Лекция по информатике на тему "Локальные и глобальные компьютерные сети"

Локальные и глобальные компьютерные сети Введение машин Современные информационные системы продолжают возникшую в конце 70-х гг. тенденцию распределенной обработки данных. Начальным этапом развития таких систем явились многомашинные ассоциации – совокупность вычислительных различной производительности, объединенных в систему с помощью каналов связи. Высшей стадией систем распределенной обработки данных являются компьютерные (вычислительные) сети различных уровней – от локальных до глобальных. Цель реферата – изложить главные принципы построения и функционирование компьютерных (вычислительных) сетей, познакомить с основами работы в локальной сети и с возможностями, предоставляемые глобальной сетью. классификация и Назначение компьютерных сетей Передача информации Современное производство требует высоких скоростей обра-ботки информации, удобных форм ее хранения и передачи. Необ-ходимо также иметь динамичные способы обращения к информации, способы поиска данных в заданные временные интервалы; реализовывать сложную математическую и логическую обработку данных. Управление крупными предприятиями, управление экономикой на уровне страны требуют участия в этом процессе достаточно крупных коллективов. Такие коллективы могут располагаться в различных районах города, в различных регионах страны и даже в различных странах. Для решения задач управления, обеспечивающих экономической стратегии, становятся важными и актуальными скорость и удобство обмена информацией, а также возможность тесного взаимодействия всех реализацию участвующих в процессе выработки управленческих решений. В эпоху централизованного использования ЭВМ с пакетной обработкой информации пользователи вычислительной техники предпочитали приобретать компьютеры, на которых можно было бы решать почти все классы их задач. Однако сложность решаемых задач обратно пропорциональна их количеству, и это приводило к неэффективному использованию вычислительной мощности ЭВМ при значительных материальных затратах. Нельзя не учитывать и тот факт, что доступ к ресурсам компьютеров был затруднен из-за существующей политики централизации вычислительных средств в одном месте. Принцип централизованной обработки данных не отвечал вы-соким требованиям к надежности процесса обработки, затруднял развитие систем и не мог обеспечить необходимые временные параметры при диалоговой обработке данных в многопользовательском режиме. Кратковременный выход из строя центральной ЭВМ приводил к роковым последствиям для системы в целом, так как приходилось дублировать функции центральной ЭВМ, значительно увеличивая затраты на создание и эксплуатацию систем обработки данных. Появление малых ЭВМ, микроЭВМ и, наконец, персональных компьютеров потребовало нового подхода к организации систем обработки данных, к созданию новых информационных технологий. Возникло логически обоснованное требование перехода от использования отдельных ЭВМ в системах централизованной обработки данных к распределенной обработке данных (рис.). СИСТЕМА ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ Центральная ЭВМ Терминал Термина л Терминал Термина л СИСТЕМА РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ЭВМ 1 ЭВМ 2 ЭВМ 3 Терминал Терминал Терминал Термина Распределенная обработка данных — обработка данных,  выполняемая на независимых, но связанных между собой  компьютерах, представляющих распределенную систему. Для реализации распределенной обработки данных были со­зданы многомашинные ассоциации, структура которых разрабаты­вается  по одному из следующих направлений: • многомашинные вычислительные комплексы (МВК); • компьютерные (вычислительные) сети. Многомашинный вычислительный комплекс — группа  установленных рядом вычислительных машин, объеди­ненных с  помощью специальных средств сопряжения и выполняющих  совместно единый информационно­вычислительный процесс. Примечание. Под процессом понимается некоторая  последовательность действий для решения задачи, определяемая  программой. Многомашинные вычислительные комплексы могут быть: v локальными при условии установки компьютеров в одном  помещении, не требующих для взаимосвязи специального  оборудования и каналов связи; v дистанционными, если некоторые компьютеры комплекса  установлены на зна¬чительном расстоянии от центральной ЭВМ и  для передачи данных используются телефонные каналы связи. Пример 1. К ЭВМ типа мэйнфрейма, обеспечивающей режим  пакетной обработки информации, подключена с помощью  устройства сопряжения мини­ЭВМ. Обе ЭВМ находятся в одном  машинном зале. Мини­ЭВМ обеспечивает подготовку и  предвари¬тельную обработку данных, которые в дальнейшем  используются при решении сложных задач на мэйнфрейме. Это  локальный многомашинный комплекс. Пример 2. Три ЭВМ объединены в комплекс для распределения  заданий, поступаю¬щих на обработку. Одна из них выполняет  диспетчерскую функцию и распределяет задания в зависимости от  занятости одной из двух других обрабатывающих ЭВМ. Это  локальный многомашинный комплекс. Пример 3. ЭВМ, осуществляющая сбор данных по некоторому  региону, выполняет их предварительную обработку и передает для  дальнейшего использования на цент¬ральную ЭВМ по телефонному  каналу