целью поиска нужной информации).

6.9.6. URL

Каждый файл в Интернете также имеет свой уникальный адрес. Он называется URL. URL (Universal Resource Locator, универсальный указатель ресурсов) – адрес любого файла в Интернете. Кроме адреса компьютера содержится указание о протоколе, по которому нужно обращаться к файлу, какую программу-сервер на сервере запустить и к какому конкретному файлу следует обратиться.

Общий вид URL: протокол://адрес_сервера:порт/имя_каталога/имя_файла

примеры URL:

http://www.microsoft.com – обращение по протоколу HTTP к начальной (домашней) странице Web-сервера коммерческой фирмы Microsoft в США. Здесь самый левый домен в адресе www сразу указывает на тип информации.

ftp://www.comp.ru/business/index.html – адрес файла index.html, расположенного в каталоге business на сервере www.comp.ru в России, к которому нужно обращаться по протоколу передачи файлов FTP.

Части адреса URL:

1. Указание службы, которая осуществляет доступ к данному ресурсу (обычно обозначается именем прикладного протокола, соответствующего данной службе). Так, например, для службы WWW прикладным является протокол HTTP (HyperText Transfer Protocol – протокол передачи гипертекста). После имени протокола ставится двоеточие (:) и два знака «/» (косая черта):

http://...

2. Указание доменного имени компьютера (сервера), на котором хранится данный ресурс:

http://www.abcde.com...

3. Указание полного пути доступа к файлу на данном компьютере. В качестве разделителя используется символ «/» (косая черта):

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

Обрати внимание: В отличие от правил работы в MS-DOS и Windows, в Интернете строчные и прописные символы в именах файлов и каталогов считаются разными.

6.9.7. Служба имен доменов (DNS)

Адрес любого компьютера или любой локальной сети в Интернете может быть выражен четырьмя байтами, например: 195.28.132.97

С другой стороны, каждый компьютер имеет уникальное доменное имя, например: www.abcdef.com

Это возможно, потому что существует две разные формы записи адреса одного и того же сетевого компьютера:

1) Человеку неудобно работать с числовым представлением IP-адреса, а доменное имя запоминается легко, более того, это имя имеет содержание. Например, Web-сервер компании Microsoft имеет имя www.microsoft.com, а Web-сервер компании «Космос ТВ» имеет имя www.kosmostv.ru (суффикс .ru в конце имени говорит о том, что сервер компании принадлежит российскому сектору Интернета).

2) С другой стороны, благодаря IP-адресу промежуточные серверы могут осуществлять передачу запросов и ответов в нужном направлении, не зная, где конкретно находятся отправитель и получатель.

Поэтому необходим перевод доменных имен в связанные с ними IР-адреса. Этим занимаются серверы службы имен доменов DNS. Наш запрос на получение одной из страниц сервера www.abcde.com сначала обрабатывается сервером DNS, и далее он направляется по IР-адресу, а не по доменному имени.

6.9.8. Служба передачи файлов (FTP).

Прием и передача файлов составляют значительный процент от прочих Интернет-услуг. Необходимость в передаче файлов возникает, например, при приеме файлов программ, при пересылке крупных документов (например, книг), а также при передаче архивных файлов, в которых запакованы большие объемы информации.

1) FTP (File Transfer Protocol, протокол передачи файлов) – раздел Интернет, являющийся хранилищем всевозможных файлов.
2) FTP (File Transfer Protocol, протокол передачи файлов) – протокол передачи данных, используемый в разделе FTP для пересылки файлов.

Протокол FTP более удобен для передачи файлов, поскольку он может продолжать дозагрузку файлов после разрыва связи между компьютерами.

Служба FTP имеет свои серверы в мировой сети, на этих серверах хранятся архивы данных.

FTP-архив – большая коллекция файлов, обычно объединенных общей тематикой. Внутри архива файлы обычно структурированы в каталоги по темам. Практически все крупные и хорошо структурированные FTP-архивы обеспечивают пользователя индексом – списком всех файлов, имеющихся в архиве, обычно с описаниями и названиями каталогов, где эти файлы расположены. Такой индекс традиционно хранится в файле с названием index в корневом каталоге FTP-архива.

FTP-сервер – программа, позволяющая хранить файлы и передавать их по протоколу FTP. Mногие фирмы помимо Web-сервера содержат и FTP-сервер, поэтому адрес FTP-сервера можно элементарно составить. Для этого нужно просто протокол HTTP в URL поменять на FTP, а вместо www в имени сервера использовать ftp. Так, из http://www.microsoft.com получим ftp://ftp.microsoft.com.

Среди FTP-серверов есть две категории серверов:

1) коммерческие серверы и серверы ограниченного доступа – эти серверы доступны только для зарегистрированных пользователей и для подключения к себе требуют ввод имени пользователя (login) и пароля (password). 2)
>анонимные FTP-серверы – серверы с открытым доступом для всех желающих. Стандартным именем пользователя является anonymous, а в качестве пароля используется адрес электронной почты. Если сервер анонимный и вы работаете с программой-браузером, регистрация пройдет автоматически.

FTP-клиент – программа, позволяющая подключаться к удаленному FTP-серверу и получать/передавать файлы по протоколу FTP.

Встроенными возможностями для работы и по протоколу FTP обладают Web-браузеры, менеджеры файлов, например FAR и программы загрузки и докачивания файлов.

Программы загрузки и докачивания файлов – программы, позволяющие задавать список файлов (URL) для последующего копирования и докачки в случае обрыва связи по протоколам HTTP и FTP. Например: GetRight (www.getright.com), FlashGet (www.amazesoft.com) – условно-бесплатные, бесплатная программа NetVampire (www.netvampire.com).