связи. Это дистанционный многомашинный комплекс. Компьютерная (вычислительная) сеть — совокупность  компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему, удовлетворяющую требованиям распределенной  обработки данных. Примечание. Под системой понимается автономная  совокупность, состо­ящая из одной или нескольких ЭВМ,  программного обеспечения, периферийного оборудования,  терминалов, средств передачи данных, физических процессов и  операторов, способная осуществлять обработку информации и  выполнять функции взаимодействия с другими системами. Обобщенная структура компьютерной сети Компьютерные сети являются высшей формой многомашинных  ассоциаций. Выделим основные отличия компьютерной сети от  многомашинного вычислительного комплекса. Первое отличие — размерность. В состав многомашинного  вычислительного комплекса входят обычно две, максимум три  ЭВМ, расположенные преимущественно в одном помещении.  Вычислительная сеть может состоять из десятков и даже сотен  ЭВМ, расположенных на расстоянии друг от друга от нескольких  метров до десятков, сотен и даже тысяч километров. Второе отличие — разделение функций между ЭВМ. Если в  многомашинном вычислительном комплексе функции обработки  данных, передачи данных и управления системой могут быть  реализованы в одной ЭВМ, то в вычислительных сетях эти функции  распределены между различными ЭВМ. Третье отличие — необходимость решения в сети задачи  маршрутизации сообщений. Сообщение от одной ЭВМ к другой в  сети может быть передано по различным маршрутам в зависимости  от состояния каналов связи, соединяющих ЭВМ друг с другом. Объединение в один комплекс средств вычислительной техники,  аппаратуры связи и каналов передачи данных предъявляет  специфические требования со стороны каждого элемента  многомашинной ассоциации, а также требует формирования  специальной терминологии. Абоненты сети — объекты, генерирующие или потребляющие  информацию в сети. Абонентами сети могут быть отдельные ЭВМ, комплексы ЭВМ,  терминалы, промышленные роботы, станки с числовым программным управлением и т.д. Любой абонент сети подключается к станции. Станция — аппаратура, которая выполняет функции, связанные  с передачей и приемом информации. Совокупность абонента и станции принято называть абонентской  системой. Для организации взаимодействия абонентов необходима  физическая передающая среда. Физическая передающая среда — линии связи или  пространство, в котором распространяются электрические сигналы,  и аппаратура передачи данных. На базе физической передающей среды строится  коммуникационная сеть, которая обеспечивает передачу  информации между абонентскими системами. Такой подход позволяет рассматривать любую компьютерную  сеть как совокупность абонентских систем и коммуникационной  сети. Обобщенная структура компьютерной сети приведена на рис. ОБОБЩЕННАЯ СТРУКТУРА КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ Абонентская система 1 Абонентская система 2 Коммуникационная сеть Абонентская система N Абонентская система 3 Классификация вычислительных сетей В зависимости от территориального расположения абонент­ских  систем вычислительные сети можно разделить на три основных  класса: v глобальные сети (WAN — Wide Area Network); v региональные сети (MAN — Metropolitan Area Network); v локальные сети (LAN — Local Area Network). Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов,  расположенных в различных странах, на различных континентах.  Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществ­ ляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем  спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволят  решить проблему объединения информационных ресурсов всего  человечества и организации доступа к этим ресурсам. Региональная вычислительная сеть связывает абонентов,  расположенных на значительном расстоянии друг от друга. Она  может включать абонентов внутри большого города, экономиче­ ского региона, отдельной страны. Обычно расстояние между  абонентами региональной вычислительной сети составляет десятки  — сотни километров. Локальная вычислительная сеть объединяет абонентов, рас­ положенных в пределах небольшой территории, В настоящее время  не существует четких ограничений на территориальный разброс  абонентов локальной вычислительной сети. Обычно такая сеть  привязана к конкретному месту. К классу локальных  вычислительных сетей относятся сети отдельных предприятий,  фирм, банков, офисов и т.д. Протяженность такой сети можно  ограничить пределами 2 ­ 2,5 км. Объединение глобальных, региональных и локальных  вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии.  Они обеспечивают мощные, экономически целесообразные средства  обработки огромных информационных массивов и доступ к  неограниченным информационным ресурсам. На рис. приведена  одна из возможных иерархий вычислительных сетей. Локальные  вычислительные сети могут входить как компоненты в состав  региональной сети, региональные сети — объединяться в составе  глобальной сети и, наконец, глобальные сети могут также  образовывать сложные структуры. ИЕРАРХИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ ЛВС ЛВС Региональная сеть 2 ЛВС Глобальная сеть Региональная сеть 1 ЛВС Пример 4. Компьютерная сеть Internet является наиболее  ЛВС популярной глобальной сетью­ В ее состав входит множе­ство  свободно соединенных сетей. Внутри каждой сети, входящей в  Internet, существуют конкретная структура связи и определенная  дисциплина управления. Внутри In­ternet структура и методы  соединений между раз¬личными сетями для конкретного  пользователя не имеют никакого значения. Персональные компьютеры, ставшие в настоящее время  непременным элементом любой системы управления, привели к  буму в области создания локальных вычислительных сетей. Это, в  свою очередь, вызвало необходимость в разработке новых  информационных технологий. Практика применения персональных компьютеров в различных  отраслях науки, техники и производства показала, что наибольшую  эффективность от внедрения вычислительной техники  обеспечивают не отдельные автономные ПК, а локальные  вычислительные сети. Характеристика процесса передачи данных Режимы передачи данных Любая коммуникационная сеть должна включать следующие  основные компоненты: передатчик, сообщение, средства передачи,  приемник. Передатчик — устройство, являющееся источником данных. Приемник — устройство, принимающее данные. Приемником могут быть компьютер, терминал или какое­либо  цифровое устройство, Сообщение — цифровые данные определенного формата, пред­ назначенные для передачи. Это может быть файл базы данных, таблица, ответ на за­прос,  текст или изображение Средства передачи — физическая передающая среда и  специальная аппаратура, обеспечивающая передачу сообщений. Для передачи сообщений в вычислительных сетях используются  различные типы каналов связи. Наиболее распространены  выделенные телефонные каналы и специальные каналы для передачи цифровой информации. Применяются также радиоканалы и каналы  спутниковой связи. Особняком в этом отношении стоят ЛВС, где в качестве пе­ редающей среды используются витая пара проводов, коаксиальный  кабель и оптоволоконный кабель. Для характеристики процесса обмена сообщениями в  вычислительной сети по каналам связи используются следующие  понятия: режим передачи, код передачи, тип синхронизации. Режим передачи. Существуют три режима передачи:  симплексный, полудуплексный и дуплексный. Симплексный режим — передача данных только в одном  направлении. Примером симплексного режима передачи является система, в  которой информация, собираемая с помощью датчиков, передается  для обработки на ЭВМ. В вычислительных сетях симплексная  передача практически не используется, Полудуплексный режим — попеременная передача информации,  когда источник и приемник последовательно меняются местами. Яркий пример работы в полудуплексном режиме — разведчик,  передающий в Центр информацию, а затем принимающий  инструкции из Центра. Дуплексный режим — одновременные передача и прием  сообщений. Дуплексный режим является наиболее скоростным режимом  работы и позволяет эффективно использовать вычислительные  возможности быстродействующих ЭВМ в сочетании с высокой  скоростью передачи данных по каналам связи. Пример дуплексного  режима — телефонный разговор (рис.). Локальные вычислительные сети • Особенности организации ЛВС • Типовые топологии и методы доступа ЛВС Особенности организации ЛВС Функциональные группы устройств в сети Основное назначение любой компьютерной сети — предостав­ ление информационных и вычислительных ресурсов подключенным  к ней пользователям. С этой точки зрения локальную вычислительную сеть можно  рассматривать как совокупность серверов и рабочих станций. Сервер — компьютер, подключенный к сети и обеспечивающий  ее пользователей определенными услугами. Серверы могут осуществлять хранение данных, управление  базами данных, удаленную обработку заданий, печать заданий и ряд  других функций, потребность в которых может возникнуть у  пользователей сети. Сервер — источник ресурсов сети. Рабочая станция — персональный компьютер, подключенный к  сети, через который пользователь получает доступ к ее ресурсам. Рабочая станция сети функционирует как в сетевом, так и в  локальном режиме. Она оснащена собственной операционной  системой (MS DOS, Windows и т.д.), обеспечивает пользователя  всеми необходимыми инструментами для решения прикладных за­ дач. Особое внимание следует уделить одному из типов серверов —  файловому серверу (File Server). В распространенной терми­нологии для него принято сокращенное название — файл­сервер. Файл­сервер хранит данные пользователей сети и обеспечивает  им доступ к этим данным. Это компьютер с большой емкостью  оперативной памяти, жесткими дисками большой емкости и  дополнительными накопителями на магнитной ленте (стримерами). Он работает под управлением специальной операционной си­ стемы, которая обеспечивает одновременный доступ пользовате­лей сети к расположенным на нем данным. Файл­сервер выполняет следующие функции: хранение данных,  архивирование данных, синхронизацию изменений данных  различными пользователями, передачу данных. Для многих задач использование одного файл­сервера  оказывается недостаточным. Тогда в сеть могут включаться  несколько серверов. Возможно также применение в качестве файл­ серверов мини­ЭВМ. Управление взаимодействием устройств в сети Информационные системы, построенные на базе компьютерных  сетей, обеспечивают решение следующих задач: хранение данных,  обработка данных, организация доступа пользователей к данным,  передача данных и результатов обработки данных пользователям. В системах централизованной обработки эти функции выпол­няла центральная ЭВМ (Mainframe, Host). Компьютерные сети реализуют распределенную обработку  данных. Обработка данных в этом случае распределена между  двумя объектами: клиентом и сервером. Клиент — задача, рабочая станция или пользователь  компьютерной сети. В процессе обработки данных клиент может сформировать запрос на сервер для выполнения сложных процедур, чтение файла, поиск  информации в базе данных и т. д. Сервер, определенный ранее, выполняет запрос, поступивший от  клиента. Результаты выполнения запроса передаются клиенту.  