Схема работы с FTP-сервером:

1. указать адрес (URL) сервера. Например, ftp://ftp.nero.com
2. пройти процедуру регистрации на сервере, если необходимо.
3. После подключения вы можете просматривать содержимое всех папок сервера, которые, в зависимости от типа FTP-клиента выглядят как в программе для просмотра файловой системы.
4. Найдя нужный файл, можно скопировать его на диск локального компьютера, предварительно указав место назначения.

Обратное копирование файлов с локального компьютера на удаленный FTP-сервер, как правило, разрешено только для зарегистрированных пользователей.

6.9.9. Служба IRC

Служба IRC (Internet Relay Chat, беседа через Интернет) – беседа нескольких человек в реальном времени посредством ввода текста с клавиатуры. Иногда службу IRC называют чат-конференциями или чатом.

В отличие от телеконференций, где общение между участниками обсуждения темы открыто всему миру, в системе IRC общение происходит только в пределах одного канала, в работе которого принимают участие обычно лишь несколько человек.

Пользователь, подключившись к системе IRC, обычно выбирает для себя определенный канал, после чего подключается к нему, выбирая себе псевдоним. Подключившись к каналу, вы видите на экране сообщения, переданные на него другими участниками. Если вы введете с клавиатуры свое сообщение, оно практически немедленно будет показано на канале под вашим псевдонимом.

Канал – организация дискуссии на определенную тему через выбранную систему IRC.

IRC-сервер – программа, обеспечивающая работоспособность системы IRC и хранящая информацию о каналах и подключенных пользователях.

Несколько серверов, соединенных друг с другом, образуют систему IRC. Вы можете выбирать каналы в пределах одной системы IRC.

IRC-клиент – программа для подключения к IRC-серверу и ведения беседы.(например, клиента: mIRC).

6.9.10. Служба ICQ

Служба ICQ – система, реализующая связь, подобную пейджинговой, через Интернет. Позволяет получить уникальный номер, называемый UIN (Universal Internet Number, универсальный номер Интернета), используемый для вызова и прямого общения. Название службы ICQ является акронимом выражения I seek you – я тебя ищу.

Удобство и необходимость данного сервиса обусловлено тем, что большинство пользователей не имеют постоянного IP-адреса. Каждый раз после подключения к провайдеру пользователю присваивается на время сеанса работы новый адрес. Зарегистрировавшись в пейджинговой системе и получив свой пейджинговый номер, вы можете найти сетевой IP-адрес человека, подключенного в данный момент к Интернету.

ICQ-клиент можно бесплатно загрузить с серверов www.icq.com, www.mirabilis.com и других.

Для пользования этой службой надо зарегистрироваться на ее центральном сервере (http://www.icq.com) и получить персональный идентификационный номер UIN(Universal Internet Number). Данный номер нужно сообщить партнерам по контактам. Зная номер UIN партнера, но не зная его текущий IР-адрес, можно через центральный сервер службы отправить ему сообщение с предложением установить соединение.

Замечательной возможностью системы является поиск абонента сети ICQ по косвенным данным, например, по адресу электронной почты. После нахождения нужного абонента, можно установить с ним прямую связь. Таким образом, вы можете составить свой личный список абонентов для общения.

При каждом подключении к Интернету программа ICQ, установленная на нашем компьютере, определяет текущий IР-адрес и сообщает его центральной службе, которая, в свою очередь, оповещает наших партнеров по контактам. Далее наши партнеры (если они тоже являются клиентами данной службы) могут установить с нами прямую связь. Программа предоставляет возможность выбора режима связи («готов к контакту»; «прошу не беспокоить, но готов принять срочное сообщение»; «закрыт для контакта» и т. п.). После установления контакта связь происходит в режиме, аналогичном сервису IRC. Вы можете обменяться файлами, отправить сообщение по обычной электронной почте. У программы очень привлекательный интерфейс, она может работать в фоновом режиме, расположив свой значок в виде ромашки на панели задач, который в зависимости от связи приобретает разную окраску. При получении различных сообщений на панели задач мигают значки разной формы, привлекая ваше внимание.

Контрольные вопросы для самопроверки

1. Назовите преимущества распределенных сетевых систем.
2. Опишите типовые сетевые топологии.
3. Поясните концепцию архитектуры открытых систем.
4. Расскажите о типологиях вычислительных сетей.
5. Что понимается под стеком протоколов TCP/IP?
6. Назовите преимущества и недостатки Intranet-технологии
7. Охарактеризуйте основные службы Интернета

Литература

1. Волков Г.Г., Глинский О.Ю. Компьютерные информационные технологии. БГЭУ: Бобруйск, 2010. – 86 с.
2. Информационные системы и технологии в экономике и управлении.: учебник под ред. В.В. Трофимова – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство Юрайт, 2011 – 521 с.
3. Олифер, В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы [Текст] : Учебник для вузов; рекомендовано Мин. образования / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер, 2009. – 958 с.

Репетиционные тестовые задания

1. Соединить компьютеры возможно при помощи кабеля

светоэлектрического
коаксиального
оптомагнитного
крученого

 

2. Чтобы удаленный адресат был уверен в аутентичности сообщения электронной почты следует использовать

электронную цифровую подпись
секретный канал связи
парольную защиту сообщения
архивацию сообщения

 

3. Web-страницы имеют расширение

*.txt
*.htm
*.doc
*.exe

 

4. Электронная почта позволяет передавать

только сообщения
только файлы
сообщения и вложенные файлы
потоковое видео

 

5. В сети Интернет автоматически устанавливает связь между IP-адресами и текстовыми именами

система URL-адресации
доменная система имен
протокол передачи гипертекста
Интернет-протокол