Сервер обеспечивает хранение данных общего пользования,  организует доступ к этим данным и передает данные клиенту. Клиент обрабатывает полученные данные и представляет ре­ зультаты обработки в виде, удобном для пользователя. В принципе  обработка данных может быть выполнена и на сервере. Дня подобных систем приняты термины — системы клиент­сервер или  архитектура клиент­сервер. Архитектура клиент­сервер может использоваться как в од­ норанговых локальных вычислительных сетях, так и в сети с  выделенным сервером. Одноранговая сеть. В такой сети нет единого центра управления взаимодействием рабочих станций и нет единого устройства для  хранения данных. Сетевая операционная система распределена по  всем рабочим станциям. Каждая станция сети может выполнять  функции как клиента, так и сервера. Она может обслуживать  запросы от других рабочих станций и направлять свои запросы на  обслуживание в сеть. Пользователю сети доступны все устройства, подключенные к  другим станциям (диски, принтеры). Достоинства одноранговых сетей: низкая стоимость и высокая  надежность. Недостатки одноранговых сетей: зависимость эффективности работы сети от количества  станций; сложность управления сетью; сложность обеспечения защиты информации; трудности обновления и изменения программного обеспечения  станций. Наибольшей популярностью пользуются одноранговые сети на  базе сетевых операци¬онных систем LANtastic, NetWare Lite. Сеть с выделенным сервером. В сети с выделенным сервером  один из компьютеров выполняет функции хранения данных, пред­ назначенных для использования всеми рабочими станциями,  управления взаимодействием между рабочими станциями и ряд  сервисных функций. Такой компьютер обычно называют сервером сети. На нем  устанавливается сетевая операционная система, к нему подклю­ чаются все разделяемые внешние устройства — жесткие диски,  принтеры и модемы. Взаимодействие между рабочими станциями в сети, как пра­вило, осуществляется через сервер. Логическая организация такой сети  может быть представлена топологией звезда. Роль центрального  (cid:252) (cid:252) (cid:252) (cid:252) устройства выполняет сервер. В сетях с централизованным  управлением существует возможность обмена информацией между  рабочими станциями, минуя файл­сервер. Для этого можно  использовать программу NetLink. После запуска программы на двух  рабочих станциях можно передавать файлы с диска одной станции  на диск другой (аналогично операции копирования файлов из  одного каталога в другой с помощью программы Norton  Commander). Достоинства сети с выделенным сервером: надежная система защиты информации; высокое быстродействие; отсутствие ограничений на число рабочих станций; простота управления по сравнению с одноранговыми сетя­ми. Недостатки сети: высокая стоимость из­за выделения одного компьютера под  сервер; зависимость быстродействия и надежности сети от сервера; (cid:252) меньшая гибкость по сравнению с одноранговой сетью. Сети с выделенным сервером являются наиболее распростра­ ненными у пользователей компьютерных сетей. Сетевые операци­ онные системы для таких сетей — LANServer (IBM), Windows NT  Server версий 3.51 и 4,0 и NetWare (Novell). Типовые топологии и методы доступа ЛВС Физическая передающая среда ЛВС Физическая среда обеспечивает перенос информации между  абонентами вычислительной сети. Как уже упоминалось, физиче­ ская передающая среда ЛВС представлена тремя типами кабелей;  витая пара проводов, коаксиальный кабель, оптоволоконный ка­ бель. Витая пара состоит из двух изолированных проводов, свитых  между собой (рис.). Скручивание проводов уменьшает влияние  внешних электромагнитных полей на передаваемые сигналы. Самый  простой вариант витой пары — телефонный кабель. Витые пары  имеют различные характеристики, определяемые размерами,  изоляцией и шагом скручивания. Дешевизна этого вида передающей  среды делает ее достаточно популярной для ЛВС. (cid:252) (cid:252) (cid:252) (cid:252) (cid:252) (cid:252) Рис. Витая пара проводов Основной недостаток витой пары — плохая помехозащищен­ ность и низкая скорость передачи информации ­ 0,25 ­ 1 Мбит/с.  Технологические усовершенствования позволяют повысить скорость передачи и помехозащищенность (экранированная витая пара), но  при этом возрастает стоимость этого типа передающей среды. Коаксиальный кабель по сравнению с витой парой обладает более высокой механической прочностью, помехозащищенностью и  обеспечивает скорость передачи информации до 10­50 Мбит/с. Для  промышленного использования выпускаются два типа коакси­ альных кабелей: толстый и тонкий. Толстый кабель более прочен и  передает сигналы нужной амплитуды на большее расстояние, чем  тонкий. В то же время тонкий кабель значительно дешевле.  Коаксиальный кабель так же, как и витая пара, является одним из  популярных типов передающей среды для ЛВС. Оптоволоконный кабель — идеальная передающая среда, Он не  подвержен действию электромагнитных полей и сам практически не  имеет излучения. Последнее свойство позволяет использовать его в  сетях, требующих повышенной секретности информации. Скорость передачи информации по оптоволоконному кабелю  более 50 Мбит/с. По сравнению с предыдущими типами передающей среды он более дорог, менее технологичен в эксплуатации. ЛВС, выпускаемые различными фирмами, либо рассчитаны на  один из типов передающей среды, либо могут быть реализованы в  различных вариантах, на базе различных передающих сред. Основные топологии ЛВС Вычислительные машины, входящие в состав ЛВС, могут быть  расположены самым случайным образом на территории, где  создается вычислительная сеть. Следует заметить, что для способа  обращения к передающей среде и методов управления сетью  небезразлично, как расположены абонентские ЭВМ, Поэтому имеет  смысл говорить о топологии ЛВС. Топология ЛВС — это усредненная геометрическая схема со­ единений узлов сети. Топологии вычислительных сетей могут быть самыми различ­ ными, но для локальных вычислительных сетей типичными  являются всего три: кольцевая, шинная, звездообразная. Иногда для упрощения используют термины — кольцо, шина и  звезда. Не следует думать, что рассматриваемые типы топологий  представляют собой идеальное кольцо, идеальную прямую или  звезду. Любую компьютерную сеть можно рассматривать как совокуп­ ность узлов. Узел — любое устройство, непосредственно подключенное к  передающей среде сети. Топология усредняет схему соединений узлов сети. Так, и  эллипс, и замкнутая кривая, и замкнутая ломаная линия относятся к кольцевой топологии, а незамкнутая ломаная линия — к шинной. Кольцевая топология предусматривает соединение узлов сети  замкнутой кривой — кабелем передающей среды (рис.). Выход  одного узла сети соединяется с входом другого. Информация по  кольцу передается от узла к узлу. Каждый промежуточный узел  между передатчиком и приемником ретранслирует посланное  сообщение. Принимающий узел распознает и получает только  адресованные ему сообщения.   Кольцевая топология является идеальной для сетей, занимающих  сравнительно и большое пространство. В ней отсутствует  центральный узел, что повышает надежное сети. Ретрансляция  информации позволяет использовать в качестве передающей сред  любые типы кабелей.   Специальной формой кольцевой топологии является логиче­ская  кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение  звездных топологий. Отдельные звезды включаются с помощью  специальных коммутаторов (Hub ­ концентратор ), которые иногда  называют “хаб”. В зависимости от числа рабочих станций и длины  кабеля между рабочими станциями применяют активные или  пассивные концентраторы. Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций. Пассивный концентратор является исключительно  разветвитвленным устройством (максимум на три рабочие станции). Последовательная дисциплина обслуживания узлов такой сети  снижает ее быстродействие, а выход из строя одного из узлов  нарушает целостность кольца и требует принять специальных мер  для сохранения тракта передачи информации.   Шинная топология — одна из наиболее простых (рис.). Она  связана с использованием в качестве передающей среды коакси­ ального кабеля. Данные от передающего узла сети  распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не  транслирую поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно  адресовано. Дисциплина обслуживания параллельная. Это обеспечивает высокое быстродействие ЛВС с шинной то­ пологией. Сеть легко наращивать и конфигурировать, а также  адаптировать к различным системам. Сеть шинной топологии  устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов. Сети шинной топологии наиболее распространены в настоящее  время. Следует отметить, что они имеют малую протяженность и не  позволяют использовать различные типы кабеля в пределах одной  сети. Звездообразная топология (рис.) базируется на концепции  центрального узла, к которому подключаются периферийные узлы.  Каждый периферийный узел имеет свою отдельную линию связи с  центральным узлом. Воя информация передается через центральный  узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует  информационные потоки в сети.   Звездообразная топология значительно упрощает взаимодей­ ствие узлов ЛВС друг с другом, позволяет использовать более  простые сетевые адаптеры. В то же время работоспособность ЛВС  со звездообразной топологией целиком зависит от центрального  узла. В реальных вычислительных сетях могут использоваться бо­лее  сложные топологии, представляющие в некоторых случаях  сочетания рассмотренных. Выбор той или иной топологии определяется областью  применения ЛВС, географическим расположением ее узлов и  размерностью сети в целом. Глобальная сеть • Представление о структуре и системе адресации • Способы организации передачи информации Представление о структуре и системе адресации Структура Internet Internet представляет собой глобальную компьютерную сеть.  Само ее название означает "между сетей". Это сеть, соединяющая  отдельные сети. Логическая структура Internet представляет собой некое  виртуальное объединение имеющее свое собственное  информационное пространство. Internet обеспечивает обмен информацией между всеми ком­ пьютерами, которые входят в сети, подключенные к ней. Тип  компьютера и используемая им операционная систем значения не  имеют. Соединение сетей обладает громадными возможностями. С  собственного компьютера любой абонент Internet может переда­вать сообщения в другой город, просматривать каталог библиотеки  Конгресса в Вашингтоне, знакомиться с картинами на последней  выставке в музее Метрополитен в Нью­Йорке, участвовать в  конференции IEEE и даже в играх с абонентами сети из разных  стран. Internet предоставляет в распоряжение своих пользователей  множество всевозможных ресурсов. Основные ячейки Internet — локальные вычислительные сети. Это значит, что Internet не просто устанавливает связь между  отдельными компьютерами, а создает пути соединения для более  крупных единиц — групп компьютеров. Если некоторая локальная  сеть непосредственно подключена к Internet, то каждая рабочая  станция этой сети также может подключаться к Internet.  Существуют также компьютеры, самостоятельно подключенные к  Internet. Они называются хост­компьютерами (host — хозяин). Каждый подключенный к сети компьютер имеет свой адрес, по  которому его может найти абонент из любой точки света. Важной особенностью Internet является то, что она, объединяя  различные сети, не создает при этом никакой иерархии — все  компьютеры, подключенные к сети, равноправны. Для иллюстрации  возможной структуры некоторого участка сети Internet приведена  схема соединения различных сетей (рис.). Файловый сервер                                                                           Кольцевая топология является идеальной для сетей, занимающих  сравнительно и большое пространство. В ней отсутствует  центральный узел, что повышает надежное сети. Ретрансляция  информации позволяет использовать в качестве передающей сред  любые типы кабелей. Файловый сервер                       концентратор                          Пассивный                        Пассивный                           Активный          концентратор                      концентратор                                                                                                          Активный           концентратор                         Специальной формой кольцевой топологии является логическая  кольцевая сеть. Физически она монтируется как соединение  звездных топологий. Отдельные звезды включаются с помощью  специальных коммутаторов (Hub ­ концентратор ), которые иногда  называют “хаб”. В зависимости от числа рабочих станций и длины  кабеля между рабочими станциями применяют активные или  пассивные концентраторы. Активные концентраторы дополнительно содержат усилитель для подключения от 4 до 16 рабочих станций.  Пассивный концентратор является исключительно разветвленным  устройством (максимум на три рабочие станции). Последовательная дисциплина обслуживания узлов такой сети  снижает ее быстродействие, а выход из строя одного из узлов  нарушает целостность кольца и требует принять специальных мер  для сохранения тракта передачи информации. Файловый сервер                                       Шинная топология — одна из наиболее простых (рис.). Она  связана с использованием в качестве передающей среды коакси­ ального кабеля. Данные от передающего узла сети  распространяются по шине в обе стороны. Промежуточные узлы не  транслирую поступающих сообщений. Информация поступает на все узлы, но принимает сообщение только тот, которому оно  адресовано. Дисциплина обслуживания параллельная. Это обеспечивает высокое быстродействие ЛВС с шинной то­ пологией. Сеть легко наращивать и конфигурировать, а также  адаптировать к различным системам. Сеть шинной топологии  устойчива к возможным неисправностям отдельных узлов. Сети шинной топологии наиболее распространены в настоящее  время. Следует отметить, что они имеют малую протяженность и не  позволяют использовать различные типы кабеля в пределах одной  сети. Звездообразная топология (рис.) базируется на концепции  центрального узла, к которому подключаются периферийные узлы.  Каждый периферийный узел имеет свою отдельную линию связи с  центральным узлом. Воя информация передается через центральный  узел, который ретранслирует, переключает и маршрутизирует  информационные потоки в сети. Файловый сервер                                                                    Звездообразная топология значительно упрощает взаимодействие  узлов ЛВС друг с другом, позволяет использовать более простые  сетевые адаптеры. В то же время работоспособность ЛВС со  звездообразной топологией целиком зависит от центрального узла. В реальных вычислительных сетях могут использоваться бо­лее  сложные топологии, представляющие в некоторых случаях  сочетания рассмотренных. Выбор той или иной топологии определяется областью применения  ЛВС, географическим расположением ее узлов и размерностью сети  в целом. Глобальная сеть • • Представление о структуре и системе адресации Структура Internet Internet представляет собой глобальную компьютерную сеть. Само  ее название означает "между сетей". Это сеть, соединяющая  отдельные сети. Представление о структуре и системе адресации Способы организации передачи информации Логическая структура Internet представляет собой некое  виртуальное объединение имеющее свое собственное  информационное пространство. Internet обеспечивает обмен информацией между всеми ком­ пьютерами, которые входят в сети, подключенные к ней. Тип  компьютера и используемая им операционная систем значения не  имеют. Соединение сетей обладает громадными возможностями. С  собственного компьютера любой абонент Internet может переда­вать сообщения в другой город, просматривать каталог библиотеки  Конгресса в Вашингтоне, знакомиться с картинами на последней  выставке в музее Метрополитен в Нью­Йорке, участвовать в  конференции IEEE и даже в играх с абонентами сети из разных  стран. Internet предоставляет в распоряжение своих пользователей  множество всевозможных ресурсов. Основные ячейки Internet — локальные вычислительные сети. Это  значит, что Internet не просто устанавливает связь между  отдельными компьютерами, а создает пути соединения для более  крупных единиц — групп компьютеров. Если некоторая локальная  сеть непосредственно подключена к Internet, то каждая рабочая  станция этой сети также может подключаться к Internet.  Существуют также компьютеры, самостоятельно подключенные к  Internet. Они называются хост­компьютерами (host — хозяин).  Каждый подключенный к сети компьютер имеет свой адрес, по  которому его может найти абонент из любой точки света. Важной особенностью Internet является то, что она, объ­единяя  различные сети, не создает при этом никакой иерархии — все  компьютеры, подключенные к сети, равноправны. Для  иллюстра¬ции возможной структуры некоторого участка сети  Internet приведена схема соединения различных сетей (рис.). Подключение различных сетей  к Internet ЛВС Internet Глобальная сеть 1 ЛВС ЛВС ЛВС Глобальная сеть 2 ЛВС ЛВС Система адресации в Internet Internet самостоятельно осуществляет передачу данных. К адресам  станций предъявляются специальные требования. Адрес должен  иметь формат, позволяющий вести его обработку автоматически, и  должен нести некоторую информацию о своем владельце. С этой целью для каждого компьютера устанавливаются два адреса:  цифровой IP­адрес (IP — Internetwork Protocol — меж­сетевой  протокол) и доменный адрес. Оба эти адреса могут применяться равноценно. Цифровой адрес  удобен для обработки на компьютере, а доменный адрес — для  восприятия пользователем. Цифровой адрес имеет длину 32 бита. Для удобства он раз­деляется на четыре блока по 8 бит, которые можно записать в десятичном  виде. Адрес содержит полную информацию, необходи­мую для  идентификации компьютера. Два блока определяют адрес сети, а два другие — адрес компьютера внутри этой сети Существует определенное правило для установления границы между этими адресами. Поэтому IP­адрес  включает в себя три компонента: адрес сети, адрес подсети, адрес  компьютера в подсети. Пример 6. В двоичном коде цифровой адрес записывается  следующим образом: 10000000001011010000100110001000. В десятичном коде он имеет  вид: 192.45.9.200. Адрес сети — 192.45; адрес подсети — 9, адрес  компьютера — 200. Доменный адрес определяет область, представляющую ряд хост­ компьютеров, В отличие от цифрового адреса он читается в  обратном порядке. Вначале идет имя компьютера, затем имя сети, в  которой он находится. Примечание. Чтобы абонентам Internet можно было достаточно  просто связаться друг с другом, все пространство ее адресов  разделяется на области домены. Возможно также разделение по  определенным признакам и внутри доменов. В системе адресов Internet приняты домены, представленные  географическими регио¬нами. Они имеют имя, состоящее из двух  букв. Пример 7. Географические домены некоторых стран: Франция — fr; Канада—са США — us; Россия — ru. Существуют и домены, разделенные по тематическим при­знакам.  Такие домены имеют трехбуквенное сокращенное название. Пример 8. Учебные заведения—edu.  Правительственные учреждения — gov.  Коммерческие организации — com. Компьютерное имя включает, как минимум, два уровня доме­нов.  Каждый уровень отделяется от другого точкой. Слева от домена  верхнего уровня располагаются другие имена, Все имена,  находящиеся слева, — поддомены для общего домена. Пример 9. Существует имя lutor.sptu.edu. Здесь edu — общий домен для школ и университетов. Tutor — поддомен splu, который  является поддоменом edu. Для пользователей Internet адресами могут быть просто их  регистрационные имена на компьютере, подключенном к сети. За  именем следует знак @. Все это слева присоединяется к имени  компьютера. Пример 10. Пользователь, зарегистрировавшийся под именем victor  на компьютере, имеющем в Internet имя tutor.sptu.edu, будет иметь  адрес: victor@tutoT.sptu. edu. В Internet могут использоваться не только имена отдельных людей,  но и имена групп. Для обработки пути поиска в доменах имеются  специальные серверы имен. Они преобразовывают доменное имя в  соответствующий цифровой адрес. Локальный сервер передает запрос на глобальный сервер, имеющий  связь с другими локальными серверами имен. Поэтому  пользователю просто нет никакой необходимости знать цифровые  адреса. Запомните! Для выхода в Internet вы должны знать адрес домена, с  которым хотите установить связь. Способы организации передачи информации Электронная почта Электронная почта (e­mail – electronic mail) выполняет функции  обычной почты. Она обеспечивает передачу сообщений из одного  пункта в другой. Главным ее преимуществом является  независимость от времени. Электронное письмо приходит сразу же  после его отправле6ния и хранится в почтовом ящике до получения  адресатом. Кроме текста оно может содержать графические и  звуковые файлы, а также двоичные файлы ­ программы. Электронные письма могут отправляться сразу по нескольким  адресам. Пользователь Internet с помощью электронной почты  получает доступ к различным услугам сети, так как основные  сервисные программы Internet интерфейс с ней. Суть такого подхода заключается в том, что на хост­компьютер отправляется запрос в  виде электронного письма. Текст письма содержит набор  стандартных формулировок, которые и обеспечивают доступ к  нужным функциям. Такое сообщение воспринимается компьютером  как команда и выполняется им. Для работы с электронной почтой создано большое количе­ство  программ. Их можно объединить под обобщающим названием mail.  Эти программы выполняют следующие функции: v v подготовку текста; чтение и сохранение корреспонденции; удаление корреспонденции; ввод адреса; комментирование и пересылку корреспонденции; импорт (прием и преобразование в нужный формат) других  v v v v файлов. При отправлении сообщений по электронной почте необходимо  указывать в адресе не только хост­компьютера, но и имя абонента,  которому сообщение предназначено. формат адреса электронной почты должен иметь вид: имя пользователя@адрес хост­компьютера World­Wide­Web (Всемирная информационная сеть) WWW является одной из самых популярных информационных  служб Internet Две основные особенности отличают WWW:  использование гипертекста и возможность клиентов  взаимодействовать с другими приложениями Internet. Гипертекст – текст, содержащий в себе связи с другими текстами,  графической, видео­ или звуковой информацией. Все серверы WWW используют специальный язык HTML (Hyper­ text Markup Language – язык разметки гипертекста). HTML­ документы представляют собой текстовые файлы, в которые  встроены специальные команды. Телеконференции Usenet Система Usenet была разработана для перемещения новостей между  компьютерами по всему миру. В дальнейшем она практиче­ски  полностью интегрировалась в Internet, и теперь Internetобеспечивает  распространение всех ее сообщений. Серверы Usenet имеют  средства для разделения телеконференций по темам. Телеконференции – дискуссионные группы, входящие в состав  Usenet Телеконференции организованы по иерархическому принципу, и для верхнего уровня выбраны семь основных рубрик. В свою очередь,  каждая из них охватывает сотни подгрупп. Образуется древовидная  структура, напоминающая организацию файловой си­стемы. Из  числа основных рубрик следует выделить: comp ­ темы, связанные с компьютерами; sci – темы из области научных исследований; news – информация и новости Usenet; (cid:222) (cid:222) (cid:222) soc – социальная тематика; talk – дискуссии. Существуют, кроме того, специальные рубрики и региональное  разделение телеконференций. Управляют доступом к службе Usenet специальные программы,  позволяющие выбирать телеконференции, работать с цепочками  сообщений и читать сообщения и ответы на них. При участии в какой – либо телеконференции любой абонент может  направить свое сообщение по интересующей его теме. Существует два способа выполнения этой процедуры: посылка посредственного ответа автору статьи по адресу его  электронной почты; предоставление своего сообщения в распоряжение всех  участников телеконференции. Второй способ обозначается термином "Follow­up". После электронной почты Usenet является самой популярной  службой глобальной сети Internet. Взаимодействие с другим компьютером (Telnet) Telnet обеспечивает взаимодействие с удаленным компьютером.  Установив такую связь через Telnet пользователь получает  возможность работать с удаленным компьютером, как со "своим", т. е. теоретически получить в свое распоряжение все ресурсы, если к  ним разрешен доступ. Реально Telnet предоставляет открытый  доступ, но организация взаимодействия полностью определяется  удаленным компьютером. Два вида услуг Internet требует  подключения к серверам через Telnet: библиотечные каталоги и  электронные доски объявлений (BBS). Электронные доски объявлений (BBS). Независимо от Internet  существуют маленькие диалоговые службы, предоставляющие  доступ к BBS (Bulletin Board System – система электронных досок  объявлений). Это компьютеры, к которым можно подсоединиться с помощью  модемов через телефонную сеть. BBS содержат файлы, которые  можно переписывать, позволяют проводить дискуссии, участво­вать  в различных играх и имеют свою систему электронной почты. (cid:222) (cid:222) (cid:222) (cid:222) Несмотря на относительную дешевизну обслуживания, ни одна из  диалоговых систем BBS не может дать пользователям тех  возможностей, которые предоставляет Internet.